JP2005094745A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体通信機器、小型情報端末、その他の無線装置に利用可能な水平面内無指向性アンテナに関し、より詳細には、広帯域化および小型軽量化を図った水平面内無指向性アンテナに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a horizontal omnidirectional antenna that can be used for mobile communication devices, small information terminals, and other wireless devices, and more particularly to a horizontal omnidirectional antenna that achieves a wider bandwidth and is smaller and lighter. .
地板と放射素子とで構成される水平面内無指向性アンテナとして、モノポールアンテナおよびディスコーンアンテナが知られている。例えば、図20は従来のモノポールアンテナの構成を示したものである。図20において、符号101は円板状導体であり、この円板状導体101に同軸接栓102を下方側から取り付け、同軸接栓102から上方に延びて円板状導体101を貫通する中心導体103を円板状導体101と絶縁している。モノポールアンテナの放射素子103の長さhは、最低共振周波数の電磁波の波長の約1/4にする必要がある。このとき放射素子の詳細な寸法は、インピーダンス特性に依存して決定される。
図21は従来のディスコーンアンテナの構成を示したものである。ディスコーンアンテナは、モノポールアンテナの中心導体103の形状を逆円錐状にした構造104を有しており、この形状はバイコニカルアンテナの一方を円板状にしたものと考えることもできる。理想的なディスコーンアンテナは無限大の大きさを持ち、周波数依存性を持たないが、有限の大きさをもつディスコーンアンテナでは動作波長の上限が放射素子の長さhの4倍程度に制限される。上述のような地板と放射素子とで構成される水平面内無指向性アンテナにおいて広帯域化を図った例を以下に示す。
Monopole antennas and discone antennas are known as omnidirectional antennas in a horizontal plane composed of a ground plane and a radiating element. For example, FIG. 20 shows a configuration of a conventional monopole antenna. In FIG. 20,
FIG. 21 shows a configuration of a conventional discone antenna. The discone antenna has a
図22は、例えば、特許文献1に開示されたアンテナである。該アンテナは、円錐基体111の周面に沿ってスパイラル状導電素子112a、112bが形成されたスカート部110と、このスカート部110の頂部近傍に配置された円形の平面基体121の平面上にメアンダ状導電素子122が形成されたトップロード部120とを備えている。該アンテナでは、平面基体121に形成されたメアンダ状導電素子122が比較的幅広な帯状の形態であること、複数のメアンダラインの存在により多共振となし得ること、等の理由に基づいて広帯域化が図られている。
また、スカート部に形成されたスパイラル状導電素子112a、112bにより、見かけよりも長い電気長を実現できることから、従来のディスコーンアンテナと比較して小型に形成できることを特徴としている。しかしながら、該アンテナでは基体上にメアンダ状あるいはスパイラル状の導体パターンを形成する必要があり、広帯域化に伴って導体パターンを高密度化する必要があるため、構造が複雑となってしまう。
また、図23は、例えば、特許文献2に開示されたアンテナである。該アンテナは、放射素子の外周面が半楕円回転体形の導体142と平面地板143とから構成される。該アンテナでは、放射素子142を半楕円回転体形または半球形の形状にすることにより、小型化および広帯域化を図っている。しかしながら、このような平面地板を用いたアンテナでは、使用可能な周波数帯域については、放射素子の寸法的要素が支配的であるため、より低い周波数で使用可能とするためにはアンテナを大型化しなくてはならない。
In addition, the spiral
FIG. 23 shows an antenna disclosed in Patent Document 2, for example. The antenna is composed of a
従来のモノポールアンテナおよびディスコーンアンテナでは、広帯域化を図ろうとするとアンテナ構造が複雑となったり、より低い周波数帯で使用可能とするためには、アンテナの大型化が必要となっていた。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、簡単な構造で、広帯域で送受信が可能であり、より低い周波数帯で使用可能で、かつ小型で軽量なアンテナ装置を提供することを目的としている。
具体的には、請求項1〜3の発明では、アンテナの使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することにより、アンテナの小型化を可能とすることを目的としている。
又、請求項4〜5の発明では、アンテナ放射素子を低姿勢化するとともに、アンテナの使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化させてアンテナの小型化を可能とすることを目的としている。
更に、請求項6の発明では、請求項4又は請求項5に記載のアンテナにおいて、放射素子をさらに低姿勢化し、該アンテナを搭載した情報通信機器を小型化することを目的としている。
又、請求項7〜8の発明では、請求項1〜7に記載のアンテナにおいて、アンテナの重量を軽量化することを目的としている。
In the conventional monopole antenna and discone antenna, the antenna structure becomes complicated when attempting to increase the bandwidth, and the antenna must be enlarged in order to be usable in a lower frequency band.
