(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、長方形放射体、給電線、第１のショート片および第２のショート片を備えるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナであって、
前記長方形放射体は、第１の長辺、前記第１の長辺に平行な第２の長辺、第１の短辺、および前記第１の短辺に平行な第２の短辺を有し、
前記長方形放射体上に形成されているスロット構造は、一方の端部が前記第１の短辺へ垂直に接続されている第１の直線スロット、及び一方の端部が前記第１の直線スロットの他方の端部へ垂直に接続され前記第１の直線スロットと前記第１の長辺との間に設けられている第２の直線スロットのみから形成され、
前記給電線は、前記長方形放射体上に設けられている給電点に接続され、前記給電線は前記基板中に挿入され、前記給電点は前記第１の長辺と前記第２の直線スロットの他方の端部との間に設けられ、
前記第１のショート片は、前記長方形放射体上に設けられている第１のショート点と接続され、前記第１のショート点は前記第１の短辺および前記第１の直線スロットから形成されるコーナー上で前記第２の直線スロットと前記第１の短辺との間に設けられ、
前記第２のショート片は、前記長方形放射体上に設けられている第２のショート点と接続され、前記第２のショート点は前記第１の長辺から所定距離で離されている前記第２の短辺に隣接し、前記第１のショート片および前記第２のショート片は前記基板上に形成されている接地面と電気的に結合されていることを特徴とするスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項２】
前記所定距離は、前記第２の直線スロットと前記第２の短辺との間の距離と実質的に等しいことを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項３】
前記給電線は、前記基板中に挿入する固定ピンを備え、
前記固定ピンの断面積は、前記給電線の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項４】
前記接地面と前記長方形放射体との間の空間に、低誘電率発泡体が充填されていることを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項５】
前記第１の短辺および前記第２の長辺から形成されるコーナーに接続され、低誘電率発泡体からなる支持要素をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項６】
前記第１の直線スロットと前記第１の長辺との間の距離は、前記第１の短辺の半分の長さよりも短い、または同じ長さであることを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項７】
前記第２の直線スロットの幅は、前記第１の直線スロットの幅よりも小さいことを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【請求項８】
前記第１の直線スロットは、前記第１の長辺の半分の長さよりも短いまたは同じ長さであることを特徴とする請求項１記載のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスロット構造を有するパッチアンテナに関し、特にＬ形スロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
通信技術の発展に伴い、通信技術を使用するアプリケーションも日々増加し、関連する製品も多様化してきている。特に近年、消費者が通信アプリケーションに対して高い機能を求めるに従い、異なる設計および機能を備えた通信アプリケーションが次々と市場に現れている。特に、無線通信機能を備えたコンピュータネットワーク製品は最近の主流となっている。さらに、集積回路（ＩＣ）技術の進歩に伴い、製品は軽薄短小に向かって発展している。
【０００３】
通信製品のアンテナは、主に信号を放射したり受信したりするために使用される要素であり、現在の無線製品で使用されているアンテナが市場で広く受け入れられて評価されるためには、小型で高機能そして低価格という特徴が必要であった。また、操作の必要に応じて通信製品が有する機能はそれぞれ異なるため、信号の放射または受信に使用されるアンテナ設計には様々な種類があり、その中でもパッチアンテナは非常によく使用されている。そしてアンテナに高い利得および広帯域性能を持たせるため、基板と放射金属板との距離を増大させてアンテナの放射効率および動作帯域を向上させている。また、一般にアンテナ特性は、動作周波数、放射パターン、リターンロスおよびアンテナ利得などのパラメータにより表される。そのため、パッチアンテナを設計するときは、基板と放射金属板との適当な距離や良好なアンテナ特性を同時に考慮しなければならなかった。
