WO2001097323A1 - Impedance matching circuit and antenna device - Google Patents

Impedance matching circuit and antenna device Download PDF

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WO2001097323A1
WO2001097323A1 PCT/JP2000/003866 JP0003866W WO0197323A1 WO 2001097323 A1 WO2001097323 A1 WO 2001097323A1 JP 0003866 W JP0003866 W JP 0003866W WO 0197323 A1 WO0197323 A1 WO 0197323A1
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WO
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impedance
frequency
matching circuit
stub
antenna
Prior art date
Application number
PCT/JP2000/003866
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Tetsu Ohwada
Moriyasu Miyazaki
Tsutomu Endo
Tamotsu Nishino
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Publication date
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Priority to PCT/JP2000/003866 priority patent/WO2001097323A1/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/08Radiating ends of two-conductor microwave transmission lines, e.g. of coaxial lines, of microstrip lines
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q11/00Electrically-long antennas having dimensions more than twice the shortest operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q11/02Non-resonant antennas, e.g. travelling-wave antenna
    • H01Q11/08Helical antennas

Definitions

  • the present invention relates to an impedance matching circuit mainly applied to an antenna device for a VHF band, a UHF band, a microwave band, and a millimeter wave band, and an antenna device to which the impedance matching circuit is applied.
  • an impedance matching circuit mainly applied to an antenna device for a VHF band, a UHF band, a microwave band, and a millimeter wave band, and an antenna device to which the impedance matching circuit is applied.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an antenna device including a conventional impedance matching circuit disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 9-133733
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 3, and FIG. 3 is an enlarged view of an antenna 1 used in the antenna device.
  • 1 is an antenna such as a chip antenna as shown in Fig. 3
  • 2 is the input terminal of antenna 1
  • 1-2 is the radiation conductor of antenna 1
  • 1-2 is the radiation.
  • 3a is a variable capacitance capacitance element
  • 3b is a fixed capacitance capacitance element
  • 4a is an inductance element
  • 7 is an impedance matching circuit formed by them. Note that an active element such as a parabolic diode is used as the variable capacitance capacity element 3a.
  • FIG. 9 is an input terminal of the antenna device, and 10 is a power supply circuit or an external circuit such as an RF circuit connected to the input terminal 9.
  • Reference numeral 12 denotes a dielectric substrate on which the antenna 1 and the impedance matching circuit 7 are mounted.
  • Reference numerals 13a, 13b, and 13c denote ground conductors formed on the front and back surfaces of the dielectric substrate 12.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit of the antenna 1 shown in FIG.
  • 2 denotes an input terminal of the antenna 1
  • 3c denotes a capacitance element
  • 4-2 denotes a resistance element
  • 4b denotes an inductance element. That is, the antenna 1 is a single-resonance antenna having a series resonance circuit operation composed of a capacitance element 3c, a resistance element 412, and an inductance element 4b connected in series.
  • antenna 1 has a value of R l + j X l (both R l and X I are positive) as the input impedance at input terminal 2.
  • the capacitance value of the capacitance element 3a is changed by changing the bias voltage applied to the varactor diode constituting the capacitance element 3a. Adjust so that the reactance component X 1 becomes zero.
  • the antenna 1 has a value of: R 2 + jX 2 (both R 2 and X 2 are positive) as the input impedance at the input terminal 2.
  • the bias voltage applied to the capacitance element 3a is changed to change the capacitance value to an appropriate value, thereby changing the frequency 1 to the appropriate value.
  • the input impedance is changed to the characteristic impedance of the external circuit 10. They can be almost matched.
  • the antenna apparatus shown in FIG. 1 can operate the antenna 1 efficiently at a plurality of frequencies.
  • the capacitance of the capacitance element 3a is made variable and this capacitance value is adjusted to an appropriate value.
  • the adjustment of the capacitance value is performed by providing a bias circuit and adjusting the bias voltage applied to the varak diode, etc., when using an active element such as a varak diode.
  • the conventional impedance matching circuit 7 has a problem that its application range is narrow because impedance matching can be performed only for the antenna 1 having a specific input impedance characteristic.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is intended to provide various types of single-resonant antennas in a wide range including two frequency bands or a band between the two frequency bands.
  • An object of the present invention is to provide an impedance matching circuit and an antenna device that can operate efficiently in a frequency band of a low cost with a simple circuit configuration.
  • single-resonant antenna referred to in this specification is used as a generic term for a wide variety of antennas, and is not limited to any particular antenna. Disclosure of the invention
  • the impedance matching circuit is configured to determine the input impedance of an antenna and the characteristic impedance of an external circuit that transmits and receives signals to and from the antenna, by using the frequency f1 and the frequency f1.
  • a first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2, and a microstrip line that serves as a feed line to the antenna. And the like, and a first and second stub connected to this transmission line and formed by the microstrip line and the like.
  • a second matching circuit that performs impedance matching at the frequency f1.If the first or second stub is provided with a discontinuous portion of the impedance such that the characteristic impedance is different.
  • the sum of the susceptance values of the first and second stubs is 0, and at the frequency: f1, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is The electrical lengths of the first and second sub-switches are set so that the predetermined value is obtained.
  • impedance matching can be performed in two different frequency bands, and the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance-matched can be flexibly handled.
  • the return loss characteristics do not become narrower and the loss in the impedance matching circuit does not increase. This has the effect that the loss characteristics can be obtained.
  • the first matching circuit includes a transmission line formed by a microstrip line or the like and having a predetermined electrical length, and a capacitance in series with the transmission line. It is composed of the given digital capacity. This eliminates the use of chip elements that require mounting work, making it easier to manufacture and lower cost, and easily and accurately producing a capacitance element with an arbitrary capacitance. It is possible to obtain an impedance matching circuit with good characteristics.
  • the first matching circuit includes a one-to-four wavelength impedance transformer at a frequency f2.
  • the second matching circuit includes a first stub having an open stub having an impedance discontinuity and having one end opened, and a short stub having one end connected to a ground conductor. It consists of a second stub.
  • the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one end opened, and a second stub having an impedance discontinuity portion having an open end. It is composed of the stubs.
  • a plurality of impedance matching circuits according to the present invention are formed on a hollow cylindrical dielectric, and each of the input impedances of a plurality of antennas and a characteristic of an external circuit for transmitting and receiving signals between the plurality of antennas.
  • the music dance A first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2 in the frequency band of the wave number f1 and the frequency f2 higher than the frequency f1; And a transmission line formed by a microstrip line having a predetermined electrical length and serving as a power supply line to the transmission line, and a first line formed by the microstrip line and connected to the transmission line. And a second matching circuit configured to perform impedance matching at the frequency f1.
  • the first or second stub has a characteristic impedance different from that of the first or second stub.
  • the sum of the susceptance values of the first and second stubs is 0 at the frequency f2, and the first and second stubs at the frequency f1.
  • impedance matching can be performed in two different frequency bands, and the frequency characteristics of the input impedance of the impedance matching impedance antenna can be flexibly accommodated.
  • a first matching circuit includes a transmission line formed by a microstrip line and having a predetermined electrical length, and an capacitance that gives a capacitance to the transmission line in series. It consists of a digital capacity and a digital capacity.
  • An impedance matching circuit includes a second matching circuit comprising: a first stub having an impedance discontinuity, an open stub having one open end; and a short stub having one end connected to a ground conductor. And a second stub.
  • the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one open end, and a second stub having an discontinuous portion of impedance having an open end. And a stub.
  • An antenna device includes: a plurality of antennas formed on a hollow cylindrical dielectric; and a plurality of antennas formed on the hollow cylindrical dielectric and connected to the respective antennas. And a characteristic impedance of an external circuit for transmitting and receiving signals to and from each of the above-described antennas in a frequency band of frequency f1 and a frequency band f2 higher than the frequency f1.
  • Each of the impedance matching circuits described above includes a first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2 and a microstrip that serves as a feed line to each of the antennas.
  • a discontinuity of impedance is provided so that the characteristic impedance is different, and the first and second stubs are provided at the frequency f2.
  • the first and second thresholds are set so that the sum of the susceptances of the first and second thresholds is 0 and the sum of the susceptances of the first and second thresholds at the frequency f1 is a predetermined value.
  • the electric length of the loop is set.
  • impedance matching can be performed in two different frequency bands, and the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance-matched can be flexibly accommodated.
  • Good return loss characteristics can be obtained in any band without the return loss characteristics becoming narrower in one of the bands near the frequency or the loss in the impedance matching circuit increasing. There is an effect that can be.
  • the first matching circuit includes a transmission line formed of a microstrip line and having a predetermined electric length, and an impedance providing capacitance in series with the transmission line. It consists of digital capacity.
  • the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one end provided with a discontinuous portion of impedance, and a second stub having a short stub having one end connected to a ground conductor. And by It is configured.
  • the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one open end, and a second stub having an open stub having an open end having an impedance discontinuity. It is composed of
  • FIG. 1 is a perspective view showing an antenna device including a conventional impedance matching circuit.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of an antenna used in the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit of the antenna shown in FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a top view of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 8 is a Smith chart showing the input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is viewed from the node A shown in the circuit diagram of FIG.
  • Fig. 9 shows the characteristics when the antenna side is viewed from node B shown in the circuit diagram of Fig. 7. It is a Smith chart which shows sex.
  • FIG. 10 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node C shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 11 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node D shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing a frequency characteristic of a sum of susceptance values of two sub-bands.
  • FIG. 13 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a frequency characteristic of a return loss when the antenna side is viewed from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the sum of the susceptance values of two stubs with and without a discontinuity in the open stub.
  • FIG. 16 is a diagram showing a comparison of the return loss frequency characteristics of the antenna device at the input terminal when there is a discontinuity in the open stub and when there is no discontinuity.
  • FIG. 17 is a diagram showing frequency characteristics of return loss when the antenna side is viewed from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 18 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 19 is a top view of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 20 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 21 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 22 is a top view of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 23 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 24 is a Smith chart showing the input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is viewed from the node A shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 25 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node C shown in the circuit diagram of FIG.
  • FIG. 26 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 27 is a developed view showing the outer surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 28 is a developed view showing the inner side surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 29 is an enlarged view of a strip conductor pattern for the impedance matching circuit portion of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 30 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 31 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 32 is a developed view showing the outer side surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 33 is a developed view showing the inner side surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 34 is an enlarged view of a strip conductor pattern corresponding to the impedance matching circuit portion of the antenna device shown in FIG. 32.
  • FIG. 35 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 5 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 6 is a top view of the antenna device shown in FIG. 5
  • FIG. 7 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. It is.
  • This antenna device consists of a small helical antenna used in a small wireless terminal such as a mobile phone, and an impedance matching circuit formed by microstrip lines so as to operate in two frequency bands. Are combined.
  • 1 is an antenna using a small helical antenna
  • 2 is an input terminal of antenna 1
  • 12 is a dielectric substrate on which antenna 1 and impedance matching circuit 7 described later are mounted
  • Reference numeral 3 denotes a ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate 12
  • reference numeral 18 denotes a strip that forms a microstrip line serving as a feed line of the antenna 1 together with the dielectric substrate 12 and the ground conductor 13.
  • the trip conductor, 10 is an external circuit such as a power supply circuit or an RF circuit for transmitting and receiving signals to and from the antenna 1, and 9 is an input terminal of the antenna device to which the external circuit 10 is connected.
  • 6a is formed by a microstrip line, a transmission line having an electrical length 6> a at a frequency f2, 6b is formed by a microstrip line, and a frequency f1 Is a transmission line having an electrical length of 0b, and 22 is an digital capacity inserted between these transmission lines 6a and 6b to provide capacitance in series.
  • Numeral 14 is an open square formed by a microstrip line.
  • the characteristic impedance of the line forming the stub is not constant within the stub, and there is one discontinuous position 17 of the characteristic impedance.
  • An impedance line is used, and a low impedance line is used on the transmission line 6b side. Electrical length of high impedance line is 0 o 1, low impedance The electrical length of the transmission line is 0 2.
  • Reference numeral 15 denotes a short stub formed by a microstrip line and having an electrical length of 0 s.
  • Reference numeral 16 denotes a through hole provided at the tip of the short stub 15. The open stub 14 and the short stub 15 are connected to the same location of the strip conductor 18 so as to face each other.
  • the circuit operates as the quarter-wave resonance circuit 5-2 shown in FIG.
  • the electrical lengths 0 o 1, ⁇ 0 2, 0 s are set so that the sum of the susceptances of the open stub 14 and the short stub 15 shows a predetermined susceptance value at the frequency f 1. Distribution has been decided. In addition, a required value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
  • reference numeral 8-1 denotes a transmission line 6a and a capacitance element 3 corresponding to an input / output digital capacity 22 and a first element for performing impedance matching of the antenna 1 at the frequency 2.
  • 8-2 is composed of transmission line 6 b, open stub 14, and short stub 15, and is the second matching that performs impedance matching of antenna 1 at frequency 1 Circuit.
  • Reference numeral 7 denotes an impedance matching circuit composed of a first matching circuit 8-1 and a second matching circuit 8-2 and performing impedance matching in two frequency bands.
  • nodes A, B, C, D, and ⁇ of the circuit are shown for explanation of the operation described later.
  • the impedance matching circuit 7 of this antenna device is shown in FIG. It is assumed that they are designed to have impedance matching at the two frequencies shown in f1 and f2. Note that the relationship between the frequency 1 and f 2 is f 1 and f 2, and for simplicity, the matching impedance, that is, the characteristic impedance of the external circuit 10 side is the transmission line 6a, 6 Let it be equal to the characteristic impedance Z o of b.
  • the impedance locus A shown in FIG. 8 shows the locus when the antenna 1 is viewed from the node A shown in the circuit diagram of FIG.
  • the transmission line 6a connected to node A rotates the trajectory clockwise until the resistance of the impedance at frequency f2 at node B matches the characteristic impedance Zo. Have. Therefore, the locus of the antenna 1 when viewed from the node B is the impedance locus B shown in FIG.
  • the magnitude is the same as the reactance of the impedance at the frequency f2 in FIG.
  • the one with the given capacitance value is connected.
  • the locus of the antenna 1 when viewed from the node C is the impedance locus C shown in FIG.
  • the impedance at the frequency f 2 coincides with the characteristic impedance Z o, which means that the impedance has been matched.
  • the impedance matching at the frequency f2 is performed by the first matching circuit 8-1 shown in FIG.
  • the transmission line 6b further rotates the impedance locus C shown in FIG. 10 clockwise.
  • the electrical length (9b) of the transmission line 6b at frequency 1 is selected so that the conductance at the frequency fl is equal to 1 / Zo and the susceptance is a positive value.
  • the trajectory of the antenna 1 viewed from the node D becomes the impedance trajectory D shown in FIG.
  • the susceptance value at frequency 1 is a standardized value jb '.
  • j is an imaginary unit.
  • FIG. 12 is a diagram showing a frequency characteristic of a sum of susceptance values of two stubs. Since the 1/4 wavelength resonance circuit 5-2 is a parallel resonance circuit, the sum of the susceptance values of the two stubs at frequency 2 is 0 as shown in Fig. 12, and at frequencies lower than frequency 2, It has a negative susceptibility value. Therefore, since f l ⁇ f 2, a negative susceptance value is given at f 1.
  • the ratio of the lengths of the sweep lengths ⁇ s, ⁇ o 1, 6> o 2 is selected so as to exhibit a value of 1 j b ′ at the frequency f 1 ⁇
  • the trajectory of the antenna 1 viewed from the contact E becomes the impedance trajectory E shown in FIG. 13 and impedance matching at the frequency 1 is performed.
  • the quarter-wave resonance circuit 5-2 is in an open state because it is in a resonance state, and the impedance matching state by the first matching circuit 8-1 is the open stub 14, It is maintained even if shortsnap 15 is connected. In this way, impedance matching at frequency 1 is performed by the second matching circuit 8-2 shown in FIG.
  • the frequency characteristic of the return port of the antenna device at the input terminal 9 in FIG. 7 has a valley at the frequencies f 1 and f 2.
  • the electrical lengths 0 o 1, ⁇ o 2, ⁇ s of the open stub 14 and the short stub 15, and the electrical length 0 b of the transmission line 6 b are represented by the following equations (1) and (2). From the simultaneous equations derived from
  • Equation (2) is admittance at frequency f 1 when antenna 1 is viewed from node C in FIG. 7, that is, admittance at frequency f 1 in FIG. 10. .
  • equation (2) is a complex number equation, it is separated into two equations by a real part and an imaginary part, and the above simultaneous equations become three equations.
  • there are four unknowns. For example, by adding conditions such as 6> 0 1 6 »o 2, the electrical lengths of the open stub 14 and the short stub 15 ⁇ ⁇ 1, ⁇ ⁇ 2, ⁇ s , And the electrical length 0b of the transmission line 6b can be obtained.
  • the characteristic impedance is configured to be different in a part of the open stub 14, and the discontinuous portion 17 of the impedance is located in one place in the open stub 14. Existing.
  • the dimensions of the aperture 14 having the discontinuity 17 are determined by the above method, the total length of the aperture 14 is different from that without the discontinuity 17, and However, the frequency characteristics of the susceptance value of the open stub 14 are also different. However, the susceptance values at frequency 1 and f 2 are the same.
  • FIG. 15 is a diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the susceptance value of the quarter-wave resonance circuit 5-2 with and without the discontinuity 1 mm in the open stub 14.
  • the discontinuous portion 17 in the open stub 14 the frequency characteristics of the susceptance value of the resonance circuit at the frequencies f1 and f2 at which impedance matching is to be performed can be changed.
  • FIG. 16 is a diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the return loss of the antenna device at the input terminal 9 with and without the discontinuous portion 17 in the open stub 14.
  • the width of the band with good return loss is slightly narrower, but on the other hand, In the band near the frequency f1, the width of the band with good return loss is widened.
  • the rejection in the two frequency bands near the frequency f1 and f2 is achieved.
  • the frequency characteristics of the evening loss can be adjusted.