The present invention has been made in view of the above points, and it is intended to provide a small and lightweight antenna device having a simple structure, capable of transmitting and receiving in a wide band, usable in a lower frequency band, and the like. It is aimed.
Specifically, an object of the present invention is to reduce the size of the antenna by widening the usable frequency band of the antenna to the low frequency side.
Further, the present invention has an object to make the antenna radiating element low in profile and to make the antenna small by widening the usable frequency band of the antenna to the low frequency side. .
Furthermore, an object of the present invention is to further reduce the posture of the radiating element in the antenna according to
Further, in the inventions of
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、地板となる導体面と、放射素子とで構成されるアンテナにおいて、前記放射素子は、前記導体面に頂部を対向させた半頂角θ1の円錐形状部を有し、さらに前記円錐形状部の所定の高さから、前記円錐形状部の中心軸となす角度がθ2なる側面を有する円錐台形状部を有した形状であり、前記角度θ1とθ2の関係がθ1>θ2となるアンテナを最も主要な特徴とする。
請求項2に記載の発明は、地板となる導体面と、放射素子とで構成されるアンテナにおいて、前記放射素子は、前記導体面に頂部を対向させた円錐形状部の底面に半球形状部の底面を接合した構成であるアンテナを最も主要な特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の円錐台形状部の底面に半球形状部の底面を接合した構成としたアンテナを主要な特徴とする。
請求項4に記載の発明は、地板となる導体面と、前記導体面に頂部を対向させた円錐状導体とで構成されるディスコーンアンテナにおいて、前記導体面が前記円錐状導体の頂部を中心とした円錐状の窪みを有しているアンテナを最も主要な特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1、2又は3に記載のアンテナにおいて、前記導体面が前記放射素子の円錐形状部の頂部を中心とした円錐状の窪みを有していることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載のアンテナにおいて、前記円錐状の窪みの深さが前記放射素子の高さと同程度であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6に記載のアンテナにおいて、前記導体面あるいは前記放射素子は、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造であることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7に記載のアンテナにおいて、前記導体面あるいは前記放射素子は、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造であり、前記誘電体の構造が中空であることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is an antenna including a conductor surface serving as a ground plane and a radiating element, wherein the radiating element is a half whose top is opposed to the conductor surface. A shape having a cone-shaped portion having an apex angle θ1, and further having a truncated cone-shaped portion having a side surface having an angle θ2 with respect to a central axis of the cone-shaped portion from a predetermined height of the cone-shaped portion; An antenna in which the relationship between the angles θ1 and θ2 satisfies θ1> θ2 is the main feature.
According to a second aspect of the present invention, there is provided an antenna composed of a conductor surface serving as a ground plane and a radiating element. The radiating element has a hemispherical portion on a bottom surface of a conical shape portion having a top portion facing the conductor surface. The main feature is an antenna having a structure in which bottom surfaces are joined.
The invention according to claim 3 is mainly characterized in that the antenna according to claim 1 is configured such that the bottom surface of the hemispherical portion is joined to the bottom surface of the frustoconical portion of the radiating element.
The invention according to claim 4 is a discone antenna comprising a conductor surface serving as a ground plane and a conical conductor with the top facing the conductor surface, wherein the conductor surface is centered on the top of the conical conductor. The main feature is an antenna having a conical depression.
According to a fifth aspect of the present invention, in the antenna according to the first, second, or third aspect, the conductor surface has a conical depression centered on the top of the conical portion of the radiating element. Features.
According to a sixth aspect of the present invention, in the antenna according to the fourth or fifth aspect, the depth of the conical recess is substantially the same as the height of the radiating element.
The invention according to
The invention according to claim 8 is the antenna according to claims 1 to 7, wherein the conductor surface or the radiating element has a structure in which a conductive metal film is formed on an outer peripheral surface of the dielectric, and the dielectric The structure is hollow.