【０００４】
一方、従来のデュアルバンドアンテナは、比較的小さな周波数領域しかカバーできなかったため、それぞれ特定の領域で使用されるだけであった。例えば、日本、ヨーロッパおよびアメリカ合衆国では周波数幅が異なるため、それぞれの地域では異なるデュアルバンドアンテナを使用する必要があった。
【０００５】
しかしながら、従来のパッチアンテナ（特に従来のデュアルバンドパッチアンテナ）では、低コスト、小型、高アンテナ利得、広動作帯域および良好な放射パターンを有すると同時に広い周波数という特性を備えることは困難であった。そのため、従来のパッチアンテナのアプリケーションは大きく制限された。
【０００６】
上述したような従来のパッチアンテナが有する欠点を克服するため、広い周波数領域、小型、高利得、広動作帯域、簡単な設計、低コストそして低い高調波などといったアンテナ特性を備えるデュアルバンドパッチアンテナの開発が強く求められている。
【０００７】
上述したことから分かるように、従来のパッチアンテナは上述のアンテナ特性を達成することができなかった。そのため、周波数幅が異なる地域ではそのアプリケーションは大幅に限定されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の第１の目的は、周波数が異なる領域でも応用できる広い周波数領域を有し、スロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを提供することにある。
本発明の第２の目的は、軽薄短小の要求に合致するスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するため、本発明はスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを提供する。このスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナは、長方形放射体、給電線、第１のショート片および第２のショート片を備える。長方形放射体は、第１の長辺、第１の長辺に平行な第２の長辺、第１の短辺、第１の短辺に平行な第２の短辺を有し、スロット構造が長方形放射体上に形成されている。スロット構造は第１の直線スロットおよび第２の直線スロットからなり、第１の直線スロットの一方の端部は第１の短辺へ垂直に接続され、第２の直線スロットの一方の端部が第１の直線スロットの他方の端部へ垂直に接続され、第２の直線スロットは第１の直線スロットと第１の長辺との間に設けられている。給電線は、長方形放射体上に設けられている給電点に接続され、給電点は第１の長辺と第２の直線スロットの他方の端部との間に設けられている。給電線は基板中に挿入するための固定ピンをさらに有し、固定ピンの断面積は給電線の断面積よりも小さい。第１のショート片は、長方形放射体上に設けられている第１のショート点と接続され、第１のショート点は、第１の短辺および第１の直線スロットからなるコーナー上で第２の直線スロットと第１の短辺との間に設けられている。第２のショート片は、長方形放射体上に設けられている第２のショート点と接続され、第２のショート点は、第１の長辺から所定距離で離された第２の短辺に隣接され、所定距離は第２の直線スロットと第２の短辺との間の距離に実質的に等しい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナは、広い周波数領域を有し、軽薄短小の要求を満たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１を参照する。図１は、本発明の第１実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す斜視図である。本実施形態の特徴は、Ｌ形スロット構造１１０がその上に形成された長方形（パッチ）放射体１００と、基板２００上に形成された導電接地面（図示せず）へ垂直にショート接続された二つのショート片１３０ａ、１３０ｂと、基板２００中に挿入された給電線１２０とを含む金属加工アンテナを提供することにある。また、接地面（基板２００）と長方形放射体１００との間を空気または低誘電率発泡体で充填する。特に、本実施形態のデュアルバンドパッチアンテナは、長方形放射体１００の支持を強化するため、低誘電率発泡体からなる支持要素１４０をさらに含んでもよい。給電線１２０の長方形放射体１００の接続点Ｆ、Ｓ１、Ｓ２、Ｄ、第１、第２のショート片１３０ａ、１３０ｂおよび支持要素１４０に関しては以下で説明する。
【００１２】
