DE102016204868B4

DE102016204868B4 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE102016204868B4
Application number: DE102016204868.6A
Authority: DE
Inventors: Yuji Sugimoto; Masakazu Ikeda; Akihiro Kawata; Tadao Suzuki; Yasumune Yukizaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: DE102016204868A1; JP6528496B2; JP2016181755A

Abstract

Antennenvorrichtung mit:- einem Massemuster (20), wobei das Massemuster ein plattenförmiger Leiter ist, der auf einer ersten planaren Oberfläche angeordnet ist;- einem Einspeisungsmuster (30), das mit einer Speiseleitung verbunden ist, wobei das Einspeisungsmuster ein plattenförmiger Leiter ist, der auf einer zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist, um dem Massemuster gegenüberzuliegen, wobei die zweite planare Oberfläche parallel zur ersten planaren Oberfläche verläuft;- einem Kurzschlussabschnitt (40), der das Einspeisungsmuster an einem zentralen Abschnitt des Einspeisungsmusters elektrisch mit dem Massemuster verbindet;- einem ersten ringförmigen Muster (60), wobei das erste ringförmige Muster ein ringförmiger Leiter ist, der auf der zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist, um einen vorbestimmten Abstand von einem Randabschnitt des Einspeisungsmusters beabstandet zu sein; und- einem Verbindungsabschnitt (70), der das Einspeisungsmuster elektrisch mit dem ersten ringförmigen Muster verbindet, gekennzeichnet durch- ein zweites ringförmiges Muster (80), wobei das zweite ringförmige Muster ein ringförmiger Leiter ist, der auf einer planaren Oberfläche parallel zur ersten planaren Oberfläche gebildet ist, um einen vorbestimmten Abstand in einer planaren Richtung von dem ersten ringförmigen Muster beabstandet zu sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung mit einer Plattenkonfiguration.
Die JP 2014 - 107 746 A offenbart eine Antennenvorrichtung, bei der ein plattenförmiges Metallmuster, das als eine Masse dient (nachstehend als „Massemuster“ bezeichnet), auf einer Seite eines dielektrischen Plattenelements gebildet ist, und ein plattenförmiges Metallmuster mit einer vorbestimmten Fläche (nachstehend als „Einspeisungsmuster“ bezeichnet) auf der anderen Seite des Plattenelements der Masseplatte gegenüberliegend gebildet ist. Ein Einspeisungspunkt ist an einem beliebigen Ort im Einspeisungsmuster angeordnet, und ein Kurzschlussabschnitt, der als ein Durchgangsloch realisiert ist, verbindet das Massemuster elektrisch mit dem Einspeisungsmuster.
Gemäß der in der JP 2014 -107 746 A beschriebenen Antennenvorrichtung wird, infolge einer Kapazität, die zwischen der Masseplatte und der gegenüberliegenden Leiterplatte gebildet wird, und infolge einer Induktivität, die im Kurzschlussabschnitt enthalten ist, eine Parallelresonanz bei einer Frequenz in Übereinstimmung mit dieser Kapazität und dieser Induktivität erzeugt. Infolge der Parallelresonanz wird ein vertikales elektrisches Feld zwischen der Leiterplatte und der Masseplatte, die sich einander gegenüberliegen liegen, erzeugt. Anschließend wird, infolge des vertikalen elektrischen Feldes, eine Funkwelle (eine vertikal polarisierte Welle) mit einer gewünschten Frequenz gesendet (oder empfangen). Diese Antennenvorrichtung arbeitet als eine Antenne, die in einer Ebene parallel zum Plattenelement (d.h. der horizontalen Ebene) rundstrahlend ist.
Ferner wird die zwischen dem Massemuster und dem Einspeisungsmuster gebildete Kapazität in Übereinstimmung mit der Fläche des Einspeisungsmusters bestimmt. Dies führt dazu, dass, durch eine Abstimmung der Fläche des Einspeisungsmusters, die Frequenz, bei der die Antennenvorrichtung sendet und empfängt (nachstehend als „Zielfrequenz“ bezeichnet), auf eine gewünschte Frequenz gesetzt werden kann.
Gemäß der Konfiguration in der JP 2014 - 107 746 A muss die Fläche des Einspeisungsmusters auf eine Fläche gesetzt werden, die die Kapazität entsprechend der Zielfrequenz bildet. Folglich muss, um die Zielfrequenz zu verringern, die Kapazität erhöht werden, so dass die Antennenfläche ebenso vergrößert werden muss. Es ist jedoch wünschenswert, die physikalische Größe der Antennenvorrichtung zu verringern (d.h. die Antennenvorrichtung zu verkleinern).
Aus der DE 603 16 819 T2 ist ferner eine Antennenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine horizontal rundstrahlende Antennenvorrichtung bereitzustellen, die verkleinert werden kann und bei der eine Kapazität um einen Außenrandabschnitt der Antennenvorrichtung herum und eine Verstärkung erhöht werden können.
Die Aufgabe wird durch eine Antennenvorrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erste Ausführungsform dient dem Verständnis für die vorliegende Erfindung, die in einer zweiten Ausführungsform und deren Modifikationen verkörpert ist.
Gemäß der ersten Ausführungsform wird eine Antennenvorrichtung bereitgestellt, die aufweist: ein Massemuster wobei das Massemuster ein plattenförmiger Leiter ist, der auf einer ersten planaren Oberfläche angeordnet ist; ein Einspeisungsmuster, das mit einer Speiseleitung verbunden ist, wobei das Einspeisungsmuster ein plattenförmiger Leiter ist, der auf einer zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist, um dem Massemuster gegenüberzuliegen, wobei die zweite planare Oberfläche parallel zur ersten planaren Oberfläche verläuft; einen Kurzschlussabschnitt, der das Einspeisungsmuster an einem zentralen Abschnitt des Einspeisungsmusters elektrisch mit dem Massemuster verbindet; ein erstes ringförmiges Muster, wobei das erste ringförmige Muster ein ringförmiger Leiter ist, der auf der zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist, um einen vorbestimmten Abstand von einem Randabschnitt des Einspeisungsmusters beabstandet zu sein; und einen Verbindungsabschnitt, der das Einspeisungsmuster elektrisch mit dem ersten ringförmigen Muster verbindet.
Gemäß der obigen Konfiguration weist der Kurzschlussabschnitt eine vorbestimmte Induktivität entsprechend seiner Länge auf und wird eine Kapazität entsprechend der Fläche des Einspeisungsmusters zwischen dem Einspeisungsmuster und dem Massemuster gebildet. In einer Ersatzschaltung der Antennenvorrichtung wird die Kapazität, die von dem Einspeisungsmuster stammt, parallel zu der Induktivität geschaltet, die von dem Kurzschlussabschnitt stammt.