  • the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 to be impedance-matched as shown in FIG. 16, when the discontinuous portion 17 is not provided in the open stub 14, the frequency: near f 2
  • the unbalanced return loss characteristic of a relatively narrow band near frequency 1 results in an unbalanced return loss characteristic.
  • discontinuous portion 17 in the open stub 14 it is possible to prevent narrowing of the band in one frequency band, and to obtain a better re-transmission loss characteristic. In the narrow frequency band, the loss in the matching circuit increases.Therefore, providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14 reduces the loss in the matching circuit in the narrow frequency band. It also leads to
  • the frequency characteristic of the return loss depends on whether the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 is steep or gradual, and the characteristic impedance of the external circuit 10. It depends on the ratio of the impedance to the resistance of the input impedance of antenna 1.
  • the frequency characteristic of the input impedance of antenna 1 is steep and the resistance of the input impedance of antenna 1 is smaller than the characteristic impedance of external circuit 10, as shown in FIG. ,:
  • the frequency bands of e 1 and f 2 become narrower, and the return loss level in the frequency band between the frequency bands of f 1 and f 2 becomes larger.
  • the position where the discontinuity of the characteristic impedance is provided, the number of discontinuities, and the ratio of the characteristic impedance of the line constituting the discontinuity depend on the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 to be impedance-matched. It is only necessary to take this into consideration. In other words, it is needless to say that the partial impedance of the characteristic impedance of the open stub 14 is not necessarily different from that of the antenna device.
  • the transmission lines 6 a and 6 b, the open stub 14, and the shortstop 15 are formed by microstrip lines.
  • a line a strip line, a coaxial line, a coplanar line, or the like may be used.
  • the frequency in two different frequency bands or the frequency between two frequency bands is different.
  • the transmission line 6a and the digital capacity 22 are used as the first matching circuit 8-1, but the circuit of the first matching circuit 8-1 is used.
  • the configuration it is possible to flexibly cope with impedance matching of various types of antennas. For example, if an inductance element is used instead of the input / output capacity 22, it is possible to support an antenna whose input impedance is high.
  • the resonance circuit is configured using the open stubs 14 and the short stubs 15 and the digital capacity 22 is used, the mounting work is performed. Since there is no need for a chip element that requires a strip conductor, it can be manufactured only by forming a strip conductor pattern on the dielectric substrate 12, so that it is easy to manufacture and an impedance matching circuit can be manufactured at low cost. The effect is obtained.
  • the use of the in-line digital capacitance 22 makes it possible to easily and accurately manufacture a capacitance element having an arbitrary capacitance. This makes it easier to obtain an impedance matching circuit having good characteristics as compared to the case of using such a method.
  • Embodiment 2
  • FIG. 18 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 19 is a top view of the antenna device shown in FIG. 18, and
  • FIG. 20 is a view shown in FIG. It is a circuit diagram of an antenna device.
  • 14a is a first open stub having an electrical length of 0o formed by a microstrip line
  • 14b is a microstrip line. It is a second open stub formed by the line.
  • the second open stub 14 b is formed by using a line having a different characteristic impedance in a part of the stub. As a result, the discontinuity of the characteristic impedance at two places is formed in the stub. a, 17b, and the electrical length of each part is 6> sol, ⁇ so 2, 6> so 3 from the open end side.
  • These two open stubs 14 a and 14 b are connected to the same location of the strip conductor 18 so as to face each other.
  • Reference numeral 8-2 denotes a second matching circuit, which includes the transmission line 6b and the open stubs 14a and 14b, and performs impedance matching of the antenna 1 at the frequency 1. Others are the same as those of Embodiment 1 having the same reference numerals shown in FIGS. 5 to 7.
  • the sum of the electrical lengths of the two open stubs 14 a and 14 b is 7 ⁇ or slightly larger than 7 ⁇ at the frequency f 2, and the two stubs at the frequency 2
  • the sum of the susceptance values becomes 0 and resonates as a 1Z2 wavelength resonance circuit 5-3, and at frequency: fl, the sum of the susceptance values of the two stubs is set so as to exhibit a predetermined susceptance value. Length distribution is determined.
  • a required value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
  • the resonance circuit in the impedance matching circuit 7 is Embodiment 1 has a quarter-wavelength resonance circuit formed by a combination of open stubs 14 and short stubs 15, whereas Embodiment 2 has a combination of two open stubs 14 a and 14 b This is a 1 Z 2 wavelength resonance circuit.
  • the 1- and 2-wavelength resonant circuit 5-3 should be considered as a kind of parallel resonant circuit. Can be. Therefore, the principle of operation is almost the same as that of the first embodiment. If the impedance locus of antenna 1 is given as shown in FIG. 8, when antenna 1 is viewed at nodes B to E The impedance is similar to the trajectories shown in FIGS. 9 to 13.
  • the electrical lengths of the two open stubs 14a and 14b and the electrical length of the transmission line 6 can be obtained by the following equations (3) and (4).
  • the first open stub 14a and the second open stub 14b are formed by micro-strip lines.
  • the line may be formed by a strip line, a coaxial line, a coplanar line, or the like.
  • FIG. 21 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 22 is a top view of the antenna device shown in FIG. 21,
  • FIG. It is a circuit diagram of the antenna device shown.
  • This antenna device combines a circular microstrip antenna with an impedance matching circuit formed by a microstrip line so as to operate in two frequency bands.
  • 1 is an antenna with a circular microstrip antenna
  • 2 is a quarter-wave impedance transformer at frequency:
  • 8-1 is a quarter-wave impedance. This is the first matching circuit using the transformer 24, and performs the impedance matching of the antenna 1 at the frequency 2.
  • Others are the same as those of Embodiment 2 having the same reference numerals shown in FIGS. 18 to 20.
  • Figure 24 shows the input of antenna 1 using a circular microstrip antenna.
  • 7 is a Smith chart showing impedance characteristics, which corresponds to the characteristics when the antenna 1 is viewed from the node A in FIG.
  • a circular microstrip antenna when a microstrip line is connected to the end of the microstrip antenna as shown in the figure to feed power, a high height as shown in FIG. 24 is used. Shows impedance characteristics.
  • the reactance component is 0 at the frequency; f 2
  • the impedance transformer 24 is connected for impedance matching at the frequency f 2
  • the characteristic becomes as shown in FIG.
  • the resistance of the input impedance at the frequency f2 in the figure is converted to a characteristic impedance Zo (standardized impedance or characteristic impedance of the external circuit 10).
  • the operation of impedance matching at frequency 1 while maintaining the impedance matching state at frequency f2 is the same as that of the second embodiment.
  • the impedance transformer 24 is used in the first matching circuit 8-1 in consideration of the characteristics of the microstrip antenna, so that the circuit configuration becomes simpler. The advantage is that it can be manufactured at low cost.
  • FIG. 26 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention. Since this antenna device is used in small wireless terminals such as mobile phones, a four-wire (N-wire) helical antenna consisting of four (N) helical elements, and each of these four helical elements Four (N) impedance matching circuits that are connected and perform impedance matching in two frequency bands, and connected to the four impedance matching circuits described above.
  • a four-partitioning circuit (N-partitioning circuit) that distributes or combines microwaves while giving a predetermined phase difference to it is formed on a hollow cylindrical dielectric. That is, in this antenna device, the antenna and the feed circuit are integrally formed using a hollow cylindrical dielectric.
  • the impedance matching circuit and the four-distribution circuit are composed of a strip conductor composed of a strip conductor formed on the outer surface of the hollow cylindrical dielectric and a ground conductor formed on the inner surface. ing.
  • FIG. 27 is a developed view of the outer surface of the cylinder of the antenna device shown in FIG. 26, and FIG. 28 is a developed view of the inner surface of the cylinder of the antenna device shown in FIG.
  • the ground conductor formed on the inner surface of the hollow cylindrical dielectric is the presence of the strip conductor of the microstrip line that constitutes the impedance matching circuit and the four distribution circuit. It is formed in the lower part of the inner surface of the cylinder corresponding to the area of the cylinder.
  • FIG. 29 is an enlarged view of the strip conductor pattern of the impedance matching circuit portion
  • FIG. 30 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIGS. 26 to 29.
  • 21 is a hollow cylindrical dielectric
  • 1 is an antenna composed of four spiral elements formed by forming a conductor pattern on the outer surface of the hollow cylindrical dielectric 21.
  • 2 are the four input terminals of antenna 1
  • 13 is a ground conductor formed on the inner surface of hollow cylindrical dielectric 21
  • 18 is a microstory with hollow cylindrical dielectric 21 and ground conductor 13 It is a strip conductor that constitutes a topping line.
  • 6a is a transmission line formed by a microstrip line and having an electrical length of 0a at a frequency of 2
  • 22 is a digital cable connected in series to the transmission line 6a.
  • the capacity 22 is shown as a capacity 3 connected in series in the circuit diagram of FIG. 6b is formed by a microstrip line and has a frequency of 1
  • a transmission line having an electrical length of 0 b, 14 is an open stub having an electrical length of 6> o formed by a microstrip line
  • 15 is a microstrip line.
  • a short stub having an electrical length of 6 s.
  • Reference numeral 16 denotes a through hole provided at the end of the short stub 15 and connecting the strip conductor 18 to the ground conductor 13.
  • the characteristic impedance of the line forming the stub is not constant within the stub, and a low impedance
  • the electrical length of each part of the open stub 14 is 6> ⁇ 1, ⁇ o2, 0o3 from the open end side.
  • the open stub 14 and the short stub 15 are connected so as to face each other at the same location of the strip conductor 18.
  • the sum of the electrical lengths Sol and 6 »o 2 and 0 o 3 and 6> s is almost slightly larger than ⁇ ⁇ 2 or 7 ⁇ / 2, and the susceptance of the two stubs at frequency 2
  • the sum of the values is set to 0. That is, in a frequency band near the frequency f2, the circuit operates as a quarter-wave resonance circuit 5_2.
  • the distribution of the electric lengths ⁇ ⁇ 1, ⁇ 0 2, ⁇ ⁇ 3, s s is set such that the sum of the susceptances of the open stub 14 and the short stub 15 exhibits a predetermined susceptance value at frequency 1. It is decided.
  • a predetermined value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
  • Reference numeral 8-1 denotes a first matching circuit, which includes the transmission line 6 a and the capacitive element 3 and performs impedance matching of the antenna 1 at the frequency f 2.
  • 8-2 is composed of a transmission line 6b and a one-to-four-wavelength resonance circuit 5-2 composed of an open stub 14 and a short stub 15, and the impedance matching of the antenna 1 at a frequency of 1 is performed.
  • 2 is a matching circuit.
  • is composed of a first matching circuit 8-1 and a second matching circuit 8-2. Is an impedance matching circuit that performs impedance matching at f 1 and f 2, and four impedance matching circuits 7 (N) corresponding to each helical element of the antenna 1 It is prepared.
  • 9 is an input terminal of the impedance matching circuit 7.
  • Reference numeral 23 denotes a four-distribution circuit (N-distribution circuit), which is composed of a microstrip line composed of a hollow cylindrical dielectric 21, a ground conductor 13, and a strip conductor 18. It has four (N) distribution terminals each exhibiting the required distribution amplitude characteristics and distribution phase characteristics, and each distribution terminal is connected to each input terminal 9 of the four impedance matching circuits 7 respectively. .
  • the four distribution circuit 23 is configured so that a phase difference of about 90 degrees occurs between the four input terminals 9.
  • Reference numeral 10 denotes an external circuit including a power supply circuit or an RF circuit, which is connected to the input terminal 25. Also, in FIG. 29, the nodes A, B, C, D, E, and F of the circuit are shown for explanation of the operation described later.
  • the four-wire wound helical antenna used in this antenna device generates circularly polarized radio waves by supplying power to the four helical elements with a phase difference of 90 degrees between the four helical elements. Radiate. Since the radiation directivity is centered on the axial direction of the hollow cylindrical dielectric 21 and the coverage area is wide, the 4-wire wound helical antenna is used in satellite portable terminals and the like. The antenna device according to the fourth embodiment enables such a four-wire wound helical antenna to be used in two frequency bands.
  • impedance matching circuit 7 is designed based on the active impedance when antenna 1 is viewed from each input terminal 2 (node A).
  • the active impedance when the antenna 1 side is viewed from the input terminal 2 is similar to the locus shown by the Smith chart in FIG. 8, so that the four impedance matching circuits 7 The operation is almost the same as that of the impedance matching circuit of the antenna device according to the first embodiment.
  • the impedance trajectory is similar to the trajectories shown in the Smith charts of FIGS. 9 to 11 and 13.
  • the impedance matching at the two frequencies fl and f2 is also seen in the characteristics when the antenna 1 is viewed from the node F. Is maintained.
  • the reflection characteristics at the node F are as shown in FIG.
  • the same features as those of the antenna device of the first embodiment are obtained, and similar effects are obtained.
  • the parallel resonance circuit 5-2 of the second matching circuit 8-2 is formed using a stub instead of a chip element, and the digital capacitance is used as a series capacitance element. Since evening was used, it was a chip press, and the production was easy and the effect of being able to produce at low cost was obtained. This is very important in terms of feasibility because the antenna device is formed using the hollow cylindrical dielectric 21.
  • the antenna 1 has four helical elements, and the antenna 1 also has four input terminals 2.
  • the external circuit 1 Only one input terminal 25 is required to connect to the antenna device 0, which simplifies the structure of the interface between the antenna device and the external circuit 10 and is not only easy to assemble, lower in cost, but also significantly more reliable. The effect of leading to improvement is obtained.
  • FIG. 31 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 32 is a developed view of the outer cylindrical surface of the antenna device shown in FIG. 31, and
  • FIG. 33 is a developed view of the inner cylindrical surface of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 34 is an enlarged view of the strip conductor pattern of the impedance matching circuit, and
  • FIG. 35 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIGS. 31 to 34.
  • 14a is formed by a microstrip line
  • 14b is formed by a microstrip line.
  • This is the second open stub created.
  • the second open stub 1 4 b is formed by using a line having a different characteristic impedance in a part of the stub, and as a result, there is a discontinuity in the stub between the two characteristic places of the characteristic impedance.
  • a, 17b, and the electrical length of each part is 0 sol, 0 so 2, and 0 so 3 from the open end side.
  • the two open stubs 14a and 14b are connected so as to face each other at the same location of the strip conductor 18.
  • the sum of the electrical lengths of the two open stubs 14 a and 14 b is slightly larger than 7 ⁇ or ⁇ at the frequency f 2, and the two open stubs at the frequency f 2
  • the sum of the susceptance values for 14a and 14b is It becomes 0 and resonates as a 1/2 wavelength resonance circuit 5-3, and at the frequency f1, the sum of the susceptance values of the two open stubs 14a and 14b exhibits a predetermined susceptance value.
  • the distribution of the length is determined.
  • a predetermined value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
  • Reference numeral 8-1 denotes a first matching circuit comprising the transmission line 6 a and the capacitance element 3 and performing impedance matching of the antenna 1 at the frequency 2.
  • 8-2 is composed of a transmission line 6b and a half-wavelength resonance circuit 5-3 consisting of open stubs 14a and 14 1), and performs impedance matching of the antenna 1 at a frequency: f1.
  • This is the second matching circuit.
  • Reference numeral 7 denotes an impedance matching circuit composed of a first matching circuit 8-1 and a second matching circuit 8-2, which performs impedance matching at two frequencies f1 and f2. Others are the same as those of Embodiment 4 having the same reference numerals shown in FIGS. 26 to 30.
  • the 4-wire wound helical antenna used in this antenna device operates in the same manner as the antenna device shown in the fourth embodiment.
  • the same features as those of the antenna device of the fourth embodiment are obtained, and similar effects are obtained.
  • the resonance circuit in the second matching circuit is constituted by the two open-air pumps 14a and 14b, no through-hole is required, and
  • the advantage is that the fabrication is relatively easy and the antenna device can be fabricated at lower cost.
  • the impedance matching circuit and the antenna device according to the present invention are capable of connecting various types of single-resonant antennas to two frequency bands. Or in a wide frequency band including the frequency band between the two frequency bands, and is suitable for a device that operates efficiently.

Abstract

An impedance matching circuit comprises a first matching circuit (8-1) adapted for impedance at a frequency (f2), a transmission line (6b) having a predetermined electrical length, and a second matching circuit (8-2) composed of an open stub (14) and a shorted stub (15) connected with the transmission line (6b) and adapted for impedance matching at a frequency (f1). The open stub (14) includes a portion (17) having discontinued characteristic impedance to associate the electrical length of the open stub (14) with that of the shorted stub (15) so that the sum of the susceptance values of the open stub (14) and the shorted stub (15) can be zero at the frequency (f2) and a predetermined value at the frequency (f1).

Description

明 細 書 ィ ンピ一ダンス整合回路及びアンテナ装置 技術分野  Description Impedance matching circuit and antenna device
この発明は、 主として V H F帯、 U H F帯、 マイクロ波帯、 ミ リ波帯 用のアンテナ装置に適用されるィ ンピ一ダンス整合回路、 及び上記ィ ン ピーダンス整合回路を適用したアンテナ装置に関するものである。 背景技術 ,  The present invention relates to an impedance matching circuit mainly applied to an antenna device for a VHF band, a UHF band, a microwave band, and a millimeter wave band, and an antenna device to which the impedance matching circuit is applied. . Background technology,
第 1図は、 例えば日本国公開特許公報、 特開平 9 一 3 0 7 3 3 1号に 示された従来のイ ンピーダンス整合回路を含むアンテナ装置を示す斜視 図であり、 第 2図は第 1図に示すアンテナ装置の回路図、 第 3図はこの アンテナ装置で使用されるアンテナ 1の拡大図である。 第 1図〜第 3図 において、 1は例えば第 3図に示すようなチップアンテナ等によるアン テナ、 2はアンテナ 1の入力端子、 1— 2はアンテナ 1の放射導体、 1 2 - 2は放射導体 1― 2の外部を覆うセラ ミ ックブロ ックである。  FIG. 1 is a perspective view showing an antenna device including a conventional impedance matching circuit disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 9-133733, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. 3, and FIG. 3 is an enlarged view of an antenna 1 used in the antenna device. In Figs. 1 to 3, 1 is an antenna such as a chip antenna as shown in Fig. 3, 2 is the input terminal of antenna 1, 1-2 is the radiation conductor of antenna 1, and 1-2 is the radiation. Ceramic block that covers the outside of conductors 1-2.