図１〜図２Ｃを参照する。図２Ａ〜図２Ｃは、それぞれ本発明の第１実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナを示す平面図、正面図および側面図である。長方形放射体１００は、第１の長辺１１４ａ、第１の長辺１１４ａに平行な第２の長辺１１４ｂ、第１の短辺１１６ａ、第１の短辺１１６ａに平行な第２の短辺１１６ｂを有する。Ｌ形スロット構造１１０は第１の直線スロット１１２ａおよび第２の直線スロット１１２ｂからなり、第１の直線スロット１１２ａの一方の端部は第１の短辺１１６ａへ垂直に接続され、第２の直線スロット１１２ｂの一方の端部は第１の直線スロット１１２ａの他方の端部へ垂直に接続される。第２の直線スロット１１２ｂは、第１の直線スロット１１２ａと第１の長辺１１４ａとの間に形成される。給電線１２０（例えば深触子送り）は、長方形放射体１００上に設けられた給電点Ｆに接続され、給電点Ｆは第２の直線スロット１１２ｂの真下にある第１の長辺１１４ａ上に設けられる（例えば、第１の長辺１１４ａと第２の直線スロット１１２ｂの他方の端部との間に設けられる）。第１のショート片１３０ａは長方形放射体１００上に設けられた第１のショート点Ｓ１に接続され、第１のショート点Ｓ１は第１の短辺１１６ａおよび第１の直線スロット１１２ａにより形成されたコーナー上の第２の直線スロット１１２ｂと第１の短辺１１６ａとの間に設けられる（例えば、第１のショート点Ｓ１は、給電点Ｆの対角線上に位置する）。第２のショート片１３０ｂは、長方形放射体１００上に設けられた第２のショート点Ｓ２に接続され、第２のショート点Ｓ２は第１の長辺１１４ａから所定距離Ｌ１で離された第２の短辺１１６ｂに隣接される。ここで注意しなければならないことは、所定距離Ｌ１は、第２の直線スロット１１２ｂと第２の短辺１１６ｂとの間の距離Ｌ２とほぼ等しい点である。そのため、デュアルバンドパッチアンテナの帯域を増大させてＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｊまたはブルートゥース規格へ適用することができる。さらに支持要素１４０は、第１の短辺１１６ａおよび第２の長辺１１４ｂから形成されるコーナーＤへ接続される。
【００１３】
本発明の第１実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナのサイズは非常に小さいため軽薄短小の要求に合致する。例えば、長方形放射体１００の第１の長辺１１４ａ（または第２の長辺１１４ｂ）の長さは約１８〜３２ｍｍであり、第１の短辺１１６ａ（または第２の短辺１１６ｂ）の長さは約１５〜２９ｍｍである。第２のショート点Ｓ２と第１の長辺１１４ａとの間の所定距離Ｌ１は約９〜１７ｍｍである。第１のショート片１３０ａおよび第２のショート片１３０ｂの高さは約５〜７ｍｍである。第２の直線スロット１１２ｂの長さは第１の直線スロット１１２ａの長さよりも短く、第１の直線スロット１１２ａの長さは第１の長辺１１４ａの長さの半分よりも短いか同じ長さであり、第１の直線スロット１１２ａの長さは約１５〜２９ｍｍである。第１の直線スロット１１２ａと第１の長辺１１４ａとの間の距離Ｌ３は、第１の短辺１１６ａの長さの半分よりも短いか同じ長さであり、約５〜９ｍｍである。第２の直線スロット１１２ｂの幅Ｗ２は、第１の直線スロット１１２ａの幅Ｗ１よりも小さく、第１の直線スロット１１２ａの幅Ｗ１は約１〜３ｍｍである。そのため、デュアルバンドパッチアンテナは全体のサイズが非常に小さい。
【００１４】
図３〜図４Ｃを参照する。図３〜図４Ｃは、それぞれ本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナを示す斜視図、平面図、正面図および側面図である。第２実施形態は第１実施形態と異なり、基板２００へきつく挿入するための固定ピン３２２を有する給電線３２０を提供することに特徴がある。固定ピン３２２の断面積は、給電線３２０の断面積よりも小さく、固定ピン３２２の尖鋭部が基板２００に挿入され、基板２００と固定ピン３２２との間の大きな接触面積を介して固定力を向上させる。本実施形態の固定ピン３２２には様々なタイプがある。例えば、固定ピン３２２は図４Ｂで示す形状の他、斜面形状にすることもできる。
【００１５】
ここで注意しなければならないことは、本発明の第１実施形態および第２実施形態で述べた位置、サイズ、各要素の材料、ショートおよび給電点の位置は単に説明のために述べただけであり、当然これらに限定されるわけではない。
【００１６】
本実施形態のデュアルバンドパッチアンテナは、実験結果から分かるように非常に優れたアンテナ特性を備え、約２．４５ＧＨｚおよび５．４ＧＨｚで操作されるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ａ／ｊまたはブルートゥース規格に必要な帯域を完全にカバーすることができる。
【００１７】