請求項1記載の発明によれば、地板となる導体面と、放射素子とで構成されるアンテナにおいて、前記放射素子が、前記導体面に頂部を対向させた半頂角θ1の円錐形状部を有し、さらに前記円錐形状部の所定の高さから、前記円錐形状部の中心軸となす角度がθ2なる側面を有する円錐台形状部を有した形状とし、前記角度θ1とθ2の関係をθ1>θ2としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化し、アンテナの小型化が可能となる。
請求項2記載の発明によれば、地板となる導体面と、放射素子とで構成されるアンテナにおいて、前記放射素子の構成を、前記導体面に頂部を対向させた円錐形状部の底面に半球形状部の底面を接合した構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化し、アンテナの小型化が可能となる。
請求項3記載の発明によれば、請求項1に記載のアンテナにおいて、前記放射素子の円錐台形状部の底面に半球形状部の底面を接合した構成としたことにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化し、アンテナの小型化が可能となる。
請求項4、5記載の発明によれば、地板となる導体面に放射素子の円錐形状部の頂部を中心とした円錐状の窪みを形成することにより、放射素子が地板から突出する部分を低姿勢化するとともに、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化し、アンテナの小型化が可能となる。
請求項6記載の発明によれば、請求項4又は5に記載のアンテナにおいて、円錐状の窪みの深さを放射素子の高さと同程度とすることにより、地板上への放射素子の突出部を無くし、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができる。
請求項7記載の発明によれば、請求項1〜6記載のアンテナにおいて、地板あるいは放射素子の構造を、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造とすることにより、アンテナの重量を軽量化できる。
請求項8記載の発明によれば、請求項1〜7に記載のアンテナにおいて、地板あるいは放射素子の構造を、誘電体の外周面に導電性金属の皮膜を形成した構造とし、誘電体の構造を中空とすることにより、アンテナの重量を軽量化できる。
According to the first aspect of the present invention, in the antenna constituted by the conductor surface serving as the ground plane and the radiating element, the radiating element has a conical portion having a half apex angle θ1 with the apex facing the conductor surface. And a shape having a truncated cone-shaped portion having a side surface with an angle of θ2 with respect to the central axis of the cone-shaped portion from a predetermined height of the cone-shaped portion, and the relationship between the angles θ1 and θ2 is θ1 By using> θ2, the usable frequency band is widened to the low frequency side, and the antenna can be downsized.
According to the second aspect of the present invention, in the antenna constituted by the conductor surface serving as the ground plane and the radiating element, the configuration of the radiating element is hemispherical on the bottom surface of the conical portion with the top facing the conductor surface By adopting a configuration in which the bottom surfaces of the shape portions are joined, the usable frequency band is widened to the low frequency side, and the antenna can be downsized.
According to the invention of claim 3, in the antenna of claim 1, the usable frequency band is obtained by joining the bottom surface of the hemispherical portion to the bottom surface of the frustoconical portion of the radiating element. A wide band is formed on the low frequency side, and the antenna can be miniaturized.
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the conical depression centered on the top of the conical portion of the radiating element is formed on the conductor surface serving as the ground plane, so that the portion where the radiating element protrudes from the ground plane is reduced. In addition to the attitude, the usable frequency band is widened to the low frequency side, and the antenna can be downsized.
According to the invention described in claim 6, in the antenna according to
According to the invention described in
According to the invention described in claim 8, in the antenna according to claims 1 to 7, the structure of the ground plane or the radiating element is a structure in which a conductive metal film is formed on the outer peripheral surface of the dielectric, and the structure of the dielectric Making the antenna hollow makes it possible to reduce the weight of the antenna.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るアンテナの構成図である。このアンテナは、地板1となる導体面と、同軸線路2と導通した放射素子3とで構成されるアンテナにおいて、放射素子3は、導体面1に頂部を対向させた半頂角θ1の円錐形状部3aを有し、さらに円錐形状部の所定の高さ位置(上部底面)から、円錐形状部3aの中心軸となす角度がθ2なる側面を有する円錐台形状部3bを有した形状であり、角度θ1とθ2の関係がθ1>θ2となっている。
図2は、図1のアンテナのθ1−θ2とF−Fdcとの相関を示すグラフ図である。縦軸に周波数偏差(F−Fdc)を表し、横軸にアンテナ角度(θ1−θ2)を表している。なお、Fは、本アンテナの動作帯域(リターンロスが−10dB以下となる帯域)の下限周波数であり、Fdcは、放射素子の最大径が本アンテナに等しいディスコーンアンテナの下限周波数である。
この図から明らかなように、θ1<θ2の領域では周波数偏差が大きくなり、θ1−θ2が0度を境に小さくなり、θ1>θ2の領域で周波数偏差が最小になっているのが解る。
図3は、図1のアンテナのD/Hと(θ1−θ2)maxとの相関を示すグラフ図である。縦軸にθ1−θ2のMax値を表し、横軸にアンテナの幅Dと高さHの比D/Hを表す。この図から明らかなように、D/Hと(θ1−θ2)maxは正の相関があることが解る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an antenna according to an embodiment of the present invention. This antenna is an antenna composed of a conductor surface serving as a ground plane 1 and a radiating element 3 that is electrically connected to a coaxial line 2. The radiating element 3 has a conical shape with a half apex angle θ 1 with the top facing the conductor surface 1. A
FIG. 2 is a graph showing the correlation between θ1-θ2 and F-Fdc of the antenna of FIG. The vertical axis represents frequency deviation (F-Fdc), and the horizontal axis represents antenna angle (θ1-θ2). Note that F is a lower limit frequency of the operating band of the antenna (a band where the return loss is −10 dB or less), and Fdc is a lower limit frequency of the discone antenna in which the maximum diameter of the radiating element is equal to that of the antenna.
