JP3779430B2 - Broadband plate antenna - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線機器に備えるに好適な低姿勢の広帯域特性を有する板状アンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯無線機器に備えられる低姿勢のアンテナとして逆Ｆ型アンテナが知られている。逆Ｆ型アンテナの例として、特開昭６１−２１０７０７号公報に記載されている逆Ｆ型アンテナを図４に示す。この逆Ｆ型アンテナは、金属製の無線機筐体５３に設けられており、５１は給電素子、５２は励振板、５４は接地導体、５５は金属製の板をコ字状に折り曲げた金属ブリッジ部である。
このように構成された逆Ｆ型アンテナにおいて、給電素子５１を介して給電された電力は、励振板５２と筐体５３の間に電波を励振する。この電波は励振板５２のエッジ部分を通って空間に放射される。この場合、励振板５２の大きさが波長に比べて小さくされていると、接地導体５４は有効に逆Ｆ型アンテナの共振周波数を下げる働きをする。
【０００３】
また、励振板５２と金属ブリッジ部５５との間の部分が等価的にキャパシタンスの働きをし、励振板５２と筐体５３との間隔を狭めた際の入力インピーダンス特性を向上することができるようになる。なお、金属ブリッジ部５５に替えて金属ブロックとすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的な逆Ｆ型アンテナの８００ＭＨｚ帯における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の一例を図３（ｂ）に示す。この図に示すように、ＶＳＷＲが「２」以下とされた周波数帯域ｆｂは、中心周波数の約８％であり、逆Ｆ型アンテナが動作する周波数帯域は狭帯域になってしまっていた。
このため、製作後に周波数特性等の調整を行う必要が生じ、量産に適しにくいアンテナであるという問題点があった。
また、給電素子５１とインピーダンス整合をとるように逆Ｆ型アンテナのインピーダンス調整を行う際には、給電素子５１が励振板５２に接続される給電位置の変更や、接地導体５４の高さあるいは励振板５２への接続位置を変更することが必要となる。
さらに、使用周波数帯域の中心周波数に共振するように逆Ｆ型アンテナの動作周波数を調整する際には、励振板５２の周囲長の変更や給電素子５１が励振板５２に接続される給電位置の変更を行う必要がある。
【０００５】
このように、従来の逆Ｆ型アンテナにおいては、量産に向かないと共に、インピーダンス調整や周波数調整を行う作業が繁雑であり、その作業に長時間を費やすという問題点があった。
そこで、本発明は、広帯域で動作可能であると共に、インピーダンス調整や周波数調整を容易に行うことのできる量産性に優れた広帯域板状アンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の広帯域板状アンテナは、アース板と、該アース板を貫通するよう配置された同軸状の給電ケーブルと、該給電ケーブルの先端の芯線が端縁に接続されていると共に、所定の周囲長とされた励振板と、該励振板より小さな形状とされていると共に、該励振板と所定間隔だけ隔てて対向配置されている導体板とからなり、前記導体板の端縁に前記給電ケーブルの先端近傍のシールド部が接続されていると共に、前記導体板が前記アース板と対向配置されている。
【０００７】
このような本発明によれば、広帯域板状アンテナの動作可能な周波数帯域を中心周波数に対して約１５％もの広帯域とすることができる。
また、広帯域板状アンテナのインピーダンス調整を、導体板の周囲長を変更することにより調整することができると共に、広帯域板状アンテナの動作周波数の調整を励振板の周囲長や導体板の周囲長を変更することにより行うことができる。従って、給電位置の付け直しや接地導体の付け直し等の繁雑な作業を行うことなく、インピーダンス調整および周波数調整を容易に行うことができ、量産性に優れたアンテナとすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の広帯域板状アンテナの実施の形態の構成例における斜視図を図１に示す。
図１において、１はグランドプレーンとされるアース板であり、広帯域板状アンテナが無線機に設置される際に、無線機の筐体が金属製とされる場合には、この筐体がアース板１を兼ねることができる。また、２は矩形状の励振板であり、３は励振板２に対向するよう配置された矩形状の導体板である。さらに、４は広帯域板状アンテナに給電する同軸ケーブルとされた給電ケーブルであり、給電ケーブル４の芯線４−１は励振板２の端縁に接続され、給電ケーブル４のシールド部とされる外被は導体板３の端縁に接続されている。また、給電ケーブル４はアース板１を貫通するように設けられており、給電ケーブル４の他端から信号源５により給電されている。
【０００９】
また、図１に示す本発明の広帯域板状アンテナの側面図を図２に示す。図２に示すように給電ケーブル４は、アース板１を貫通するようアース板１に植設されており、この給電ケーブル４の上端部の外被に接続された導体板３は、アース板１から所定間隔だけ離隔されて配置されている。さらに、この導体板３の上には所定間隔ｄだけ離隔されて励振板２が対向するよう配置されている。なお、導体板３の大きさは励振板２より小さくされている。また、励振板２の端縁には給電ケーブル４の芯線４−１が接続されている。
このような構成により、給電ケーブル４から給電された電力により、励振板２と導体板３およびアース板１の間に磁流が流れるようになる。この磁流により励振された電磁波は、励振板２の端縁部分を介して空間に放射されるようになる。すなわち、アンテナとして動作するようになる。
【００１０】
本発明の広帯域板状アンテナの特徴点は、放射素子として動作しないように導体板３を励振板２より小さくしていること、および、励振板２に導体板３を狭い間隔ｄで対向させて、励振板２と導体板３との間に大きな容量を生じさせていることである。なお、励振板２と導体板３との間に容量を発生させるのは、広帯域板状アンテナのインピーダンス調整を導体板３により行うためである。すなわち、導体板３の幅や長さを適切な寸法に調整することにより、励振板２との間に発生する容量が変化して広帯域板状アンテナのインピーダンス調整を行うことができるようになる。これにより、広帯域板状アンテナのインピーダンス整合を、導体板３の周囲長、すなわち大きさを調整することにより行うことができるようになる。したがって、従来の逆Ｆ型アンテナのように励振板への給電位置の付け直しや接地導体の接続のし直しをすることなく、容易にインピーダンス調整を行えるようになる。
