宽带天线

摘要

本发明的目的是提供小而薄、覆盖2.3～6GHz这样的高频带、而且相对带宽大于等于50％的宽带天线。一种宽带天线，用于收发宽频带的频带，其在矩形导体板(10)上形成蝶形领结状切口(11)，在该蝶形领结状切口(11)的中央部对置的一方顶角部(12a)的两侧，形成沿蝶形领结状切口(11)延伸的辅助天线元件(14)，在该辅助天线元件(14)侧的顶角部(12a)形成供电部(15)，在另一方顶角部(12b)形成接地部(16)。

权利要求

1.一种宽带天线，用于收发宽频带的信号，其特征在于，

在矩形导体板上形成蝶形领结状切口，在该蝶形领结状切口的中央部对置的两个顶角部中的一方顶角部的两侧，形成沿蝶形领结状切口延伸的发射元件，构成辅助天线元件，在该辅助天线元件侧的顶角部形成供电部，在另一方顶角部形成接地部。

2.根据权利要求1所述的宽带天线，其中，

蝶形领结状切口形成为并排连接两个菱形或横向锥形形状，或者形成为横8字形状。

3.根据权利要求1或2所述的宽带天线，其中，

蝶形领结状切口长度，形成为在收发的波长频带的低频侧共振的长度，辅助天线元件的发射元件的长度，形成为在收发的波长频带的高频侧共振的长度。

4.根据权利要求1或2所述的宽带天线，其中，

在冲压金属板、形成矩形导体板的同时，在该导体板上，形成蝶形领结状切口；以及在该蝶形领结状切口的中央部对置的两个顶角部中的一方顶角部的两侧，形成沿蝶形领结状切口延伸的辅助天线元件。

5.一种宽带天线，用于收发宽频带的信号，其特征在于，

在矩形导体板上形成横向的菱形或锥形的畸形口，同时形成连通该畸形口的一端侧和矩形导体板的一边的切去切口，在该切去切口对置的两个横角部中的一方横角部形成在所述畸形口内、且向该畸形口的另一端侧延伸的辅助天线元件，在作为该辅助天线元件的基部的所述一方的横角部上形成供电部，在与所述一方的横角部对置的另一方横角部形成接地部，其中，所述畸形口是从在矩形导体板上形成蝶形领结状切口的中央部切断而得的畸形口。

6.根据权利要求5所述的宽带天线，其中，

畸形口形成为横向的菱形或横向的锥形形状，该畸形口形成为位于矩形导体板的上边侧，从畸形口到矩形导体板的下边侧形成接地片。

说明书

宽带天线

技术领域

[0001] 本发明涉及一种宽带天线(wideband antenna)，特别涉及在作为下一代超高速通信方式的UWB(Ultra Wide Band)通信设备中可使用的UWB等的宽带天线。 背景技术

[0002] UWB(超宽带)是能够以无线、等于或者超过光纤的高速进行通信的技术，期望作为代替使用2.4GHz频带的蓝牙(注册商标)或者使用现行的5GHz频带(IEEE 802.11a)等的无线LAN的通信手段。

[0003] UWB是在从3.1GHz到10.6GHz这样的宽频带中、且使用多频带的频率区域实现100M～1G/bps这样的高速数据通信的通信方式，在使用这种技术的天线中，要求迄今没有的宽频带性。

[0004] 在现在的第一代UWB通信中，几乎全部使用3～5GHz的频带。进而在考虑并用无线LAN等的情况下，希望覆盖2.3～6GHz的频带。

[0005] 作为现有的UWB用的天线，提出了如专利文献1中提出的、用电介质夹持本垒(home base)形状的导体、夹持电源地将棒球(base ball)形状的顶部接地的天线；专利文献2提出的改进西尔频斯基天线的天线；专利文献3表示的改进贴片天线的天线等各种天线。