As is apparent from this figure, it can be seen that the frequency deviation increases in the region of θ1 <θ2, decreases from 0 to θ2 at the boundary, and has the minimum frequency deviation in the region of θ1> θ2.
FIG. 3 is a graph showing a correlation between D / H of the antenna of FIG. 1 and (θ1−θ2) max. The vertical axis represents the Max value of θ1-θ2, and the horizontal axis represents the ratio D / H between the width D and the height H of the antenna. As is clear from this figure, it is understood that D / H and (θ1−θ2) max have a positive correlation.
図4は本発明の実施形態1に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。放射素子3は、地板の上面面に頂部を対向させた半頂角θ1=22°の円錐形状部3aを有し、さらに円錐形状部3aの上端部(高さ9mmの位置)から、円錐形状部3aの中心軸となす角度がθ2なる側面を有する円錐台形状部3bを連続形成した形状である。角度θ1とθ2は、θ1>θ2の関係を持っており、請求項1記載の要件を満たしている。地板1および放射素子3は、銅の如き良導体を主たる材料として構成されている。なお、角度θ2=0°となっているため、円錐台形状部3bは、円柱形状部となる。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図5に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しい従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には10.8GHzであるのに対し、本アンテナの場合には9.4GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the antenna according to Embodiment 1 of the present invention. The antenna according to this embodiment is fed by a coaxial line 2 and includes a ground plane 1 having a diameter of 24 mm and a radiating element 3 having a height of 15 mm. The radiating element 3 has a
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 5 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss vs. frequency characteristics of a conventional discone antenna whose maximum diameter and height of the radiating element are equal to the present antenna are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 10.8 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 9.4 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the usable frequency band can be widened to the low frequency side, so that the antenna can be downsized.
図6は本発明の実施形態2に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。該放射素子3は、半頂角22°の円錐形状部3cの底面(図では上面)に直径9.6mmの半球形状部3dの底面を接合した構成である。地板および放射素子は、銅を主たる材料として構成されている。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図7に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しい従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には10.4GHzであるのに対し、本アンテナの場合には9.9GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 2 of the present invention. The antenna of the present embodiment is fed by a coaxial line, and includes a ground plane 1 having a diameter of 24 mm and a radiating element 3 having a height of 15 mm. The radiating element 3 has a configuration in which the bottom surface of the
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 7 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss vs. frequency characteristics of a conventional discone antenna whose maximum diameter and height of the radiating element are equal to the present antenna are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 10.4 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 9.9 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the usable frequency band can be widened to the low frequency side, so that the antenna can be downsized.
図8は本発明の実施形態3に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。該放射素子3は、地板1面に頂部を対向させた半頂角θ1=22°の円錐形状部3eを有し、さらに円錐形状部3eの上端部(高さ7mmの位置)から、円錐形状部3eの中心軸となす角度がθ2=0°なる側面を有する円錐台形状部(すなわち円柱形状部)3fを備えており、その上底面に半球形状部3gの底面を接合した構成である。地板1および放射素子3は、誘電体の外周面に形成された銅の皮膜により構成されており、アンテナ全体を銅で構成した場合と比較して軽量である。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図9に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しい従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には11.2GHzであるのに対し、本アンテナの場合には9.8GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 3 of the present invention. The antenna according to this embodiment is fed by a coaxial line 2 and includes a ground plane 1 having a diameter of 24 mm and a radiating element 3 having a height of 15 mm. The radiating element 3 has a cone-shaped
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 9 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss vs. frequency characteristics of a conventional discone antenna whose maximum diameter and height of the radiating element are equal to the present antenna are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 11.2 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 9.8 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the usable frequency band can be widened to the low frequency side, so that the antenna can be downsized.