なお、作業工程が若干増加するが、励振板２と導体板３との間隔ｄを調整することによってもインピーダンス調整を行うことができる。
【００１１】
また、インピーダンス調整用の導体板３を励振板２より小さくして、その下方に、かつ励振板２により覆われるように配置したことにより、導体板３による放射パターンや利得への影響を極力少なくすることができる。
また、動作中心周波数における波長に対する導体板３の長辺の長さを有効長（例えば、１／４波長）とすることにより、周波数特性を持つようになり、導体板３の長辺の長さを調整することにより、本発明の広帯域板状アンテナの共振周波数の調整も行うことができる。さらに、当然のことではあるが、本発明の広帯域板状アンテナの共振周波数の調整を、励振板２の周囲長を調整することにより行うことができる。
このように、励振板２あるいは導体板３の周囲長、すなわち大きさを調整することにより、動作周波数の調整を行うことができるので、従来の逆Ｆ型アンテナにおけるような、励振導体における給電位置の接続のし直しや接地導体の接続のし直し等の繁雑な作業を行うことなく動作周波数の調整を行うことができるようになる。
【００１２】
以上説明した本発明の広帯域板状アンテナにおいては、中心周波数に対して約１５％もの広帯域において動作するようになり、従来の逆Ｆ型アンテナの約２倍とされる周波数帯域で動作するようになる。
また、本発明の広帯域板状アンテナにおける導体板３は、アース板１に接続されないように設けられているが、導体板３は逆Ｆ型アンテナにおける接地導体の役割を行っているものと考えられる。
さらに、本発明の広帯域板状アンテナの高さは、従来の逆Ｆ型アンテナと同様であって、本発明によれば低姿勢で広帯域な板状アンテナとすることができる。さらに、放射パターンも従来の逆Ｆ型アンテナとほぼ同等とすることができる。
【００１３】
次に、本発明の広帯域板状アンテナの８００ＭＨｚ帯における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性の一例を図３（ａ）に示す。
図３（ａ）を参照すると、本発明の広帯域板状アンテナのＶＳＷＲは、広い周波数帯域にわたり良好とされている。この際のＶＳＷＲが「２」以下とされた周波数帯域ｆａは、中心周波数の約１５％となり、きわめて広帯域となる。
このため、製作後に共振周波数の調整を行う必要はほとんどなく、量産に適したアンテナとされる。また、共振周波数を調整する場合においても、前述したように共振周波数の調整作業は簡単であって、量産に適したアンテナであることにかわりはない。
【００１４】
なお、以上の説明では、励振板２および導体板３は矩形状としたが、本発明はこれに限らず、円形、楕円形、多角形等のどのような形状としてもよい。
また、本発明の広帯域板状アンテナにおいては、給電点および導体板の接続点を励振板２あるいは導体板３の端縁とすることができるので、その接続も容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、広帯域板状アンテナの動作可能な周波数帯域を中心周波数に対して約１５％もの広帯域とすることができる。
また、広帯域板状アンテナのインピーダンス調整を、導体板の大きさである周囲長を変更することにより調整することができると共に、広帯域板状アンテナの動作周波数の調整を励振板の周囲長や導体板の周囲長を変更することにより行うことができる。従って、インピーダンス調整および周波数調整を容易に行うことができ、量産性に優れたアンテナとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の広帯域板状アンテナの実施の形態の構成例の斜視図である。
【図２】図１に示す本発明の広帯域板状アンテナの側面図である。
【図３】本発明の広帯域板状アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図、および、従来の逆Ｆ型アンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。
【図４】従来の逆Ｆ型アンテナの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ アース板
２ 励振板
３ 導体板
４ 給電ケーブル
４−１ 芯線
５ 信号源
５１ 給電素子
５２ 励振板
５３ 筐体
５４ 接地導体
５５ 金属ブリッジ板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plate-like antenna having a low-profile wideband characteristic suitable for use in a portable wireless device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an inverted F-type antenna is known as a low-profile antenna provided in a portable wireless device. As an example of the inverted F-type antenna, an inverted F-type antenna described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-210707 is shown in FIG. This inverted F-type antenna is provided in ametal radio housing 53, 51 is a feeding element, 52 is an excitation plate, 54 is a ground conductor, and 55 is a metal obtained by bending a metal plate into a U-shape. It is a bridge part.
In the inverted F-type antenna configured as described above, the electric power fed through thefeeding element 51 excites radio waves between theexcitation plate 52 and thecasing 53. This radio wave is radiated to the space through the edge portion of theexcitation plate 52. In this case, when the size of theexcitation plate 52 is made smaller than the wavelength, theground conductor 54 functions to effectively lower the resonance frequency of the inverted F antenna.
