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JP5285731B2 - Parasitic antenna and wireless communication system - Google Patents

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JP5285731B2 JP2011056333A JP2011056333A JP5285731B2 JP 5285731 B2 JP5285731 B2 JP 5285731B2 JP 2011056333 A JP2011056333 A JP 2011056333A JP 2011056333 A JP2011056333 A JP 2011056333A JP 5285731 B2 JP5285731 B2 JP 5285731B2
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Description

本発明は、例えば、特定小電力無線装置の通信範囲を拡張するために用いられる無給電アンテナ及び無線通信システムに関する。   The present invention relates to a parasitic antenna and a wireless communication system used, for example, for extending a communication range of a specific low-power wireless device.

近年、比較的狭いサービスエリアにおける無線通信の需要が増加している。この種の無線通信を行う手段として、例えば、特定小電力無線装置が用いられる。特定小電力無線装置は、無線従事者資格も無線局免許も不要であるため、広く一般の人々が利用できる。   In recent years, the demand for wireless communication in a relatively narrow service area has increased. As a means for performing this type of wireless communication, for example, a specific low power wireless device is used. Since the specific low-power radio apparatus does not require a radio worker qualification or a radio station license, it can be widely used by general people.

ところで、特定小電力無線装置は、電波法により、「給電線及び接地装置を有しないこと」と規定されている(無線設備規則第49条の14)。したがって、特定小電力無線装置には、その通信範囲を拡張するために無給電アンテナが用いられることがある(例えば、特許文献1参照)。   By the way, the specified low-power radio apparatus is defined by the Radio Law as “not having a feeder and grounding device” (Article 49-14 of Radio Equipment Regulations). Therefore, a parasitic antenna may be used for the specific low-power radio apparatus to extend its communication range (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1記載の無給電アンテナは、特定小電力無線装置のアンテナに近接させる第1のアンテナと、この第1のアンテナを支持する支持台と、第1のアンテナに接続された給電線と、この給電線に接続された第2のアンテナとを有する。この構成により、支持台に搭載された特定小電力無線装置のアンテナと第1のアンテナとが静電結合されることとなる。その結果、特許文献1記載の無給電アンテナは、特定小電力無線装置の送信時には第2のアンテナから無線信号を出力し、特定小電力無線装置の受信時には第2のアンテナから無線信号を入力することができる。   The parasitic antenna described in Patent Document 1 includes a first antenna that is brought close to the antenna of the specific low-power radio apparatus, a support base that supports the first antenna, a feed line connected to the first antenna, And a second antenna connected to the feeder line. With this configuration, the antenna of the specific low-power radio apparatus mounted on the support base and the first antenna are electrostatically coupled. As a result, the parasitic antenna described in Patent Document 1 outputs a radio signal from the second antenna at the time of transmission by the specific low power radio apparatus, and inputs a radio signal from the second antenna at the time of reception by the specific low power radio apparatus. be able to.

特開2000−216628号公報JP 2000-216628 A

しかしながら、本発明の発明者が特許文献1記載の無給電アンテナについて検討した結果では、特定小電力無線装置のアンテナと第1のアンテナとの間の結合損失が比較的大きく、さらなる改善が必要であることが判明した。   However, as a result of examination of the parasitic antenna described in Patent Document 1 by the inventor of the present invention, the coupling loss between the antenna of the specific low-power radio apparatus and the first antenna is relatively large, and further improvement is necessary. It turned out to be.

本発明は、前述のような事情に鑑みてなされたものであり、従来のものよりも結合損失を低減することができる無給電アンテナ及び無線通信システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a parasitic antenna and a wireless communication system that can reduce the coupling loss as compared with the conventional one.

本発明の請求項1に係る無給電アンテナは、無線アンテナ(21、22)を有する無線装置(2)に付加され、無線信号を送受信する無給電アンテナ(1)であって、前記無線アンテナと静電結合する静電結合部(12)と、前記無線アンテナと磁気結合する磁気結合部(13)と、誘電体基板に設けられた導体パターン(12、13)と前記無線アンテナを貫通させる貫通孔(11)とが設けられたプリント基板(10)と、を備え、前記静電結合部は、前記無線アンテナの少なくとも一部と対向するよう設けられた第1の導体パターン(12)で形成され、前記磁気結合部は、前記貫通孔の外周に設けられた第2の導体パターン(13)で形成された構成を有している。 A parasitic antenna according to claim 1 of the present invention is a parasitic antenna (1) that is added to a radio apparatus (2) having radio antennas (21, 22) and transmits / receives radio signals, Electrostatic coupling part (12) to be electrostatically coupled, magnetic coupling part (13) to be magnetically coupled to the radio antenna, conductor patterns (12, 13) provided on a dielectric substrate, and a through hole penetrating the radio antenna A printed circuit board (10) provided with a hole (11), wherein the electrostatic coupling portion is formed of a first conductor pattern (12) provided to face at least a part of the wireless antenna. The magnetic coupling portion has a configuration formed of a second conductor pattern (13) provided on the outer periphery of the through hole .