Ferner bildet das erste ringförmige Muster eine Kapazität und eine Induktivität, die in Übereinstimmung mit einem Abstand zwischen dem ersten ringförmigen Muster und dem Einspeisungsmuster bestimmt werden, und weist der Verbindungsabschnitt eine Induktivität in Übereinstimmung mit seiner Länge auf. In der Ersatzschaltung der Antennenvorrichtung sind die Induktivität des Verbindungsabschnitts und des ersten ringförmigen Musters in Reihe mit der Kapazität geschaltet, die von dem ersten ringförmigen Muster stammt, und bilden alle zusammen eine Reihenschaltungseinheit. Diese Reihenschaltung ist parallel zu der Kapazität geschaltet, die von dem Einspeisungsmuster stammt.
In diesem Fall verhält sich die Reihenschaltungseinheit, wenn eine Resonanzfrequenz der Reihenschaltungseinheit über der Zielfrequenz der Antennenvorrichtung zum Senden und Empfangen liegt, als ein kapazitiver Blindwiderstand, dessen Ersatzwert parallel zu der Kapazität geschaltet ist, die von dem Einspeisungsmuster stammt.
Folglich ist, während bei der herkömmlichen Konfiguration gemäß der JP 2014 - 107746 A ein Einspeisungsmuster eine Fläche aufweisen muss, die eine Kapazität entsprechend der Zielfrequenz bildet, dies gemäß der obigen Konfiguration nicht erforderlich. Stattdessen wird die Kapazität, die von dem Einspeisungsmuster stammt, zu der Ersatzkapazitätskomponente der Reihenschaltungseinheit addiert, da diese Summe eine Kapazität entsprechend der Zielfrequenz sein sollte. Genauer gesagt, gemäß der obigen Konfiguration kann das Einspeisungsmuster kleiner als die herkömmlichen Einspeisungsmuster sein.
Ferner wird die Größe der Ersatzkapazitätskomponente der Reihenschaltungseinheit in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Resonanzfrequenz der Reihenschaltungseinheit und der Zielfrequenz bestimmt. Folglich nimmt, wenn sich die Zielresonanzfrequenz der Resonanzfrequenz der Reihenschaltungseinheit annähert, deren Kapazitätswert zu.
Folglich kann, indem die Resonanzfrequenz der Reihenschaltungseinheit abgestimmt wird, die Fläche des Einspeisungsmusters um einen ausreichend höheren Betrag verkleinert werden, verglichen mit der Fläche, die erforderlich ist, um den ersten ringförmigen Abschnitt und dergleichen (der die Reihenschaltungseinheit bildet) um das Einspeisungsmuster herum bereitzustellen.
Ferner ist die Theorie hinter dem Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen bei der Zielfrequenz die gleiche wie in der Vergleichskonfiguration und arbeitet die Antennenvorrichtung, ähnlich der Vergleichskonfiguration, als eine rundstrahlende Antenne entlang der Richtung der ersten planaren Oberfläche. Folglich arbeitet die Antennenvorrichtung, wenn die erste planare Oberfläche in einer horizontalen Ausrichtung angeordnet ist, als die rundstrahlende Antenne in der horizontalen Ebene.
Gemäß der obigen Konfiguration kann eine Antennenvorrichtung, die in der horizontalen Ebene rundstrahlend ist, verkleinert werden.
Die vorliegende Erfindung ist, zusammen mit weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteilen hiervon, aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung entlang der Linie II-II in der 1;
3 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung;
4 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen einer Impedanz und einer Frequenz in einer Reihenschaltungseinheit;
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen einem Ersatzkapazitätswert und einer Frequenz in einer Reihenschaltungseinheit;
6 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung bei einer Zielfrequenz;
7 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung bei einer Zielfrequenz;
8 eine Richtcharakteristik einer Antennenvorrichtung;
9 eine Richtcharakteristik einer Antennenvorrichtung;
10 die Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer Vergleichskonfiguration;
11 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung;
12 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 1-1;
13 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
14 eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung entlang der Linie XIV-XIV in der 13;
15 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung;
16 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen einem Ersatzkapazitätswert und einer Frequenz in einer ersten Reihenschaltungseinheit;
17 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen einem Ersatzkapazitätswert und einer Frequenz in einer zweiten Reihenschaltungseinheit;
18 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung bei einer Zielfrequenz;
19 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung bei einer Zielfrequenz;
20 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen einem Ersatzkapazitätswert und einer Frequenz in einer dritten Reihenschaltungseinheit aus der 19;
21 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung bei einer Zielfrequenz;
22 ein Ersatzschaltbild einer Antennenvorrichtung bei einer Zielfrequenz;
23 ein Simulationsergebnis zur Veranschaulichung des Verlaufs von Magnetfeldern an einer Elementschicht, wenn eine Antennenvorrichtung eine Parallelresonanz erzeugt;
24 ein Simulationsergebnis zur Veranschaulichung der Magnetfeldverteilung, wenn eine Antennenvorrichtung eine Parallelresonanz erzeugt;
25 eine Abbildung zur Veranschaulichung der Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-1;
26 eine Abbildung zur Veranschaulichung der Konfiguration einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-1;
27 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-3;
28 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-4;
29 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-5;
30 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-8;
31 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-9;
32 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-11;
33 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-12;
34 eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung entlang der abwechselnd kurz und lang gestrichelten Linie in der 33;
35 eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform 2-13; und
36 eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung entlang der abwechselnd kurz und lang gestrichelten Linie in der 35 und eine vergrößerte Ansicht um einen Verbindungsabschnitt herum.

(Erste Ausführungsform)
Nachstehend ist die erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer beispielhaften Umrisskonfiguration einer Antennenvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform. 2 zeigt ferner eine Querschnittsansicht der Antennenvorrichtung entlang der Linie II-II in der 1. Die Antennenvorrichtung 100 weist, wie in den 1 und 2 gezeigt, ein Haltesubstrat 10, ein Massemuster 20, ein Einspeisungsmuster 30, einen Kurzschlussabschnitt 40, einen Einspeisungsabschnitt 50, ein ringförmiges Muster 60 und einen Verbindungsabschnitt 70 auf.
Diese Antennenvorrichtung 100 kann beispielsweise in einem Fahrzeug verwendet werden und wird verwendet, um Funkwellen einer vorbestimmten Frequenz (wie beispielsweise 750 MHz) zu senden und zu empfangen (oder zu senden oder zu empfangen). Eine Zielfrequenz zum Senden und Empfangen (nachstehend als „Zielfrequenz F“ bezeichnet) kann, wie jeweils anwendbar, ausgelegt werden und ist in diesem Fall auf 760 MHz gesetzt.