[0006] 【专利文献1】特开2005-94437号公报

[0007] 【专利文献2】特开2004-343424号公报

[0008] 【专利文献3】特开2005-94499号公报

[0009] 但是，不能实现小而薄、覆盖2.3～6GHz这样的宽频带、而且相对带宽(relative bandwidth)大于等于50％的宽带天线。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供小而薄、覆盖宽频带的频带、而且相对带宽大于等于50％的宽带天线。

[0011] 为实现上述目的，本发明的第一形态是一种宽带天线，用于收发宽频带的频带，其特征在于，在矩形导体板上形成蝶形领结状切口，在该蝶形领结状切口的中央部对置的一方顶角部的两侧，形成沿蝶形领结状切口延伸的辅助天线元件，在该辅助天线元件侧的顶角部形成供电部，在另一方顶角部形成接地部。

[0012] 本发明的第二形态，是在第一形态所述的宽带天线中，蝶形领结状切口形成为并排连接两个菱形或横向锥形形状，或者形成为横8字形状。

[0013] 本发明的第三形态，是在第一或第二形态所述的宽带天线中，蝶形领结状切口长度，形成为在收发的波长频带的低频侧共振的长度，辅助天线元件的一个元件的长度，形成为在收发的波长频带的高频侧共振的长度。

[0014] 本发明的第四形态，是在第一至第三任意一种形态所述的宽带天线中，在冲压金属板、形成矩形导体板的同时，在该导体板上，形成蝶形领结状切口；以及在该蝶形领结状切口的中央部对置的一方顶角部的两侧，形成沿蝶形领结状切口延伸的辅助天线元件。 [0015] 本发明的第五形态是一种宽带天线，用于收发宽频带的频带，其特征在于，在矩形导体板上形成横向的菱形或锥形的畸形口，同时从该畸形口的横角部到矩形导体板的纵边形成切去切口，形成从上述一方的横角部向畸形口延伸的辅助天线元件，在该辅助天线元件的基部形成供电部，另一方面，经过切去切口在对置的另一方横角部形成接地部。 [0016] 本发明的第六形态，是在第五形态所述的宽带天线中，畸形口形成为横向的菱形、横向的锥形形状，该畸形口形成为位于矩形导体板的上边侧，从畸形口到矩形导体板的下边侧形成接地片。

[0017] 本发明能够实现小而薄、覆盖2.3～6GHz这样的频带、而且相对带宽大于等于50％的宽带天线。

附图说明

[0018] 图1是表示本发明的一个实施方式的图。

[0019] 图2是表示在图1的宽带天线上连接有同轴电缆的状态的图。

[0020] 图3是表示本发明的另一实施方式的图。

[0021] 图4是表示图1和图2的宽带天线的天线特性的图。

[0022] 图5是表示在本发明中在笔记本PC中装入图6的天线A3的使用状态的图。 [0023] 图6是表示本发明的再一其他实施方式的图。

[0024] 图7是表示图6的天线A3的回波损失和电压驻波比的特性的图。 [0025] 图8是表示图6的天线A3的各频率中x-y面的发射模式的图。

[0026] 图9是表示图6的天线A3的频率中的平均增益的图。

[0027] 图10是表示本发明的再一其他实施方式的图。

[0028] 图11是表示本发明的再一其他实施方式的图。

[0029] 图12是表示本发明的再一其他实施方式的图。

[0030] 符号说明

[0031] 10导体板，11、11A、11B、21蝶形领结状切口，12a、12b顶角部，14、34辅助天线元件，15供电部，16接地部，31、31A畸形口

具体实施方式

[0032] 下面根据附图说明本发明的实施方式。

[0033] 图1、图2表示本发明的宽带天线A1的一个实施方式，图1表示用冲床冲压了金属板的状态，图2表示连接同轴电缆构成天线A1。

[0034] 在图1、2中，10是用冲床冲压厚度0.1～0.5mm的金属板形成的导体板，形成为矩形，在该矩形导体板10上用冲床冲压形成蝶形领结状切口11。

[0035] 矩形导体板10，形成为横80mm、纵40mm的矩形，蝶形领结状切口11，形成为在横向并排连接两个菱形的形状。

[0036] 在该蝶形领结状切口11的中央部对置的一方顶角部12a的两侧，形成沿蝶形领结状切口11延伸的发射元件13、13，构成辅助天线元件14。

[0037] 在该辅助天线元件14侧的顶角部12a上形成供电部15、在另一方顶角部12b上形成接地部16，如图2所示把同轴电缆17的内侧的供电线18钎焊在供电部15上，外侧的外导体19钎焊在接地部16上。