この構成により、本発明の請求項1に係る無給電アンテナは、静電結合部及び磁気結合部を備えるので、従来のものよりも結合損失を低減することができる。   With this configuration, the parasitic antenna according to the first aspect of the present invention includes the electrostatic coupling portion and the magnetic coupling portion, so that the coupling loss can be reduced as compared with the conventional one.

また、この構成により、本発明の請求項に係る無給電アンテナは、無線アンテナと静電結合する第1の導体パターン及び無線アンテナと磁気結合する第2の導体パターンを備えるので、従来のものよりも結合損失を低減することができる。 Further, this configuration, since parasitic antenna according to claim 1 of the present invention comprises a first conductive pattern and the radio antenna and the second conductor pattern for magnetically coupling for coupling radio antenna and the electrostatic, the conventional As a result, the coupling loss can be reduced.

本発明の請求項に係る無給電アンテナは、前記無線装置が、前記無線アンテナの一端(22a)が接続される回路基板(2b)を備えたものであって、前記磁気結合部は、前記無線アンテナの他端(21a)から前記一端までの中間点から前記一端までの間に設けられ、前記静電結合部は、前記磁気結合部よりも前記他端側に設けられた構成を有している。 In the parasitic antenna according to claim 2 of the present invention, the wireless device includes a circuit board (2b) to which one end (22a) of the wireless antenna is connected, and the magnetic coupling portion includes The wireless antenna is provided between an intermediate point from the other end (21a) to the one end to the one end, and the electrostatic coupling portion is provided on the other end side with respect to the magnetic coupling portion. ing.

この構成により、本発明の請求項に係る無給電アンテナは、無給電アンテナの電圧が高い側において静電結合させ、無給電アンテナの磁界が強い側において磁界結合させることとなるので、合理的な静電結合状態及び磁気結合状態が得られる。 With this configuration, the parasitic antenna according to claim 2 of the present invention is rationally coupled because it is electrostatically coupled on the side where the voltage of the parasitic antenna is high and magnetically coupled on the side where the magnetic field of the parasitic antenna is strong. Thus, an electrostatic coupling state and a magnetic coupling state can be obtained.

本発明の請求項に係る無給電アンテナは、前記無線アンテナが、L字状の形状を有し、前記磁気結合部は、前記L字状の屈曲部(25a)よりも前記回路基板側に設けられ、前記静電結合部は、前記L字状の屈曲部よりも前記無線アンテナの他端側に設けられた構成を有している。 In the parasitic antenna according to claim 3 of the present invention, the wireless antenna has an L-shape, and the magnetic coupling portion is closer to the circuit board than the L-shaped bent portion (25a). The electrostatic coupling portion is provided on the other end side of the wireless antenna with respect to the L-shaped bent portion.

この構成により、本発明の請求項に係る無給電アンテナは、無給電アンテナの電圧が高い側において静電結合させ、無給電アンテナの磁界が強い側において磁界結合させることとなるので、合理的な静電結合状態及び磁気結合状態が得られる。 With this configuration, the parasitic antenna according to claim 3 of the present invention is rationally coupled because it is electrostatically coupled on the side where the voltage of the parasitic antenna is high and magnetically coupled on the side where the magnetic field of the parasitic antenna is strong. Thus, an electrostatic coupling state and a magnetic coupling state can be obtained.

本発明の請求項に係る無給電アンテナは、前記無線アンテナの他端と前記プリント基板とを固定する固定手段(32)を備えた構成を有している。 A parasitic antenna according to a fourth aspect of the present invention includes a fixing means (32) for fixing the other end of the wireless antenna and the printed circuit board.

この構成により、本発明の請求項に係る無給電アンテナは、無線アンテナの他端と前記プリント基板とが固定されるので、安定した静電結合状態及び磁気結合状態が得られる。 With this configuration, in the parasitic antenna according to claim 4 of the present invention, since the other end of the wireless antenna and the printed circuit board are fixed, a stable electrostatic coupling state and a magnetic coupling state can be obtained.

本発明の請求項に係る無線通信システムは、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の無給電アンテナと、前記無給電アンテナを付加することができる前記無線装置と、を備えた構成を有している。 A wireless communication system according to claim 5 of the present invention includes the parasitic antenna according to any one of claims 1 to 5 and the wireless device to which the parasitic antenna can be added. It has the composition provided.

この構成により、本発明の請求項に係る無線通信システムは、静電結合部及び磁気結合部を有する無給電アンテナを備えるので、従来のものよりも結合損失を低減することができる。 With this configuration, the wireless communication system according to the fifth aspect of the present invention includes the parasitic antenna having the electrostatic coupling unit and the magnetic coupling unit, so that the coupling loss can be reduced as compared with the conventional one.