図10は本発明の実施形態4に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。放射素子3は、地板1面に頂部を対向させた半頂角22°の円錐形状である。地板1は、放射素子の頂部を中心とした円錐状の窪み1aを有している。そのため、放射素子3が地板1から突出する部分が低姿勢化されている。窪み1aの深さは4.5mm、窪み1aの斜面が水平方向となす角度は28°である。地板1および放射素子3は、中空の誘電体の外周面に形成された銅の皮膜により構成されており、アンテナ全体を銅で構成した場合と比較して軽量である。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図11に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の形状が本アンテナと同じで、地板が平板状である従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には9.7GHzであるのに対し、本アンテナの場合には8.7GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、放射素子が地板から突出する部分を低姿勢化し、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 4 of the present invention. The antenna according to this embodiment is fed by a coaxial line 2 and includes a ground plane 1 having a diameter of 24 mm and a radiating element 3 having a height of 15 mm. The radiating element 3 has a conical shape with a half apex angle of 22 ° with the top facing the surface of the ground plane 1. The ground plane 1 has a
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 11 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss vs. frequency characteristics of a conventional discone antenna in which the shape of the radiating element is the same as that of the present antenna and the ground plane is a flat plate are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 9.7 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 8.7 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the portion where the radiating element protrudes from the ground plane can be lowered, and the usable frequency band can be widened to the low frequency side. Can be miniaturized.
図12は本発明の実施形態5に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。放射素子3は、実施形態1に示したアンテナの放射素子と同じ形状を有している。地板1は、放射素子の頂部を中心とした円錐状の窪み1aを有している。そのため、該放射素子が該地板から突出する部分が低姿勢化されている。窪み1aの深さは4.5mm、窪みの斜面が水平方向となす角度は28°である。地板および放射素子は、銅を主たる材料として構成されている。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図13に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しく、地板が平板状である従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には10.8GHzであるのに対し、本アンテナの場合には8.4GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、放射素子が地板から突出する部分を低姿勢化し、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 13 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss versus frequency characteristics of a conventional discone antenna in which the maximum diameter and height of the radiating element are equal to those of the present antenna and the ground plane is flat are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 10.8 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 8.4 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the portion where the radiating element protrudes from the ground plane can be lowered, and the usable frequency band can be widened to the low frequency side. Can be miniaturized.
図14は本発明の実施形態6に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。放射素子3は、実施形態2に示したアンテナの放射素子と同じ形状を有している。地板1は、放射素子3の頂部を中心とした円錐状の窪み1aを有している。そのため、放射素子が地板から突出する部分が低姿勢化されている。窪みの深さは4.5mm、窪みの斜面が水平方向となす角度は28°である。地板および放射素子は、銅を主たる材料として構成されている。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図15に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しく、地板が平板状である従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には10.4GHzであるのに対し、本アンテナの場合には9.0GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、放射素子が地板から突出する部分を低姿勢化し、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 6 of the present invention. The antenna according to this embodiment is fed by a coaxial line 2 and includes a ground plane 1 having a diameter of 24 mm and a radiating element 3 having a height of 15 mm. The radiating element 3 has the same shape as the radiating element of the antenna shown in the second embodiment. The ground plane 1 has a
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 15 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss versus frequency characteristics of a conventional discone antenna in which the maximum diameter and height of the radiating element are equal to those of the present antenna and the ground plane is flat are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 10.4 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 9.0 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the portion where the radiating element protrudes from the ground plane can be lowered, and the usable frequency band can be widened to the low frequency side. Can be miniaturized.