[0003]
Further, the portion between theexcitation plate 52 and themetal bridge portion 55 functions equivalently as a capacitance, so that the input impedance characteristic when the interval between theexcitation plate 52 and thecasing 53 is narrowed can be improved. become. In addition, it can replace with themetal bridge part 55 and can be set as a metal block.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An example of the frequency characteristic of the voltage standing wave ratio (VSWR) in the 800 MHz band of a conventional general inverted-F antenna is shown in FIG. As shown in this figure, the frequency band fb in which VSWR is set to “2” or less is about 8% of the center frequency, and the frequency band in which the inverted F antenna operates is narrow.
For this reason, it is necessary to adjust the frequency characteristics and the like after manufacture, and there is a problem that the antenna is not suitable for mass production.
Further, when the impedance of the inverted F antenna is adjusted so as to match the impedance with thefeed element 51, the feed position where thefeed element 51 is connected to theexcitation plate 52 is changed, the height of theground conductor 54 or the excitation is changed. It is necessary to change the connection position to theplate 52.
Furthermore, when adjusting the operating frequency of the inverted F-type antenna so as to resonate with the center frequency of the used frequency band, the circumference of theexcitation plate 52 is changed or the feed position where thefeed element 51 is connected to theexcitation plate 52 is changed. Changes need to be made.
[0005]
As described above, the conventional inverted-F antenna has problems that it is not suitable for mass production and that the work for adjusting the impedance and the frequency is complicated, and that the work takes a long time.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a broadband plate-like antenna that can operate in a wide band and that can easily perform impedance adjustment and frequency adjustment and is excellent in mass productivity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a wideband plate antenna according to the present invention includes a ground plate, a coaxial feed cable arranged so as to penetrate the ground plate, and a core wire at the tip of the feed cable connected to an edge. And an exciter plate having a predetermined perimeter, and a conductor plate having a shape smaller than the exciter plate and disposed opposite to the exciter plate at a predetermined interval, the conductor A shield portion near the tip of the power supply cable is connected to the edge of the plate, and the conductor plate is disposed to face the ground plate.