Die Antennenvorrichtung 100 kann beispielsweise über ein Koaxialkabel (nicht gezeigt) mit einem Radio verbunden sein. Die von der Antennenvorrichtung 100 empfangenen Signale werden wiederum an das Radio ausgegeben. Das Radio verwendet die von der Antennenvorrichtung 100 empfangenen Signale und gibt eine Hochfrequenzleistung entsprechend einem Sendesignal an die Antennenvorrichtung 100. Ferner kann, während in der vorliegenden Ausführungsform angenommen wird, dass ein Koaxialkabel als eine Speiseleitung zur Antennenvorrichtung 100 verwendet wird, jede bekannte Art von Speiseleitung, wie beispielsweise Speisekabel, verwendet werden.
Ferner ist die Antennenvorrichtung 100 vorzugsweise beispielsweise derart am Dach des Fahrzeugs befestigt, dass dann, wenn das Fahrzeug horizontal ausgerichtet ist, das Massemuster 20 ebenso im Wesentlichen horizontal verläuft. In diesem Fall weist die Antennenvorrichtung, wie nachstehend noch beschrieben, ungefähr die gleiche Richtcharakteristik in allen horizontalen Richtungen auf. Genauer gesagt, die Antennenvorrichtung 100 dient in der horizontalen Ebene als eine rundstrahlende Antenne. Nachstehend ist die bestimmte Konfiguration der Antennenvorrichtung 100 beschrieben.
Das Haltesubstrat 10 ist ein elektrisch isolierendes Material, wie beispielsweise Harz (genauer gesagt, ein Dielektrikum), und ein plattenförmiges Element mit einer vorbestimmten Dicke. Das Massemuster 20 ist auf einer Seite des Haltesubstrats 10 (in diesem Fall der unteren Seite) gebildet, während das Einspeisungsmuster 30, das ringförmige Muster 60 und der Verbindungsabschnitt 70 auf der anderen Seite (in diesem Fall der oberen Seite) gebildet sind. Dies führt dazu, dass die Konfiguration der gesamten Antennenvorrichtung 100 plattenförmig ist. Ferner ist eine obere Seite der Antennenvorrichtung 100 als das Einspeisungsmuster 30 aufweisend definiert, während eine untere Seite der Antennenvorrichtung 100 als das Massemuster 20 aufweisend definiert ist.
Das Haltesubstrat 10 der vorliegenden Ausführungsform ist ein plattenförmiges Element, das aus einem Harz mit einer gleichmäßigen Dichte gebildet ist. Das Haltesubstrat 10 ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Das Haltesubstrat 10 kann eine beliebige bestimmte Konfiguration aufweisen, solange das Haltesubstrat 10 in der Lage ist, eine Schicht mit dem Einspeisungsmuster 30, dem ringförmigen Muster 60 und dem Verbindungsabschnitt 70 (nachstehend als eine „Elementschicht“ bezeichnet) und das Massemuster 20 derart zu halten, dass sich die Elementschicht und das Massemuster 20 in einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegen.
Das Haltesubstrat 10 kann eine Struktur sein, die einen oder mehrere hohle Abschnitte aufweist. Das Haltesubstrat 10 kann beispielsweise eine sogenannte Wabenstruktur sein, die hohle Abschnitte mit einem sechsseitigen Umriss im Querschnitt entlang einer Richtung senkrecht zur Dickenrichtung aufweist. Alternativ können die hohlen Abschnitte einen dreieckigen, quadratischen oder kreisrunden Umriss im Querschnitt entlang der Richtung senkrecht zur Dickenrichtung aufweisen. Natürlich ist das Haltesubstrat 10 nicht auf diese Konfigurationen beschränkt.
Ferner weist das Harz, das verwendet wird, um das Haltesubstrat 10 zu bilden, vorzugsweise einen geringen Dielektrizitätsverlust auf, wie beispielsweise Fluorharz oder Polypropylen. Darüber hinaus kann der Abstand zwischen der Elementschicht und dem Massemuster 20, wie jeweils anwendbar, ausgelegt werden und beispielsweise 0,8 mm oder 1,0 mm betragen. In der 1 entspricht die untere Oberfläche des Haltesubstrats 10 einer „ersten planaren Oberfläche“, während die obere Oberfläche des Haltesubstrats 10 einer „zweiten planaren Oberfläche“ entspricht.
Das Massemuster 20 ist ein elliptisches plattenförmiges Element (mit Folie), das aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer, aufgebaut ist. Das Massemuster 20 ist elektrisch mit einem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden und bildet eine Masseplatte der Antennenvorrichtung 100. Ferner stimmt der Umriss des Massemusters 20 in diesem Fall mit einem Außenumfangsabschnitt 62 des ringförmigen Musters 60 überein, worauf nachstehend noch eingegangen ist, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Das Massemuster 20 kann beispielsweise größer als das ringförmige Muster 60 sein. Ein Durchgangsloch 21 ist im Massemuster 20 gebildet, um einen Kontakt mit dem Einspeisungsabschnitt 50 zu verhindern, worauf nachstehend noch eingegangen ist.
Das Einspeisungsmuster 30 ist ein elliptisches plattenförmiges Element (mit Folie), das aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer, gebildet ist. Das Einspeisungsmuster 30 ist derart positioniert, dass es dem Massemuster 20 über das Haltesubstrat 10 gegenüberliegt. Insbesondere ist das Einspeisungsmuster 30 einen vorbestimmten Abstand vom Massemuster 20 beabstandet. Sowohl das Einspeisungsmuster 30 als auch das Massemuster 20 verlaufen horizontal (im Wesentlichen horizontal). Die Länge des Einspeisungsmusters 30 in der Hauptachsenrichtung (Hauptdurchmesser) und die Länge des Einspeisungsmusters 30 in der Nebenachsenrichtung (Nebendurchmesser) können, wie jeweils anwendbar, ausgelegt werden. Ferner kann, in weiteren Ausführungsformen, die Form des Einspeisungsmusters 30 kreisrund oder rechteckig sein oder andere Formen (wie beispielsweise dreieckig) aufweisen. Darüber hinaus können Teilausschnitte oder Einschnitte im Einspeisungsmuster 30 vorgesehen sein. Da sich das Einspeisungsmuster 30 und das Massemuster 20 gegenüberliegen, wird eine Kapazität in Übereinstimmung mit der Fläche des Einspeisungsmusters 30 gebildet.
Der Kurzschlussabschnitt 40 verbindet das Einspeisungsmuster 30 elektrisch mit dem Massemuster 20. Der Kurzschlussabschnitt kann beispielsweise als ein elektrisch leitfähiger Pin (d.h. ein „kurzer Pin oder Stift“) realisiert sein. Dieser Kurzschlussabschnitt 40 ist im mittleren Abschnitt des Einspeisungsmusters 30 angeordnet.
