JP4875594B2

JP4875594B2 - 平行２線アンテナ

Info

Publication number: JP4875594B2
Application number: JP2007294920A
Authority: JP
Inventors: 洋幸小林
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: JP2009124355A

Description

本発明は、携帯端末等の無線通信機器に内蔵されるアンテナに係り、特に小型で広帯域特性を有する多周波共用の平行２線アンテナに関するものである。

携帯電話等の端末機器の普及とその機能の高度化に伴って、端末機器に内蔵されるアンテナとして、小型化だけでなく、１つのアンテナで複数の周波数で動作する多周波共用特性が求められ、さらにその使用周波数帯は拡大する傾向にある。携帯電話等に用いられる小型化されたアンテナの一例として、例えば図８に示すような特許文献１に記載のアンテナ９００が知られている。

アンテナ９００は、直方体状の絶縁体からなる基体９０１の一方主面に接地電極９０２を形成し、他方主面に斜めに設けられたスリットｓ１を介して対向して配置された第１および第２の放射電極９０３、９０４を形成し、第１の放射電極９０３のスリットｓ１の一端に近接する端部を第１の接続電極９０５を介して接地電極９０２に接続し、第１の放射電極９０３の第１の接続電極９０５を接続した端部から離隔した端部にギャップｇ２を介して近接して給電電極９０７を配置し、第２の放射電極９０４のスリットｓ１の一端から一定間隔離れた端部を第２の接続電極９０６を介して接地電極９０２に接続して構成されている。

上記のように構成されたアンテナ９００では、第１の放射電極９０３が給電電極９０７と容量結合することで共振し、第２の放射電極９０４が第１の接続電極９０５と第２の接続電極９０６との間の磁界結合を介して共振することで、複共振が得られるように構成されている。アンテナ９００は、この複共振により所定の周波数帯で広帯域化を図ることが可能となっている。
特開２０００−１５１２５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のアンテナでは、以下のような課題があった。“複共振”による広帯域化は可能ではあるが、十分ではない。また，２つエレメントを同一平面上に配置するので、素子の面積が大型化する傾向にある。広帯域化のために追加した素子の大きさ（素子面積拡大）と得られる効果（帯域拡大）を考慮した場合、広帯域化の効果はそれほど大きくないといった問題があった。

そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、使用周波数帯において広い範囲の周波数帯で励振可能となるように広帯域化が図られたアンテナを提供することを目的とする。

本発明の平行２線アンテナの第１の態様は、低周波側の第１の周波数帯域に対応する共振周波数と高周波側の第２の周波数帯域に対応する共振周波数とを有する多周波共用の平行２線アンテナであって、全長が前記第１の周波数帯域に対応する長さであり、一端の給電点に接続された第１の始端と、他端の開放されている第１の終端との間に１８０°折り返す第１の折り返し部を１つ以上有する第１の放射導体と、全長が前記第１の周波数帯域に対応する長さであり、一端の接地点が接続された第２の始端と、他端の開放されている第２の終端との間に１８０°折り返す第２の折り返し部を１つ以上有し、前記第１の放射導体と略平行に近接配置された第２の放射導体と、前記第１の始端と前記第１の折り返し部の間から分岐して、配置される第３の放射導体とを備え、前記第１の始端と前記第２の始端、および前記第１の終端と前記第２の終端のそれぞれが近傍に配置され、前記第３の放射導体の前記給電点からの長さは前記第２の周波数帯域の中心周波数より低い共振周波数に対応することを特徴とする。

本発明の平行２線アンテナの他の態様は、前記第３の放射導体は、折り返された前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体の内側に配置されることを特徴とする。

本発明の平行２線アンテナの他の態様は、前記第１の放射導体は、前記第１の折り返し部から前記第１の終端までの区間における前記第３の放射導体との最短距離が、前記第１の始端から前記第１の折り返し部までの区間における前記第３の放射導体との最短距離よりも短いことを特徴とする。

本発明の平行２線アンテナの他の態様は、前記第１の放射導体において、少なくとも前記第１の始端から前記第１の折り返し部までの一部で、他の部分より線幅が太くなっていることを特徴とする。