[0007]
According to the present invention, the operable frequency band of the wideband plate antenna can be as wide as about 15% with respect to the center frequency.
In addition, the impedance of the broadband plate antenna can be adjusted by changing the circumference of the conductor plate, and the operating frequency of the broadband plate antenna can be adjusted by changing the circumference of the excitation plate or conductor plate. This can be done by changing. Therefore, impedance adjustment and frequency adjustment can be easily performed without performing complicated operations such as reattachment of the feeding position and reattachment of the ground conductor, and the antenna can be excellent in mass productivity.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a perspective view of a configuration example of an embodiment of a broadband plate antenna according to the present invention.
In FIG. 1,reference numeral 1 denotes an earth plate that is a ground plane. When a broadband antenna is installed on a radio, the case of the radio is made of metal. It can also serve as theplate 1.Reference numeral 2 denotes a rectangular excitation plate, andreference numeral 3 denotes a rectangular conductor plate arranged to face theexcitation plate 2. Further, 4 is a power feeding cable that is a coaxial cable that feeds power to the wideband plate antenna, and the core wire 4-1 of thepower feeding cable 4 is connected to the edge of theexcitation plate 2 and is used as a shield portion of thepower feeding cable 4. The cover is connected to the edge of theconductor plate 3. Thepower supply cable 4 is provided so as to penetrate theground plate 1, and is supplied with power from thesignal source 5 from the other end of thepower supply cable 4.
[0009]
FIG. 2 shows a side view of the broadband plate antenna of the present invention shown in FIG. As shown in FIG. 2, thepower supply cable 4 is implanted in theground plate 1 so as to penetrate theground plate 1, and theconductor plate 3 connected to the outer cover of the upper end portion of thepower supply cable 4 is connected to theground plate 1. Are spaced apart from each other by a predetermined distance. Further, theexcitation plate 2 is disposed on theconductor plate 3 so as to be opposed to theconductive plate 3 by a predetermined distance d. The size of theconductor plate 3 is smaller than that of theexcitation plate 2. Further, the core wire 4-1 of thepower feeding cable 4 is connected to the edge of theexcitation plate 2.
With such a configuration, a magnetic current flows between theexcitation plate 2, theconductor plate 3, and theground plate 1 by the power supplied from thepower supply cable 4. The electromagnetic wave excited by the magnetic current is radiated to the space through the edge portion of theexcitation plate 2. That is, it operates as an antenna.
[0010]
The characteristics of the broadband plate antenna of the present invention are that theconductive plate 3 is made smaller than theexcitation plate 2 so as not to operate as a radiating element, and that theconductive plate 3 is opposed to theexcitation plate 2 at a narrow interval d. In other words, a large capacitance is generated between theexcitation plate 2 and theconductor plate 3. The reason why the capacitance is generated between theexcitation plate 2 and theconductor plate 3 is that the impedance adjustment of the broadband plate antenna is performed by theconductor plate 3. That is, by adjusting the width and length of theconductor plate 3 to appropriate dimensions, the capacitance generated between theconductor plate 3 and theexcitation plate 2 can be changed to adjust the impedance of the broadband plate antenna. Thereby, impedance matching of the broadband plate antenna can be performed by adjusting the peripheral length of theconductor plate 3, that is, the size. Therefore, it is possible to easily adjust the impedance without repositioning the feeding position to the excitation plate and reconnecting the ground conductor as in the conventional inverted F type antenna.
Although the work process is slightly increased, the impedance can be adjusted by adjusting the distance d between theexcitation plate 2 and theconductor plate 3.
[0011]
Further, theconductor plate 3 for impedance adjustment is made smaller than theexcitation plate 2 and disposed below theexcitation plate 2 so as to be covered by theexcitation plate 2, thereby minimizing the influence of theconductor plate 3 on the radiation pattern and gain. can do.
Further, by setting the length of the long side of theconductor plate 3 to the wavelength at the operation center frequency as an effective length (for example, ¼ wavelength), the frequency characteristic is obtained, and the length of the long side of theconductor plate 3 is obtained. By adjusting the resonance frequency, the resonance frequency of the wideband plate antenna of the present invention can also be adjusted. Further, as a matter of course, the resonance frequency of the broadband plate antenna of the present invention can be adjusted by adjusting the peripheral length of theexcitation plate 2.