Dieser zentrale Abschnitt zeigt einen Bereich an dem Schnittpunkt der Hauptachse und der Nebenachse des Einspeisungsmusters 30 (genauer gesagt, der Mitte) oder der Nähe hiervon derart, dass eine Verzerrung (Bias) in der horizontalen Richtcharakteristik infolge einer Abweichung zwischen der Mitte des Einspeisungsmusters 30 und dem Kurzschlussabschnitt 40 innerhalb einer vorbestimmten Toleranzgrenze liegt. Alternativ kann der mittlere Abschnitt des Einspeisungsmusters 30 ein Bereich innerhalb eines vorbestimmten Abstands von der Mitte des Einspeisungsmusters 30 sein. Dieser vorbestimmte Abstand kann beispielsweise auf ein Fünftel der Länge der Hauptachse oder der Nebenachse des Einspeisungsmusters 30 gesetzt werden. Der Kurzschlussabschnitt 40 weist eine vorbestimmte Induktivität auf.
Der Einspeisungsabschnitt 50 verbindet einen Innenleiter des Koaxialkabels elektrisch mit dem Einspeisungsmuster 30. Der Einspeisungsabschnitt 50 ist vorzugsweise als ein elektrisch leitfähiger Pin (oder „Einspeisungsstift oder -pin“) realisiert, der durch das Durchgangsloch 21 verläuft, um das Haltesubstrat 10 zu durchdringen. Folglich ist der Einspeisungspin (d.h. der Einspeisungsabschnitt 50) elektrisch vom Massemuster 20 getrennt.
Ein Verbindungspunkt 32 zwischen dem Einspeisungsabschnitt 50 und dem Einspeisungsmuster 30 ist vorzugsweise derart positioniert, dass das Koaxialkabel bei der Zielfrequenz F hinsichtlich der Impedanz an die Antennenvorrichtung 100 angepasst ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Verbindungspunkt 32 nahe dem Kurzschlussabschnitt 40, d.h. an dem mittleren Abschnitt des Einspeisungsmusters 30 angeordnet. Ferner ist das obige „hinsichtlich der Impedanz angepasst“ nicht auf eine perfekte Impedanzanpassung beschränkt, sondern umfasst eher derart einen gewissen Grad der Impedanzfehlanpassung, dass Verluste innerhalb eines vorbestimmten Toleranzbereichs liegen. Der Einspeisungsabschnitt 50 weist einen vorbestimmten Induktivitäts- und Widerstandswert auf.
Das ringförmige Muster 60 ist ein ringförmiges Element, das aus einem leitfähigen Material aufgebaut ist und eine vorbestimmte Breite aufweist. Das ringförmige Muster 60 ist auf der oberen Oberfläche in einem vorbestimmten Abstand zu einem Randabschnitt 31 des Einspeisungsmusters 30 gebildet. Ein Innenumfangsabschnitt 61 des ringförmigen Musters 60 verläuft parallel (oder im Wesentlichen parallel) zu dem Randabschnitt 31 des Einspeisungsmusters 30. Der Abstand zwischen dem Einspeisungsmuster 30 und dem Innenumfang des ringförmigen Musters 60, sowie die Breite des ringförmigen Musters 60, können, wie jeweils anwendbar, ausgelegt werden, um eine gewünschte Kapazität und eine gewünschte Induktivität zu generieren, worauf nachstehend noch näher eingegangen ist. Das ringförmige Muster 60 entspricht einem „ersten ringförmigen Muster“.
Ferner ist der Abstand zwischen dem Randabschnitt 31 des Einspeisungsmusters 30 und dem Innenumfangsabschnitt 61 des ringförmigen Musters 60 nicht darauf beschränkt, durchgehend genau konstant zu sein. Insbesondere kann der Abstand zwischen dem Randabschnitt 31 des Einspeisungsmusters 30 und dem Innenumfangsabschnitt 61 des ringförmigen Musters 60 derart einige Abweichungen aufweisen, dass eine Verzerrung (Bias) in einer horizontalen Richtcharakteristik innerhalb einer vorbestimmten Toleranzgrenze liegt, worauf nachstehend noch eingegangen ist.
Der Verbindungsabschnitt 70 ist ein Element, das aus einem leitfähigen Material aufgebaut ist, und verbindet das Einspeisungsmuster 30 elektrisch mit dem ringförmigen Muster 60. Die Länge des Verbindungsabschnitts 70 entspricht dem Abstand zwischen dem Randabschnitt 31 des Einspeisungsmusters 30 und dem Innenumfangsabschnitt 61 des ringförmigen Musters 60. Der Verbindungsabschnitt 70 weist eine Induktivität entsprechend seiner Länge auf. Ferner wird der Verbindungsabschnitt 70 in diesem Fall realisiert, indem ein Muster auf der oberen Oberfläche des Haltesubstrats 10 gebildet wird, kann der Verbindungsabschnitt 70 jedoch in weiteren Ausführungsformen als andere Arten von elektrisch leitfähigen Elementen, wie beispielsweise ein Schalt- bzw. Überbrückungsdraht, realisiert sein.
Es sollte beachtet werden, dass dem Einspeisungsmuster 30, dem ringförmigen Muster 60 und dem Verbindungsabschnitt 70, die auf der oberen Oberfläche angeordnet sind, hierin unterschiedliche Bezeichnungen verliehen sind, diese Elemente jedoch, der Einfachheit halber einteilig ausgebildet sein können. Das Einspeisungsmuster 30, das ringförmige Muster 60 und der Verbindungsabschnitt 70 können beispielsweise realisiert werden, indem ein einziges Sheet einer Kupferplatte geschnitten wird. Ferner können das Einspeisungsmuster 30, das ringförmige Muster 60 und der Verbindungsabschnitt 70 ein Muster bzw. eine Struktur aufweisen, das bzw. die anhand eines additiven Verfahrens oder eines subtraktiven Verfahrens gebildet wird. Nachstehend sind das Einspeisungsmuster 30, das ringförmige Muster 60 und der Verbindungsabschnitt 70 kollektiv als eine Elementeinheit bezeichnet.
Ferner ist das ringförmige Muster 60 derart befestigt, dass es eine konstante Breite aufweist und einen konstanten Abstand zum Einspeisungsmuster 30 aufrechterhält. Aus diesem Grund weisen die Form des Innenumfangsabschnitts 61 des ringförmigen Musters 60 sowie die Form des Außenumfangsabschnitts 62 des ringförmigen Musters 60 annähernd die gleiche Form wie das Einspeisungsmuster auf. Ferner stimmen die Mitte des Innenumfangsabschnitts 61 des ringförmigen Musters 60 sowie die Mitte des Außenumfangsabschnitts 62 des ringförmigen Musters 60 mit der Mitte des Einspeisungsmusters 30 überein. Folglich entspricht der mittlere Abschnitt des Einspeisungsmusters 30 einem mittleren Abschnitt der Elementeinheit. Darüber hinaus entspricht der Außenumfangsabschnitt 62 des ringförmigen Musters 60 einem Außenrandabschnitt der Elementeinheit.