3 aは容量可変のキャパシタンス素子、 3 bは容量固定のキャパシ夕 ンス素子、 4 aはイ ンダク夕ンス素子であり、 7はそれらによって形成 されるイ ンビ一ダンス整合回路である。 なお、 容量可変のキャパシ夕ン ス素子 3 aとしては、 パラク夕ダイォード等のァクティ プ素子が用いら れている。  3a is a variable capacitance capacitance element, 3b is a fixed capacitance capacitance element, 4a is an inductance element, and 7 is an impedance matching circuit formed by them. Note that an active element such as a parabolic diode is used as the variable capacitance capacity element 3a.
9はアンテナ装置の入力端子、 1 0は入力端子 9 に接続された電源回 路又は R F回路等による外部回路である。 1 2はアンテナ 1及びイ ンピ 一ダンス整合回路 7が搭載される誘電体基板、 1 3 a, 1 3 b , 1 3 c は誘電体基板 1 2の表面及び裏面に形成された地導体である。 また、 第 4図は第 3図に示すアンテナ 1の等価回路である。 第 4図に おいて、 2はアンテナ 1の入力端子、 3 cはキャパシタンス素子、 4— 2は抵抗素子、 4 bはイ ンダク夕ンス素子を示す。 すなわち、 アンテナ 1は直列に接続されたキャパシ夕ンス素子 3 c, 抵抗素子 4一 2, イ ン ダク夕ンス素子 4 bによる直列共振回路的な動作を有する単共振アンテ ナである。 9 is an input terminal of the antenna device, and 10 is a power supply circuit or an external circuit such as an RF circuit connected to the input terminal 9. Reference numeral 12 denotes a dielectric substrate on which the antenna 1 and the impedance matching circuit 7 are mounted. Reference numerals 13a, 13b, and 13c denote ground conductors formed on the front and back surfaces of the dielectric substrate 12. . FIG. 4 is an equivalent circuit of the antenna 1 shown in FIG. In FIG. 4, 2 denotes an input terminal of the antenna 1, 3c denotes a capacitance element, 4-2 denotes a resistance element, and 4b denotes an inductance element. That is, the antenna 1 is a single-resonance antenna having a series resonance circuit operation composed of a capacitance element 3c, a resistance element 412, and an inductance element 4b connected in series.
次に動作について説明する。  Next, the operation will be described.
例えば、 周波数 f l において、 アンテナ 1が、 入力端子 2における入 力イ ンピーダンスとして、 R l + j X l ( R l , X I とも正) なる値を 有しているものとする。 このとき、 第 2図に示すイ ンピーダンス整合回 路 7では、 まず、 キャパシタンス素子 3 aを構成するバラク夕ダイォ一 ド等に印加するバイアス電圧を変化させることにより、 キャパシタンス 素子 3 aの容量値を調整して、 リアクタンス成分 X 1が 0 となるよう に する。  For example, it is assumed that at frequency f l, antenna 1 has a value of R l + j X l (both R l and X I are positive) as the input impedance at input terminal 2. At this time, in the impedance matching circuit 7 shown in FIG. 2, first, the capacitance value of the capacitance element 3a is changed by changing the bias voltage applied to the varactor diode constituting the capacitance element 3a. Adjust so that the reactance component X 1 becomes zero.
そして、 直列配置されたイ ンダクタンス素子 4 aの値と、 並列配置さ れたキャパシタンス素子 3 bの値の適当な組み合わせによ り得られるィ ンピーダンス変成機能を利用して、 入力イ ンピーダンスの抵抗分 R 1 を 外部回路 1 0の特性ィ ンピ一ダンスと一致させる。 これにより、 周波数 f 1 においては反射波の発生を低減することができ、 外部回路 1 0から 効率良く アンテナ 1 を動作させることが可能となる。  Then, utilizing the impedance transformation function obtained by an appropriate combination of the value of the inductance element 4a arranged in series and the value of the capacitance element 3b arranged in parallel, the resistance component of the input impedance is calculated. Match R 1 with the characteristic impedance of the external circuit 10. This makes it possible to reduce the generation of reflected waves at the frequency f 1, and to efficiently operate the antenna 1 from the external circuit 10.
また、 周波数 f 1 とは異なる周波数 f 2において、 アンテナ 1が、 入 力端子 2 における入力イ ンピーダンスと して、 : R 2 + j X 2 ( R 2 , X 2 とも正) なる値を有し、 その抵抗成分 R 2の値が R 1の値と大きな差 がない場合には、 キャパシタンス素子 3 aに印加するバイァス電圧を変 化させて容量値を適当な値に変えることにより、 周波数 1の場合と同 様に、 その入力イ ンピーダンスを外部回路 1 0の特性イ ンピーダンスに ほぼ一致させるこ とができる。 このようにして、 第 1図に示すアンテナ 装置は、 複数の周波数においてアンテナ 1 を効率良く動作させることが できる。 Also, at a frequency f 2 different from the frequency f 1, the antenna 1 has a value of: R 2 + jX 2 (both R 2 and X 2 are positive) as the input impedance at the input terminal 2. However, if the value of the resistance component R2 does not greatly differ from the value of R1, the bias voltage applied to the capacitance element 3a is changed to change the capacitance value to an appropriate value, thereby changing the frequency 1 to the appropriate value. As in the case, the input impedance is changed to the characteristic impedance of the external circuit 10. They can be almost matched. Thus, the antenna apparatus shown in FIG. 1 can operate the antenna 1 efficiently at a plurality of frequencies.
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、 複数の周波 数にてィ ンピーダンス整合を行うためには、 キャパシタンス素子 3 aの 容量を可変とし、 この容量値を適当な値に調整するようにしている。 こ の容量値の調整は、 バラク夕ダイォード等のァクティ プ素子を用いた場 合には、 バイアス回路を設けてバラク夕ダイオード等に印加するバイァ ス電圧を調整することによ り行われる。  Since the conventional antenna device is configured as described above, in order to perform impedance matching at a plurality of frequencies, the capacitance of the capacitance element 3a is made variable and this capacitance value is adjusted to an appropriate value. Like that. The adjustment of the capacitance value is performed by providing a bias circuit and adjusting the bias voltage applied to the varak diode, etc., when using an active element such as a varak diode.
このため、 バイ アス回路のほかに制御回路を設ける必要があり、 回路 の構成が複雑になる。 この回路構成の複雑化、 部品点数の増加は、 製造 コス ト上昇の要因となると共に、 消費電力も多くなるという課題があつ た。 なお、 これらの課題は、 携帯電話機等の可搬型の無線端末では特に 重要である。  For this reason, it is necessary to provide a control circuit in addition to the bias circuit, which complicates the circuit configuration. The complexity of the circuit configuration and the increase in the number of parts have led to an increase in manufacturing costs and a problem of increased power consumption. These issues are particularly important for portable wireless terminals such as mobile phones.
また、 従来のイ ンピーダンス整合回路 7では、 特定の入力イ ンビーダ ンス特性を有するアンテナ 1 に対してのみイ ンピーダンス整合が可能で あるため、 適用範囲が狭いという課題があった。  In addition, the conventional impedance matching circuit 7 has a problem that its application range is narrow because impedance matching can be performed only for the antenna 1 having a specific input impedance characteristic.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、 さま ざまなタイプの単共振型のアンテナを、 2つの周波数帯域、 又はこの 2 つの周波数帯域の間の帯域を含めた広い範囲の周波数帯域において、 効 率良く動作させるイ ンピーダンス整合回路及びアンテナ装置を、 簡易な 回路構成で低コス トに提供することを目的とする。  The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is intended to provide various types of single-resonant antennas in a wide range including two frequency bands or a band between the two frequency bands. An object of the present invention is to provide an impedance matching circuit and an antenna device that can operate efficiently in a frequency band of a low cost with a simple circuit configuration.
なお、 この明細書で言及している "単共振型アンテナ" は、 広範な形 式のアンテナの総称として用いており、 特定のアンテナに限定するもの ではない。 発明の開示 The "single-resonant antenna" referred to in this specification is used as a generic term for a wide variety of antennas, and is not limited to any particular antenna. Disclosure of the invention
この発明に係るィ ンピ一ダンス整合回路は、 アンテナの入力イ ンピー ダンスと、 上記アンテナとの間で信号を授受する外部回路の特性ィ ンピ —ダンスとを、 周波数 f 1及びこの周波数 f 1 よ りも高い周波数 f 2の 周波数帯域にて整合させるものにおいて、 上記周波数 f 2でィ ンビーダ ンスの整合を行う第 1の整合回路と、 上記アンテナへの給電線路となる マイクロス ト リ ツプ線路等により形成され所定の電気長を有する伝送線 路と、 この伝送線路に接続され、 上記マイクロス ト リ ップ線路等によ り 形成された第 1及び第 2のスタブによ り構成され、 上記周波数 f 1でィ ンピーダンスの整合を行う第 2の整合回路とを備え、 上記第 1又は第 2 のスタブに、 特性ィ ンピ一ダンスが異なるようにィ ンピーダンスの不連 続部を設けると共に、 上記周波数 f 2で上記第 1及び第 2のス夕ブのサ セプ夕ンス値の和が 0で、 上記周波数: f 1で上記第 1及び第 2のスタブ のサセプ夕ンス値の和が所定の値となるよう、 上記第 1及び第 2のス夕 ブの電気長を設定したものである。  The impedance matching circuit according to the present invention is configured to determine the input impedance of an antenna and the characteristic impedance of an external circuit that transmits and receives signals to and from the antenna, by using the frequency f1 and the frequency f1. A first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2, and a microstrip line that serves as a feed line to the antenna. And the like, and a first and second stub connected to this transmission line and formed by the microstrip line and the like. A second matching circuit that performs impedance matching at the frequency f1.If the first or second stub is provided with a discontinuous portion of the impedance such that the characteristic impedance is different. At the frequency f2, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is 0, and at the frequency: f1, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is The electrical lengths of the first and second sub-switches are set so that the predetermined value is obtained.
このことによ り、 異なる 2つの周波数帯域において、 イ ンピ一ダンス 整合を行なうことが可能であると共に、 インピーダンス整合するぺきァ ンテナの入力イ ンピ一ダンスの周波数特性に柔軟に対応することができ 、 2つの周波数の近傍の帯域の一方の帯域でリターンロス特性が狭帯域 となったり、 イ ンピーダンス整合回路内の損失が増加してしまう という ことがなく、 いずれの帯域においても良好なリ夕一ンロス特性を得るこ とができるという効果がある。  As a result, impedance matching can be performed in two different frequency bands, and the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance-matched can be flexibly handled. However, in one of the bands close to the two frequencies, the return loss characteristics do not become narrower and the loss in the impedance matching circuit does not increase. This has the effect that the loss characteristics can be obtained.
この発明に係るイ ンピーダンス整合回路は、 第 1の整合回路を、 マイ クロス ト リ ツプ線路等によ り形成され所定の電気長を有する伝送線路と 、 この伝送線路に直列に静電容量を与えるィン夕ディ ジタルキャパシ夕 とによ り構成したものである。 このことによ り、 実装作業を要するチップ素子を使用しないので、 製 作が容易になり低コス トに製作できると共に、 任意の静電容量のキャパ シ夕ンス素子を容易にかつ精度良く製作することが可能であり、 特性の 良好なイ ンピーダンス整合回路を得やすくなるという効果がある。 In the impedance matching circuit according to the present invention, the first matching circuit includes a transmission line formed by a microstrip line or the like and having a predetermined electrical length, and a capacitance in series with the transmission line. It is composed of the given digital capacity. This eliminates the use of chip elements that require mounting work, making it easier to manufacture and lower cost, and easily and accurately producing a capacitance element with an arbitrary capacitance. It is possible to obtain an impedance matching circuit with good characteristics.
この発明に係るイ ンピーダンス整合回路は、 第 1の整合回路を周波数 f 2における 1ノ4波長ィ ンピ一ダンス変成器により構成したものであ る。  In the impedance matching circuit according to the present invention, the first matching circuit includes a one-to-four wavelength impedance transformer at a frequency f2.
このことによ り、 回路構成がよりシンプルとなり、 低コス トで製造で きるという効果がある。  This has the effect of making the circuit configuration simpler and enabling manufacture at low cost.
この発明に係るイ ンピーダンス整合回路は、 第 2の整合回路を、 イ ン ピーダンスの不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブによる第 1のスタブと、 一端を地導体に接続したショー トスタブによる第 2のス タブとによ り構成したものである。  In the impedance matching circuit according to the present invention, the second matching circuit includes a first stub having an open stub having an impedance discontinuity and having one end opened, and a short stub having one end connected to a ground conductor. It consists of a second stub.
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子を使用しないので、 製 作が容易になると共に低コス トにイ ンピーダンス整合回路を製作できる という効果がある。  As a result, since chip elements requiring a mounting operation are not used, there is an effect that the manufacturing becomes easy and the impedance matching circuit can be manufactured at low cost.
この発明に係るイ ンピーダンス整合回路は、 第 2の整合回路を、 一端 を開放したオープンスタブによる第 1のスタブと、 イ ンピーダンスの不 連続部を設け、 一端を開放したオープンス夕ブによる第 2のスタブとに よ り構成したものである。  In the impedance matching circuit according to the present invention, the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one end opened, and a second stub having an impedance discontinuity portion having an open end. It is composed of the stubs.
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子やショートス夕プを使 用しないので、 よ り製作が容易になると共に低コス トにイ ンピーダンス 整合回路を製作できるという効果がある。  This eliminates the need for chip elements or short-circuits that require mounting work, and thus has the effect of making fabrication easier and making it possible to manufacture an impedance matching circuit at low cost.
この発明に係るイ ンピーダンス整合回路は、 中空円筒状誘電体上に複 数形成され、 複数のアンテナの各入力イ ンピーダンスと、 上記複数のァ ンテナとの間で信号を授受する外部回路の特性ィ ンピ一ダンスとを、 周 波数 f 1及びこの周波数 f 1 よ り も高い周波数 f 2の周波数帯域にて整 合させるものにおいて、 上記周波数 f 2でィ ンピ一ダンスの整合を行う 第 1の整合回路と、 上記複数のアンテナへの給電線路となるマイクロス ト リ ップ線路によ り形成され所定の電気長を有する伝送線路と、 上記マ イ クロス ト リ ツプ線路により形成され、 上記伝送線路に接続された第 1 及び第 2のス夕ブにより構成され、 上記周波数 f 1でイ ンピーダンスの 整合を行う第 2の整合回路とを備え、 上記第 1又は第 2のスタブに、 特 性イ ンピーダンスが異なるようにィ ンピ一ダンスの不連続部を設ける と 共に、 上記周波数: f 2で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の 和が 0で、 上記周波数 f 1で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス 値の和が所定の値となるよう、 上記第 1及び第 2のス夕ブの電気長を設 定したものである。 A plurality of impedance matching circuits according to the present invention are formed on a hollow cylindrical dielectric, and each of the input impedances of a plurality of antennas and a characteristic of an external circuit for transmitting and receiving signals between the plurality of antennas. The music dance A first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2 in the frequency band of the wave number f1 and the frequency f2 higher than the frequency f1; And a transmission line formed by a microstrip line having a predetermined electrical length and serving as a power supply line to the transmission line, and a first line formed by the microstrip line and connected to the transmission line. And a second matching circuit configured to perform impedance matching at the frequency f1. The first or second stub has a characteristic impedance different from that of the first or second stub. In addition to providing a discontinuity in the impedance, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is 0 at the frequency f2, and the first and second stubs at the frequency f1. The sum of the susceptance values of So that, those were set boss an electrical length of said first and second scan evening drive.
このことによ り、 異なる 2つの周波数帯域において、 イ ンピーダンス 整合を行なうことが可能であると共に、 イ ンピーダンス整合するぺきァ ンテナの入力イ ンピ一ダンスの周波数特性に柔軟に対応することができ 、 2つの周波数の近傍の帯域の一方の帯域でリターンロス特性が狭帯域 となったり、 ィ ンピ一ダンス整合回路内の損失が増加してしまう という ことがなく、 いずれの帯域においても良好なリターンロス特性を得るこ とができるという効果がある。  As a result, impedance matching can be performed in two different frequency bands, and the frequency characteristics of the input impedance of the impedance matching impedance antenna can be flexibly accommodated. Good return loss in either band without the return loss characteristics becoming narrower in one of the bands near the two frequencies or the loss in the impedance matching circuit increasing There is an effect that characteristics can be obtained.
この発明に係るインピーダンス整合回路は、 第 1の整合回路を、 マイ クロス ト リ ップ線路によ り形成され所定の電気長を有する伝送線路と、 この伝送線路に直列に静電容量を与えるィ ン夕ディジタルキャパシ夕と により構成したものである。  In the impedance matching circuit according to the present invention, a first matching circuit includes a transmission line formed by a microstrip line and having a predetermined electrical length, and an capacitance that gives a capacitance to the transmission line in series. It consists of a digital capacity and a digital capacity.
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子を使用しないので、 製 作が容易になり低コス トに製作できると共に、 任意の静電容量のキャパ シタンス素子を容易にかつ精度良く製作することが可能であり、 特性の 良好なィ ンピ一ダンス整合回路を得やすくなるという効果がある。 This eliminates the need for chip elements that require mounting work, making it easier to manufacture and lower cost, and also enables more easily and accurately manufacturing capacitance elements with arbitrary capacitance. Possible and characteristic There is an effect that a good impedance matching circuit can be easily obtained.
この発明に係るイ ンピーダンス整合回路は、 第 2の整合回路を、 イ ン ピーダンスの不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブによる第 1のスタブと、 一端を地導体に接続したショ一トスタブによる第 2のス タブとによ り構成したものである。  An impedance matching circuit according to the present invention includes a second matching circuit comprising: a first stub having an impedance discontinuity, an open stub having one open end; and a short stub having one end connected to a ground conductor. And a second stub.