本発明の平行２線アンテナの他の態様は、前記第１の折り返し部及び前記第２の折り返し部で、前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体が少なくとも１回略９０°に折り曲げられていることを特徴とする。

本発明によれば、近接し少なくとも1回１８０°折り返した２本の略平行放射導体に対し、給電点に繋がる導体に高周波帯に対応した分岐導体を設けることにより、高周波帯に対して低周波帯とは独立した広帯域化条件を与えることが可能となり、双方の帯域幅を最大化した多周波共用の平行２線アンテナを提供することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態における平行２線アンテナについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る平行２線アンテナの平面図を示している。本実施形態の平行２線アンテナ１００は、１８０°折り返した第１の折り返し部１１２を有する第１の放射導体１１１と、同じく１８０°折り返した第２の折り返し部１２２を有する第２の放射導体１２１の２つの放射導体を備えている。

第１の放射導体１１１は、一端（第１の始端１１３）が給電点１０１に接続されている。また、第２の放射導体１２１は、一端（第２の始端１２３）が接地点１０２に接続されている。第１の始端１１３と第２の始端１２３、および第１の終端１１４と第２の終端１２４のそれぞれが近傍に配置されている。

上記のように構成された本実施形態の平行２線アンテナ１００は、低周波側の第１の共振周波数と高周波側の第２の共振周波数を有する多周波共用アンテナとなっている。すなわち、第１の放射導体１１１と第２の放射導体１２１とを、それぞれ１８０°折り返した形状（第１の折り返し部１１２および第２の折り返し部１２２）で平行に近接配置することで、平行２線アンテナ１００は２つの共振周波数を持つことができる。

本構成のアンテナに対し、高周波帯側の第２の共振周波数の帯域を広帯域化する手段として、本実施形態の平行２線アンテナ１００では、第１の放射導体１１１に対し、給電点１０１と第１の折り返し部１１２との間の所定の位置から分岐された第３の放射導体１３１が付加されている。第３の放射導体１３１は、給電点１０１から開放端までの長さが高周波側の第２の共振周波数より低い周波数に対応する長さに形成されている。前記第三の放射導体１３１の長さを変更することで高周波帯側の第２の共振周波数の帯域を広帯域化することが可能となっている。

図２にインピーダンス（図２（ａ））及びＶＳＷＲ（図２（ｂ））のシミュレーション結果を記載する。また図３に図２に対応する、放射導体１１１，１２１，１３１上の周波数毎の電流分布を記載する。ここで、図３（ａ）が８８０ＭＨｚにおける各放射導体の電流分布であり、図３（ｂ）が１８２５ＭＨｚにおける各放射導体の電流分布であり、図３（ｃ）が２３７５ＭＨｚにおける各放射導体の電流分布である。図３（ａ）より、低周波側の第１の周波数帯域では第１の放射導体３１１及び第２の放射導体３２１の主モードが対応していることが確認できる。また図３（ｂ）より、高周波側の第２の周波数帯域内の低周波側には第３の放射導体３３１が対応していることが確認できる。さらに図３（ｃ）より、周波数が高くなるに従って第１の放射導体３１１及び第２の放射導体３２１の高調波に切り替わっていくことが分かる。第３の放射導体３３１と第１の放射導体３１１及び第２の放射導体３２１の動作が連続的に切り替わることによって、図２から分かるように、２つの共振周波数を有し、さらに高周波帯の広帯域化が図られている。

本発明の別の実施の形態に係る平行２線アンテナを、図４を用いて説明する。図４は、別の実施形態の平行２線アンテナ４００を示す平面図である。平行２線アンテナ４００は、図１に示した平行２線アンテナ１００と同様に、１８０°折り返した第１の折り返し部４１２を有する第１の放射導体４１１と、同じく１８０°折り返した第２の折り返し部４２２を有する第２の放射導体４２１の２つの放射導体を備えている。

第１の放射導体４１１は、一端が給電点４０１に接続されている。また、第２の放射導体４２１は、一端が接地点４０２に接続されている。

さらに第１の放射導体４１１に対し、給電点４０１と第１の折り返し部４１２との間の所定の位置から分岐された第３の放射導体４３１が付加されている。第３の放射導体４３１は、給電点４０１から開放端までの長さが高周波側の第２の共振周波数より低い周波数に対応する長さに形成されており、第３の放射導体４３１は折り返した第１の放射導体４１１及び第２の放射導体４２１の内側に配置されている。