3 zeigt eine Ersatzschaltung der Antennenvorrichtung 100. Eine Spule L0 und ein Widerstand R0 sind Komponenten, die dem Einspeisungsabschnitt 50 entsprechen und eine Induktivität bzw. einen Widerstandswert aufweisen, die der Form und dem Material des Einspeisungsabschnitts 50 entsprechen. Eine Spule Lp ist eine Komponente, die dem Kurzschlussabschnitt 40 entspricht, und weist eine Induktivität auf, die der Länge des Einspeisungsabschnitts entspricht. Ein Kondensator Cp ist eine Komponente, die dem Einspeisungsmuster 30 entspricht, und weist eine Kapazität entsprechend der Fläche des Einspeisungsmusters 30 auf.
Ferner ist eine Spule Ld eine Komponente, die von dem Verbindungsabschnitt 70 stammt. Die Induktivität der Spule Ld wird durch die Länge des Verbindungsabschnitts 70 bestimmt. Ein Kondensator Ca und eine Spule La stammen von dem ringförmigen Muster 60, und ihre Werte werden durch die Breite des ringförmigen Musters 60 sowie den Abstand zwischen dem Innenumfangsabschnitt 61 und dem Randabschnitt 31 des Einspeisungsmusters 30 bestimmt.
In der Ersatzschaltung sind die Spule Ld, die Spule La und der Kondensator Ca in Reihe geschaltet und bilden die Spule Ld, die Spule La und der Kondensator Ca eine Teilreihenschaltung (nachstehend als „Reihenschaltungseinheit“ bezeichnet) 1, die durch die gestrichelte Linie in der 3 gezeigt ist.
4 zeigt ein Diagramm, das qualitativ ein Verhältnis zwischen der Impedanz Z der Reihenschaltungseinheit 1 und der Frequenz zeigt. Die Reihenschaltungseinheit 1 dient bei Frequenzen unterhalb einer Resonanzfrequenz Fa als ein kapazitiver Blindwiderstand und bei Frequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz Fa als ein induktiver Blindwiderstand. Die Resonanzfrequenz Fa der Reihenschaltungseinheit 1 wird durch die Induktivitäten der Spulen Ld, La und die Kapazität des Kondensators Ca bestimmt.
Folglich dient, wenn die Spulen Ld, La und der Kondensator Ca derart ausgelegt werden, dass die Resonanzfrequenz Fa über der Zielfrequenz F liegt, die Reihenschaltungseinheit 1 bei der Zielfrequenz F als ein kapazitiver Blindwiderstand. Ferner entspricht das Design der Spulen Ld, La und des Kondensators Ca dem Design des Verbindungsabschnitts 70 (der der Spule Ld entspricht) und dem Design der Form und der Positionsverhältnisse des ringförmigen Musters 60 (das der Spule La und dem Kondensator Ca entspricht).
5 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verhältnisses zwischen der Frequenz und dem Ersatzkapazitätswert der Reihenschaltungseinheit 1, wenn diese als ein kapazitiver Blindwiderstand dient. In diesem Diagramm beträgt die Resonanzfrequenz Fa 790 MHz. Wenn sich die Frequenz der Resonanzfrequenz Fa annähert, nimmt der Ersatzkapazitätswert der Reihenschaltungseinheit 1, wie in 5 gezeigt, zu.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Spulen Ld, La und der Kondensator Ca, in Anbetracht der obigen Überlegungen, derart ausgelegt, dass die Resonanzfrequenz Fa beispielsweise 790 MHz beträgt. Die Resonanzfrequenz Fa ist nicht auf 790 MHz beschränkt, solange die Resonanzfrequenz Fa über der Zielfrequenz F liegt.
Dadurch, dass die Resonanzfrequenz Fa auf einen Wert oberhalb der Zielfrequenz F gesetzt wird, arbeitet die Reihenschaltungseinheit 1, wie vorstehend beschrieben, als ein kapazitiver Blindwiderstand. Anschließend kann die Reihenschaltungseinheit 1, da sie als ein kapazitiver Blindwiderstand wirkt, als ein Kondensator (nachstehend der Einfachheit halber als „Kondensator C1 bezeichnet) mit einer vorbestimmten Kapazität in der Ersatzschaltung betrachtet werden, so wie es in der 6 gezeigt ist.
Da der Kondensator C1 parallel zu dem Kondensator Cp geschaltet ist, können diese Kondensatoren zusammen als ein Kondensator Cp1 betrachtet werden, so wie es in der 7 gezeigt ist. Die Kapazität des Kondensators Cp1 entspricht der Summe der Kapazität des Kondensators C1 und der Kapazität des Kondensators Cp. Da dieser Kondensator Cp1 parallel zu der Spule Lp geschaltet ist, tritt eine Parallelresonanz bei einer Frequenz (nachstehend als „Parallelresonanzfrequenz“ bezeichnet) auf, die durch die Kapazität des Kondensators Cp1 und die Induktivität der Spule Lp bestimmt wird. Genauer gesagt, die Antennenvorrichtung 100 erzeugt eine Parallelresonanz bei der Parallelresonanzfrequenz.
Folglich kann, indem die Kapazität des Kondensators Cp1 und die Induktivität der Spule Lp derart abgestimmt werden, dass die Parallelresonanzfrequenz mit der Zielfrequenz F übereinstimmt, die Antennenvorrichtung 100 eine Parallelresonanz bei der Zielfrequenz F erzeugen. Die Induktivität der Spule Lp (entsprechend dem Kurzschlussabschnitt 40) wird beispielsweise als ein Festwert behandelt, so dass eine Zielkapazität eine Parallelresonanz mit der Induktivität der Spule Lp erzeugen muss und die Zielfrequenz F berechnet wird.
Folglich wird die Kapazität von sowohl dem Kondensator Cp als auch dem Kondensator C1 derart bestimmt, dass die Kapazität des Kondensators Cp1 mit der Zielkapazität übereinstimmt. In diesem Fall können die Formen oder Positionen jedes Elements, das diesen Kondensatoren entspricht, abgestimmt werden. Genauer gesagt, die Formen oder Positionen des Einspeisungsmusters 30, des ringförmigen Musters 60 und des Verbindungsabschnitts 70, die in der Elementeinheit enthalten sind, werden vorzugsweise, wie jeweils anwendbar, derart abgestimmt, dass die Antennenvorrichtung 100 eine Parallelresonanz bei der vorbestimmten Zielfrequenz F erzeugt.
Ferner kann die Induktivität des Kurzschlussabschnitts 40 als ein abstimmbarer Parameter und nicht als ein Festwert behandelt werden. Die Induktivität des Kurzschlussabschnitts 40 wird jedoch durch die Länge des Kurzschlussabschnitts 40, d.h. den Abstand zwischen der Elementschicht und dem Massemuster 20 bestimmt. Folglich ist es schwierig, das Design der Induktivität des Kurzschlussabschnitts 40 zu ändern.