本発明は、従来のものよりも結合損失を低減することができるという効果を有する無給電アンテナ及び無線通信システムを提供することができるものである。   The present invention can provide a parasitic antenna and a wireless communication system having an effect that the coupling loss can be reduced as compared with the conventional one.

本発明に係る無給電アンテナの一実施形態における構成図である。It is a block diagram in one Embodiment of the parasitic antenna which concerns on this invention. 本発明に係る無給電アンテナの一実施形態におけるプリント基板と、無線装置のアンテナの構成断面図である。1 is a configuration cross-sectional view of a printed circuit board and a wireless device antenna in an embodiment of a parasitic antenna according to the present invention. 本発明に係る無給電アンテナの一実施形態におけるプリント基板の構成図である。It is a block diagram of the printed circuit board in one Embodiment of the parasitic antenna which concerns on this invention. 本発明に係る無給電アンテナの一実施形態における結合損失に関する実験データを示す図である。It is a figure which shows the experimental data regarding the coupling loss in one Embodiment of the parasitic antenna which concerns on this invention. 本発明に係る無給電アンテナの一実施形態における他の態様を示す図である。It is a figure which shows the other aspect in one Embodiment of the parasitic antenna which concerns on this invention.

以下、本発明に係る無給電アンテナの一実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment of a parasitic antenna according to the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本実施形態における無給電アンテナの全体的な構成について図1に基づき説明する。図1(a)は本実施形態における無給電アンテナが取り付けられた無線装置の平面図、図1(b)は無線装置の背面側から見た図である。   First, the overall configuration of the parasitic antenna according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view of a wireless device to which a parasitic antenna according to the present embodiment is attached, and FIG. 1B is a diagram viewed from the back side of the wireless device.

図1に示すように、本実施形態における無給電アンテナ1は、無線装置2に取り付けられるものである。無線装置2は、背面パネル2a、アンテナ20を備えている。この無線装置2は、例えば、特定小電力無線装置として動作するものである。ここで、無給電アンテナ1及び無線装置2は、本発明に係る無線通信システムを構成する。   As shown in FIG. 1, the parasitic antenna 1 in this embodiment is attached to a wireless device 2. The wireless device 2 includes a back panel 2 a and an antenna 20. This radio | wireless apparatus 2 operate | moves as a specific low power radio | wireless apparatus, for example. Here, the parasitic antenna 1 and the wireless device 2 constitute a wireless communication system according to the present invention.

無給電アンテナ1は、プリント基板10、コネクタ16、給電線17、外部アンテナ18を備えている。ここで、コネクタ16、給電線17及び外部アンテナ18の各特性インピーダンスは、例えば50Ωで構成されている。なお、コネクタ16は、詳細な図示を省略したが、コネクタジャック(プリント基板10側)及びコネクタプラグ(給電線17側)を含む。   The parasitic antenna 1 includes a printed circuit board 10, a connector 16, a feeder line 17, and an external antenna 18. Here, each characteristic impedance of the connector 16, the feed line 17, and the external antenna 18 is configured to be 50Ω, for example. Although not shown in detail, the connector 16 includes a connector jack (printed circuit board 10 side) and a connector plug (feed line 17 side).

プリント基板10は、例えば、誘電体基板で構成される。このプリント基板10には、アンテナ20を貫通させる貫通孔11が形成されている。アンテナ20は、この貫通孔11を貫通して、L字状に曲げられている。また、プリント基板10は、ねじ31によって背面パネル2aに固定されている。さらに、プリント基板10は、キャップ32によってアンテナ20の先端側と固定されている。ここで、キャップ32は、本発明に係る固定手段を構成する。   The printed circuit board 10 is composed of a dielectric substrate, for example. The printed board 10 has a through hole 11 through which the antenna 20 passes. The antenna 20 passes through the through hole 11 and is bent in an L shape. Further, the printed circuit board 10 is fixed to the back panel 2 a by screws 31. Further, the printed circuit board 10 is fixed to the front end side of the antenna 20 by a cap 32. Here, the cap 32 constitutes a fixing means according to the present invention.

図2は、プリント基板10とアンテナ20との取付関係を模式的な断面図で示したものである。図2に示すように、アンテナ20は、アンテナ素子21、金属リード線22、アンテナカバー23、保持部24、根元部25、基板コネクタ26を有する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the mounting relationship between the printed circuit board 10 and the antenna 20. As shown in FIG. 2, the antenna 20 includes an antenna element 21, a metal lead wire 22, an antenna cover 23, a holding part 24, a root part 25, and a board connector 26.