[0038] 蝶形领结状切口11的切口长度L11，形成为在收发的波长频带的低频侧共振的长度，例如76mm，另外最大宽度w11形成为9mm，中央部的顶角部12a、12b之间的宽度w12为2mm。

[0039] 另外，辅助天线元件14的发射元件13、13的长度L12，形成为在收发 的波长频带的高频侧共振的长度，即高频侧波长的约1/4波长。在本形态中，长度L12形成为6GHz(波长50mm)的1/4波长，即12.5mm。

[0040] 在该图1、2所示的宽带天线A1中，通过在蝶形领结状切口11中形成的电场得到低频侧的共振，通过辅助天线元件14得到高频侧的共振。

[0041] 通过该蝶形领结状切口11，通过将切口天线和辅助天线元件14的共振频率选择为互不相同的互补的值，实现作为目标的宽带化。

[0042] 图3(a)、3(b)表示本发明的另一实施方式。

[0043] 本实施方式的宽带天线A2，在导体板10上形成横8字状的蝶形领结状切口21，其他结构和图1、2基本相同，用冲床冲压厚度0.1～0.5mm的金属板形成矩形导体板10，在该导体板10上形成横8字状的蝶形领结状切口21，在该蝶形领结状切口21的中央部对置的一方顶角部12a的两侧，形成沿蝶形领结状切口21延伸的发射元件13、13，构成辅助天线元件14。

[0044] 在该辅助天线元件14侧的顶角部12a上形成供电部15、在另一方顶角部12b上形成接地部16，如图3(b)所示把同轴电缆17的内侧的供电线18钎焊在供电部15上，外侧的外导体19钎焊在接地部16上。

[0045] 该横8字状的蝶形领结状切口21，因为用曲线形成，所以在切口21间的空间和金属边界的电场分布变得平滑，通过调整曲率，更容易调整作为低频侧的目标的共振频带。 [0046] 图4表示图1、2所示的宽带天线A1和图3所示的宽带天线A2的回波损失的测定结果，实线a表示图1、2所示的宽带天线特性，虚线b表示图3所示的宽带天线特性。 [0047] 由图4可知，无论天线A1还是A2，作为表示天线充分共振的指标的回波损失的值都小于等于-6.02dB(VSWR小于等于3.0)，并具有2.3～6GHz的带宽。

[0048] 作为表示频带广度的指标的相对带宽(带宽/中心频率)为89％，可知为极宽的频带，可知能够实现2.3～6GHz的振荡。

[0049] 这意味着，能够实现能够覆盖IEEE802.11b/g(2.4～2.5GHz)、UWB(3～5GHz)、IEEE802.11a(4.9～5.9GHz)这3种无线通信方式的频带的天线。

[0050] 此外，作为蝶形领结状切口11、21，表示了形成横向并排两个菱形的形 状或横8字状的例子，但是当然根据共振的低频侧的频带可适当变更其形状，另外也能够根据共振的高频侧的频带适当变更辅助天线元件14的长度。另外，接地部16，为使和设置的金属框架的电气结合良好，也可以在该接地部侧的导体板10上设置用于接触金属框架的接触部，通过把金属框架作为天线接地来使用，能够实现小型而且高性能的天线。 [0051] 图5、图6表示本发明的再一其他的实施方式。

[0052] 在上述的实施方式中，表示了在导体板10上形成蝶形领结状切口11、21，在该蝶形领结状切口11、21的中央部连接同轴电缆17的例子，但是为得到低频侧的共振，蝶形领结状切口11、21需要接近约70mm的长度，为在笔记本PC等中设置，需要更进一步的小型化。