<Betrieb der Antennenvorrichtung 100>
Nachstehend ist der Betrieb der Antennenvorrichtung 100, wenn eine Parallelresonanz erzeugt wird, beschrieben. Wenn die Antennenvorrichtung 100 eine Parallelresonanz erzeugt, wird ein elektrisches Feld zwischen dem Massemuster 20 und der Elementeinheit erzeugt. Dieses elektrische Feld verläuft vertikal bezüglich des Massemusters 20 (sowie der Elementeinheit). Das vertikale elektrische Feld wird vom Kurzschlussabschnitt 40 in Richtung des Außenrandabschnitts der Elementeinheit erzeugt. Folglich breitet sich das vertikale elektrische Feld, am Außenrand der Elementeinheit, als ein E-Feld vertikaler Polarisation durch einen Raum. Dementsprechend sendet die Antennenvorrichtung 100 die vertikal polarisierten Wellen am Außenrandabschnitt der Elementeinheit in Entfernungsrichtungen aus.
Genauer gesagt, ein elektrischer Strom, der infolge der Parallelresonanz an der Elementeinheit erzeugt wird, fließt vom Außenrandabschnitt der Elementeinheit in Richtung des mittleren Abschnitts der Elementeinheit (d.h. des mittleren Abschnitts des Einspeisungsmusters 30), wo der Kurzschlussabschnitt 40 angeordnet ist. Genauer gesagt, der elektrische Strom konzentriert sich an dem mittleren Abschnitt der Elementeinheit. Ferner ist die Amplitude der Stehwelle des Stroms am mittleren Abschnitt der Elementeinheit maximal und an beiden Endabschnitten der Elementeinheit null.
Ferner ist, da der Kurzschlussabschnitt 40 im mittleren Abschnitt der Elementeinheit angeordnet ist, die Amplitude der Stehwelle der Spannung am Außenrandabschnitt der Elementeinheit maximal und am mittleren Abschnitt der Elementeinheit null. Das Vorzeichen der Spannung ist in der vertikalen Richtung in allen Bereich gleich.
Das zwischen der Elementeinheit und dem Massemuster 20 erzeugte vertikale elektrische Feld ist proportional zur Spannungsverteilung. Folglich ist die Verlaufsrichtung des vertikalen elektrischen Feldes, vom Kurzschlussabschnitt 40 aus betrachtet, in allen Bereichen gleich (wie beispielsweise eine Richtung vom Kurzschlussabschnitt 40 zum Randabschnitt der Elementeinheit). Ferner ist die Stärke des vertikalen elektrischen Feldes nahe dem mittleren Abschnitt null und am Außenrandabschnitt der Elementeinheit maximal. Genauer gesagt, die elektrische Feldstärke nimmt in einer Richtung vom Kurzschlussabschnitt 40 zum Außenrandabschnitt der Elementeinheit zu und wird am Außenrandabschnitt als die vertikal polarisierten Wellen abgestrahlt.
Aus diesem Grund weist die Antennenvorrichtung 100, bei der Zielfrequenz F, in allen Richtungen vom mittleren Abschnitt der Elementeinheit (d.h. dem Kurzschlussabschnitt 40) zum Außenrandabschnitt der mittleren Einheit die gleiche Verstärkung auf. Insbesondere dient die Antennenvorrichtung 100, wenn sie derart befestigt wird, dass das Massemuster horizontal verläuft, als eine rundstrahlende Antenne in den horizontalen Richtungen.
8 zeigt die Richtcharakteristik der Antennenvorrichtung 100 in einer Ebene vertikal zur Antennenvorrichtung 100, in der Annahme, dass die Antennenvorrichtung 100 derart befestigt ist, dass das Massemuster 20 horizontal verläuft. 9 zeigt ferner die Richtcharakteristik der Antennenvorrichtung 100 in einer horizontalen Ebene, die die Antennenvorrichtung 100 aufweist (wie beispielsweise eine horizontalen Ebene, die die Elementschicht aufweist), in der Annahme, dass die Antennenvorrichtung 100 derart befestigt ist, dass das Massemuster 20 horizontal verläuft. Aus der 9 ist ersichtlich, dass die Antennenvorrichtung 100 in der horizontalen Ebene im Wesentlichen rundstrahlend ist. Ferner ist, in der 9, die Verstärkung der Antennenvorrichtung 100 in der horizontalen Richtung mit 3,2 dBi angegeben.
<Effekte der vorliegenden Ausführungsform>
Nachstehend ist eine Antennenvorrichtung 100X als eine Vergleichskonfiguration beschrieben, um die Effekte der vorliegenden Ausführungsform auf die Verkleinerung einer Antennenvorrichtung zu veranschaulichen.
Die Antennenvorrichtung 100X der Vergleichskonfiguration ist eine vereinfachte Version der in der JP 2014-107746 A offenbarten Antennenvorrichtung, um diese mit der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform zu vergleichen. 10 zeigt die Konfiguration der Antennenvorrichtung 100X der Vergleichskonfiguration und entspricht der 2. Die Antennenvorrichtung 100X weist ein Haltesubstrat 10X, ein Massemuster 20X, ein Einspeisungsmuster 30X, einen Kurzschlussabschnitt 40 und einen Einspeisungsabschnitt 50 auf. 11 zeigt ein Ersatzschaltbild der Antennenvorrichtung 100X. In der 11 entspricht ein Kondensator CpX dem Einspeisungsmuster 30X und weist der Kondensator CpX eine Kapazität auf, die durch die Fläche des Einspeisungsmusters 30X bestimmt wird.
Bei dieser Vergleichskonfiguration wird eine Parallelresonanz infolge der Kapazität, die zwischen dem Massemuster 20X und dem Einspeisungsmuster 30X gebildet wird, und der Induktivität, die im Kurzschlussabschnitt 40 enthalten ist, erzeugt. Genauer gesagt, bei dieser Vergleichskonfiguration muss das Einspeisungsmuster 30X eine derartige Fläche aufweisen, dass die Kapazität, die zwischen dem Massemuster 20X und dem Einspeisungsmuster 30X gebildet wird, mit einer Kapazität übereinstimmt, die eine Parallelresonanz erzeugt, und zwar bei der Induktivität des Kurzschlussabschnitts 40 und bei der Zielfrequenz F (d.h. der Zielkapazität).
Demgegenüber wird, gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, die Zielkapazität aus einer Summe des Ersatzkapazitätswerts der Reihenschaltungseinheit 1 und der Kapazität des Kondensators Cp, der durch das Einspeisungsmuster 30 gebildet wird, erhalten. Folglich muss die Kapazität des Kondensators Cp1, der durch das Einspeisungsmuster 30 gebildet wird, nicht mit der Zielkapazität übereinstimmen, und kann das Einspeisungsmuster 30 kleiner als das Einspeisungsmuster 30X der herkömmlichen Konfiguration ausgebildet sein.
