JP2008535372A - 帯域阻止特性を有する超広帯域アンテナ - Google Patents

Abstract

本発明は、帯域阻止特性を有する超広帯域（ＵＷＢ） 通信用アンテナを開示する。本発明の一実施形態によれば、超広帯域アンテナは、マイクロストリップ給電を用いたパッチアンテナであって、低周波帯域における帯域幅拡張のために放射体にスタブを形成する。また、接地面にステップを形成することにより、中間周波数帯域におけるアンテナ特性を向上させ、超広帯域特性を得る。本発明の他の実施形態によれば、超広帯域アンテナは、マイクロストリップ給電を用いたパッチアンテナであって、接地面に凹部を形成することで超広帯域特性を具現する。本発明のアンテナは、放射体に逆Ｕ字型のスロットを形成することにより、ＵＮＩＩ帯域で帯域阻止特性を具現する。一方、本発明のアンテナは、小面積の接地面を含んで全方向性の放射パターンを有する。

Description

本発明は、超広帯域（Ultra-Wideband；ＵＷＢ) 通信システム用アンテナに関し、特に、５ＧＨｚ帯域で帯域阻止特性を有する超広帯域アンテナに関する。

超広帯域通信システムとは、中心周波数の２５％以上または１．５ＧＨｚ以上の帯域幅を有する通信システムのことである。超広帯域通信は、インパルス信号のように広い周波数帯域にわたって電力が拡散している信号を用いる。すなわち、数ナノ秒乃至ピコ秒の幅（duration）を有するパルスを用いることにより、ＧＨｚ単位の広い周波数帯域に電力を拡散させることができる。これは、５ＭＨｚ程度の帯域幅を有する広帯域ＣＤＭＡ通信に比べて遥かに広い帯域幅を有する通信方式である。

ＵＷＢ通信システムでは短いパルスを用いて情報を伝達するために信号を変調するが、この際、パルス自体の広帯域特性を維持しつつＯＯＫ（On-Off Keying）、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）またはＰＰＭ（Pulse Position Modulation）などの変調方式を用いる。このため、ＵＷＢシステムでは搬送波（carrier）が不要となり、システムの構成が単純で具現しやすくなる。また、極めて広い帯域にわたって電力が拡散するので、それぞれの周波数成分は極めて低い電力を有し、狭い周波数帯域を用いる他の通信システムとの干渉が極めて少なく、傍受しにくいため通信の秘匿性にも優れているとされる。また、ＵＷＢシステムは、極低電力で高速通信が可能であり、障害物透過特性に優れているという利点を有する。

このような利点から、ＵＷＢシステムは無線ホームネットワークなど次世代個人領域無線通信（Wireless Personal Area Network；ＷＰＡＮ）分野に幅広く適用されると見込まれている。特に、２００２年２月アメリカ連邦通信委員会（Federal Communications Commission；ＦＣＣ）は、３．１ＧＨｚ以上の周波数帯域に対してＵＷＢ通信方式を商業的に用いることを承認し、これによりＵＷＢシステムの商用化が加速されている。

ＵＷＢシステムは従来の通信システムに比べて広い周波数帯域を使用するため、これに適した広帯域特性を有する小型のアンテナの開発が必要となる。ＵＷＢシステム用アンテナとしてはホーンアンテナ(Horn Antenna)、バイコニカルアンテナ(Bi-conical Antenna)などが知られており、Time Domain Corporationの米国特許第６,６２１,４６２号（特許文献１）及びXtreme Spectrum，Inc.の米国特許第６,５９０,５４５号（特許文献２）などに他の形態のＵＷＢアンテナが開示されている。

しかし、これらのアンテナは大型であるため、小型・軽量のアンテナを要する分野には好ましくないという問題点がある。

他のＵＷＢシステム用アンテナは、ＬＧ電子株式会社の韓国特許出願第２００３−４９７５５号（特許文献３）、韓国電子通信研究院の韓国特許出願第２００２-７７３２３号（特許文献４）に開示されている。これら特許出願には、相対的に小型で広帯域特性を有する平面アンテナまたは逆Ｌ型アンテナが開示されている。