アンテナ素子21は、例えば、棒状の金属体や、プリント基板に形成した導体パターンで構成され、先端部21aを有する。また、アンテナ素子21は、金属リード線22の一端に電気的に接続されている。   The antenna element 21 is composed of, for example, a rod-shaped metal body or a conductor pattern formed on a printed circuit board, and has a tip portion 21a. The antenna element 21 is electrically connected to one end of the metal lead wire 22.

金属リード線22の他端は、無線装置2が有する回路基板2bに取り付けられる基板コネクタ26に接続されている。この金属リード線22は、他端の先端部22aを有する。   The other end of the metal lead wire 22 is connected to a board connector 26 attached to the circuit board 2b of the wireless device 2. The metal lead wire 22 has a tip 22a at the other end.

本実施形態において、アンテナ20におけるアンテナ長、すなわち、アンテナ素子21の先端部21aから金属リード線22の他端の先端部22aまでの長さは、使用する電波の波長λの1/4としている。なお、アンテナ素子21及び金属リード線22は、本発明に係る無線アンテナを構成する。   In the present embodiment, the antenna length of the antenna 20, that is, the length from the tip portion 21a of the antenna element 21 to the tip portion 22a of the other end of the metal lead wire 22 is ¼ of the wavelength λ of the radio wave to be used. . The antenna element 21 and the metal lead wire 22 constitute a wireless antenna according to the present invention.

アンテナカバー23は、アンテナ素子21の全体を覆う構成を有し、保持部24に挿入されて保持されている。   The antenna cover 23 has a configuration that covers the entire antenna element 21, and is inserted and held in the holding portion 24.

保持部24は、根元部25が有する支点部25aを介して根元部25に接続されている。この支点部25aを支点として、アンテナ20は、図示のL字形状から破線で示す直線形状までの範囲内の任意の位置に位置決めできるようになっている。ここで、支点部25aは、本発明に係る屈曲部に相当する。また、アンテナ20は、根元部25の中心軸を中心として回転する機構(図示省略)も有し、任意の回転位置に位置決めできるようになっている。   The holding part 24 is connected to the root part 25 via a fulcrum part 25 a of the root part 25. With this fulcrum portion 25a as a fulcrum, the antenna 20 can be positioned at any position within the range from the L shape shown in the figure to the linear shape shown by the broken line. Here, the fulcrum portion 25a corresponds to a bent portion according to the present invention. The antenna 20 also has a mechanism (not shown) that rotates around the central axis of the root portion 25 and can be positioned at an arbitrary rotational position.

次に、プリント基板10の構成について説明する。図3に示すように、プリント基板10は、アンテナ20の根元部25(図2参照)が挿入される貫通孔11と、アンテナ20と対向する面上に形成された導体パターン12及び13と、コネクタ16(図1(b)参照)を構成するコネクタジャック(図示省略)が取り付けられるコネクタ取付部14と、ねじ31(図1(b)参照)を貫通させる貫通孔15と、を有する。   Next, the configuration of the printed circuit board 10 will be described. As shown in FIG. 3, the printed circuit board 10 includes a through hole 11 into which a root portion 25 (see FIG. 2) of the antenna 20 is inserted, conductor patterns 12 and 13 formed on a surface facing the antenna 20, A connector mounting portion 14 to which a connector jack (not shown) constituting the connector 16 (see FIG. 1B) is attached, and a through hole 15 through which a screw 31 (see FIG. 1B) passes.

導体パターン12は、アンテナ素子21(図2参照)と対向する位置に形成された直線状の導体パターンである。この導体パターン12からアンテナ素子21までは例えば数ミリメートルの間隔であり、両者が静電結合する構成となっている。すなわち、導体パターン12は、本発明に係る静電結合部及び第1の導体パターンを構成する。   The conductor pattern 12 is a linear conductor pattern formed at a position facing the antenna element 21 (see FIG. 2). The distance from the conductor pattern 12 to the antenna element 21 is, for example, several millimeters, and both are electrostatically coupled. That is, the conductor pattern 12 constitutes the electrostatic coupling portion and the first conductor pattern according to the present invention.

導体パターン13は、貫通孔11の外周に設けられている。さらに詳細には、導体パターン13は、貫通孔11の全周縁の90%を囲む形状で形成されている。すなわち、導体パターン13は、金属リード線22(図2参照)に0.9ターンの巻き数で巻かれたコイルと同等の機能を有し、金属リード線22に発生する磁束に応じた電流を発生させるものである。この導体パターン13は、本発明に係る磁気結合部及び第2の導体パターンを構成する。   The conductor pattern 13 is provided on the outer periphery of the through hole 11. More specifically, the conductor pattern 13 is formed in a shape surrounding 90% of the entire periphery of the through hole 11. That is, the conductor pattern 13 has a function equivalent to that of a coil wound with 0.9 turns on the metal lead wire 22 (see FIG. 2), and a current corresponding to the magnetic flux generated in the metal lead wire 22 is obtained. Is generated. The conductor pattern 13 constitutes a magnetic coupling portion and a second conductor pattern according to the present invention.