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子を使用しないので、 製 作が容易になると共に低コス トにイ ンピーダンス整合回路を製作できる という効果がある。  As a result, since chip elements requiring a mounting operation are not used, there is an effect that the manufacturing becomes easy and the impedance matching circuit can be manufactured at low cost.
この発明に係るイ ンビ一ダンス整合回路は、 第 2の整合回路を、 一端 を開放したオープンスタブによる第 1のスタブと、 イ ンピーダンスの不 連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブによる第 2のスタブとに より構成したものである。  In the impedance matching circuit according to the present invention, the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one open end, and a second stub having an discontinuous portion of impedance having an open end. And a stub.
このことによ り、 実装作業を要するチヅプ素子やショー トスタブを使 用しないので、 よ り製作が容易になると共に低コス トにイ ンピーダンス 整合回路を製作できるという効果がある。  This eliminates the use of chip elements and short stubs that require mounting work, so that the production is easier and the impedance matching circuit can be produced at low cost.
この発明に係るアンテナ装置は、 中空円筒状誘電体に形成された複数 のアンテナと、 上記中空円筒状誘電体上に形成されると共に、 上記各ァ ンテナに接続され、 上記各アンテナの入力イ ンピーダンスと、 上記各ァ ンテナとの間で信号を授受する外部回路の特性イ ンピーダンスとを、 周 波数: f 1及びこの周波数 f 1 よ り も高い周波数 f 2の周波数帯域にて整 合させる複数のィ ンピーダンス整合回路と、 上記中空円筒状誘電体上に 形成されると共に、 上記各イ ンピーダンス整合回路に接続され、 上記外 部回路からの信号に所定の位相差を与える複数の分配回路とを備え、 上 記各ィ ンピ一ダンス整合回路が、 上記周波数 f 2でィ ンピーダンスの整 合を行う第 1の整合回路と、 上記各アンテナへの給電線路となるマイ ク ロス ト リ ツプ線路により形成され所定の電気長を有する伝送線路と、 上 記マイクロス ト リ ップ線路によ り形成され、 上記伝送線路に接続された 第 1及び第 2のスタブにより構成され、 上記周波数 f 1でイ ンピーダン スの整合を行う第 2の整合回路とを備え、 上記第 1又は第 2のス夕ブに 、 特性ィ ンピ一ダンスが異なるようにィ ンピ一ダンスの不連続部を設け ると共に、 上記周波数 f 2で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス 値の和が 0で、 上記周波数 f 1で上記第 1及び第 2のス夕プのサセプ夕 ンス値の和が所定の値となるよう、 上記第 1及び第 2のス夕プの電気長 を設定したものである。 An antenna device according to the present invention includes: a plurality of antennas formed on a hollow cylindrical dielectric; and a plurality of antennas formed on the hollow cylindrical dielectric and connected to the respective antennas. And a characteristic impedance of an external circuit for transmitting and receiving signals to and from each of the above-described antennas in a frequency band of frequency f1 and a frequency band f2 higher than the frequency f1. An impedance matching circuit; and a plurality of distribution circuits formed on the hollow cylindrical dielectric, connected to the impedance matching circuits, and providing a predetermined phase difference to a signal from the external circuit. Each of the impedance matching circuits described above includes a first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2 and a microstrip that serves as a feed line to each of the antennas. A transmission line having a predetermined electrical length formed by the line, the upper A second matching circuit formed by the microstrip line, configured by first and second stubs connected to the transmission line, and performing impedance matching at the frequency f1; In the first or second stub, a discontinuity of impedance is provided so that the characteristic impedance is different, and the first and second stubs are provided at the frequency f2. The first and second thresholds are set so that the sum of the susceptances of the first and second thresholds is 0 and the sum of the susceptances of the first and second thresholds at the frequency f1 is a predetermined value. The electric length of the loop is set.
このことによ り、 異なる 2つの周波数帯域において、 イ ンピーダンス 整合を行なうことが可能であると共に、 ィ ンピーダンス整合するべきァ ンテナの入力イ ンピーダンスの周波数特性に柔軟に対応することができ 、 2つの周波数の近傍の帯域の一方の帯域でリターンロス特性が狭帯域 となったり、 イ ンピーダンス整合回路内の損失が増加してしまう という ことがなく、 いずれの帯域においても良好なリターンロス特性を得るこ とができるという効果がある。  As a result, impedance matching can be performed in two different frequency bands, and the frequency characteristics of the input impedance of the antenna to be impedance-matched can be flexibly accommodated. Good return loss characteristics can be obtained in any band without the return loss characteristics becoming narrower in one of the bands near the frequency or the loss in the impedance matching circuit increasing. There is an effect that can be.
この発明に係るアンテナ装置は、 第 1の整合回路を、 マイクロス ト リ ップ線路により形成され所定の電気長を有する伝送線路と、 この伝送線 路に直列に静電容量を与えるィ ン夕ディ ジタルキャパシ夕とにより構成 したものである。  In the antenna device according to the present invention, the first matching circuit includes a transmission line formed of a microstrip line and having a predetermined electric length, and an impedance providing capacitance in series with the transmission line. It consists of digital capacity.
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子を使用しないので、 製 作が容易になり低コス トに製作できると共に、 任意の静電容量のキャパ シタンス素子を容易にかつ精度良く製作することが可能であり、 特性の 良好なアンテナ装置を得やすくなるという効果がある。  This eliminates the need for chip elements that require mounting work, making it easier to manufacture and lower cost, and also enables more easily and accurately manufacturing capacitance elements with arbitrary capacitance. It is possible, and it is easy to obtain an antenna device having good characteristics.
この発明に係るアンテナ装置は、 第 2の整合回路を、 インピーダンス の不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブによる第 1のスタブ と、 一端を地導体に接続したショートスタブによる第 2のスタブとによ り構成したものである。 In the antenna device according to the present invention, the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one end provided with a discontinuous portion of impedance, and a second stub having a short stub having one end connected to a ground conductor. And by It is configured.
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子を使用しないので、 製 作が容易になると共に低コス トにアンテナ装置を製作できるという効果 がめる。  This eliminates the need for a chip element that requires a mounting operation, thereby facilitating the production and producing an antenna device at a low cost.
この発明に係るアンテナ装置は、 第 2の整合回路を、 一端を開放した オープンスタブによる第 1のスタブと、 イ ンピーダンスの不連続部を設 け、 一端を開放したオープンスタブによる第 2のスタブとにより構成し たものである。  In the antenna device according to the present invention, the second matching circuit includes a first stub having an open stub having one open end, and a second stub having an open stub having an open end having an impedance discontinuity. It is composed of
このことによ り、 実装作業を要するチップ素子やショートスタブを使 用しないので、 よ り製作が容易になると共に低コス トにアンテナ装置を 製作できるという効果がある。 図面の簡単な説明  This eliminates the use of chip elements or short stubs that require mounting work, and thus makes it easier to manufacture and has the effect that the antenna device can be manufactured at low cost. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1図は従来のィ ンピ一ダンス整合回路を含むアンテナ装置を示す斜 視図である。  FIG. 1 is a perspective view showing an antenna device including a conventional impedance matching circuit.
第 2図は第 1 図に示すアンテナ装置の回路図である。  FIG. 2 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
第 3図は第 1図に示すアンテナ装置で使用されるアンテナの拡大図で ある  FIG. 3 is an enlarged view of an antenna used in the antenna device shown in FIG.
第 4図は第 3図に示すアンテナの等価回路である。 ' 第 5図はこの発明の実施の形態 1 によるアンテナ装置を示す斜視図で める。  FIG. 4 is an equivalent circuit of the antenna shown in FIG. FIG. 5 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
第 6図は第 5 図に示すアンテナ装置の上面図である。  FIG. 6 is a top view of the antenna device shown in FIG.
第 7図は第 5図に示すアンテナ装置の回路図である。  FIG. 7 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
第 8図は第 7図の回路図に示す節点 Aからアンテナ側を見たときのァ ンテナの入力イ ンピーダンス特性を示すスミスチャー トである。  FIG. 8 is a Smith chart showing the input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is viewed from the node A shown in the circuit diagram of FIG.
第 9図は第 7図の回路図に示す節点 Bからアンテナ側を見たときの特 性を示すスミスチャートである。 Fig. 9 shows the characteristics when the antenna side is viewed from node B shown in the circuit diagram of Fig. 7. It is a Smith chart which shows sex.
第 1 0図は第 7図の回路図に示す節点 Cからアンテナ側を見たときの 特性を示すスミスチャートである。  FIG. 10 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node C shown in the circuit diagram of FIG.
第 1 1図は第 7図の回路図に示す節点 Dからアンテナ側を見たときの 特性を示すスミスチャートである。  FIG. 11 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node D shown in the circuit diagram of FIG.
第 1 2図は 2つのス夕ブのサセプ夕ンス値の和の周波数特性を示す図で ある。 FIG. 12 is a diagram showing a frequency characteristic of a sum of susceptance values of two sub-bands.
第 1 3図は第 7図の回路図に示す節点 Eからアンテナ側を見たときの 特性を示すスミスチャートである。  FIG. 13 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
第 1 4図は第 7図の回路図に示す節点 Eからアンテナ側を見たときの リタ一ンロスの周波数特性を示す図である。  FIG. 14 is a diagram showing a frequency characteristic of a return loss when the antenna side is viewed from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
第 1 5図は、 オープンスタブに不連続部がある場合とない場合の、 2 つのスタブのサセプ夕ンス値の和の周波数特性の比較を示す図である。 第 1 6図は、 オープンスタブに不連続部がある場合とない場合の、 入 力端子におけるアンテナ装置のリターンロスの周波数特性の比較を示す 図である。  FIG. 15 is a diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the sum of the susceptance values of two stubs with and without a discontinuity in the open stub. FIG. 16 is a diagram showing a comparison of the return loss frequency characteristics of the antenna device at the input terminal when there is a discontinuity in the open stub and when there is no discontinuity.
第 1 7図は第 7図の回路図に示す節点 Eからアンテナ側を見たときの リターンロスの周波数特性を示す図である。  FIG. 17 is a diagram showing frequency characteristics of return loss when the antenna side is viewed from the node E shown in the circuit diagram of FIG.
第 1 8図はこの発明の実施の形態 2によるアンテナ装置を示す斜視図 である。  FIG. 18 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
第 1 9図は第 1 8図に示すアンテナ装置の上面図である。  FIG. 19 is a top view of the antenna device shown in FIG.
第 2 0図は第 1 8図に示すアンテナ装置の回路図である。  FIG. 20 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
第 2 1図はこの発明の実施の形態 3によるアンテナ装置を示す斜視図 である。  FIG. 21 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention.
第 2 2図は第 2 1図に示すアンテナ装置の上面図である。  FIG. 22 is a top view of the antenna device shown in FIG.
第 2 3図は第 2 1図に示すアンテナ装置の回路図である。 第 2 4図は第 2 3図の回路図に示す節点 Aからアンテナ側を見たとき のアンテナの入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。 第 2 5図は第 2 3図の回路図に示す節点 Cからアンテナ側を見たとき の特性を示すスミスチヤ一トである。 FIG. 23 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. FIG. 24 is a Smith chart showing the input impedance characteristics of the antenna when the antenna side is viewed from the node A shown in the circuit diagram of FIG. FIG. 25 is a Smith chart showing characteristics when the antenna side is viewed from the node C shown in the circuit diagram of FIG.
第 2 6図はこの発明の実施の形態 4によるアンテナ装置を示す斜視図 である。  FIG. 26 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
第 2 7図は第 2 6図に示すアンテナ装置の円筒状誘電体の外側面を示 す展開図である。  FIG. 27 is a developed view showing the outer surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
第 2 8図は第 2 6図に示すアンテナ装置の円筒状誘電体の内側面を示 す展開図である。  FIG. 28 is a developed view showing the inner side surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
第 2 9図は第 2 7図に示すアンテナ装置のイ ンピーダンス整合回路部 分のス ト リ ツプ導体パターンの拡大図である。  FIG. 29 is an enlarged view of a strip conductor pattern for the impedance matching circuit portion of the antenna device shown in FIG.
第 3 0図は第 2 6図に示すアンテナ装置の回路図である。  FIG. 30 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG.
第 3 1図はこの発明の実施の形態 4によるアンテナ装置を示す斜視図 である。  FIG. 31 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention.
第 3 2図は第 3 1図に示すアンテナ装置の円筒状誘電体の外側面を示 す展開図である。  FIG. 32 is a developed view showing the outer side surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
第 3 3図は第 3 1図に示すアンテナ装置の円筒状誘電体の内側面を示 す展開図である。  FIG. 33 is a developed view showing the inner side surface of the cylindrical dielectric of the antenna device shown in FIG.
第 3 4図は第 3 2図に示すアンテナ装置のイ ンピーダンス整合回路部 分のス ト リ ップ導体パターンの拡大図である。  FIG. 34 is an enlarged view of a strip conductor pattern corresponding to the impedance matching circuit portion of the antenna device shown in FIG. 32.
第 3 5図は第 3 1図に示すアンテナ装置の回路図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 35 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 この発明をより詳細に説明するために、 この発明を実施するた めの最良の形態について、 添付の図面に従って説明する。 実施の形態 1 . Hereinafter, in order to explain this invention in greater detail, the preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment 1
第 5図はこの発明の実施の形態 1 によるアンテナ装置を示す斜視図で あり、 第 6図は第 5図に示すアンテナ装置の上面図、 第 7図は第 5図に 示すアンテナ装置の回路図である。 このアンテナ装置は、 携帯電話機等 の小型無線端末で用いられる小形へリカルアンテナと、 2つの周波数帯 域で動作するように、 マイクロス ト リ ツプ線路により形成しているイ ン ピーダンス整合回路とを組み合わせている。  FIG. 5 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 6 is a top view of the antenna device shown in FIG. 5, and FIG. 7 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIG. It is. This antenna device consists of a small helical antenna used in a small wireless terminal such as a mobile phone, and an impedance matching circuit formed by microstrip lines so as to operate in two frequency bands. Are combined.
第 5図から第 7図において、 1は小形へリカルアンテナによるアンテ ナ、 2はアンテナ 1の入力端子、 1 2はアンテナ 1及び後述するイ ンピ 一ダンス整合回路 7を搭載する誘電体基板、 1 3は誘電体基板 1 2の裏 面に形成された地導体、 1 8は誘電体基板 1 2及び地導体 1 3 と共に、 アンテナ 1の給電線路となるマイクロス ト リ ップ線路を形成するス ト リ ップ導体、 1 0はアンテナ 1 との間で信号を授受する電源回路又は R F 回路による外部回路、 9は外部回路 1 0が接続されるアンテナ装置の入 力端子である。  In FIGS. 5 to 7, 1 is an antenna using a small helical antenna, 2 is an input terminal of antenna 1, 12 is a dielectric substrate on which antenna 1 and impedance matching circuit 7 described later are mounted, 1 Reference numeral 3 denotes a ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate 12, and reference numeral 18 denotes a strip that forms a microstrip line serving as a feed line of the antenna 1 together with the dielectric substrate 12 and the ground conductor 13. The trip conductor, 10 is an external circuit such as a power supply circuit or an RF circuit for transmitting and receiving signals to and from the antenna 1, and 9 is an input terminal of the antenna device to which the external circuit 10 is connected.
6 aはマイ クロス ト リ ップ線路によ り形成され、 周波数 f 2において 電気長 6> aを有する伝送線路、 6 bはマイクロス ト リ ツプ線路によ り形 成され、 周波数 f 1 において電気長 0 bを有する伝送線路であり、 2 2 はこれら伝送線路 6 a , 6 b間に挿入されて直列に静電容量を与えるィ ン夕ディ ジタルキャパシ夕である。  6a is formed by a microstrip line, a transmission line having an electrical length 6> a at a frequency f2, 6b is formed by a microstrip line, and a frequency f1 Is a transmission line having an electrical length of 0b, and 22 is an digital capacity inserted between these transmission lines 6a and 6b to provide capacitance in series.
1 4はマイ クロス ト リ ツプ線路によ り形成されたオープンス夕ブであ る。 このオープンスタブ 1 4において、 スタブを形成する線路の特性ィ ンビ一ダンスがス夕プ内で一定ではなく、 特性ィ ンピーダンスの不連続 位置 1 7を 1 力所備えており、 開放端寄りでは高ィ ンピ一ダンスの線路 が用いられ、 また、 伝送線路 6 b側では低イ ンピ一ダンスの線路が用い られている。 高イ ンピ一ダンス線路の電気長は 0 o 1 , 低インピーダン ス線路の電気長は 0 0 2である。 Numeral 14 is an open square formed by a microstrip line. In this open stub 14, the characteristic impedance of the line forming the stub is not constant within the stub, and there is one discontinuous position 17 of the characteristic impedance. An impedance line is used, and a low impedance line is used on the transmission line 6b side. Electrical length of high impedance line is 0 o 1, low impedance The electrical length of the transmission line is 0 2.
1 5はマイクロス ト リ ツプ線路によ り形成され、 電気長 0 sを有する ショートスタブで、 1 6はショートスタブ 1 5の先端に設けられたスル —ホールである。 オープンス夕プ 1 4 とショートスタブ 1 5は、 ス ト リ ップ導体 1 8の同一箇所に対向して接続されている。  Reference numeral 15 denotes a short stub formed by a microstrip line and having an electrical length of 0 s. Reference numeral 16 denotes a through hole provided at the tip of the short stub 15. The open stub 14 and the short stub 15 are connected to the same location of the strip conductor 18 so as to face each other.
ここで、 電気長 0 o l と 6> o 2 と 0 sの和は、 ほぼ 7ΓΖ2又は 7ΓΖ 2 よ りわずかに大きくなつていて、 周波数で 2において 2つのスタブのサ セプ夕ンス値の和が 0となるよう設定してある。 すなわち、 周波数 f 2 近傍の周波数帯においては、 第 7図に示す 1 /4波長共振回路 5— 2 と して動作する。  Here, the sum of electrical lengths 0 ol and 6> o 2 and 0 s is almost 7ΓΖ2 or slightly larger than 7ΓΖ 2, and the sum of the susceptance values of the two stubs at frequency 2 is 0 It is set to be. That is, in the frequency band near the frequency f2, the circuit operates as the quarter-wave resonance circuit 5-2 shown in FIG.