無線ＬＡＮに関する標準のＩＥＥＥ８０２．１１a 及びＨＹＰＥＲＬＡＮ／２ は、ＵＷＢが使用できる周波数帯域に含まれる５．１５〜５．８２５ＧＨｚ帯域（ＵＮＩＩ（Unlicensed National Information Infrastructure）帯域）を無線ＬＡＮに使用可能にした。これら標準は、大電力の信号を使用するため、ＵＮＩＩ帯域でＵＷＢシステムと干渉を起こす可能性がある。よって、ＵＷＢシステムでは、無線ＬＡＮと重なるＵＮＩＩ帯域の使用が制限される。

ところが、前記アメリカ特許及び韓国特許出願に記載のアンテナは、超広帯域特性のみを有するだけ、使用が制限される周波数帯域における帯域阻止特性を有しない。このため、これらアンテナを実際に適用するためには、無線ＬＡＮと重なる周波数帯域に対して高い性能ファクタ（Quality factor） を有する帯域阻止フィルターをさらに使用する必要がある。しかし、帯域阻止フィルターの追加は、コストの上昇はもとより、装備の小型化及び軽量化に制約を与え、極短パルスを使用するＵＷＢシステムではパルスの歪みを発生させて性能の低下を誘発するという不具合があった。
米国特許第６,６２１,４６２号 米国特許第６,５９０,５４５号 韓国特許出願第２００３−４９７５５号（韓国特許公開第２００５−００１０５４９号） 韓国特許出願第２００２-７７３２３号（韓国特許公開第２００４−００４９５２５号）

本発明は、ＵＷＢシステムに使用できる超広帯域アンテナを提供することを目的とする。

また、本発明は、ＵＮＩＩ帯域で帯域阻止特性を有する超広帯域アンテナを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、小型製造及び大量生産が可能な超広帯域アンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、基板、前記基板の上面に形成された放射体、前記基板の底面に形成された接地面、及び前記放射体に接続された給電部を含むアンテナにおいて、前記放射体に形成されたスタブを備え、前記接地面にステップが形成された超広帯域アンテナが提供される。

好ましくは、前記放射体は円形であり得る。

また、前記スタブは長さ３０゜〜 ６０゜を有することができる。

一方、本発明の他の実施形態によれば、基板、前記基板の上面に形成された放射体、前記基板の底面に形成された接地面、及び前記放射体に接続された給電部を含むアンテナにおいて、前記接地面に凹部が形成された超広帯域アンテナが提供される。

好ましくは、前記放射体は、長方形であり、前記放射体の下部角にノッチが形成できる。

また、前記接地面は、前記放射体と重ならないように形成できる。

また、前記給電部は、マイクロストリップ給電線であり得る。

また、前記アンテナが帯域阻止特性を有するように前記放射体にスロットが形成できる。

前記スロットは逆Ｕ字型であり、スロットの長さは１３〜１６ｍｍであり得る。

また、前記基板の比誘電率がε_rであり、阻止帯域の中心周波数ｆ_ｃに対応する波長が λ_cであるとき、前記スロットの長さは(λ_c/√ε_r）/２であり得る。

ここで、前記阻止帯域の中心周波数ｆ_ｃは５〜６ＧＨｚであり得る。

本発明のさらに他の実施形態によれば、基板、前記基板の上面に形成された放射体、前記基板の底面に形成された接地面、及び前記放射体に接続された給電部を含むアンテナにおいて、前記アンテナが帯域阻止特性を有するように前記放射体にＵ字型のスロットが形成された帯域阻止特性を有する超広帯域アンテナが提供される。

本発明によれば、放射体にスタブを形成することにより低周波帯域で帯域幅が拡張された超広帯域アンテナを実現することができる。

また、本発明によれば、接地面にステップを形成することにより中間周波数帯域におけるアンテナ特性を向上させ、アンテナの帯域幅を拡張することができる。

また、本発明によれば、放射体にスロットを形成することにより帯域阻止特性を有する超広帯域アンテナを実現することができる。

また、本発明によれば、接地面に凹部を形成することにより３ＧＨｚ乃至１１ＧＨｚの広い帯域幅を有する超広帯域アンテナを実現することができる。

なお、本発明によれば、軽量化及び小型化、さらに量産が可能であり、全方向性の放射パターンを有する超広帯域アンテナを実現することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。

具体的なアンテナの形状及び関連した数値を開示するが、これは例示に過ぎないものであり、本発明の思想を逸脱しない範囲内で様々な変形や変更が可能であることは、当業者にとって明白であろう。