上記のような配置により、第３の放射導体４３１は折り返し部４１２、４２２の前後において第１の放射導体４１１及び第２の放射導体４２１のいずれとも容量結合部を形成することができ、これにより広帯域化を実現することが可能となる。

本発明のさらに別の実施の形態に係る平行２線アンテナを、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の平行２線アンテナ５００を示す平面図である。平行２線アンテナ５００は、図４に示した平行２線アンテナ４００と同様に、第１の放射導体５１１および第１の折り返し部５１２が、第２の放射導体５２１および第２の折り返し部５２２と同一平面上に配置されている。同一平面上で第１の放射導体５１１と第２の放射導体５２１とが平行に近接配置されており、第１の折り返し部５１２と第２の折り返し部５２２とが平行に近接配置されている。

また、第１の放射導体５１１に対し、給電点５０１と第１の折り返し部５１２との間の所定の位置から分岐された第３の放射導体５３１が付加されている。第３の放射導体５３１は、給電点５０１から開放端までの長さが高周波側の第２の共振周波数より低い周波数に対応する長さに形成されており、第３の放射導体５３１は折り返した第１の放射導体５１１及び第２の放射導体５２１の内側に配置されている。

更に第１の放射導体５１１の給電点５０１からみて折り返し部５１２よりも先のパターンに一部突出部５４１を設け、第３の放射導体５３１との間の距離が、他の部分よりも小さくする部分を設けている。第２の放射導体５２１についても同様に突出部５４１に対応する突出部５４２を設け、第１の放射導体５１１と第２の放射導体５２１の距離を略一定に保っている。これにより、強い容量結合部を設けることができ、広帯域化を実現することが可能となる。尚、突出部５４１及び５４２は一部ではなく、折り返し部５１２及び５２２以降のほぼ全てに亘って他部分より放射導体５３１との距離を近くしても構わない。

本発明のさらに別の実施の形態に係る平行２線アンテナを、図６を用いて以下に説明する。図６は別の実施形態の平行２線アンテナ６００を示す平面図である。平行２線アンテナ６００は、図４に示した平行２線アンテナ４００と同様に、１８０°折り返した第１の折り返し部６１２を有する第１の放射導体６１１と、同じく１８０°折り返した第２の折り返し部６２２を有する第２の放射導体６２１の２つの放射導体を備えている。

第１の放射導体６１１は、一端が給電点６０１に接続されている。また、第２の放射導体６２１は、一端が接地点６０２に接続されている。

さらに第１の放射導体６１１に対し、給電点６０１と第１の折り返し部６１２との間の所定の位置から分岐された第３の放射導体６３１が付加されている。第３の放射導体６３１は、給電点６０１から開放端までの長さが高周波側の第２の共振周波数より低い周波数に対応する長さに形成されており、第３の放射導体６３１は折り返した第１の放射導体６１１及び第２の放射導体６２１の内側に配置されている。

ここで第１の放射導体６１１の第１の折り返し部６１２と給電点６０１の間に、他の部分よりも放射導体幅が広くなっている幅広部６５１を設ける。エレメントの一部の線幅を変えることでインダクタンス成分を付加することが可能となり、広帯域化を実現することが可能となる。

本発明のさらに別の実施の形態に係る平行２線アンテナを、図７を用いて以下に説明する。図７は別の実施形態の平行２線アンテナ７００を示す斜視（立体）図である。平行２線アンテナ７００は、図４に示した平行２線アンテナ４００と同様に、１８０°折り返した第１の折り返し部７１２を有する第１の放射導体７１１と、同じく１８０°折り返した第２の折り返し部７２２を有する第２の放射導体７２１の２つの放射導体を備えている。