また、 オープンスタブ 1 4とショー トスタブ 1 5のそれそれのサセプ 夕ンスの和が、 周波数: f 1において所定のサセプ夕ンス値を呈するよう に、 電気長 0 o 1 , Θ 0 2 , 0 sの配分が決められている。 また、 これ とあわせて、 伝送線路 6 bの電気長 0 bも所要の値が選ばれている。 第 7図において、 8— 1は伝送線路 6 aとイン夕ディ ジタルキャパシ 夕 2 2に相当するキャパシ夕ンス素子 3により構成され、 周波数 2に おいてアンテナ 1のィ ンピーダンス整合を行う第 1の整合回路であり、 8 - 2は伝送線路 6 bとオープンス夕ブ 1 4とショートスタブ 1 5によ り構成され、 周波数で 1においてアンテナ 1のィ ンピ一ダンス整合を行 う第 2の整合回路である。 7は第 1の整合回路 8— 1, 第 2の整合回路 8— 2によ り構成され、 2つの周波数帯でィ ンピ一ダンス整合を行うィ ンピーダンス整合回路である。  Also, the electrical lengths 0 o 1, Θ 0 2, 0 s are set so that the sum of the susceptances of the open stub 14 and the short stub 15 shows a predetermined susceptance value at the frequency f 1. Distribution has been decided. In addition, a required value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b. In FIG. 7, reference numeral 8-1 denotes a transmission line 6a and a capacitance element 3 corresponding to an input / output digital capacity 22 and a first element for performing impedance matching of the antenna 1 at the frequency 2. 8-2 is composed of transmission line 6 b, open stub 14, and short stub 15, and is the second matching that performs impedance matching of antenna 1 at frequency 1 Circuit. Reference numeral 7 denotes an impedance matching circuit composed of a first matching circuit 8-1 and a second matching circuit 8-2 and performing impedance matching in two frequency bands.
なお、 第 7図においては、 後述の動作の説明のため、 回路の節点 A, B, C , D , Εを示している。  In FIG. 7, the nodes A, B, C, D, and 回路 of the circuit are shown for explanation of the operation described later.
次に動作を説明する。  Next, the operation will be described.
ここでは、 このアンテナ装置のイ ンピーダンス整合回路 7が、 第 8図 に示す 2つの周波数: f 1及び f 2 において、 ィ ンピーダンス整合をする ように設計されているものとして説明する。 なお、 周波数 1 と f 2の 関係は f 1く f 2 とし、 また簡単にするため、 整合ィ ンピーダンス、 す なわち、 外部回路 1 0側の特性ィ ンピ一ダンスは、 伝送線路 6 a, 6 b の特性インピーダンス Z o と等しいものとする。 Here, the impedance matching circuit 7 of this antenna device is shown in FIG. It is assumed that they are designed to have impedance matching at the two frequencies shown in f1 and f2. Note that the relationship between the frequency 1 and f 2 is f 1 and f 2, and for simplicity, the matching impedance, that is, the characteristic impedance of the external circuit 10 side is the transmission line 6a, 6 Let it be equal to the characteristic impedance Z o of b.
第 8図に示すィ ンピ一ダンス軌跡 Aは、 第 7図の回路図に示す節点 A からアンテナ 1側を見たときの軌跡を示している。 節点 Aに繋がれた伝 送線路 6 aは、 節点 Bでの周波数 f 2におけるィ ンピーダンスの抵抗分 が特性ィ ンピ一ダンス Z oに一致するまで軌跡を時計周り に回転させる 電気長 > aを有する。 したがって、 節点 Bからアンテナ 1側を見たとき の軌跡は、 第 9図に示すイ ンピーダンス軌跡 Bとなる。  The impedance locus A shown in FIG. 8 shows the locus when the antenna 1 is viewed from the node A shown in the circuit diagram of FIG. The transmission line 6a connected to node A rotates the trajectory clockwise until the resistance of the impedance at frequency f2 at node B matches the characteristic impedance Zo. Have. Therefore, the locus of the antenna 1 when viewed from the node B is the impedance locus B shown in FIG.
次に、 節点 Bには、 キャパシタンス素子 3のように、 周波数: f 2 にお いて、 第 9図での周波数 f 2におけるインピーダンスのリアクタンス分 と大きさが等しく符号が逆、 すなわちマイナスのリアクタンスを与える 容量値のものが接続される。 その結果、 節点 Cからアンテナ 1側を見た ときの軌跡は、 第 1 0図に示すィ ンビーダンス軌跡 Cになる。 ここで、 周波数 f 2 におけるイ ンピーダンスは、 特性イ ンピーダンス Z oに一致 し、 イ ンピーダンス整合がなされたことになる。 このようにして、 第 7 図に示す第 1の整合回路 8— 1 によ り周波数 f 2におけるイ ンピーダン ス整合がなされる。  Next, at the node B, like the capacitance element 3, at the frequency: f2, the magnitude is the same as the reactance of the impedance at the frequency f2 in FIG. The one with the given capacitance value is connected. As a result, the locus of the antenna 1 when viewed from the node C is the impedance locus C shown in FIG. Here, the impedance at the frequency f 2 coincides with the characteristic impedance Z o, which means that the impedance has been matched. Thus, the impedance matching at the frequency f2 is performed by the first matching circuit 8-1 shown in FIG.
次に、 節点 Cに繋がれた第 2の整合回路 8— 2 において、 伝送線路 6 bは、 第 1 0図に示すイ ンピーダンス軌跡 Cをさらに時計周りに回転さ せる。 ここで、 周波数 f lでのコンダクタンスが 1 / Z o と等しくなる と共に、 サセプ夕ンスがプラスの値となるように、 伝送線路 6 bの周波 数 1 における電気長 (9 bが選ばれている。 この結果、 節点 Dからアン テナ 1側を見た軌跡は、 第 1 1図に示すィ ンピ一ダンス軌跡 Dとなる。 このとき、 周波数で 1 におけるサセプ夕ンス値は、 規格化された値で j b ' とする。 なお、 j は虚数単位である。 Next, in the second matching circuit 8-2 connected to the node C, the transmission line 6b further rotates the impedance locus C shown in FIG. 10 clockwise. Here, the electrical length (9b) of the transmission line 6b at frequency 1 is selected so that the conductance at the frequency fl is equal to 1 / Zo and the susceptance is a positive value. As a result, the trajectory of the antenna 1 viewed from the node D becomes the impedance trajectory D shown in FIG. At this time, the susceptance value at frequency 1 is a standardized value jb '. Note that j is an imaginary unit.
第 1 2図は 2つのスタブのサセプタンス値の和の周波数特性を示す図 である。 1 / 4波長共振回路 5 — 2は並列共振回路であるため、 第 1 2 図に示すように、 周波数 2で 2つのスタブのサセプ夕ンス値の和が 0 となり、 周波数 2 よ り低い周波数では負のサセプ夕ンス値を呈する。 したがって、 f l < f 2であるため、 f 1 においてはマイナスのサセプ 夕ンス値を与える。 ここでは、 周波数 f 1 において一 j b ' なる値を呈 するように、 ス夕プ長 Θ s , Θ o 1 , 6> o 2の長さの割合が選ばれてい る ο  FIG. 12 is a diagram showing a frequency characteristic of a sum of susceptance values of two stubs. Since the 1/4 wavelength resonance circuit 5-2 is a parallel resonance circuit, the sum of the susceptance values of the two stubs at frequency 2 is 0 as shown in Fig. 12, and at frequencies lower than frequency 2, It has a negative susceptibility value. Therefore, since f l <f 2, a negative susceptance value is given at f 1. Here, the ratio of the lengths of the sweep lengths Θ s, Θ o 1, 6> o 2 is selected so as to exhibit a value of 1 j b ′ at the frequency f 1 ο
この結果、 接点 Eからアンテナ 1側を見た軌跡は、 第 1 3図に示すィ ンピ一ダンス軌跡 Eとなり、 周波数 1 におけるィ ンピ一ダンス整合が なされる。 このとき、 周波数 f 2 において 1 / 4波長共振回路 5 — 2は 共振状態となるため開放状態となり、 第 1の整合回路 8 — 1 によるイ ン ピ一ダンスの整合状態は、 オープンスタブ 1 4, ショートス夕プ 1 5が 接続されていても維持される。 このようにして、 第 7図に示す第 2の整 合回路 8— 2 によ り、 周波数 1 におけるィ ンピ一ダンス整合がなされ る。  As a result, the trajectory of the antenna 1 viewed from the contact E becomes the impedance trajectory E shown in FIG. 13 and impedance matching at the frequency 1 is performed. At this time, at the frequency f 2, the quarter-wave resonance circuit 5-2 is in an open state because it is in a resonance state, and the impedance matching state by the first matching circuit 8-1 is the open stub 14, It is maintained even if shortsnap 15 is connected. In this way, impedance matching at frequency 1 is performed by the second matching circuit 8-2 shown in FIG.
以上の結果、 第 7図の入力端子 9におけるアンテナ装置のリターン口 スの周波数特性は、 第 1 4図に示すように周波数: f 1, f 2において谷 をもつ特性となる。  As a result, as shown in FIG. 14, the frequency characteristic of the return port of the antenna device at the input terminal 9 in FIG. 7 has a valley at the frequencies f 1 and f 2.
なお、 オープンス夕プ 1 4 , ショートスタブ 1 5の電気長 0 o 1 , Θ o 2, Θ s , 及び伝送線路 6 bの電気長 0 bは、 下記の式 ( 1 ) 及び式 ( 2 ) から導かれる連立方程式から求める。  The electrical lengths 0 o 1, Θ o 2, Θ s of the open stub 14 and the short stub 15, and the electrical length 0 b of the transmission line 6 b are represented by the following equations (1) and (2). From the simultaneous equations derived from
周波数で 2 において、'  At frequency 2
ίオープンスタブ 1 4のサセプ夕ンス) + (ショートスタブ 1 5のサ セプ夕ンス) = 0 ( 1 ) 周波数 1において、 ί Open stub 1 4 susceptance) + (short stub 1 5 Sep.) = 0 (1) At frequency 1,
Ζ ο-1 · (Y l + j Z o- a n S b) / ( Z o^+ j Y l t a n ^ b ) + (オープンス夕プ 1 4のサセプ夕ンス) + (ショー トスタブ 1 5の サセプ夕ンス) = Z 0 ( 2 ) Ζ ο- 1 · (Y l + j Z o- an S b) / (Z o ^ + j Y ltan ^ b) + (opens 14 14 susceptance) + (shortstub 15 suscepte) Evening) = Z 0 (2)
ここで、 式 ( 2 ) における Y 1は、 第 7図の節点 Cからアンテナ 1側 を見たときの周波数 f 1におけるアドミタンス、 すなわち、 第 1 0図に おける周波数 f 1でのア ドミタンスである。 また、 式 ( 2 ) は複素数の 方程式であるため実数部と虚数部で 2つの方程式に分離され、 上記連立 方程式は 3つの式となる。 一方で未知数は 4つあるが、 例えば、 6> 0 1 = 6» o 2等の条件を加えることによって、 オープンスタブ 1 4 , ショー トスタブ 1 5の電気長 Θ ο 1, θ ο 2 , Θ s , 及び伝送線路 6 bの電気 長 0 bを求めることができる。  Here, Y 1 in equation (2) is admittance at frequency f 1 when antenna 1 is viewed from node C in FIG. 7, that is, admittance at frequency f 1 in FIG. 10. . Also, since equation (2) is a complex number equation, it is separated into two equations by a real part and an imaginary part, and the above simultaneous equations become three equations. On the other hand, there are four unknowns. For example, by adding conditions such as 6> 0 1 = 6 »o 2, the electrical lengths of the open stub 14 and the short stub 15 Θ ο 1, θ ο 2, Θ s , And the electrical length 0b of the transmission line 6b can be obtained.
この実施の形態では、 オープンスタブ 1 4の一部分において、 特性ィ ンピ一ダンスが異なるように構成しており、 オープンス夕ブ 1 4内にィ ンピ一ダンスの不連続部 1 7が 1力所存在している。 上記の方法で、 不 連続部 1 7が存在するオープンス夕ブ 1 4の寸法を決めると、 不連続部 1 7がない場合とは、 オープンス夕ブ 1 4の全長が異なるものとなり、 また、 オープンスタブ 1 4のサセプ夕ンス値の周波数特性も異なるもの となる。 ただし、 周波数 1 , f 2でのサセプ夕ンス値は同一である。 第 1 5図は、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 Ίがある場合とない場 合の、 1 /4波長共振回路 5— 2のサセプタンス値の周波数特性の比較 を示す図である。 このように、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 7を設 けることで、 イ ンピーダンス整合するべき周波数 f 1及び f 2における 共振回路のサセプ夕ンス値の周波数特性を変化させることができる。  In this embodiment, the characteristic impedance is configured to be different in a part of the open stub 14, and the discontinuous portion 17 of the impedance is located in one place in the open stub 14. Existing. When the dimensions of the aperture 14 having the discontinuity 17 are determined by the above method, the total length of the aperture 14 is different from that without the discontinuity 17, and However, the frequency characteristics of the susceptance value of the open stub 14 are also different. However, the susceptance values at frequency 1 and f 2 are the same. FIG. 15 is a diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the susceptance value of the quarter-wave resonance circuit 5-2 with and without the discontinuity 1 mm in the open stub 14. Thus, by providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14, the frequency characteristics of the susceptance value of the resonance circuit at the frequencies f1 and f2 at which impedance matching is to be performed can be changed.
したがって、 入力端子 9において得られる リ夕一ンロスの周波数特性 も、 オープンスタブ 1 4の不連続部 1 7の有無によって変化する。 第 1 6図は、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 7がある場合とない場合の、 入力端子 9におけるアンテナ装置のリターンロスの周波数特性の比較を 示す図である。 第 1 6図に示すように、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 7を設けるこ とによって、 周波数 f 2近傍の帯域ではリターンロスの 良好な帯域の幅がわずかに狭くなるものの、 その一方で、 周波数 f 1近 傍の帯域ではリ ターンロスの良好な帯域の幅が広がる。 Therefore, the frequency characteristic of the initial loss obtained at input terminal 9 Also varies depending on the presence or absence of the discontinuous portion 17 of the open stub 14. FIG. 16 is a diagram showing a comparison of the frequency characteristics of the return loss of the antenna device at the input terminal 9 with and without the discontinuous portion 17 in the open stub 14. As shown in Fig. 16, by providing a discontinuous portion 17 in the open stub 14, in the band near the frequency f2, the width of the band with good return loss is slightly narrower, but on the other hand, In the band near the frequency f1, the width of the band with good return loss is widened.
このように、 オープンスタブ 1 4の一部分において特性イ ンピーダン スを異ならせて特性イ ンピーダンスの不連続部 1 7を設けることで、 周 被数 f 1及び f 2近傍の 2つの周波数帯でのリ夕一ンロスの周波数特性 を調整することができる。 イ ンビ一ダンス整合するべきアンテナ 1の入 カイ ンピーダンスの周波数特性によっては、 第 1 6図に示すように、 ォ —プンスタブ 1 4に不連続部 1 7を設けない場合に、 周波数: f 2近傍に おいては比較的帯域が広いが、 周波数 1近傍では極めて狭帯域という アンバランスなリターンロス特性となってしまうが、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 7を設けることにより、 このような問題が回避され、 周 波数 f 1近傍と f 2近傍の両者の帯域幅が、 ほぼ同一となる リターン口 ス特性を得ることが可能になる。  In this way, by providing the characteristic impedance in a part of the open stub 14 and providing the discontinuity 17 of the characteristic impedance, the rejection in the two frequency bands near the frequency f1 and f2 is achieved. The frequency characteristics of the evening loss can be adjusted. Depending on the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 to be impedance-matched, as shown in FIG. 16, when the discontinuous portion 17 is not provided in the open stub 14, the frequency: near f 2 However, the unbalanced return loss characteristic of a relatively narrow band near frequency 1 results in an unbalanced return loss characteristic. Thus, it is possible to obtain a return port characteristic in which the bandwidths near the frequencies f1 and f2 are almost the same.
すなわち、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 7を設けることにより、 一方の周波数帯での狭帯域化を防ぎ、 より良好なリ夕一ンロス特性を得 ることが可能となる。 また、 狭帯域となった周波数帯では整合回路にお ける損失が増加するため、 オープンスタブ 1 4に不連続部 1 7を設ける ことは、 狭帯域となった周波数帯における整合回路内損失を低減するこ とにもつながる。  That is, by providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14, it is possible to prevent narrowing of the band in one frequency band, and to obtain a better re-transmission loss characteristic. In the narrow frequency band, the loss in the matching circuit increases.Therefore, providing the discontinuous portion 17 in the open stub 14 reduces the loss in the matching circuit in the narrow frequency band. It also leads to
ここで、 リタ一ンロスの周波数特性は、 アンテナ 1の入力イ ンビーダ ンスの周波数特性が急峻か緩やかであるかと、 外部回路 1 0の特性ィ ン ピーダンスとアンテナ 1の入力イ ンピーダンスの抵抗分との比率の大小 によって変化する。 Here, the frequency characteristic of the return loss depends on whether the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 is steep or gradual, and the characteristic impedance of the external circuit 10. It depends on the ratio of the impedance to the resistance of the input impedance of antenna 1.
例えば、 アンテナ 1の入力イ ンピーダンスの周波数特性が急峻で、 ァ ンテナ 1の入力イ ンピーダンスの抵抗分が外部回路 1 0の特性イ ンピー ダンスに対して小さいときは、 第 1 4図に示すように、 : e 1, f 2の各, 周波数帯域は狭くなり、 f 1, f 2の周波数帯域間の周波数帯域におけ る リターンロスのレベルは大きくなる。  For example, when the frequency characteristic of the input impedance of antenna 1 is steep and the resistance of the input impedance of antenna 1 is smaller than the characteristic impedance of external circuit 10, as shown in FIG. ,: The frequency bands of e 1 and f 2 become narrower, and the return loss level in the frequency band between the frequency bands of f 1 and f 2 becomes larger.