導体パターン12及び13のパターン形状や、導体パターン12とアンテナ素子21との間隔、アンテナ素子21の形状及び位置等は、VSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)特性に基づいて、例えば、VSWR特性の実用的な値である3以下の特性が得られる形状で決定されている。   The pattern shapes of the conductor patterns 12 and 13, the distance between the conductor pattern 12 and the antenna element 21, the shape and position of the antenna element 21, and the like are based on, for example, VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) characteristics. The VSWR characteristic is determined to be a shape that provides a practical value of 3 or less, which is a practical value.

ここで、アンテナ素子21の先端部21aから金属リード線22の先端部22aまでをアンテナ全長と呼び、その中間点に対してアンテナ素子21の先端部21a側をアンテナ20の先端側と呼び、金属リード線22の先端部22a側をアンテナ20の根元側と呼ぶこととする。すると、本実施形態では、磁気結合部としての導体パターン13が、アンテナ全長の中間点よりも根元側であって、金属リード線22の先端部22aからアンテナ全長の概略1/3の長さの位置(支点部25aよりも先端部22a側)に設けられている。そして、静電結合部としての導体パターン12が、アンテナ全長の中間点よりも先端側であって、アンテナ素子21の先端部21aからアンテナ全長の概略2/3の長さの位置(支点部25aよりも先端部21a側)に設けられている。   Here, the front end portion 21a of the antenna element 21 to the front end portion 22a of the metal lead wire 22 is referred to as the total length of the antenna, and the end portion 21a side of the antenna element 21 with respect to the middle point is referred to as the front end side of the antenna 20. The tip 22a side of the lead wire 22 is referred to as the root side of the antenna 20. Then, in this embodiment, the conductor pattern 13 as the magnetic coupling portion is closer to the root side than the midpoint of the total length of the antenna and has a length of about 1/3 of the total length of the antenna from the tip portion 22a of the metal lead wire 22. It is provided at a position (on the side of the distal end portion 22a from the fulcrum portion 25a). Then, the conductor pattern 12 as the electrostatic coupling portion is on the tip side from the midpoint of the antenna total length, and the position (fulcrum portion 25a) is approximately 2/3 of the antenna total length from the tip portion 21a of the antenna element 21. Rather than the tip 21a side).

この構成は、アンテナの先端側は、アンテナの根元側よりも電圧が高く、磁界が弱いという理論に適合したものである。すなわち、本実施形態における無給電アンテナ1は、アンテナの電圧が高い側において導体パターン12とアンテナ素子21とを静電結合させ、アンテナの磁界が強い側において導体パターン13とアンテナ素子21とを磁界結合させる構成を有している。したがって、本実施形態における無給電アンテナ1では、合理的な静電結合状態及び磁気結合状態が得られることとなる。   This configuration conforms to the theory that the tip side of the antenna has a higher voltage and a weaker magnetic field than the base side of the antenna. That is, the parasitic antenna 1 according to the present embodiment electrostatically couples the conductor pattern 12 and the antenna element 21 on the side where the antenna voltage is high, and connects the conductor pattern 13 and the antenna element 21 on the side where the antenna magnetic field is strong. It has the structure to combine. Therefore, in the parasitic antenna 1 according to the present embodiment, a reasonable electrostatic coupling state and magnetic coupling state can be obtained.

以上のように、本実施形態における無給電アンテナ1は、従来のものよりも簡易な構成を有する。   As described above, the parasitic antenna 1 in the present embodiment has a simpler configuration than the conventional one.

具体的には、背景技術で説明した従来の無給電アンテナを無線装置2に適用させようとすると、アンテナ20と静電結合させるアンテナが別途必要であり、かつ、このアンテナを支持する支持台を要するとともに、この支持台に設置する無線装置2の位置調整が必要となる。   Specifically, when the conventional parasitic antenna described in the background art is applied to the wireless device 2, an antenna that is electrostatically coupled to the antenna 20 is separately required, and a support base that supports the antenna is provided. In addition, it is necessary to adjust the position of the wireless device 2 installed on the support base.

これに対し、本実施形態における無給電アンテナ1では、アンテナ20と静電結合させるアンテナも支持台も不要であり、無線装置2の位置調整も不要である。したがって、無給電アンテナ1は、従来のものよりも簡易に構成することができる。   On the other hand, in the parasitic antenna 1 according to the present embodiment, neither an antenna that is electrostatically coupled to the antenna 20 nor a support base is necessary, and the position adjustment of the wireless device 2 is not necessary. Therefore, the parasitic antenna 1 can be configured more simply than the conventional antenna.