As described above, since the operating frequency can be adjusted by adjusting the peripheral length, that is, the size of theexcitation plate 2 or theconductor plate 3, the feeding position in the excitation conductor as in the conventional inverted F-type antenna can be adjusted. Thus, the operation frequency can be adjusted without performing complicated work such as reconnection or ground conductor reconnection.
[0012]
The wide-band plate antenna of the present invention described above operates in a wide band of about 15% with respect to the center frequency, and operates in a frequency band that is about twice that of a conventional inverted-F antenna. Become.
In addition, theconductor plate 3 in the broadband plate antenna of the present invention is provided so as not to be connected to theground plate 1, but theconductor plate 3 is considered to play the role of a ground conductor in the inverted F-type antenna. .
Furthermore, the height of the wideband plate antenna of the present invention is the same as that of a conventional inverted-F antenna, and according to the present invention, a wideband plate antenna can be obtained with a low attitude. Furthermore, the radiation pattern can be made substantially the same as that of a conventional inverted F antenna.
[0013]
Next, FIG. 3A shows an example of the frequency characteristic of the voltage standing wave ratio (VSWR) in the 800 MHz band of the broadband plate antenna of the present invention.
Referring to FIG. 3A, the VSWR of the broadband plate antenna of the present invention is good over a wide frequency band. In this case, the frequency band fa in which the VSWR is set to “2” or less is approximately 15% of the center frequency, and is extremely wide.
For this reason, there is almost no need to adjust the resonance frequency after fabrication, and the antenna is suitable for mass production. Also, when adjusting the resonance frequency, as described above, the adjustment operation of the resonance frequency is simple, and the antenna is suitable for mass production.
[0014]
In the above description, theexcitation plate 2 and theconductor plate 3 are rectangular, but the present invention is not limited to this, and may be any shape such as a circle, an ellipse, or a polygon.
Further, in the broadband plate antenna of the present invention, the connection point between the feeding point and the conductor plate can be the edge of theexcitation plate 2 or theconductor plate 3, so that the connection can be easily performed.
[0015]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the operable frequency band of the broadband plate antenna can be as wide as about 15% of the center frequency.
In addition, the impedance adjustment of the broadband plate antenna can be adjusted by changing the perimeter which is the size of the conductor plate, and the operating frequency of the broadband plate antenna can be adjusted by adjusting the perimeter of the excitation plate and the conductor plate. This can be done by changing the perimeter of the. Therefore, impedance adjustment and frequency adjustment can be easily performed, and an antenna excellent in mass productivity can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a configuration example of an embodiment of a broadband plate antenna according to the present invention.
2 is a side view of the broadband plate antenna of the present invention shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency characteristic of a VSWR of a broadband plate antenna of the present invention, and a diagram illustrating a frequency characteristic of a VSWR of a conventional inverted-F antenna.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a conventional inverted-F antenna.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OFSYMBOLS 1Ground plate 2Excitation plate 3Conductor plate 4 Feeding cable 4-1Core wire 5Signal source 51Feeding element 52Excitation plate 53Case 54Grounding conductor 55 Metal bridge plate

Claims (1)

Translated fromJapanese

アース板と、
該アース板を貫通するよう配置された同軸状の給電ケーブルと、
該給電ケーブルの先端の芯線が端縁に接続されていると共に、所定の周囲長とされた励振板と、
該励振板より小さな形状とされていると共に、該励振板と所定間隔だけ隔てて対向配置されている導体板とからなり、
前記導体板の端縁に前記給電ケーブルの先端近傍のシールド部が接続されていると共に、前記導体板が前記アース板と対向配置されていることを特徴とする広帯域板状アンテナ。An earth plate,
A coaxial feeding cable arranged to penetrate the ground plate;
An excitation plate having a predetermined peripheral length and a core wire at the tip of the power supply cable connected to the edge;
The conductor plate has a shape smaller than that of the excitation plate, and includes a conductor plate disposed to face the excitation plate at a predetermined interval.
A broadband plate-like antenna, wherein a shield portion in the vicinity of the end of the feeder cable is connected to an edge of the conductor plate, and the conductor plate is disposed opposite to the ground plate.

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