一方、 アンテナ 1の入力イ ンピーダンスの周波数特性が緩やかで、 ァ ンテナ 1の入力イ ンビ一ダンスの抵抗分が外部回路 1 0の特性イ ンピー ダンスに近いときは、 第 1 7図に示すように、 f 1 , f 2の各周波数帯 域は広くなり、 f 1 , f 2の周波数帯域閭の周波数帯域における リタ一 ンロスのレベルは小さ くなり、 f 1 , f 2の周波数帯域間の周波数帯域 を含めた広い周波数帯域において、 効率良くイ ンピーダンス整合を図る ことができる。  On the other hand, when the frequency characteristic of the input impedance of antenna 1 is moderate and the resistance of the input impedance of antenna 1 is close to the characteristic impedance of external circuit 10, as shown in FIG. , F 1 and f 2 become wider, the level of return loss in the f 1 and f 2 frequency bands becomes lower, and the frequency band between the f 1 and f 2 frequency bands becomes smaller. Impedance matching can be efficiently performed in a wide frequency band including the above.
なお、 特性イ ンピーダンスの不連続を設ける位置や不連続の数、 及び 不連続を構成する線路の特性ィ ンピ一ダンスの比は、 イ ンピーダンス整 合するべきアンテナ 1の入カイ ンピーダンスの周波数特性を考慮して選 択すれば良い。 つま り、 オープンスタブ 1 4の特性イ ンピーダンスの部 分的な変化の付け方については、 必ずしもこのアンテナ装置のもののよ うでなくても良いのはいうまでもない。  The position where the discontinuity of the characteristic impedance is provided, the number of discontinuities, and the ratio of the characteristic impedance of the line constituting the discontinuity depend on the frequency characteristic of the input impedance of the antenna 1 to be impedance-matched. It is only necessary to take this into consideration. In other words, it is needless to say that the partial impedance of the characteristic impedance of the open stub 14 is not necessarily different from that of the antenna device.
また、 この実施の形態 1では、 伝送線路 6 a , 6 b , オープンスタブ 1 4 , ショー トス夕プ 1 5 を、 マイクロス ト リ ヅプ線路により形成して いるが、 マイクロス ト リ ヅプ線路の代わりに、 ス ト リ ップ線路、 同軸線 路、 コプレーナ線路等により形成しても良い。  In the first embodiment, the transmission lines 6 a and 6 b, the open stub 14, and the shortstop 15 are formed by microstrip lines. Instead of a line, a strip line, a coaxial line, a coplanar line, or the like may be used.
以上のように; この実施の形態 1のィ ンピ一ダンス整合回路によれば 、 異なる 2つの周波数帯域において、 又は 2つの周波数帯域間の周波数 帯域を含めた広い周波数帯域において、 イ ンピーダンス整合を行なう こ とが可能である と共に、 イ ンピ一ダンス整合するべきアンテナ 1の入力 ィンピーダンスの周波数特性に柔軟に対応することができ、 2つの周波 数の近傍の帯域の一方の帯域でリターンロス特性が狭帯域となったり、 ィンピ一ダンス整合回路内の損失が増加してしまう ということがなく、 いずれの帯域においても良好なリターンロス特性を得ることができると いう効果が得られる。 As described above; according to the impedance matching circuit of the first embodiment, the frequency in two different frequency bands or the frequency between two frequency bands is different. In addition to being able to perform impedance matching in a wide frequency band including the band, it is possible to flexibly cope with the frequency characteristics of the input impedance of the antenna 1 to be impedance-matched, and Good return loss characteristics can be obtained in any of the bands, without narrowing the return loss characteristics in one of the bands near the number or increasing the loss in the impedance matching circuit. The effect that it can be obtained is obtained.
また、 この実施の形態 1 によれば、 第 1の整合回路 8 — 1 として伝送 線路 6 aとイ ン夕ディ ジタルキャパシ夕 2 2 を用いたが、 第 1の整合回 路 8— 1の回路構成を変更すれば、 多種類のアンテナのィ ンピーダンス 整合に柔軟に対応できるという効果が得られる。 例えばイ ン夕デイ ジ夕 ルキャパシ夕 2 2の代わりに、 イ ンダクタンス素子を用いた場合には、 入力イ ンピーダンスが高ィンビーダンスを有するアンテナにも対応でき ο  According to the first embodiment, the transmission line 6a and the digital capacity 22 are used as the first matching circuit 8-1, but the circuit of the first matching circuit 8-1 is used. By changing the configuration, it is possible to flexibly cope with impedance matching of various types of antennas. For example, if an inductance element is used instead of the input / output capacity 22, it is possible to support an antenna whose input impedance is high.
さらに、 この実施の形態 1によれば、 オープンスタブ 1 4, ショー ト スタブ 1 5 を用いて共振回路を構成したことに加え、 イ ン夕ディ ジタル キャパシ夕 2 2を用いているので、 実装作業を要するチヅプ素子は皆無 となり、 誘電体基板 1 2上にス ト リ ツプ導体パターンを形成するのみで 製作できるので、 製作が容易になると共に低コス トにイ ンピーダンス整 合回路を製作できるという効果が得られる。  Further, according to the first embodiment, since the resonance circuit is configured using the open stubs 14 and the short stubs 15 and the digital capacity 22 is used, the mounting work is performed. Since there is no need for a chip element that requires a strip conductor, it can be manufactured only by forming a strip conductor pattern on the dielectric substrate 12, so that it is easy to manufacture and an impedance matching circuit can be manufactured at low cost. The effect is obtained.
さらに、 この実施の形態 1 によれば、 イ ン夕ディジタルキャパシ夕 2 2を用いることにより、 任意の静電容量のキャパシ夕ンス素子を容易に かつ精度良く製作することが可能であり、 チップ素子等を用いる場合に 比べて、 特性の良好なィ ンピ一ダンス整合回路を得やすくなるという効 果が得られる。 実施の形態 2 . Further, according to the first embodiment, the use of the in-line digital capacitance 22 makes it possible to easily and accurately manufacture a capacitance element having an arbitrary capacitance. This makes it easier to obtain an impedance matching circuit having good characteristics as compared to the case of using such a method. Embodiment 2
第 1 8図はこの発明の実施の形態 2 によるアンテナ装置を示す斜視図 であり、 第 1 9図は第 1 8図に示すアンテナ装置の上面図、 第 2 0図は 第 1 8図に示すアンテナ装置の回路図である。  FIG. 18 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 19 is a top view of the antenna device shown in FIG. 18, and FIG. 20 is a view shown in FIG. It is a circuit diagram of an antenna device.
第 1 8図から第 2 0図において、 1 4 aはマイ クロス ト リ ツプ線路に よ り形成され、 電気長 0 oを有する第 1のオープンスタブ、 1 4 bはマ イクロス ト リ ツプ線路により形成された第 2のオープンスタブである。 この第 2のオープンスタブ 1 4 bは、 スタブの一部分において、 特性ィ ンピーダンスが異なる線路を用いて形成しており、 この結果、 スタブ内 には 2 力所の特性ィ ンピーダンスの不連続部 1 7 a , 1 7 bがあり、 各 部の電気長は開放端側から 6> s o l , Θ s o 2 , 6> s o 3である。 この 2つのオープンスタブ 1 4 a, 1 4 bは、 ス ト リ ップ導体 1 8の同一箇 所に対向して接続されている。  In Figs. 18 to 20, 14a is a first open stub having an electrical length of 0o formed by a microstrip line, and 14b is a microstrip line. It is a second open stub formed by the line. The second open stub 14 b is formed by using a line having a different characteristic impedance in a part of the stub. As a result, the discontinuity of the characteristic impedance at two places is formed in the stub. a, 17b, and the electrical length of each part is 6> sol, Θ so 2, 6> so 3 from the open end side. These two open stubs 14 a and 14 b are connected to the same location of the strip conductor 18 so as to face each other.
8 - 2は伝送線路 6 bとオープンスタブ 1 4 a , 1 4 bによ り構成さ れ、 周波数 1 においてアンテナ 1のイ ンピーダンス整合を行う第 2の 整合回路である。 その他は、 実施の形態 1の第 5図から第 7図に示す同 一符号のものと同一である。  Reference numeral 8-2 denotes a second matching circuit, which includes the transmission line 6b and the open stubs 14a and 14b, and performs impedance matching of the antenna 1 at the frequency 1. Others are the same as those of Embodiment 1 having the same reference numerals shown in FIGS. 5 to 7.
ここで、 2つのオープンス夕プ 1 4 a, 1 4 bの電気長の和は、 周波 数 f 2 において、 7Γ又は 7Γよ り若干大きな値となっていて、 周波数 2 において、 2つのスタブのサセプ夕ンス値の和が 0となり、 1Z2波長 共振回路 5 — 3 として共振すると共に、 周波数: f l において、 2つのス タブのサセプ夕ンス値の和が所定のサセプ夕ンス値を呈するようにその 長さの配分が決められている。 また、 これとあわせて、 伝送線路 6 bの 電気長 0 bも所要の値が選ばれている。  Here, the sum of the electrical lengths of the two open stubs 14 a and 14 b is 7Γ or slightly larger than 7Γ at the frequency f 2, and the two stubs at the frequency 2 The sum of the susceptance values becomes 0 and resonates as a 1Z2 wavelength resonance circuit 5-3, and at frequency: fl, the sum of the susceptance values of the two stubs is set so as to exhibit a predetermined susceptance value. Length distribution is determined. In addition, a required value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
次に動作について説明する。  Next, the operation will be described.
第 2 0図において、 イ ンピーダンス整合回路 7内の共振回路が、 実施 の形態 1では、 オープンスタブ 1 4とショートスタブ 1 5の組み合わせ による 1/4波長共振回路となっているのに対し、 この実施の形態 2で は、 2つのオープンスタブ 14 a , 14 bの組み合わせによる 1 Z 2波 長共振回路となっている。 In FIG. 20, the resonance circuit in the impedance matching circuit 7 is Embodiment 1 has a quarter-wavelength resonance circuit formed by a combination of open stubs 14 and short stubs 15, whereas Embodiment 2 has a combination of two open stubs 14 a and 14 b This is a 1 Z 2 wavelength resonance circuit.
この 2つのオープンスタブ 1 4 a, 1 4 bは伝送線路 6 bに対して同 一箇所で並列に接続されているので、 1ノ 2波長共振回路 5— 3も並列 共振回路の一種と見なすことができる。 したがって、 動作原理はほぼ実 施の形態 1と同一であり、 もしアンテナ 1のィ ンピ一ダンス軌跡が第 8 図のように与えられるならば、 節点 B〜 Eにおいて、 アンテナ 1側を見 たときのイ ンピーダンスは、 第 9図から第 1 3図に示した軌跡と類似し た軌跡となる。  Since these two open stubs 14a and 14b are connected in parallel at the same point with respect to the transmission line 6b, the 1- and 2-wavelength resonant circuit 5-3 should be considered as a kind of parallel resonant circuit. Can be. Therefore, the principle of operation is almost the same as that of the first embodiment.If the impedance locus of antenna 1 is given as shown in FIG. 8, when antenna 1 is viewed at nodes B to E The impedance is similar to the trajectories shown in FIGS. 9 to 13.
2つのオープンスタブ 14 a, 14 bの電気長、 及び伝送線路 6わの 電気長は、 下記の ( 3) 式及び ( 4) 式で求めることができる。  The electrical lengths of the two open stubs 14a and 14b and the electrical length of the transmission line 6 can be obtained by the following equations (3) and (4).
周波数 2において、  At frequency 2,
(オープンス夕プ 14 aのサセプ夕ンス) + (オープンタブ 14 bの サセプ夕ンス) = 0 ( 3 ) 周波数で 1において、  (The susceptance of the open tab 14a) + (the susceptance of the open tab 14b) = 0 (3)
Z o^ - CY l + j Z o^t a n^ b) / (Z o^+ j Y l t an ^ b ) + (オープンスタブ 1 4 aのサセプ夕ンス) + (オープンスタブ 1 4 bのサセプ夕ンス) = Z o— 1 (4) Z o ^-CY l + j Z o ^ tan ^ b) / (Z o ^ + j Y lt an ^ b) + (susceptance of open stub 14 a) + (susceptance of open stub 14 b) ) = Z o— 1 (4)
ここで、 (4) 式における Y 1は、 第 2 0図の節点 Cからアンテナ 1 側を見たときの周波数 f 1におけるア ドミタンスである。 すなわち、 Y 1は第 1 0図における f 1でのア ドミ夕ンスに対応する。 ( 4 ) 式は複 素数の方程式であるから、 実数部と虚数部で 2つの方程式に分離され、 上記の連立方程式は 3つの式となる。 そこで、 例えば、 Θ s 03を定数 とし、 6> s o l = 0 s o 2等の条件を加えれば、 未知数を 3つ して解 を求めることができる。 Here, Y 1 in equation (4) is the admittance at frequency f 1 when the antenna 1 side is viewed from the node C in FIG. That is, Y 1 corresponds to the admittance at f 1 in FIG. (4) Since the equation is a complex equation, the real and imaginary parts are separated into two equations, and the above simultaneous equations become three equations. Therefore, for example, if Θ s 03 is a constant and a condition such as 6> sol = 0 so 2 is added, the solution will be Can be requested.
なお、 この実施の形態 2では、 第 1のオープンスタブ 1 4 a , 第 2の オープンスタブ 1 4 bを、 マイクロス ト リ ヅプ線路によ り形成している が、 マイ クロス ト リ ップ線路の代わりに、 ス ト リ ップ線路、 同軸線路、 コプレーナ線路等によ り形成しても良い。  In the second embodiment, the first open stub 14a and the second open stub 14b are formed by micro-strip lines. Instead of the line, it may be formed by a strip line, a coaxial line, a coplanar line, or the like.
以上のように、 この実施の形態 2 によれば、 実施の形態 1のアンテナ 装置と同様な特徴を有し同様な効果が得られる。 さらに、 この実施の形 態 2 によれば、 スタブをオープンスタブのみ使用しショートス夕プを使 用していないので、 スルーホールが不要であり、 より製作が容易になる と共に低コス トで製作できるという効果が得られる。 実施の形態 3 .  As described above, according to the second embodiment, the same features and effects as those of the antenna device of the first embodiment are obtained. Furthermore, according to the second embodiment, since only the open stub is used for the stub and the short stub is not used, no through-hole is required, making the manufacturing easier and at a lower cost. The effect that it can be obtained is obtained. Embodiment 3.
第 2 1図はこの発明の実施の形態 3によるアンテナ装置を示す斜視図 であり、 第 2 2図は第 2 1図に示すアンテナ装置の上面図で、 第 2 3図 は第 2 1図に示すアンテナ装置の回路図である。 このアンテナ装置は、 円形マイ クロス ト リ ップアンテナと、 2つの周波数帯域で動作するよう に、 マイ クロス ト リ ップ線路によ り形成されたイ ンピーダンス整合回路 とを組み合わせている。  FIG. 21 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 3 of the present invention, FIG. 22 is a top view of the antenna device shown in FIG. 21, and FIG. It is a circuit diagram of the antenna device shown. This antenna device combines a circular microstrip antenna with an impedance matching circuit formed by a microstrip line so as to operate in two frequency bands.
第 2 1図から第 2 3図において、 1は円形マイクロス ト リ ップアンテ ナによるアンテナ、 2 4は周波数: 2 における 1 / 4波長インビーダン ス変成器で、 8— 1は 1 / 4波長ィ ンピーダンス変成器 2 4による第 1 の整合回路であ り、 周波数 2においてアンテナ 1のイ ンピーダンス整 合を行う。 その他は、 実施の形態 2の第 1 8図から第 2 0図に示す同一 符号のものと同一である。  In Figs. 21 to 23, 1 is an antenna with a circular microstrip antenna, 2 is a quarter-wave impedance transformer at frequency: 2, and 8-1 is a quarter-wave impedance. This is the first matching circuit using the transformer 24, and performs the impedance matching of the antenna 1 at the frequency 2. Others are the same as those of Embodiment 2 having the same reference numerals shown in FIGS. 18 to 20.
次に動作について説明する。  Next, the operation will be described.
第 2 4図は円形マイクロス ト リ ップアンテナによるアンテナ 1の入力 ィ ンビーダンス特性を示すスミスチャートであり、 第 2 3図の節点 Aか らアンテナ 1側を見たときの特性に相当する。 一般に、 このような円形 マイ クロス ト リ ツプアンテナでは、 図示のようにマイクロス ト リ ツプア ンテナの端部にマイクロス ト リ ヅプ線路を接続して給電する場合、 第 2 4図のような高イ ンビーダンスな特性を示す。 Figure 24 shows the input of antenna 1 using a circular microstrip antenna. 7 is a Smith chart showing impedance characteristics, which corresponds to the characteristics when the antenna 1 is viewed from the node A in FIG. In general, in such a circular microstrip antenna, when a microstrip line is connected to the end of the microstrip antenna as shown in the figure to feed power, a high height as shown in FIG. 24 is used. Shows impedance characteristics.
ここで、 周波数; f 2 において リアクタンス分が 0 となっているとし、 周波数 f 2におけるイ ンピーダンス整合のためにインピーダンス変成器 2 4を接続すると、 第 2 5図のような特性となり、 第 2 4図の周波数 f 2での入力イ ンピーダンスの抵抗分は、 特性イ ンピーダンス Z o (規格 化ィ ンピ一ダンス又は外部回路 1 0の特性ィ ンピ一ダンス) に変換され る。 そして、 第 2 5図に示す特性について、 周波数 f 2 におけるイ ンピ —ダンス整合状態を維持したまま、 周波数 1 においてもイ ンピーダン ス整合する動作については、 実施の形態 2 と同様である。  Here, assuming that the reactance component is 0 at the frequency; f 2, and the impedance transformer 24 is connected for impedance matching at the frequency f 2, the characteristic becomes as shown in FIG. The resistance of the input impedance at the frequency f2 in the figure is converted to a characteristic impedance Zo (standardized impedance or characteristic impedance of the external circuit 10). With respect to the characteristics shown in FIG. 25, the operation of impedance matching at frequency 1 while maintaining the impedance matching state at frequency f2 is the same as that of the second embodiment.