図16は本発明の実施形態7に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径24mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。放射素子3は、実施形態3に示したアンテナの放射素子と同じ形状を有している。地板1は、放射素子3の頂部を中心とした円錐状の窪み1aを有している。そのため、該放射素子が該地板から突出する部分が低姿勢化されている。窪みの深さは4.5mm、窪みの斜面が水平方向となす角度は28°である。地板および放射素子は、銅を主たる材料として構成されている。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図17に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しく、地板が平板状である従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には11.2GHzであるのに対し、本アンテナの場合には8.8GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、放射素子が地板から突出する部分を低姿勢化し、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 17 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss versus frequency characteristics of a conventional discone antenna in which the maximum diameter and height of the radiating element are equal to those of the present antenna and the ground plane is flat are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is -10 dB or less is 11.2 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 8.8 GHz in the case of this antenna.
As is apparent from this embodiment, by applying the present invention, the portion where the radiating element protrudes from the ground plane can be lowered, and the usable frequency band can be widened to the low frequency side. Can be miniaturized.
図18は本発明の実施形態8に係るアンテナの構成を示す断面図である。本実施形態のアンテナは、同軸線路2によって給電され、直径42mmの地板1と高さ15mmの放射素子3とで構成されている。放射素子3は、実施形態1に示したアンテナの放射素子3と同じ形状を有している。地板1は、放射素子3の頂部を中心とした円錐状の窪み1aを有しており、窪みの深さは15mm、窪みの斜面が水平方向となす角度は40°である。本実施形態のアンテナでは、放射素子の高さと円錐状の窪みの深さが等しいので、放射素子は地板の上方には突出していない。地板および放射素子は、銅を主たる材料として構成されている。
このような構成のアンテナの動作について説明する。図19に本実施形態のアンテナのリターンロス対周波数特性を実線で示す。比較のために、放射素子の最大径および高さが本アンテナに等しく、地板が平板状である従来のディスコーンアンテナのリターンロス対周波数特性も破線にて示してある。リターンロスが−10dB以下となる下限周波数は、従来のディスコーンアンテナの場合には10.8GHzであるのに対し、本アンテナの場合には8.2GHzと低減している。
この実施形態からも明らかなように、本発明を適用することにより、地板上への放射素子の突出部を無くし、使用可能な周波数帯域を低周波数側に広帯域化することができるため、アンテナの小型化が可能である。
本実施形態のアンテナを情報通信機器に実装する場合、金属製筐体を地板としてアンテナを形成することにより機器を小型化し、美観を損ねることなく実装することが可能となる。この場合、アンテナは筐体から突出していないため、アンテナを大型化して広帯域化しても機器全体の大型化は避けることができる。
以上、実施例に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施例に上げた形状、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものでは決してない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることが出来る。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of an antenna according to Embodiment 8 of the present invention. The antenna of the present embodiment is fed by a coaxial line 2 and includes a ground plane 1 having a diameter of 42 mm and a radiating element 3 having a height of 15 mm. The radiating element 3 has the same shape as the radiating element 3 of the antenna shown in the first embodiment. The ground plane 1 has a
The operation of the antenna having such a configuration will be described. FIG. 19 shows the return loss vs. frequency characteristics of the antenna of this embodiment with a solid line. For comparison, the return loss versus frequency characteristics of a conventional discone antenna in which the maximum diameter and height of the radiating element are equal to those of the present antenna and the ground plane is flat are also shown by broken lines. The lower limit frequency at which the return loss is −10 dB or less is 10.8 GHz in the case of the conventional discone antenna, but is reduced to 8.2 GHz in the case of this antenna.
As is clear from this embodiment, by applying the present invention, the projecting portion of the radiating element on the ground plane can be eliminated, and the usable frequency band can be widened to the low frequency side. Miniaturization is possible.
When the antenna according to the present embodiment is mounted on an information communication device, the device can be reduced in size by forming the antenna using a metal casing as a ground plane, and can be mounted without impairing the aesthetic appearance. In this case, since the antenna does not protrude from the housing, it is possible to avoid an increase in the size of the entire device even if the antenna is increased in size and widened.
Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is by no means limited to the requirements shown here, such as the shapes raised in the above embodiments and combinations with other elements. With respect to these points, the present invention can be changed within a range that does not detract from the gist of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.
1 地板
2 同軸線路
3 放射素子
4 円錐形状部
5 円錐台形状部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground plane 2 Coaxial line 3 Radiating element 4
Claims (8)
8. The antenna according to claim 1, wherein the conductor surface or the radiating element has a structure in which a conductive metal film is formed on an outer peripheral surface of a dielectric, and the structure of the dielectric is hollow. And antenna.
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