さらに、本実施形態における無給電アンテナ1は、無線装置2の背面パネル2aとアンテナ20との間にプリント基板10を取り付けて静電結合及び磁気結合を行う構成としている。そのため、無給電アンテナ1は、無線装置2にプリント基板10等が追加されても、無線装置2の利用者に違和感を与えない。   Furthermore, the parasitic antenna 1 in the present embodiment is configured to perform electrostatic coupling and magnetic coupling by attaching the printed circuit board 10 between the back panel 2a of the wireless device 2 and the antenna 20. Therefore, the parasitic antenna 1 does not give a sense of incongruity to the user of the wireless device 2 even if the printed circuit board 10 or the like is added to the wireless device 2.

次に、本実施形態における無給電アンテナ1の結合損失に関する実験データについて図4に基づき説明する。   Next, experimental data regarding the coupling loss of the parasitic antenna 1 in the present embodiment will be described with reference to FIG.

図4に示すように、無給電アンテナ1において、導体パターン12とアンテナ素子21との静電結合のみの構成では、結合損失は−5.5dBであった。一方、無給電アンテナ1において、導体パターン12とアンテナ素子21との静電結合に、導体パターン13と金属リード線22との磁気結合を加えた構成では、結合損失は−4.8dBであった。したがって、本実施形態における無給電アンテナ1では、結合損失を0.7dBも改善することが可能となった。   As shown in FIG. 4, in the parasitic antenna 1, the coupling loss is −5.5 dB when only the electrostatic coupling between the conductor pattern 12 and the antenna element 21 is performed. On the other hand, in the parasitic antenna 1, in the configuration in which the magnetic coupling between the conductor pattern 13 and the metal lead wire 22 is added to the electrostatic coupling between the conductor pattern 12 and the antenna element 21, the coupling loss is −4.8 dB. . Therefore, the parasitic antenna 1 according to the present embodiment can improve the coupling loss by 0.7 dB.

次に、実施形態における無給電アンテナ1を無線装置2に取り付ける工程について図1〜図3を適宜参照しながら説明する。なお、無線装置2にはアンテナ20がL字状に折り曲げられて取り付けられているものとする(図1参照)。   Next, the process of attaching the parasitic antenna 1 to the wireless device 2 in the embodiment will be described with reference to FIGS. It is assumed that the antenna 20 is attached to the wireless device 2 by bending it into an L shape (see FIG. 1).

まず、コネクタ16のコネクタジャックがコネクタ取付部14に取り付けられたプリント基板10を用意する。また、給電線17の一端を外部アンテナ18に接続し、この給電線17の他端にコネクタ16のコネクタプラグを接続した組立体を用意する。   First, the printed circuit board 10 in which the connector jack of the connector 16 is attached to the connector attaching portion 14 is prepared. Also, an assembly is prepared in which one end of the power supply line 17 is connected to the external antenna 18 and the connector plug of the connector 16 is connected to the other end of the power supply line 17.

次に、アンテナ20を背面パネル2aに対して垂直方向に起こし、アンテナ20をプリント基板10の貫通孔11に挿入する。   Next, the antenna 20 is raised in a direction perpendicular to the back panel 2 a, and the antenna 20 is inserted into the through hole 11 of the printed board 10.

続いて、ねじ31を用いて、プリント基板10を背面パネル2aに固定する。ねじ止めは1箇所であるが、アンテナ20の根元部25がプリント基板10の貫通孔11に挿入されているため、正確な位置決めが簡単に行える。   Subsequently, the printed circuit board 10 is fixed to the back panel 2 a using the screws 31. Although screwing is performed at one location, since the root portion 25 of the antenna 20 is inserted into the through hole 11 of the printed circuit board 10, accurate positioning can be easily performed.

次に、アンテナ20をL字状に折り曲げ、その先端部にキャップ32を被せてアンテナ20をプリント基板10に固定する。これにより、安定した静電結合状態及び磁気結合状態が得られる。   Next, the antenna 20 is bent in an L-shape, and a cap 32 is put on the tip of the antenna 20 to fix the antenna 20 to the printed board 10. Thereby, a stable electrostatic coupling state and a magnetic coupling state are obtained.

そして、コネクタ16のコネクタプラグを、プリント基板10上のコネクタジャックに取り付ける。   Then, the connector plug of the connector 16 is attached to the connector jack on the printed circuit board 10.

前述のように、無給電アンテナ1を無線装置2に取り付ける工程は非常に簡単である。また、無給電アンテナ1を無線装置2から取り外す工程は、前述の工程と逆であり、非常に簡単に行える。   As described above, the process of attaching the parasitic antenna 1 to the wireless device 2 is very simple. Moreover, the process of removing the parasitic antenna 1 from the wireless device 2 is the reverse of the above process and can be performed very easily.