図５を参照する。図５は、本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナを実験したときのリターンロスと周波数との関係を示したグラフである。図５に示すように、約２．４５ＧＨｚで操作されるとき、デュアルバンドパッチアンテナの１０−ｄＢ周波数帯域は１００ＭＨｚよりも大きく、最大リターンロスは２４．９７８ｄＢｉであり、約５．４ＧＨｚで操作されるとき、デュアルバンドパッチアンテナの１０−ｄＢ周波数帯域は１０００ＭＨｚよりも大きく、最大リターンロスは２０．７２４ｄＢｉ（約５．０ＧＨｚ）である。
【００１８】
図６Ａ〜図６Ｄを参照。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナが２．４５ＧＨｚで操作されたときのＥ平面およびＨ平面のそれぞれの放射パターンを示すグラフである。図６Ｃおよび図６Ｄは、本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナが５．３５ＧＨｚで操作されたとき、Ｅ平面およびＨ平面のそれぞれの放射パターンを示すグラフである。図６Ａ〜図６Ｄから分かるように、本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナは、二つの中心周波数（２．４５ＧＨｚおよび５．３５ＧＨｚ）において、優れた放射パターンを示すため、ユーザの要求に合致させることができる。
【００１９】
上述したように、本発明の好適な実施形態のデュアルバンドパッチアンテナは、広い周波数領域、単純な構造、小さいサイズ、軽量といった長所を備える。
【００２０】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す斜視図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す平面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す正面図である。
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す側面図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す平面図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナを示す正面図である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施形態によるスロット構造を有するデュアルバンドパッチアンテナを示す側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナを実験したときのリターンロスと周波数との関係を示すグラフである。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナが２．４５ＧＨｚで操作されたときのＥ平面の放射パターンを示すグラフである。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナが２．４５ＧＨｚで操作されたときのＨ平面の放射パターンを示すグラフである。
【図６Ｃ】本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナが５．３５ＧＨｚで操作されたときのＥ平面の放射パターンを示すグラフである。
【図６Ｄ】本発明の第２実施形態によるデュアルバンドパッチアンテナが５．３５ＧＨｚで操作されたときのＨ平面の放射パターンを示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１００  長方形放射体、１１０  Ｌ形スロット構造、１１２ａ  第１の直線スロット、１１２ｂ  第２の直線スロット、１１４ａ  第１の長辺、１１４ｂ  第２の長辺、１１６ａ  第１の短辺、１１６ｂ  第２の短辺、１２０  給電線、１３０ａ  第１のショート片、１３０ｂ  第２のショート片、１４０  支持要素、２００  基板、３２０  給電線、３２２  固定ピン、Ｄ  コーナー、Ｆ  給電点、Ｌ１  所定距離、Ｌ２、Ｌ３  距離、Ｓ１  第１のショート点、Ｓ２  第２のショート点、Ｗ１、Ｗ２  幅
【図１】
0004594226.tif 000002
【図２Ａ】
0004594226.tif 000003
【図２Ｂ】
0004594226.tif 000004
【図２Ｃ】
0004594226.tif 000005
【図３】
0004594226.tif 000006
【図４Ａ】
0004594226.tif 000007
【図４Ｂ】
0004594226.tif 000008
【図４Ｃ】
0004594226.tif 000009
【図５】
0004594226.tif 000010
【図６Ａ】
0004594226.tif 000011
【図６Ｂ】
0004594226.tif 000012
【図６Ｃ】
0004594226.tif 000013
【図６Ｄ】
0004594226.tif 000014