以上のように、 この実施の形態 3によれば、 実施の形態 2のアンテナ 装置と同様な特徴を有し、 同様な効果が得られる。 また、 この実施の形 態 3では、 マイクロス ト リ ップアンテナの特性を考慮して、 第 1の整合 回路 8— 1 にィ ンビーダンス変成器 2 4を用いているため、 回路構成が よ りシンプルとなり、 低コス トで製造できるという効果が得られる。 実施の形態 4 .  As described above, according to the third embodiment, the same features as those of the antenna device of the second embodiment are obtained, and the same effects are obtained. In the third embodiment, the impedance transformer 24 is used in the first matching circuit 8-1 in consideration of the characteristics of the microstrip antenna, so that the circuit configuration becomes simpler. The advantage is that it can be manufactured at low cost. Embodiment 4.
第 2 6図はこの発明の実施の形態 4によるアンテナ装置を示す斜視図 である。 このアンテナ装置は携帯電話等の小型無線端末で用いられるも ので、 4本 (N本) のヘリカル素子からなる 4線巻き ( N線巻き) ヘリ カルアンテナと、 この 4本のヘリカル素子のそれぞれに接続され、 2つ の周波数帯域でイ ンピーダンス整合を行う 4個 (N個) のイ ンピーダン ス整合回路と、 上記 4個のイ ンピーダンス整合回路に接続され、 それら に対して所定の位相差を与えながらマイクロ波の分配あるいは合成を行 う 4分配回路 (N分配回路) とを、 中空円筒誘電体上に形成したもので ある。 すなわち、 このアンテナ装置は、 中空円筒誘電体を用いてアンテ ナと給電回路が一体で形成されているものである。 FIG. 26 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 4 of the present invention. Since this antenna device is used in small wireless terminals such as mobile phones, a four-wire (N-wire) helical antenna consisting of four (N) helical elements, and each of these four helical elements Four (N) impedance matching circuits that are connected and perform impedance matching in two frequency bands, and connected to the four impedance matching circuits described above. A four-partitioning circuit (N-partitioning circuit) that distributes or combines microwaves while giving a predetermined phase difference to it is formed on a hollow cylindrical dielectric. That is, in this antenna device, the antenna and the feed circuit are integrally formed using a hollow cylindrical dielectric.
また、 上記インピーダンス整合回路及び 4分配回路は、 中空円筒誘電 体の外側面に形成されたス ト リ ップ導体と内側面に形成された地導体に よるマイクロス ト リ ップ線路で構成している。  In addition, the impedance matching circuit and the four-distribution circuit are composed of a strip conductor composed of a strip conductor formed on the outer surface of the hollow cylindrical dielectric and a ground conductor formed on the inner surface. ing.
第 2 7図は第 2 6図に示すアンテナ装置の円筒外側面の展開図で、 第 2 8図は第 2 6図に示すアンテナ装置の円筒内側面の展開図である。 第 2 8図に示すように、 中空円筒誘電体の内側面に形成した地導体は、 ィ ンピーダンス整合回路と 4分配回路を構成するマイクロス ト リ ツプ線路 のス ト リ ツプ導体の存在する領域に対応して、 円筒内側面の下方部分に 形成されている。 第 2 9図はインピーダンス整合回路部分のス ト リ ップ 導体パターンの拡大図であり、 第 3 0図は第 2 6図〜第 2 9図に示すァ ンテナ装置の回路図である。  FIG. 27 is a developed view of the outer surface of the cylinder of the antenna device shown in FIG. 26, and FIG. 28 is a developed view of the inner surface of the cylinder of the antenna device shown in FIG. As shown in Fig. 28, the ground conductor formed on the inner surface of the hollow cylindrical dielectric is the presence of the strip conductor of the microstrip line that constitutes the impedance matching circuit and the four distribution circuit. It is formed in the lower part of the inner surface of the cylinder corresponding to the area of the cylinder. FIG. 29 is an enlarged view of the strip conductor pattern of the impedance matching circuit portion, and FIG. 30 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIGS. 26 to 29.
第 2 6図〜第 3 0図において、 2 1は中空円筒誘電体、 1は中空円筒 誘電体 2 1の外側面に導体パターンを形成して構成された 4本のへリカ ル素子からなるアンテナ、 2はアンテナ 1の 4つの入力端子、 1 3は中 空円筒誘電体 2 1の内側面に形成された地導体、 1 8は中空円筒誘電体 2 1及び地導体 1 3 と共にマイクロス ト リ ツプ線路を構成するス ト リ ッ プ導体である。  In FIGS. 26 to 30, 21 is a hollow cylindrical dielectric, 1 is an antenna composed of four spiral elements formed by forming a conductor pattern on the outer surface of the hollow cylindrical dielectric 21. , 2 are the four input terminals of antenna 1, 13 is a ground conductor formed on the inner surface of hollow cylindrical dielectric 21, 18 is a microstory with hollow cylindrical dielectric 21 and ground conductor 13 It is a strip conductor that constitutes a topping line.
6 aはマイクロス ト リ ツプ線路により形成され、 周波数で 2において 電気長 0 aを有する伝送線路、 2 2は伝送線路 6 aに直列に接続された ィン夕ディジタルキャパシ夕であり、 このィン夕ディジ夕ルキャパシ夕 2 2は第 3 0図の回路図では直列に接続されたキャパシ夕 3として示さ れている。 6 bはマイクロス ト リ ップ線路により形成され、 周波数 1 において電気長 0 bを有する伝送線路、 1 4はマイクロス ト リ ツプ線路 によ り形成された電気長 6> oを有するオープンスタブ、 1 5はマイクロ ス ト リ ツプ線路によ り形成された電気長 6» sを有するショートスタブで ある。 1 6はショー トスタブ 1 5の先端に設けられ、 ス ト リ ツプ導体 1 8 と地導体 1 3を接続するスルーホールである。 6a is a transmission line formed by a microstrip line and having an electrical length of 0a at a frequency of 2, and 22 is a digital cable connected in series to the transmission line 6a. The capacity 22 is shown as a capacity 3 connected in series in the circuit diagram of FIG. 6b is formed by a microstrip line and has a frequency of 1 , A transmission line having an electrical length of 0 b, 14 is an open stub having an electrical length of 6> o formed by a microstrip line, and 15 is a microstrip line. A short stub having an electrical length of 6 s. Reference numeral 16 denotes a through hole provided at the end of the short stub 15 and connecting the strip conductor 18 to the ground conductor 13.
オープンスタブ 1 4において、 スタブを形成する線路の特性イ ンピー ダンスがス夕プ内で一定ではなく、 ス夕ブの中程の一部分では低ィ ンピ 一ダンス線路を用いており、 特性ィ ンピーダンスの 2力所の不連続位置 1 7 , 1 7 bがある。 オープンスタブ 1 4の各部の電気長は開放端側 から 6> ο 1, Θ o 2 , 0 o 3である。 オープンスタブ 1 4とショートス タブ 1 5は、 ス ト リ ツプ導体 1 8の同一箇所において対向するように接 続されている。  In the open stub 14, the characteristic impedance of the line forming the stub is not constant within the stub, and a low impedance There are discontinuous locations 17 and 17 b at two places. The electrical length of each part of the open stub 14 is 6> ο1, Θo2, 0o3 from the open end side. The open stub 14 and the short stub 15 are connected so as to face each other at the same location of the strip conductor 18.
ここで、 電気長 S o l と 6» o 2と 0 o 3と 6> sの和は、 ほぼ ΤΓΖ2又 は 7Γ/2よりわずかに大きくなつていて、 周波数 2において 2つのス タブのサセプ夕ンス値の和が 0となるよう設定してある。 すなわち、 周 波数 f 2近傍の周波数帯においては 1 /4波長共振回路 5 _ 2 として動 作する。 また、 オープンスタブ 1 4とショートスタブ 1 5のサセプタン スの和が、 周波数 1において所定のサセプ夕ンス値を呈するよう、 電 気長 Θ ο 1, Θ 0 2 , θ ο 3 , Θ sの配分が決められている。 また、 こ れとあわせて、 伝送線路 6 bの電気長 0 bも所定の値が選ばれている。  Here, the sum of the electrical lengths Sol and 6 »o 2 and 0 o 3 and 6> s is almost slightly larger than ほ ぼ 2 or 7Γ / 2, and the susceptance of the two stubs at frequency 2 The sum of the values is set to 0. That is, in a frequency band near the frequency f2, the circuit operates as a quarter-wave resonance circuit 5_2. The distribution of the electric lengths Θ ο 1, Θ 0 2, θ ο 3, s s is set such that the sum of the susceptances of the open stub 14 and the short stub 15 exhibits a predetermined susceptance value at frequency 1. It is decided. In addition, a predetermined value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
8 - 1は伝送線路 6 aとキャパシ夕素子 3によ り構成され、 周波数 f 2においてアンテナ 1のイ ンピーダンス整合を行う第 1の整合回路であ る。 8— 2は伝送線路 6 bと、 オープンスタブ 1 4及びショートスタブ 1 5による 1ノ 4波長共振回路 5— 2によ り構成され、 周波数で 1にお いてアンテナ 1のイ ンピーダンス整合を行う第 2の整合回路である。 Ί は第 1の整合回路 8— 1 と第 2の整合回路 8— 2によ り構成され、 2つ の周波数: f 1 , f 2でインピ一ダンス整合を行うィンピ一ダンス整合回 路であり、 このィ ンピ一ダンス整合回路 7はアンテナ 1の各ヘリカル素 子に対応して 4個 (N個) 用意されている。 9はインピーダンス整合回 路 7の入力端子である。 Reference numeral 8-1 denotes a first matching circuit, which includes the transmission line 6 a and the capacitive element 3 and performs impedance matching of the antenna 1 at the frequency f 2. 8-2 is composed of a transmission line 6b and a one-to-four-wavelength resonance circuit 5-2 composed of an open stub 14 and a short stub 15, and the impedance matching of the antenna 1 at a frequency of 1 is performed. 2 is a matching circuit. Ί is composed of a first matching circuit 8-1 and a second matching circuit 8-2. Is an impedance matching circuit that performs impedance matching at f 1 and f 2, and four impedance matching circuits 7 (N) corresponding to each helical element of the antenna 1 It is prepared. 9 is an input terminal of the impedance matching circuit 7.
2 3は 4分配回路 (N分配回路) であり、 中空円筒誘電体 2 1 , 地導 体 1 3, 及びス ト リ ヅプ導体 1 8からなるマイクロス ト リ ヅプ線路で構 成され、 それそれ所要の分配振幅特性及び分配位相特性を呈する 4個 ( N個) の分配端子を有し、 各分配端子が 4個のイ ンピーダンス整合回路 7の各入力端子 9 にそれそれ接続されている。 4分配回路 2 3は 4つの 入力端子 9の間に、 約 9 0度ずつの位相差が生じるように構成されてい る  Reference numeral 23 denotes a four-distribution circuit (N-distribution circuit), which is composed of a microstrip line composed of a hollow cylindrical dielectric 21, a ground conductor 13, and a strip conductor 18. It has four (N) distribution terminals each exhibiting the required distribution amplitude characteristics and distribution phase characteristics, and each distribution terminal is connected to each input terminal 9 of the four impedance matching circuits 7 respectively. . The four distribution circuit 23 is configured so that a phase difference of about 90 degrees occurs between the four input terminals 9.
2 5は 4分配回路 2 3の入力端子で、 このアンテナ装置の入力端子と なっている。 1 0は電源回路又は R F回路による外部回路で、 入力端子 2 5に接続される。 また、 第 2 9図において、 後述の動作の説明のため に、 回路の節点 A , B , C , D , E , Fが示されている。  25 is an input terminal of the four distribution circuit 23, which is an input terminal of this antenna device. Reference numeral 10 denotes an external circuit including a power supply circuit or an RF circuit, which is connected to the input terminal 25. Also, in FIG. 29, the nodes A, B, C, D, E, and F of the circuit are shown for explanation of the operation described later.
次に動作について説明する。  Next, the operation will be described.
このアンテナ装置で用いられている 4線巻きへリカルアンテナは、 4 分配回路 2 3が 4本のヘリカル素子の間に 9 0度ずつ位相差をつけて給 電することにより円偏波の電波を放射する。 中空円筒誘電体 2 1の軸方 向を中心として放射指向性はプロ一ドで覆域が広いことから、 4線巻き ヘリカルアンテナは衛星携帯端末等で使用される。 この実施の形態 4に よるアンテナ装置は、 このような 4線巻きへリカルアンテナを 2つの周 波数帯で使用することを可能とするものである。  The four-wire wound helical antenna used in this antenna device generates circularly polarized radio waves by supplying power to the four helical elements with a phase difference of 90 degrees between the four helical elements. Radiate. Since the radiation directivity is centered on the axial direction of the hollow cylindrical dielectric 21 and the coverage area is wide, the 4-wire wound helical antenna is used in satellite portable terminals and the like. The antenna device according to the fourth embodiment enables such a four-wire wound helical antenna to be used in two frequency bands.
4本のヘリカル素子は相互に結合して一体動作をするため、 4つの入 力端子 2からアンテナ 1側を見たときのアクティブインピーダンスが、 ィンピーダンス整合すべき負荷ィンピ一ダンスとみなすことができる。 したがって、 イ ンビーダンス整合回路 7は、 各入力端子 2 (節点 A ) か らアンテナ 1側を見たアクティ ブインピーダンスをもとに設計される。 ここで、 入力端子 2からアンテナ 1側を見たときのアクティ ブイ ンピー ダンスは、 第 8図のス ミスチヤ一トに示した軌跡に類似しているため、 4つのィ ンピ一ダンス整合回路 7の動作としては、 実施の形態 1 におけ るアンテナ装置のイ ンピ一ダンス整合回路とほぼ同様である。 Since the four helical elements are connected to each other and operate integrally, the active impedance when the antenna 1 is viewed from the four input terminals 2 can be regarded as the load impedance to be impedance-matched. . Therefore, impedance matching circuit 7 is designed based on the active impedance when antenna 1 is viewed from each input terminal 2 (node A). Here, the active impedance when the antenna 1 side is viewed from the input terminal 2 is similar to the locus shown by the Smith chart in FIG. 8, so that the four impedance matching circuits 7 The operation is almost the same as that of the impedance matching circuit of the antenna device according to the first embodiment.
したがって、 節点 B〜 Eにおいてアンテナ 1側を見たときのイ ンピー ダンス軌跡は、 第 9図から第 1 1図及び第 1 3図のスミスチャートに示 した軌跡と類似した軌跡となる。 ここで、 節点 Eにおいて 2つの周波数 帯でイ ンピーダンス整合がすでになされているため、 節点 Fからアンテ ナ 1側を見たときの特性においても、 2つの周波数 f l , f 2でのイ ン ピーダンス整合は維持される。 この結果、 節点 Fにおける反射特性は第 1 4図に示すようになる。  Therefore, when the antenna 1 is viewed at the nodes B to E, the impedance trajectory is similar to the trajectories shown in the Smith charts of FIGS. 9 to 11 and 13. Here, since impedance matching has already been performed in the two frequency bands at the node E, the impedance matching at the two frequencies fl and f2 is also seen in the characteristics when the antenna 1 is viewed from the node F. Is maintained. As a result, the reflection characteristics at the node F are as shown in FIG.
以上のように、 この実施の形態 4によれば、 実施の形態 1のアンテナ 装置と同様な特徴を有し、 同様な効果が得られる。  As described above, according to the fourth embodiment, the same features as those of the antenna device of the first embodiment are obtained, and similar effects are obtained.
また、 この実施の形態 2によれば、 第 2の整合回路 8— 2の並列共振 回路 5 — 2を、 チップ素子ではなくスタブを用いて構成し、 直列の容量 素子としてイ ン夕ディ ジタルキャパシ夕を使用したのでチヅプレスであ り、 製作が容易になると共に低コス トに製作できるという効果が得られ る。 この点は、 アンテナ装置を中空円筒誘電体 2 1を用いて形成するた め、 実現性の上で非常に重要である。  Also, according to the second embodiment, the parallel resonance circuit 5-2 of the second matching circuit 8-2 is formed using a stub instead of a chip element, and the digital capacitance is used as a series capacitance element. Since evening was used, it was a chip press, and the production was easy and the effect of being able to produce at low cost was obtained. This is very important in terms of feasibility because the antenna device is formed using the hollow cylindrical dielectric 21.
さらに、 この実施の形態 4によれば、 電波の放射を行う 4本のへリカ ル素子と、 2つの周波数: f l , f 2で動作可能な 4つのイ ンピーダンス 整合回路 7 と、 4分配回路 2 3 を中空円筒誘電体 2 1上に一体形成して おり、 アンテナ装置を含めた無線端末装置をコンパク トに構成すること ができるという効果が得られる。 さらに、 この実施の形態 4によれば、 アンテナ 1には 4本のヘリカル 素子があり、 アンテナ 1の入力端子 2も 4つ存在するが、 4分配回路を 一体形成しているため、 外部回路 1 0 との接続を行う入力端子 2 5は 1 つで済み、 このアンテナ装置と外部回路 1 0のイ ンタフエースの構造が シンプルになり、 組立が容易で低コス トになるばかりか、 信頼性の大幅 向上につながるという効果が得られる。 実施の形態 5. Further, according to the fourth embodiment, four spiral elements that emit radio waves, four impedance matching circuits 7 operable at two frequencies: fl and f2, and a four-distribution circuit 2 Since 3 is integrally formed on the hollow cylindrical dielectric 21, an effect is obtained that the wireless terminal device including the antenna device can be compactly configured. Further, according to the fourth embodiment, the antenna 1 has four helical elements, and the antenna 1 also has four input terminals 2. However, since the four distribution circuits are integrally formed, the external circuit 1 Only one input terminal 25 is required to connect to the antenna device 0, which simplifies the structure of the interface between the antenna device and the external circuit 10 and is not only easy to assemble, lower in cost, but also significantly more reliable. The effect of leading to improvement is obtained. Embodiment 5.