したがって、例えば、無線装置2の利用者宅にサービスマンが訪れて無給電アンテナ1を無線装置2に増設する作業を行う場合、サービスマンは特別な技術や知識を要することなく、短時間で容易に増設作業を行うことができる。また、例えば、無線装置2の工場出荷時に無給電アンテナ1を無線装置2に作業者が取り付ける場合でも同様である。   Therefore, for example, when a service person visits the user's home of the wireless device 2 and performs an operation of adding the parasitic antenna 1 to the wireless device 2, the service person can easily perform in a short time without requiring special techniques and knowledge. Can be expanded. For example, the same applies to the case where the operator attaches the parasitic antenna 1 to the wireless device 2 when the wireless device 2 is shipped from the factory.

以上のように、本実施形態における無給電アンテナ1は、アンテナ素子21と静電結合する導体パターン12と、アンテナ素子21と磁気結合する導体パターン13と、を備える構成としたので、従来のものよりも簡易な構成で結合損失を低減することができる。   As described above, the parasitic antenna 1 according to the present embodiment includes the conductor pattern 12 that is electrostatically coupled to the antenna element 21 and the conductor pattern 13 that is magnetically coupled to the antenna element 21. The coupling loss can be reduced with a simpler configuration.

なお、前述の実施形態では、磁気結合部としての導体パターン13が、貫通孔11の全周縁の90%を囲む形状で形成した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁気結合特性及びVSWR特性を考慮して導体パターン13の形状を任意に決定することができる。例えば、導体パターン13が、貫通孔11の全周縁の50%を囲む形状であってもよい。また、例えば、プリント基板10に代えて多層基板を用いて、磁気結合部としての導体パターンが、金属リード線22に1ターン以上の巻き数で巻かれたコイルと同等の機能を持つ構成としてもよい。   In the above-described embodiment, the conductor pattern 13 as the magnetic coupling portion has been described with an example in which the conductor pattern 13 is formed in a shape surrounding 90% of the entire periphery of the through hole 11. However, the present invention is not limited to this. Instead, the shape of the conductor pattern 13 can be arbitrarily determined in consideration of the magnetic coupling characteristic and the VSWR characteristic. For example, the conductor pattern 13 may have a shape that surrounds 50% of the entire periphery of the through hole 11. In addition, for example, a multilayer substrate may be used instead of the printed circuit board 10 so that the conductor pattern as the magnetic coupling portion has a function equivalent to that of a coil wound around the metal lead wire 22 with one or more turns. Good.

次に、本実施形態の他の態様について説明する。前述の実施形態では、無給電アンテナ1をL字状の形状を有するアンテナ20に結合させる例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図5に示す直線状の無線アンテナにも適用可能である。   Next, another aspect of the present embodiment will be described. In the above-described embodiment, an example in which the parasitic antenna 1 is coupled to the antenna 20 having the L-shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and, for example, a linear radio shown in FIG. It can also be applied to an antenna.

図5に示す直線状のアンテナ50は、アンテナ素子51、アンテナ素子51を覆うカバー部52、アンテナ素子51に電気的に接続された金属リード線53を有する。この構成に対して、無給電アンテナがプリント基板41及び42を有する構成とする。   A linear antenna 50 shown in FIG. 5 includes an antenna element 51, a cover portion 52 that covers the antenna element 51, and a metal lead wire 53 that is electrically connected to the antenna element 51. In contrast to this configuration, the parasitic antenna includes printed circuit boards 41 and 42.

すなわち、プリント基板41は、前述のプリント基板10と同様に、プリント基板41にアンテナ素子51と静電結合させる導体パターン(図示省略)を有する。また、プリント基板42は、直線状のアンテナ50を貫通させる貫通孔42aと、アンテナ素子51と磁気結合する導体パターンが形成された基板面42bと、を有する。この構成の無給電アンテナは、前述と同様な効果が得られる。なお、基板面42bに形成された導体パターンが金属リード線53と磁気結合する構成としてもよい。   That is, the printed circuit board 41 has a conductor pattern (not shown) that is electrostatically coupled to the printed circuit board 41 and the antenna element 51, similarly to the printed circuit board 10 described above. The printed circuit board 42 includes a through hole 42 a that allows the linear antenna 50 to pass therethrough, and a substrate surface 42 b on which a conductor pattern that is magnetically coupled to the antenna element 51 is formed. The parasitic antenna having this configuration can obtain the same effects as described above. The conductor pattern formed on the substrate surface 42b may be magnetically coupled to the metal lead wire 53.

以上のように、本発明に係る無給電アンテナ及び無線通信システムは、従来のものよりも結合損失を低減することができるという効果を有し、特定小電力無線装置の通信範囲を拡張する無給電アンテナ及び無線通信システムとして有用である。   As described above, the parasitic antenna and the wireless communication system according to the present invention have an effect that the coupling loss can be reduced as compared with the conventional one, and the parasitic power that extends the communication range of the specific low-power wireless device. It is useful as an antenna and a wireless communication system.

