[发明专利]宽带缝隙天线

说明书

技术领域

本发明涉及发送、接收微波和毫米波段等的模拟高频信号或者数 字信号的天线。

背景技术

由于两个理由，需要能够进行比现有技术宽得多的频带的动作的 无线器件。第一个理由是为了应对已认可宽频带的使用的面向近距离 的无线通信系统，第二个理由是为了以一台终端共用使用不同频率的 多个通信系统。

例如，面向近距离高速通信系统的已被官方认可的3.1GHz ～10.6GHz的频带，作为以动作频带的中心频率f0标准化后的相对频带 相当于109.5％这样的很大的值。另一方面，作为基本的天线已知的贴 片天线(patch antenna)、二分之一有效波长缝隙天线的动作频带的相 对频带分别只有不足5％、不足10％，不能够实现上述宽频带性。此 外，以现在在世界上在无线通信中使用的频带为例，为了以同一天线 覆盖1.8GHz频带～2.4GHz频带需要实现30％左右的相对频带，另外， 为了同时覆盖800MHz频带、2GHz频带，必须实现90％左右的相对 频带。进而，为了同时覆盖800MHz频带～2.4GHz频带，需要100％以 上的相对频带。随着由同一终端同时处理的系统数量增加，需要覆盖 的频带变宽，更加希望实现宽频的小型天线。

图22中的示意图所示的前端开放四分之一有效波长缝隙天线是最 基本的平面天线之一(现有例1)。图22(a)表示从上表面侧观看的 透视示意图，图22(b)表示沿直线AB截断的截面示意图，图22(c) 表示从上表面侧观看的背面透视示意图。如图22所示，在电介质基板 101的上表面具有供电线路113。从位于电介质基板101的背面侧的无 限的接地导体103的外部边缘105a向进深方向109a形成有切口，作 为由在开放点107处前端被开放的缝隙111构成的谐振器起作用。缝 隙111是在接地导体103的一部分的区域中，沿着厚度方向完全除去 导体而得到的电路，在缝隙长度Ls相当于四分之一有效波长的频率fs 附近谐振。供电线路113与缝隙111在一部分上交叉，对缝隙111进行 电磁激振。通过输入端子与外部电路连接。而且，一般而言，为了实 现输入匹配，从供电线路113的前端开路终端点119到缝隙111的距离 Lm设定为在频率fs下为四分之一有效波长左右。此外，一般地，线路 宽度W1与基板厚度H、基板的介电常数相配合地设计，使得供电线 路113的特性阻抗被设定为50Ω。

如图23所示，在专利文献1中，公开了用于使现有例1所示的四 分之一有效波长缝隙天线在多个谐振频率下动作的结构(现有例2)。 如果在多个谐振频率下动作则能够拓宽频带，但在文献内所示的频率 特性下，不能够得到现在希望的超宽带特性。

在非专利文献1中，公开了使作为二分之一有效波长缝隙天线的 两端短路缝隙谐振器在宽带中动作的方法(现有例3)。作为现有的缝 隙天线的输入匹配方法，采用在供电线路113的距离前端开路终端点 119频率fs下的四分之一有效波长的位置与缝隙谐振器14交叉并激振 的方法。但是，如图24的上表面透视示意图所示，在现有例3中，将 从供电线路113的前端开路终端点119开始直至距离Lind的区域置换 为特性阻抗比50Ω更高的传送线路，在得到的感应区域121的大致中 央与缝隙111耦合。此处，Lind设定为频率f0下的四分之一有效波长， 感应区域121作为与缝隙谐振器不同的四分之一波长谐振器起作用。 结果，在通常的缝隙天线中是一个的等效电路结构内的谐振器数增加 至两个，并且，通过使在接近的频率下谐振的谐振器彼此耦合能够得 到复谐振动作。在文献中的图2(b)所示的例子中，能够以相对频带 32％(4.1GHz附近～5.7GHz附近)得到-10dB以下的良好的反射阻抗 特性。如文献内图4的实测特性中被比较的那样，现有例3的天线的 相对频带是相比于在同一基板条件下制造的通常的缝隙天线的相对频 带9％宽得多的频带。

此外，如现有例4所示，在非专利文献2中，报告了下述问题， 在为了实现天线动作而能够确保的接地导体的面积为有限的小型的通 信终端中，如果使用不平衡供电电路进行供电，则在接地导体中产生 的不平衡接地导体电流逆流向供电电路的接地导体，发射特性、阻抗 特性的测定精度自身受到影响。因此，在非专利文献2中使用下述测 定法：如图25所示，不利用高频的不平衡供电电路进行供电，而特地 使用光纤，使通信终端内的接地导体独立于供电系统地进行供电，从 而避免小型天线中的不平衡接地导体电流的不良影响。