第 3 1図はこの発明の実施の形態 5によるァンテナ装置を示す斜視図 である。 第 3 2図は第 3 1図に示すアンテナ装置の円筒外側面の展開図 で、 第 3 3図は第 3 1図に示すアンテナ装置の円筒内側面の展開図であ る。 第 3 4図はィンピ一ダンス整合回路部分のス ト リ ップ導体パターン の拡大図であり、 第 3 5図は第 3 1図〜第 3 4図に示すアンテナ装置の 回路図である。  FIG. 31 is a perspective view showing an antenna device according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 32 is a developed view of the outer cylindrical surface of the antenna device shown in FIG. 31, and FIG. 33 is a developed view of the inner cylindrical surface of the antenna device shown in FIG. FIG. 34 is an enlarged view of the strip conductor pattern of the impedance matching circuit, and FIG. 35 is a circuit diagram of the antenna device shown in FIGS. 31 to 34.
第 3 1図〜第 3 5図において、 1 4 aはマイクロス ト リツプ線路によ り形成され、 電気長 00を有する第 1のオープンスタブ、 1 4 bはマイ クロス ト リ ツプ線路により形成された第 2のオープンスタブである。 第 2のオープンスタブ 1 4 bは、 スタブの一部分において特性インピ —ダンスが異なる線路を用いて形成されており、 この結果、 スタブ内に は特性ィンピ一ダンスの 2力所の不連続部 1 7 a , 1 7 bがあり、 各部 の電気長は開放端側から 0 s o l , 0 s o 2 , 及び 0 s o 3となってい る。 2つのオープンスタブ 1 4 a, 1 4 bは、 ス ト リ ップ導体 1 8の同 一箇所において対向するように接続されている。  In FIGS. 31 to 35, 14a is formed by a microstrip line, a first open stub having an electrical length of 00, and 14b is formed by a microstrip line. This is the second open stub created. The second open stub 1 4 b is formed by using a line having a different characteristic impedance in a part of the stub, and as a result, there is a discontinuity in the stub between the two characteristic places of the characteristic impedance. a, 17b, and the electrical length of each part is 0 sol, 0 so 2, and 0 so 3 from the open end side. The two open stubs 14a and 14b are connected so as to face each other at the same location of the strip conductor 18.
ここで、 2つのオープンスタブ 1 4 a, 1 4 bの電気長の和は、 周波 数: f 2において 7Γ又は Γより若干大きな値となっていて、 周波数 f 2に おいて、 2つのオープンス夕プ 1 4 a, 1 4 bのサセプ夕ンス値の和が 0 となって 1 / 2波長共振回路 5— 3 として共振すると共に、 周波数 f 1 において、 2つのオープンスタブ 1 4 a , 1 4 bのサセプ夕ンス値の 和が所定のサセプ夕ンス値を呈するように、 その長さの配分が決められ ている。 また、 これとあわせて、 伝送線路 6 bの電気長 0 bも所定の値 が選ばれている。 Here, the sum of the electrical lengths of the two open stubs 14 a and 14 b is slightly larger than 7Γ or Γ at the frequency f 2, and the two open stubs at the frequency f 2 The sum of the susceptance values for 14a and 14b is It becomes 0 and resonates as a 1/2 wavelength resonance circuit 5-3, and at the frequency f1, the sum of the susceptance values of the two open stubs 14a and 14b exhibits a predetermined susceptance value. As such, the distribution of the length is determined. In addition, a predetermined value is also selected for the electrical length 0b of the transmission line 6b.
8— 1は伝送線路 6 aとキャパシ夕素子 3によ り構成され、 周波数 2 においてアンテナ 1のイ ンピ一ダンス整合を行う第 1の整合回路であ る。 8— 2は伝送線路 6 b と、 オープンスタブ 1 4 a , 1 4 1)にょる 1 / 2波長共振回路 5— 3によ り構成され、 周波数: f 1 においてアンテナ 1のィ ンピーダンス整合を行う第 2の整合回路である。 7は第 1の整合 回路 8— 1 と第 2の整合回路 8— 2により構成され、 2つの周波数 f 1 , f 2でイ ンピーダンス整合を行うイ ンビ一ダンス整合回路である。 そ の他は、 実施の形態 4の第 2 6図から第 3 0図に示す同一符号のものと 同一である。  Reference numeral 8-1 denotes a first matching circuit comprising the transmission line 6 a and the capacitance element 3 and performing impedance matching of the antenna 1 at the frequency 2. 8-2 is composed of a transmission line 6b and a half-wavelength resonance circuit 5-3 consisting of open stubs 14a and 14 1), and performs impedance matching of the antenna 1 at a frequency: f1. This is the second matching circuit. Reference numeral 7 denotes an impedance matching circuit composed of a first matching circuit 8-1 and a second matching circuit 8-2, which performs impedance matching at two frequencies f1 and f2. Others are the same as those of Embodiment 4 having the same reference numerals shown in FIGS. 26 to 30.
このアンテナ装置で用いられている 4線巻きへリカルアンテナは、 実 施の形態 4で示したアンテナ装置と同様な動作をする。  The 4-wire wound helical antenna used in this antenna device operates in the same manner as the antenna device shown in the fourth embodiment.
以上のように、 この実施の形態 5によれば、 実施の形態 4のアンテナ 装置と同様な特徴を有し、 同様な効果が得られる。  As described above, according to the fifth embodiment, the same features as those of the antenna device of the fourth embodiment are obtained, and similar effects are obtained.
また、 この実施の形態 5 によれば、 第 2の整合回路における共振回路 を、 2つのオープンス夕プ 1 4 a , 1 4 bによ り構成しているため、 ス ルーホールが不要であり、 製作が比較的容易で、 より低コス トでアンテ ナ装置を製作できるという効果が得られる。 産業上の利用可能性  Also, according to the fifth embodiment, since the resonance circuit in the second matching circuit is constituted by the two open-air pumps 14a and 14b, no through-hole is required, and The advantage is that the fabrication is relatively easy and the antenna device can be fabricated at lower cost. Industrial applicability
以上のように、 この発明に係るィ ンビ一ダンス整合回路及びアンテナ 装置は、 さまざまなタイプの単共振型のアンテナを、 2つの周波数帯域 において、 又はこの 2つの周波数帯域間の周波数帯域を含めた広い周波 数帯域においズ、 効率良く動作させるものに適している。 As described above, the impedance matching circuit and the antenna device according to the present invention are capable of connecting various types of single-resonant antennas to two frequency bands. Or in a wide frequency band including the frequency band between the two frequency bands, and is suitable for a device that operates efficiently.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . アンテナの入力イ ンピーダンスと、 上記アンテナとの間で信号を授 受する外部回路の特性イ ンピーダンスとを、 周波数 f 1及びこの周波数 f 1 よ り も高い周波数 f 2の周波数帯域にて整合させるィ ンピーダンス 整合回路において、 1. Match the input impedance of the antenna with the characteristic impedance of the external circuit that transmits and receives signals to and from the antenna in the frequency band of frequency f1 and frequency f2 higher than this frequency f1. In the impedance matching circuit
上記周波数 f 2でィ ンピ一ダンスの整合を行う第 1の整合回路と、 上記アンテナへの給電線路となるマイクロス ト リ ップ線路等によ り形 成され所定の電気長を有する伝送線路と、 この伝送線路に接続され、 上 記マイクロス ト リ ツプ線路等により形成された第 1及び第 2のスタブに よ り構成され、 上記周波数: f 1でイ ンピーダンスの整合を行う第 2の整 合回路とを備え、  A first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2, and a transmission line having a predetermined electrical length formed by a microstrip line or the like serving as a feed line to the antenna. And a second stub connected to the transmission line and formed by the microstrip line and the like. And a matching circuit of
上記第 1又は第 2のスタブに、 特性ィ ンピーダンスが異なるようにィ ンピーダンスの不連続部を設けると共に、  The first or second stub is provided with an impedance discontinuity so that the characteristic impedance is different,
上記周波数 f 2で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の和が 0で、 上記周波数: 1で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の 和が所定の値となるよう、 上記第 1及び第 2のス夕ブの電気長を設定し たことを特徴とするイ ンピーダンス整合回路。  At the frequency f2, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is 0, and at the frequency: 1, the sum of the susceptance values of the first and second stubs becomes a predetermined value. An impedance matching circuit characterized in that the electrical lengths of the first and second switches are set as described above.
2 . 第 1の整合回路を、 マイクロス ト リ ツプ線路等によ り形成され所定 の電気長を有する伝送線路と、 この伝送線路に直列に静電容量を与える イン夕ディ ジタルキャパシ夕とによ り構成した 2. The first matching circuit is composed of a transmission line formed by a microstrip line or the like and having a predetermined electrical length, and an in-line digital capacity for providing capacitance in series to the transmission line. Composed by
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のイ ンピーダンス整合回路。  2. The impedance matching circuit according to claim 1, wherein:
3 . 第 1の整合回路を周波数 f 2における 1 Z 4波長イ ンピーダンス変 成器によ り構成した ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のィ ンピーダンス整合回路 3. The first matching circuit is composed of a 1Z4 wavelength impedance transformer at frequency f2 The impedance matching circuit according to claim 1, characterized in that:
4 . 第 2の整合回路を、 4. The second matching circuit
ィ ンピーダンスの不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブに よる第 1のスタブと、 一端を地導体に接続したショートスタブによる第 2のスタブとによ り構成した  An impedance discontinuity was provided, and the first stub was formed by an open stub with one end open, and the second stub was formed by a short stub with one end connected to a ground conductor.
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のィ ンピーダンス整合回路。  3. The impedance matching circuit according to claim 1, wherein:
5 . 第 2の整合回路を、 5. The second matching circuit is
一端を開放したオープンスタブによる第 1のスタブと、 イ ンピーダン スの不連続部を設け、 一端を開放したオープンス夕プによる第 2のス夕 ブとによ り構成した  It consists of a first stub with an open stub with one end open and a second stub with an open stub with one end open, with a discontinuity in the impedance.
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のィ ンピ一ダンス整合回路。  3. The impedance matching circuit according to claim 1, wherein:
6 . 中空円筒状誘電体上に複数形成され、 複数のアンテナの各入力イ ン ピーダンスと、 上記複数のアンテナとの間で信号を授受する外部回路の 特性イ ンピーダンスとを、 周波数:? 1及びこの周波数: e 1 より も高い周 波数 f 2の周波数帯域にて整合させるィ ンピーダンス整合回路において 上記周波数 f 2でィ ンピ一ダンスの整合を行う第 1の整合回路と、 上記複数のアンテナへの給電線路となるマイクロス ト リ ツプ線路によ り形成され所定の電気長を有する伝送線路と、 上記マイクロス ト リ ップ 線路によ り形成され、 上記伝送線路に接続された第 1及び第 2のスタブ によ り構成され、 上記周波数 f 1でイ ンピーダンスの整合を行う第 2の 整合回路とを備え、 6. The input impedance of each of the plurality of antennas formed on the hollow cylindrical dielectric and the characteristic impedance of the external circuit for transmitting and receiving signals to and from the plurality of antennas are represented by the following frequency:? 1 and this frequency: a first matching circuit that performs impedance matching at the frequency f2 in the impedance matching circuit that matches in a frequency band of a frequency f2 higher than e1, and the plurality of antennas A transmission line having a predetermined electrical length formed by a microstrip line serving as a power supply line to the power transmission line, and a transmission line formed by the microstrip line and connected to the transmission line. And a second matching circuit configured by the first and second stubs to perform impedance matching at the frequency f1.
上記第 1又は第 2のスタブに、 特性イ ンピーダンスが異なるようにィ ンピ一ダンスの不連続部を設けると共に、 The first and second stubs have different characteristic impedances. In addition to providing a discontinuity in the impedance,
上記周波数 f 2で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の和が 0で、 上記周波数: f 1で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の 和が所定の値となるよう、 上記第 1及び第 2のスタブの電気長を設定し たことを特徴とするィ ンピーダンス整合回路。  At the frequency f2, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is 0, and at the frequency: f1, the sum of the susceptance values of the first and second stubs is a predetermined value. An impedance matching circuit, wherein the electrical length of the first and second stubs is set so as to be as follows.
7 . 第 1の整合回路を、 マイクロス ト リ ツプ線路により形成され所定の 電気長を有する伝送線路と、 この伝送線路に直列に静電容量を与えるィ ン夕ディ ジタルキャパシ夕とにより構成した 7. The first matching circuit is composed of a transmission line formed by a microstrip line and having a predetermined electric length, and an digital capacity for providing capacitance in series to the transmission line. did
ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載のィ ンピ一ダンス整合回路。  7. The impedance matching circuit according to claim 6, wherein:
8 . 第 2の整合回路を、 8. The second matching circuit
ィ ンピ一ダンスの不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブに よる第 1のスタブと、 一端を地導体に接続したショートスタブによる第 2のスタブとにより構成した  A discontinuous portion of the impedance was provided, consisting of a first stub with an open stub with one end open and a second stub with a short stub with one end connected to a ground conductor.
ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載のィ ンピ一ダンス整合回路。  7. The impedance matching circuit according to claim 6, wherein:
9 . 第 2の整合回路を、 9. Second matching circuit
一端を開放したオープンスタブによる第 1のスタブと、 イ ンピーダン スの不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブによる第 2のス夕 ブとによ り構成した  It consists of a first stub with an open stub with one open end, and a second stub with an open stub with an open end with an impedance discontinuity.
ことを特徴とする請求の範囲第 6項記載のイ ンピーダンス整合回路。  7. The impedance matching circuit according to claim 6, wherein:
1 0 . 中空円筒状誘電体に形成された複数のアンテナと、 10. A plurality of antennas formed in a hollow cylindrical dielectric,
上記中空円筒状誘電体上に形成されると共に、 上記各アンテナに接続 され、 上記各アンテナの入力イ ンピーダンスと、 上記各アンテナとの間 で信号を授受する外部回路の特性イ ンピーダンスとを、 周波数 f 1及び この周波数 f 1 よ りも高い周波数: f 2の周波数帯域にて整合させる複数 のイ ンピーダンス整合回路と、 The antenna is formed on the hollow cylindrical dielectric and connected to each of the antennas, between the input impedance of each of the antennas and each of the antennas And a plurality of impedance matching circuits for matching the characteristic impedance of an external circuit for transmitting and receiving signals in a frequency band of a frequency f1 and a frequency higher than the frequency f1: f2.
上記中空円筒状誘電体上に形成されると共に、 上記各ィ ンピーダンス 整合回路に接続され、 上記外部回路からの信号に所定の位相差を与える 複数の分配回路とを備え、  A plurality of distribution circuits formed on the hollow cylindrical dielectric, connected to the impedance matching circuits, and providing a predetermined phase difference to a signal from the external circuit;
上記各ィ ンピーダンス整合回路が、  Each of the above impedance matching circuits is
上記周波数: f 2でィ ンピーダンスの整合を行う第 1の整合回路と、 上記各アンテナへの給電線路となるマイクロス ト リ ツプ線路によ り形 成され所定の電気長を有する伝送線路と、 上記マイクロス ト リ ツプ線路 により形成され、 上記伝送線路に接続された第 1及び第 2のスタブによ り構成され、 上記周波数 f 1でイ ンピーダンスの整合を行う第 2の整合 回路とを備え、  A first matching circuit that performs impedance matching at the frequency: f2, and a transmission line having a predetermined electrical length formed by a microstrip line serving as a feed line to each of the antennas. A second matching circuit formed by the microstrip line and configured by first and second stubs connected to the transmission line and performing impedance matching at the frequency f1. With
上記第 1又は第 2のスタブに、 特性ィ ンピーダンスが異なるようにィ ンピーダンスの不連続部を設けると共に、  The first or second stub is provided with an impedance discontinuity so that the characteristic impedance is different,
上記周波数: f 2で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の和が 0で、 上記周波数 f 1で上記第 1及び第 2のスタブのサセプ夕ンス値の 和が所定の値となるよう、 上記第 1及び第 2のスタブの電気長を設定し たことを特徴とするアンテナ装置。  The frequency: the sum of the susceptance values of the first and second stubs at f2 is 0, and the sum of the susceptance values of the first and second stubs at the frequency f1 is a predetermined value. An antenna device wherein the electrical lengths of the first and second stubs are set so as to be as follows.
1 1 . 第 1の整合回路を、 マイクロス ト リ ップ線路によ り形成され所定 の電気長を有する伝送線路と、 この伝送線路に直列に静電容量を与える イ ン夕ディ ジタルキャパシ夕とによ り構成した 11. The first matching circuit is composed of a transmission line formed by a microstrip line and having a predetermined electrical length, and an internal digital capacitor for providing capacitance in series to the transmission line. And
ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載のアンテナ装置。  The antenna device according to claim 10, wherein:
1 2 . 第 2の整合回路を、 ィ ンピ一ダンスの不連続部を設け、 一端を開放したオープンスタブに よる第 1のスタブと、 一端を地導体に接続したショ一トスタブによる第 2のスタブとにより構成した 1 2. The second matching circuit A discontinuous portion of impedance was provided, consisting of a first stub with an open stub with one end open, and a second stub with a short stub with one end connected to a ground conductor.
ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載のアンテナ装置。  The antenna device according to claim 10, wherein:
1 3 . 第 2の整合回路を、 1 3. The second matching circuit
一端を閧放したオープンス夕ブによる第 1のス夕ブと、 ィ ンビーダン スの不連続部を設け、 一端を開放したオープンス夕ブによる第 2のス夕 ブとによ り構成した  It consisted of a first sub-opening with an open ends, and a second sub-open-seven with an open end with an impedance discontinuity.
ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載のアンテナ装置。  The antenna device according to claim 10, wherein:
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