図１及び図２は、それぞれ本発明の一実施形態による超広帯域アンテナの上面図及び底面図である。

本実施形態のアンテナは、基本的にはマイクロストリップパッチアンテナであって、基板１２、基板上面に形成された円形の放射体１０、放射体１０に接続された給電部１４、及び基板下面に形成された接地面（ground plane）２０を含む。放射体１０ には逆Ｕ（inverted-U） 字型のスロット（slot）１６が形成され、接地面２０ の上部両端にはステップ２２が形成される。また、放射体１０にはスタブ(stub)１８が形成される。

本実施形態のアンテナは、１次的に円形の放射体１０を採用して広帯域特性を得る。また、低周波帯域における帯域幅拡張のために放射体１０ にスタブ１８ を形成することができる。スタブ１８の形成によって放射体１０ の電気的長さが増加するので、低周波（すなわち、長波長）帯域におけるアンテナ特性を向上させることができ、スタブ１８の長さを調節することで帯域幅拡張の程度を調節することができる。本実施形態では、放射体１０と同心円上にスタブ１８を形成したが、これは一つの実施形態に過ぎないものであり、スタブ１８の長さが同じであれば、スタブ１８は様々な形態を取ることができる。

一方、中間周波数帯域（約６ＧＨｚ乃至１０ＧＨｚ）におけるアンテナ特性の向上は、接地面２０にステップ２２を形成することで得られる。接地面２０は、給電部１４及び放射体１０とのカップリングによってアンテナのインピーダンスマッチングに影響を与えるので、接地面２０の形態を変えることによりアンテナのインピーダンス（その結果、帯域幅) を変化させることができる。本実施形態では、接地面２０にステップ２２を形成することにより中間帯域におけるアンテナ特性を向上させた。しかし、当業者は、接地面２０をステップ２２以外の形態に変化させるとしてもアンテナ特性の向上が可能であることを容易に認識することができ、このような変形も本発明の範囲に属する。

なお、本実施形態における接地面２０は、放射体１０と重ならないように基板１２の底面の一部にのみ形成される。このため、放射体１０によって放射される電磁波が接地面２０によって遮蔽されずに放出でき、一般的なモノポール（monopole） アンテナと類似の全方向性の放射パターンを得ることができる。

本実施形態のアンテナにおいて、帯域阻止特性は、放射体１０に形成された逆Ｕ字型スロット１６によって示される。スロット１６による帯域阻止特性を、図３を参照して説明する。

図３は、本発明の一実施形態のアンテナの放射体における電流の流れを模式的に示す図である。放射体１０に供給された電流は、スロット１６によって流れが妨害されるため、スロット１６を迂回して流れる。この場合、図３に示すように、スロット１６内側で流れる電流とスロット１６外側で流れる電流は、互いに逆方向を向いているため、これら電流によって発生する電磁場が相殺され得る。すなわち、スロット１６が半波長共振構造（half wave resonant structure）を構成することで、該当波長における放射を抑えることができる。

このとき、スロット１６の長さを調節することにより電磁場が相殺される波長を決定することができる。一般的に自由空間波長λの電磁波は、誘電体内でλ/√ε_r（ε_rは誘電体の比誘電率） の波長で伝達されるため、中心周波数ｆ_c（波長λ_c） で帯域阻止特性を持たせるためのスロットの長さ（Ｌ_slot）は、下記式で与えられる。

このように、本実施形態において、放射体１０にスロット１６を形成することにより、アンテナに帯域阻止特性を付け加えることができ、スロット長さを適切に決定して阻止帯域の中心周波数を調整することにより、ＵＮＩＩ帯域における帯域阻止特性を誘導することができる。また、スロット１６の幅を調節することで阻止帯域の帯域幅を調整することができ、一般的にスロット１６の幅が広くなるほど阻止帯域の帯域幅が増加する傾向を示す。

以上、逆Ｕ字型スロットと関連して本実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本明細書に開示の原理を逸脱しない範囲内で様々な形態のスロットが適用できることは、当業者にとって明らかである。