第１の放射導体７１１は、一端が給電点７０１に接続されている。また、第２の放射導体７２１は、一端が接地点７０２に接続されている。さらに第１の放射導体７１１に対し、給電点７０１と第１の折り返し部７１２との間の所定の位置から分岐された第３の放射導体７３１が付加されている。第３の放射導体７３１は、給電点７０１から開放端までの長さが高周波側の第２の共振周波数より低い周波数に対応する長さに形成されており、第３の放射導体７３１は折り返した第１の放射導体７１１及び第２の放射導体７２１の内側に配置されている。

ここで第１の放射導体７１１と第２の放射導体７２１は、お互いの相対的な位置関係を変えずに、折り曲げ点７６１及び７６２で略９０°折り曲げられている。このようにすることによって、本アンテナを実装する実際の端末などで平面的な実装スペースが十分確保できない場合でも、アンテナを配置することが可能になる。また、前記９０°折り曲げの後、更に折り曲げ部７７１及び７７２で略９０°折り曲げることにより、折り返し前後の第１の放射導体７１１及び第２の放射導体７２１を対向させるような配置にしてもよい。

本発明の実施形態に係る平行２線アンテナの平面図である。電磁界シミュレーションによる帯域幅を示す図である。電磁界シミュレーションによる放射導体上の電流分布を示す図である。本発明の別の実施形態に係る平行２線アンテナを示す平面図である。本発明のさらに別の実施形態に係る平行２線アンテナを示す平面図である。本発明のさらに別の実施形態に係る平行２線アンテナを示す平面図である。本発明のさらに別の実施形態に係る平行２線アンテナを示す平面図である。従来のアンテナを示す斜視図である。

符号の説明

１００、３００、４００、５００、６００、７００平行２線アンテナ
１０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１給電点
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２接地点
１１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１第１の放射導体
１１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２第１の折り返し部
１１３、３１３、４１３、５１３、６１３．７１３第１の始端
１１４、４１３、４１４、５１４、６１４．７１４第１の終端
１２１、３２１、４２１、５２１、６１２、７１２第２の放射導体
１２２、３２２、４２２、５２２、６２２、７２２第２の折り返し部
１２３、３２３、４２３、５２３、６２３、７２３第２の始端
１２４、３２４、４２４、５２４、６２４、７２４第２の終端
１３１、３３１、４３１、５３１、６３１、７３１第３の放射導体
５４１、５４２突出部
６５１幅広部
７６１、７６２折り曲げ点１
７７１、７７２折り曲げ点２

Claims

低周波側の第１の周波数帯域に対応する共振周波数と高周波側の第２の周波数帯域に対応する共振周波数とを有する多周波共用の平行２線アンテナであって、
全長が前記第１の周波数帯域に対応する長さであり、一端の給電点に接続された第１の始端と、他端の開放されている第１の終端との間に１８０°折り返す第１の折り返し部を１つ以上有する第１の放射導体と、
全長が前記第１の周波数帯域に対応する長さであり、一端の接地点が接続された第２の始端と、他端の開放されている第２の終端との間に１８０°折り返す第２の折り返し部を１つ以上有し、前記第１の放射導体と略平行に近接配置された第２の放射導体と、
前記第１の始端と前記第１の折り返し部の間から分岐して、配置される第３の放射導体とを備え、
前記第１の始端と前記第２の始端、および前記第１の終端と前記第２の終端のそれぞれが近傍に配置され、前記第３の放射導体の前記給電点からの長さは前記第２の周波数帯域の中心周波数より低い共振周波数に対応する
ことを特徴とする平行２線アンテナ。
前記第３の放射導体は、折り返された前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体の内側に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の平行２線アンテナ。
前記第１の放射導体は、前記第１の折り返し部から前記第１の終端までの区間における前記第３の放射導体との最短距離が、前記第１の始端から前記第１の折り返し部までの区間における前記第３の放射導体との最短距離よりも短い
ことを特徴とする請求項１または２に記載の平行２線アンテナ。
前記第１の放射導体において、少なくとも前記第１の始端から前記第１の折り返し部までの一部で、他の部分より線幅が太くなっている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の平行２線アンテナ。
前記第１の折り返し部及び前記第２の折り返し部で、前記第１の放射導体及び前記第２の放射導体が少なくとも１回略９０°に折り曲げられている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の平行２線アンテナ。