1 無給電アンテナ(無線通信システム)
2 無線装置(無線通信システム)
2a 背面パネル
2b 回路基板
10、41、42 プリント基板
11、15、42a 貫通孔
12 導体パターン(静電結合部、第1の導体パターン)
13 導体パターン(磁気結合部、第2の導体パターン)
14 コネクタ取付部
16 コネクタ
17 給電線
18 外部アンテナ
20、50 アンテナ
21、51 アンテナ素子(無線アンテナ)
21a 先端部(無線アンテナの他端)
22、53 金属リード線(無線アンテナ)
22a 先端部(無線アンテナの一端)
23 アンテナカバー
24 保持部
25 根元部
25a 支点部(屈曲部)
26 基板コネクタ
32 キャップ(固定手段)
42b 基板面
1 Parasitic antenna (wireless communication system)
2 Radio equipment (wireless communication system)
2a Rear panel 2b Circuit board 10, 41, 42 Printed circuit board 11, 15, 42a Through hole 12 Conductor pattern (electrostatic coupling portion, first conductor pattern)
13 Conductor pattern (magnetic coupling part, second conductor pattern)
14 Connector mounting portion 16 Connector 17 Feed line 18 External antenna 20, 50 Antenna 21, 51 Antenna element (wireless antenna)
21a Tip (the other end of the wireless antenna)
22, 53 Metal lead wire (wireless antenna)
22a Tip (one end of the wireless antenna)
23 antenna cover 24 holding part 25 root part 25a fulcrum part (bending part)
26 Board connector 32 Cap (fixing means)
42b Substrate surface

Claims (5)

無線アンテナ(21、22)を有する無線装置(2)に付加され、無線信号を送受信する無給電アンテナ(1)であって、
前記無線アンテナと静電結合する静電結合部(12)と、
前記無線アンテナと磁気結合する磁気結合部(13)と、
誘電体基板に設けられた導体パターン(12、13)と前記無線アンテナを貫通させる貫通孔(11)とが設けられたプリント基板(10)と、
を備え、
前記静電結合部は、前記無線アンテナの少なくとも一部と対向するよう設けられた第1の導体パターン(12)で形成され、
前記磁気結合部は、前記貫通孔の外周に設けられた第2の導体パターン(13)で形成されたことを特徴とする無給電アンテナ。
A parasitic antenna (1) that is attached to a radio device (2) having radio antennas (21, 22) and transmits and receives radio signals,
An electrostatic coupling portion (12) for electrostatic coupling with the wireless antenna;
A magnetic coupling portion (13) magnetically coupled to the wireless antenna;
A printed circuit board (10) provided with a conductor pattern (12, 13) provided on a dielectric substrate and a through hole (11) through which the wireless antenna penetrates;
With
The electrostatic coupling portion is formed of a first conductor pattern (12) provided to face at least a part of the wireless antenna,
The parasitic antenna according to claim 1, wherein the magnetic coupling portion is formed of a second conductor pattern (13) provided on an outer periphery of the through hole .
前記無線装置は、前記無線アンテナの一端(22a)が接続される回路基板(2b)を備えたものであって、
前記磁気結合部は、前記無線アンテナの他端(21a)から前記一端までの中間点から前記一端までの間に設けられ、
前記静電結合部は、前記磁気結合部よりも前記他端側に設けられたことを特徴とする請求項1に記載の無給電アンテナ。
The wireless device includes a circuit board (2b) to which one end (22a) of the wireless antenna is connected,
The magnetic coupling unit is provided between an intermediate point from the other end (21a) of the wireless antenna to the one end to the one end,
The parasitic antenna according to claim 1, wherein the electrostatic coupling portion is provided on the other end side with respect to the magnetic coupling portion .
前記無線アンテナは、L字状の形状を有し、
前記磁気結合部は、前記L字状の屈曲部(25a)よりも前記回路基板側に設けられ、
前記静電結合部は、前記L字状の屈曲部よりも前記無線アンテナの他端側に設けられたことを特徴とする請求項2に記載の無給電アンテナ。
The wireless antenna has an L-shape,
The magnetic coupling portion is provided closer to the circuit board than the L-shaped bent portion (25a),
The parasitic antenna according to claim 2, wherein the electrostatic coupling portion is provided on the other end side of the wireless antenna with respect to the L-shaped bent portion .
前記無線アンテナの他端と前記プリント基板とを固定する固定手段(32)を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の無給電アンテナ。 The parasitic antenna according to any one of claims 1 to 3, further comprising fixing means (32) for fixing the other end of the wireless antenna and the printed circuit board . 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の無給電アンテナと、The parasitic antenna according to any one of claims 1 to 4,
前記無給電アンテナを付加することができる前記無線装置と、を備えたことを特徴とする無線通信システム。A wireless communication system comprising: the wireless device to which the parasitic antenna can be added.
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