一方、本実施形態のアンテナは、給電部１４としてマイクロストリップ給電を採用したパッチアンテナを基本構造とし、アンテナの軽量化及び小型化を達成し、大量生産に適した構造を有する。また、基板１２としては、ＦＲ４、高抵抗シリコン、ガラス、アルミナ、テプロン、エポキシ、ＬＴＣＣなどが使用でき、特にＦＲ４基板を用いて製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態によるアンテナを実際に具現して性能を試験した。具現されたアンテナは、図１及び２に示すものと同じ構成を有し、各部分の寸法は、下記表の通りである。各寸法はｍｍ単位で与えられる。一方、給電部１４は、幅２．６ｍｍの５４ Ωマイクロストリップ給電を用い、基板１２としては厚さ１．６ｍｍ、比誘電率４．４のＦＲ４基板を用いた。下記表において、αはスタブの長さを示す。

図４は、本発明の一実施形態のスタブの長さ（α） 変化による周波数に対する反射係数のシミュレーション値を示すグラフである。初期に本実施形態の円形放射体（１０）は４．８ＧＨｚで最初共振するように設計された。これに対し、スタブ１８が形成された場合には共振周波数が変化し、スタブの長さ（α） が増加するほど共振周波数の変化が大きくなる傾向を確認することができた。また、スタブの長さが長くなるほど、低い周波数における反射係数特性が向上することが見られた。具体的に、単純な円形放射体の場合は、３．７ＧＨｚ以上で−１０ｄＢ以下の反射係数を有するが、これに対し、スタブ１８が形成された場合は、−１０ｄＢの反射係数を有する周波数が３．７ＧＨｚ以下になる傾向を示す。これより、スタブ１８の形成によって低周波数帯域での帯域幅拡張効果が得られることを確認した。

図５は、本発明の一実施形態の接地面のステップ形成による周波数に対する反射係数のシミュレーション値を示すグラフである。両曲線のどちらも長さ４５゜のスタブを形成した放射体を用い、接地面２０の形態のみを異ならせた。ステップ２２は、いずれも１ｍｍの幅を有し、基板の下方に進んでいくにつれて高さが高くなり、それぞれ１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ及び２．５ｍｍの高さを有する。

ステップ２２が形成されていない接地面２０を用いた場合（点線）、約６．２６ＧＨｚ〜１０．３ＧＨｚの中間周波数帯域で反射係数が−１０ｄＢ以上の値を有する。これに対し、ステップ２２が形成された場合（実線） には、中間周波数帯域における反射係数が−１０ｄＢ以下に減少して特性が向上したことが確認できた。すなわち、ステップ２２の形成によって中間周波数帯域における帯域幅拡張の効果が示され、結果として３．１〜１０．６ＧＨｚのＵＷＢシステムの使用帯域全体にわたって−１０ｄＢ以下の良好な反射係数を有するアンテナを得た。

図６は、本発明の一実施形態のスロット１６の長さ（Ｌ_slot） による周波数に対する定在波比（Voltage Standing Wave Ratio：ＶＳＷＲ） を示すグラフである。曲線ａ〜ｄは、それぞれスロット長さ（Ｌ_slot） が１３ｍｍ、１４ｍｍ、１５ｍｍ及び１６ｍｍの場合のグラフである。全体的に３〜１１ＧＨｚの範囲で２以下の定在波比を有することから、超広帯域特性を示すことがわかり、上述したように、スロット１６が形成された場合、４〜７ＧＨｚ範囲で帯域阻止特性が得られる。また、前記式から予測したように、スロットの長さ（Ｌ_slot） が長くなるほど阻止帯域の中心周波数が減少することが確認された。特に、Ｌ_slot＝５ｍｍの場合（曲線ｃ）４．９〜６ＧＨｚ範囲で帯域阻止特性を示すので、ＵＮＩＩ帯域のフィルタリングに適したアンテナを得ることができる。

図７は、本発明の一実施形態による具現例のアンテナの周波数に対する利得の測定値を示すグラフである。３〜１０ＧＨｚ帯域全体にわたって良好な利得を示し、５ＧＨｚ帯域では利得が急激に下がって帯域阻止特性を示す。これにより、本具現例のアンテナは、ＵＮＩＩ帯域で他の通信システムとの干渉が少ない超広帯域アンテナとして好適な特性を有する。

図８は、本発明の一実施形態による具現例のアンテナの周波数による放射パターンを示すグラフである。図８の（a） 及び（ｂ）はそれぞれ４ＧＨｚ及び９ＧＨｚに対する放射パターンを示す。上述したように具現したアンテナは放射体と重ならず小面積の接地面を用いるので、一般的なモノポールアンテナと類似した全方向性を有することが確認される。