Ferner ändert sich der Ersatzkapazitätswert der Reihenschaltungseinheit 1 in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen der Resonanzfrequenz Fa und der Zielfrequenz F. Dadurch, dass die Resonanzfrequenz Fa abgestimmt wird, kann die Fläche des Einspeisungsmusters 30, verglichen mit dem Einspeisungsmuster 30X, verringert werden, und zwar um einen ausreichend höheren Betrag als die Fläche, die erforderlich ist, um das ringförmige Muster 60 um das Einspeisungsmuster 30 herum bereitzustellen.
Dies führt dazu, dass, gemäß der obigen Konfiguration, in der Annahme einer Zielfrequenz F bei einer speziellen vorbestimmten Frequenz, eine Antennenvorrichtung, verglichen mit der Vergleichskonfiguration, verkleinert werden kann. Genauer gesagt, bei der gleichen Antennengröße kann die Zielfrequenz F auf eine niedrigere Frequenz gesetzt werden. In der Annahme von beispielsweise einer Zielfrequenz von 760 MHz kann die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform mit einer Größe realisiert werden, die ungefähr ein Drittel der Größe der Vergleichskonfiguration entspricht. Ferner wird, um die Größe des Einspeisungsmusters 30 um einen ausreichend höheren Betrag als die Fläche, die erforderlich ist, um das ringförmige Muster 60 bereitzustellen, zu verringern, die Resonanzfrequenz Fa vorzugsweise auf einige wenige Prozent bis ungefähr 10 % höher als die Zielfrequenz F eingestellt.
Der Einfachheit halber ist die obige Vergleichskonfiguration als eine „erste Vergleichskonfiguration“ bezeichnet. Nachstehend ist eine andere Vergleichskonfiguration beschrieben, die als eine „zweite Vergleichskonfiguration“ bezeichnet ist. Die zweite Vergleichskonfiguration kann als eine Konfiguration betrachtet werden, bei der der Verbindungsabschnitt 70 der Antennenvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform entfernt ist.
Bei solch einer zweiten Vergleichskonfiguration kann die Induktivität, die vom Verbindungsabschnitt 70 stammt, nicht als eine Komponente zur Bestimmung des Ersatzkapazitätswerts der Reihenschaltungseinheit 1 verwendet werden. Folglich nimmt, verglichen mit der vorliegenden Ausführungsform, die Induktivitätskomponente der Reihenschaltungseinheit ab, so dass die Resonanzfrequenz der Reihenschaltungseinheit abnimmt.
Damit die Resonanzfrequenz der Reihenschaltungseinheit der zweiten Vergleichskonfiguration gleich der Resonanzfrequenz Fa der vorliegenden Ausführungsform ist, ist es erforderlich, die Kapazität des Kondensators Ca zu erhöhen, der von dem ringförmigen Muster 60 stammt, oder die Induktivität zu erhöhen, die in der Spule La enthalten ist. Um die Kapazität zu erhöhen, die in dem Kondensator Ca enthalten ist, oder die Induktivität zu erhöhen, die in der Spule La enthalten ist, ist es erforderlich, die Fläche des ringförmigen Musters 60 zu vergrößern. Folglich wird die Antenne vergrößert.
Genauer gesagt, damit die zweite Vergleichskonfiguration elektromagnetische Wellen bei der gleichen Zielfrequenz F wie in der vorliegenden Ausführungsform sendet und empfängt, wird die Antenne vergrößert. Folglich kann die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, verglichen mit der zweiten Vergleichskonfiguration, stark verkleinert werden.
(Modifizierte Ausführungsform 1 -1)
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die planare Form des Einspeisungsmusters 30 elliptisch, so dass die planare Form der gesamten Antennenvorrichtung 100 elliptisch ist. 12 zeigt eine Umrisskonfiguration einer Antennenvorrichtung 100A gemäß einer ersten modifizierten Ausführungsform. Die Antennenvorrichtung 100A weist ein Einspeisungsmuster 30A auf, das rechteckig geformt ist. Das ringförmige Muster 60A ist mit einer festen Breite und einem festen Abstand zum Einspeisungsmuster 30A auf der oberen Oberfläche gebildet. Folglich ist die Außenumfangsform des ringförmigen Musters 60A ebenso rechteckig.
In diesem Fall sind, um die Verzerrungen in der horizontalen Richtcharakteristik zu minimieren, die Ecken der rechteckigen Formen mit einem vorbestimmten Krümmungsradius abgerundet. In diesem Zusammenhang umfasst „rechteckig geformt bzw. ausgebildet“, so wie es vorstehend verwendet wird, ebenso Formen mit abgerundeten Ecken.
Natürlich können, in weiteren Ausführungsformen, die Ecken ohne Abrundung senkrecht verlaufen.
(Zweite Ausführungsform)
Nachstehend ist die zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Ferner sind gleiche Komponenten in beiden Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nachstehend zur Vermeidung von Redundanz nicht wiederholt beschrieben.
13 zeigt eine Draufsicht einer Antennenvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform und entspricht der 1, die eine Draufsicht der Antennenvorrichtung 100 der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform zeigt. 14 zeigt eine Querschnittsansicht der Antennenvorrichtung 200 entlang der Linie XIV-XIV in der 13.
Die Antennenvorrichtung 200 der zweiten Ausführungsform weist ein Haltesubstrat 10, ein Massemuster 20, ein Einspeisungsmuster 30, einen Kurzschlussabschnitt 40, einen Einspeisungsabschnitt 50, ein erstes ringförmiges Muster 60, einen Verbindungsabschnitt 70 und ein zweites ringförmiges Muster 80 auf. Das erste ringförmige Muster 60 entspricht dem ringförmigen Muster der ersten Ausführungsform.
Das erfindungsgemäße zweite ringförmige Muster 80 ist ein Element, das aus einem leitfähigen Material gebildet ist, und ist in einer Ringform auf der oberen Oberfläche des Haltesubstrats 10 gebildet. Das zweite ringförmige Muster 80 ist derart außerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 gebildet, dass ein fester Abstand zwischen dem Außenumfang des ersten ringförmigen Musters 60 und dem zweiten ringförmigen Muster 80 vorliegt. Ferner weist das zweite ringförmige Muster 80 eine vorbestimmte Breite auf. Darüber hinaus zeigt eine Außenseite des ersten ringförmigen Musters 60 einen Bereich auf der Seite des ersten ringförmigen Musters 60 auf der oberen Oberfläche des Haltesubstrats 10, wo sich das Einspeisungsmuster 30 nicht befindet.
Infolge einer kapazitiven Kopplung mit dem ersten ringförmigen Muster 60 bildet das zweite ringförmige Muster 80 eine vorbestimmte Kapazität. Der Abstand zwischen einem Innenumfangsabschnitt 81 des zweiten ringförmigen Musters 80 und dem Außenumfangsabschnitt 62 des ersten ringförmigen Musters 60 sowie die Breite des zweiten ringförmigen Musters 80 können ausgelegt werden, um eine bestimmte Kapazität und eine bestimmte Induktivität zu bilden, worauf nachstehend noch eingegangen ist.