[0053] 因此，在本实施方式中，把在图1、2中所示的宽带天线A1从蝶形领结状切口11的中央部切断，作为宽带天线A3。

[0054] 即如图6(a)所示，用冲床冲压铜合金的金属板，形成矩形导体板10(例如横40mm、纵30mm)，在该矩形导体板10上，形成由横向的菱形形成的畸形口(odd-shaped slit)31(横38mm、纵10mm)，同时从该畸形口31的一侧的横角部32a、32b到矩形导体板10的纵边形成切去切口33，在该切去切口33处形成从对置的一方横角部32a向畸形口31延伸的辅助天线元件34(长度12mm)，在该辅助天线元件34的基部(一方横角部32a)上形成供电部35，在隔着切去切口33对置的另一方横角部32b上形成接地部36。 [0055] 该菱形状的畸形口31，位于矩形导体板10的上边侧形成，从畸形口31在矩形导体板10的下边侧，形成比上边侧面积大的接地片10g。

[0056] 这样在用冲床等冲压形成畸形口31和辅助天线元件34后，在导体板10的正反面用聚酰亚胺薄膜40层压，其后，把上边侧上折，形成立起部10s。

[0057] 另外，同轴电缆17(外径1.13mm、长度510mm)，如图示沿畸形口31的长度方向配置，将其内侧的供电线15钎焊在辅助天线元件34的基部的供电部35上，另外，把外侧的外导体19钎焊在横角部32b的接地部36上，构成宽带天线A3。

[0058] 图5表示在笔记本PC42上安装了图6的宽带天线A3的例子，表示在显示器43的背面和盖间设置天线A3的状态。

[0059] 图7表示图6所示的宽带天线A3的天线特性，图7(a)表示对于频率的回波损失，图7(b)表示频率中的电压驻波比(VSWR)。

[0060] 如图7(a)、图7(b)所示，可以实现回波损失小于等于-7.36dB(VSWR小于等于2.5)的频带约2.3～6GHz的宽带天线。

[0061] 图8表示把图6(b)所示的天线A3的坐标如图示作为x-y-z、如图5所示将天线A3安装在笔记本PC42上时的2.45GHz(图8(a))、3GHz(图8(a))、5.1GHz(图8(c))的x-y平面的发射模式，图中，实线h表示水平偏振波，虚线v表示垂直偏振波。 [0062] 如图8所示，可知天线A3对于2.45GHz、3GHz、5.1GHz频带都无指向性，但在各个频率中增益较高。

[0063] 图9(a)表示2.3～2.5GHz频带的平均增益，图9(b)表示3～6GHz频带的平均增益。

[0064] 由该图9可知，天线A3能够实现横跨宽频带平坦而高增益的天线。 [0065] 接着，图10、图11表示本发明的其他的实施方式、表示修改了图1和图3的天线A1、A2的例子，图10表示把形成导体板10的蝶形领结状切口11A结合，使两个等边三角形(锥形形状)的顶角彼此相对，使蝶形领结状切口11A横放构成天线A4的例子，图11表示把蝶形领结状切口11B结合，使领带形状的基部相对，使蝶形领结状切口11B横放构成天线A5的例子。

[0066] 该图10、图11的宽带天线A4、A5，变更了蝶形领结状切口11A、11B的形状，由此，因为能够变更切口间的电场分布，所以能够进行对应希望在低频侧共振的天线的设计。 [0067] 另外，图12表示本发明的又一其他实施方式，是修改了图6的天线A3的天线，代替把畸形口31A作成菱形，将其作成横向三角形状构成天线A6。

[0068] 在该天线A6中，通过把畸形口31A作成为为横向三角形可以改变电场分布，能够改变低频侧的共振波长。

[0069] 如上所述，本发明的宽带天线，可以实现相对带宽50％、在2.3～6GHz频带中共振的宽带天线。