図９及び図１０は、それぞれ本発明の他の実施形態による超広帯域アンテナの上面図及び底面図である。

本実施形態のアンテナは、基本的にはマイクロストリップパッチアンテナであって、基板１２０、基板上面に形成された方形の放射体１００、放射体１００に接続された給電部１４０、及び基板下面に形成された接地面（ground plane）２００を含む。放射体１００にはＵ字型のスロット１６０が形成でき、接地面２００の中央には凹部２２０が形成できる。また、放射体１００の下部角にはノッチ１８０が形成できる。

放射体１００の下部角に形成されたノッチ１８０は、接地面２００と放射体１００間のカップリングを誘導する。このため、ノッチ１８０によってアンテナのインピーダンスマッチングを調節することができ、これによりアンテナ帯域幅を拡張することができる。ノッチの長さ（Ｎ_L）及び幅（Ｎ_W）を調節することで帯域幅の調節が可能になる。

また、本実施形態では、超広帯域特性を具現するために接地面２００に凹部２２０ を形成することができる。接地面２００に形成された凹部２２０も放射体１００及び給電部１４０とのカップリングによりインピーダンスマッチング回路として機能する。したがって、給電部１４０が形成された部分の接地面に凹部２２０を形成してインピーダンスマッチングを調節し、凹部２２０の深さ（Ｈ_L）及び幅（Ｈ_W）を調節することでキャパシタンス及びインダクタンスを調節することができるため、共振周波数の移動、すなわち帯域幅拡張程度の調節が可能になる。本実施形態では、接地面２００に凹部２２０を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な形態の接地面２００の変形も本発明の範囲に属する。

一方、本実施形態において、接地面２００は、放射体１００と重ならないように基板１２０底面の一部にのみ形成され得る。そこで、放射体１００によって放射される電磁波が接地面２００により遮蔽されずに放出でき、一般的なモノポール（monopole） アンテナと類似の全方向性の放射特性を得ることができる。

本実施形態のアンテナにおいて、帯域阻止特性は、放射体１００に形成されたＵ字型スロット１６０によって示される。スロット１６０による帯域阻止特性を、図１１を参照して説明する。

図１１は、本発明の他の実施形態のアンテナの放射体における電流の流れを模式的に示す図である。給電部１４０を介して供給された電流は、カップリングによってスロット１６０の内側へ流れる。カップリングによってスロット１６０の内側から流れた電流は、スロット１６０の外側を迂回してさらに給電部１４０を介して流出する。上述したように電流が流れる場合、図１１に示すように、スロット内側で流れる電流と隣接したスロット外側で流れる電流は正反対の方向を有するため、これら電流によって発生する電磁場は相殺できる。すなわち、スロット１６０が半波長共振構造（half wave resonant structure） を構成して該当波長における放射が抑制できる。

このとき、スロット１６０の長さを調節することで電磁場が相殺される波長を決定することができる。一般的に自由空間波長λの電磁波は、誘電体内でλ/√ε_r（ε_rは誘電体の比誘電率） の波長で伝達されるので、中心周波数ｆ_ｃ（波長λ_c） で帯域阻止特性を持たせるためのスロットの長さ（Ｌ_slot）は、前記式１のように与えられる。

このように、本実施形態において、放射体１００にスロット１６０を形成することにより、アンテナに帯域阻止特性を付け加えることができ、スロット長さを適切に決定することにより、阻止帯域の中心周波数を調節してＵＮＩＩ帯域における帯域阻止特性を誘導することができる。また、スロット１６０の幅を調節することにより、阻止帯域の帯域幅を調整することもできる。一般的にスロット１６０の幅が広くなるほど阻止帯域の帯域幅が増加する傾向を示す。

以上、Ｕ字型スロットと関連して本実施形態を説明したが、本発明はこれに限定さえるものではなく、本明細書に記載の原理を逸脱しない範囲内で様々な形態のスロットが適用できることは当業者にとって明らかであろう。

一方、本実施形態のアンテナは、給電部１４０としてマイクロストリップ給電を採用したパッチアンテナを基本構造としてアンテナの軽量化及び小型化を達成し、大量生産に適した構造を実現することができる。さらに、基板１２０としては、ＦＲ４、高抵抗シリコン、ガラス、アルミナ、テプロン、エポキシ、ＬＴＣＣなどが使用でき、特にＦＲ４基板を用いて製造コストを低減することができる。

本発明の他の実施形態によるアンテナを実際に具現して性能を試験した。具現したアンテナは図９及び１０に示すものと同じ構成を有し、各部分の寸法は下記表の通りである。各寸法はｍｍ単位で与えられる。一方、給電部１４０の幅は２ｍｍ、長さは５．５ｍｍにし、基板１２０としては厚さ１．６ｍｍ、比誘電率４．４のＦＲ４の基板を用いた。

図１２は、本発明の他の実施形態のアンテナの接地面の凹部の深さ（Ｈ_L） 変化による周波数に対する反射損失（Return loss） のシミュレーション値を示すグラフである。単純なモノポールアンテナに対する曲線を説明すると、約５．５ＧＨｚの周波数で共振が発生し、３〜８ＧＨｚ帯域で−１０ｄＢ以下の反射損失値を有する。しかしながら、凹部２２０が形成されたアンテナに対するグラフを説明すると、４．５ＧＨｚ付近及び９ＧＨｚ付近で共振が発生し、単純なモノポールアンテナに比べて８ＧＨｚ以上の高周波帯域でインピーダンスマッチングが向上し、全体的に約３〜１１ＧＨｚ範囲で反射損失値が−１０ｄＢ以下に保持される。したがって、凹部２２０の形成によって超広帯域特性を得ることができることが確認された。

図１３は、本発明の他の実施形態のアンテナのスロットの長さ（Ｌ_slot）による周波数に対する反射損失のシミュレーション値を示すグラフである。スロットが形成されていない場合の曲線を説明すると、約３ＧＨｚから１１ＧＨｚまでの反射損失値が−１０ｄＢ以下に保持されるため、ＵＮＩＩ帯域で帯域阻止特性が得られない。これに対し、スロットが形成された場合の曲線を説明すると、それぞれ４ＧＨｚ、５ＧＨｚ、及び ６ＧＨｚ帯域において反射損失値が約−３ｄＢまで増加して帯域阻止特性が得られることが確認できる。特に、スロットの長さ（Ｌ_slot） が短くなるほど阻止帯域の中心周波数が４．３ＧＨｚから６．５ＧＨｚまで増加することが見られ、スロットの長さが１４ｍｍ（Ｌ_slot／２＝７ｍｍ） である場合にＵＮＩＩ帯域で帯域阻止特性が得られる。

図１４は、本発明の他の実施形態のアンテナの凹部及びスロット形成による周波数に対する反射損失の測定値を示すグラフである。単純なモノポールアンテナの場合と比較すると、シミュレーションに示すように、凹部のみが形成された場合には、高周波帯域（約７．９ＧＨｚ〜１０．５ＧＨｚ） でインピーダンスマッチング効果が得られて帯域幅が拡張され、凹部及びスロットが形成された場合には、５ＧＨｚ帯域（ＵＮＩＩ帯域）、具体的には４．９２ＧＨｚ〜５．８６ＧＨｚで帯域阻止特性がさらに得られる。したがって、凹部及びスロットを形成することにより、４．９２ＧＨｚ〜５．８６ＧＨｚで帯域阻止特性を得て、３．１ＧＨｚ〜１１．２５ＧＨｚの帯域幅を有する超広帯域アンテナを具現することができた。

図１５は、本発明の他の実施形態のアンテナのスロット形成による周波数に対する利得の測定値を示すグラフである。スロットが形成されていないアンテナの場合、帯域阻止特性が得られないが、スロットが形成された場合には、５ＧＨｚ帯域で利得が大幅に減少して帯域阻止特性が得られることが確認できる。また、全帯域（３ＧＨｚ〜１１ＧＨｚ）で２．８ｄＢｉ以下の利得変化を示した。
図１６は、本発明の他の実施形態による具現例のアンテナの周波数による放射パターンを示すグラフである。図１６の（ａ）、（ｂ） 及び（ｃ）はそれぞれ３ＧＨｚ、６ＧＨｚ及び９ＧＨｚに対する放射パターンを示し、グラフにおいて点線は主偏波（co-pol） に対する放射パターンを示し、実線は主偏波に垂直な方向の偏波（cross-pol） に対する放射パターンを示す。上述したように具現したアンテナは、放射体と重ならずに小面積の接地面を用いるので、一般的なモノポールアンテナと類似の全方向性を有することが確認できる。

図１は、本発明の一実施形態によるアンテナの上面図である。 図２は、本発明の一実施形態によるアンテナの底面図である。 図３は、本発明の一実施形態のアンテナの放射体における電流の流れを模式的に示す図である。 図４は、本発明の一実施形態のスタブの長さ（α) 変化による周波数に対する反射係数のシミュレーション値を示すグラフである。 図５は、本発明の一実施形態の接地面のステップ形成による周波数に対する反射係数のシミュレーション値を示すグラフである。 図６は、本発明の一実施形態のスロットの長さ（Ｌ_slot) による周波数に対する定在波比（ＶＳＷＲ) を示すグラフである。 図７は、本発明の一実施形態による具現例のアンテナの周波数に対する利得の測定値を示すグラフである。 図８は、本発明の一実施形態による具現例のアンテナの周波数による放射パターンを示すグラフである。 図９は、本発明の他の実施形態によるアンテナの上面図である。 図１０は、本発明の他の実施形態によるアンテナの底面図である。 図１１は、本発明の他の実施形態のアンテナの放射体における電流流れを模式的に示す図である。 図１２は、本発明の他の実施形態のアンテナの接地面の凹部の深く変化による周波数に対する反射損失のシミュレーション値を示すグラフである。 図１３は、本発明の他の実施形態のアンテナのスロットの長さによる周波数に対する反射損失のシミュレーション値を示すグラフである。 図１４は、本発明の他の実施形態のアンテナの凹部及びスロット形成による周波数に対する反射損失の測定値を示すグラフである。 図１５は、本発明の他の実施形態のアンテナのスロット形成による周波数に対する利得の測定値を示すグラフである。 図１６は、本発明の他の実施形態による具現例のアンテナの周波数による放射パターンを示すグラフである。

符号の説明

１０、１００ 放射体
１２、１２０ 基板
１４、１４０ 給電部
１６、１６０ スロット
１８ スタブ
２０、２００ 接地面
２２ ステップ
１８０ ノッチ
２２０ 凹部

Claims (13)

1. 基板、前記基板の上面に形成された放射体、前記基板の底面に形成された接地面、及び前記放射体に接続された給電部を含むアンテナにおいて、
   前記放射体に形成されたスタブを備え、
   前記接地面にステップが形成された、超広帯域アンテナ。
2. 前記放射体は円形である、請求項１に記載の超広帯域アンテナ。
3. 前記スタブは３０゜〜６０゜の長さを有する、請求項１に記載の超広帯域アンテナ。
4. 基板、前記基板の上面に形成された放射体、前記基板の底面に形成された接地面、及び前記放射体に接続された給電部を含むアンテナにおいて、
   前記接地面に凹部が形成された、超広帯域アンテナ。
5. 前記放射体は長方形であり、
   前記放射体の下部角にノッチが形成された、請求項４に記載の超広帯域アンテナ。
6. 前記接地面は前記放射体と重ならないように形成された、請求項１または４に記載の超広帯域アンテナ。
7. 前記給電部はマイクロストリップ給電線である、請求項１または４に記載の超広帯域アンテナ。
8. 前記アンテナが帯域阻止特性を持つように前記放射体にスロットが形成された、請求項１または４に記載の超広帯域アンテナ。
9. 前記スロットは逆Ｕ字型である、請求項８に記載の超広帯域アンテナ。
10. 前記スロットの長さは１３〜１６ｍｍである、請求項８に記載の超広帯域アンテナ。
11. 前記基板の比誘電率がε_r であり、阻止帯域の中心周波数ｆ_cに対応する波長がλ_cであるとき、
    前記スロットの長さは(λ_c/√ε_r)/２である、請求項８に記載の超広帯域アンテナ。
12. 前記阻止帯域の中心周波数ｆ_cは５〜６ＧＨｚである、請求項１１に記載の超広帯域アンテナ。
13. 基板、前記基板の上面に形成された放射体、前記基板の底面に形成された接地面、及び前記放射体に接続された給電部を含むアンテナにおいて、
    前記アンテナが帯域阻止特性を持つように前記放射体にＵ字型のスロットが形成された、帯域阻止特性を有する超広帯域アンテナ。

Images