Ferner ist der Abstand zwischen dem Innenumfangsabschnitt 81 des zweiten ringförmigen Musters 80 und dem Außenumfangsabschnitt 62 des ersten ringförmigen Musters 60 vorzugsweise ausreichend geringer als die Breite des ersten ringförmigen Musters 60 und die Breite des zweiten ringförmigen Musters 80. Der Abstand zwischen dem Innenumfangsabschnitt 81 des zweiten ringförmigen Musters 80 und dem Außenumfangsabschnitt 62 des ersten ringförmigen Musters 60 kann beispielsweise auf kleiner oder gleich zehn Prozent der Breite des ersten ringförmigen Musters 60 und kleiner oder gleich zehn Prozent der Breite des zweiten ringförmigen Musters 80 gesetzt werden.
Das Haltesubstrat 10 der Antennenvorrichtung 200 hält das Einspeisungsmuster 30, das erste ringförmige Muster 60, den Verbindungsabschnitt 70 und das zweite ringförmige Muster 80, um dem Massemuster 20 in einem vorbestimmten Abstand gegenüberzuliegen. Die Elementeinheit der zweiten Ausführungsform weist das Einspeisungsmuster 30, das erste ringförmige Muster 60, den Verbindungsabschnitt 70 und das zweite ringförmige Muster 80 auf. Ferner ist das Massemuster 20 der zweiten Ausführungsform gleicher Größe oder größer als die Elementeinheit. Genauer gesagt, das Massemuster 20 ist wenigstens groß genug, um dem gesamten Bereich der Elementeinheit gegenüberzuliegen.
15 zeigt eine Ersatzschaltung der Antennenvorrichtung 200. Die Spule L0, der Widerstand R0, die Spule Lp, der Kondensator Cp, die Spule La, die Spule Ld und der Kondensator Ca sind gleich den vorstehend beschriebenen Elementen gleicher Bezugszeichen.
Ferner stammt ein Kondensator Cg von der Kapazität des ersten ringförmigen Musters 60 und des zweiten ringförmigen Musters 80. Insbesondere wird die Kapazität des Kondensators Cg durch den Abstand zwischen dem ersten ringförmigen Muster 60 und dem zweiten ringförmigen Muster 80 bestimmt. Ein Kondensator Cb und eine Spule Lb stammen (d.h. gehen hervor oder werden abgeleitet) von dem zweiten ringförmigen Muster 80, und der Kapazitätswert bzw. der Induktivitätswert hiervon werden aus der Form (wie beispielsweise der Breite und dergleichen) des zweiten ringförmigen Musters 80 bestimmt.
Die Komponenten werden derart ausgelegt, dass die Kapazität des Kondensators Cg ausreichend geringer als die Kapazität des Kondensators Ca ist. Folglich ist der Kondensator Cg in der Ersatzschaltung parallel zum Kondensator Ca geschaltet.
Die Spule Ld, die Spule La und der Kondensator Ca bilden, wie in 15 gezeigt, eine Reihenschaltung 1 (der Einfachheit halber als eine „erste Reihenschaltungseinheit“ bezeichnet), und zwar auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform (durch eine Strichpunktlinie in der 15 umgeben). In einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform sind die Spule La und der Kondensator Ca derart ausgelegt, dass die Resonanzfrequenz der ersten Reihenschaltungseinheit 1 eine erste Resonanzfrequenz Fa von 1210 MHz ist. Genauer gesagt, die Form (Breite) des ersten ringförmigen Musters 60 und der Abstand vom ersten ringförmigen Muster 60 zum Einspeisungsmuster 30 werden derart bestimmt, dass die erste Resonanzfrequenz Fa 1210 MHz beträgt. Es sollte beachtet werden, dass die erste Resonanzfrequenz Fa einen Wert verschieden von 1210 MHz aufweisen kann, solange die erste Resonanzfrequenz Fa über bzw. oberhalb der Zielfrequenz F liegt. 16 zeigt ein Diagramm, das den Ersatzkapazitätswert der ersten Reihenschaltungseinheit 1 bei Frequenzen unterhalb der ersten Resonanzfrequenz Fa zeigt.
Ferner sind die Spule Lb und der Kondensator Cb, die von dem zweiten ringförmigen Muster 80 stammen, in Reihe geschaltet, um eine Reihenschaltung 2 (der Einfachheit halber als eine „zweite Reihenschaltungseinheit“ bezeichnet) zu bilden. Die zweite Reihenschaltungseinheit 2 erzeugt eine Reihenresonanz bei einer Resonanzfrequenz Fb (nachstehend als eine „zweite Resonanzfrequenz“ bezeichnet), die durch die Induktivität der Spule Lb und die Kapazität des Kondensators Cb bestimmt wird. Folglich dient, in einer Weise gleich der ersten Reihenschaltungseinheit 1, die zweite Reihenschaltungseinheit 2 ebenso als ein kapazitiver Blindwiderstand bei Frequenzen unterhalb der zweiten Resonanzfrequenz Fb.
17 zeigt ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen der Frequenz und dem Ersatzkapazitätswert der zweiten Reihenschaltungseinheit 2 zeigt, wenn diese als ein kapazitiver Blindwiderstand betrieben wird, wobei die zweite Resonanzfrequenz Fb in diesem Fall 1310 MHz beträgt. Wenn sich die Frequenz der zweiten Resonanzfrequenz Fb annähert, nimmt der Ersatzkapazitätswert, wie in 17 gezeigt, zu.
Gemäß einem Beispiel der vorliegenden Ausführungsform sind die Spule Lb und der Kondensator Cb derart ausgelegt, dass die zweite Resonanzfrequenz Fb 1310 MHz beträgt. Genauer gesagt, die Form (wie beispielsweise die Breite) des zweiten ringförmigen Musters 80 wird derart bestimmt, dass die zweite Resonanzfrequenz Fb 1310 MHz beträgt.
Ferner ist die zweite Resonanzfrequenz Fb nicht auf 1310 MHz beschränkt, solange die zweite Resonanzfrequenz Fb über der ersten Resonanzfrequenz Fa liegt. Dadurch, dass die zweite Resonanzfrequenz Fb höher als die erste Resonanzfrequenz Fa eingestellt wird, wird, wenn die erste Reihenschaltungseinheit 1 als ein kapazitiver Blindwiderstand wirkt, die zweite Reihenschaltungseinheit 2 folglich ebenso als ein kapazitiver Blindwiderstand wirken. Genauer gesagt, sowohl die erste Reihenschaltungseinheit 1 als auch die zweite Reihenschaltungseinheit 2 verhalten sich bei der Zielfrequenz F wie ein kapazitiver Blindwiderstand.
Ferner kann, da sich die zweite Reihenschaltungseinheit 2 bei der Zielfrequenz F wie ein kapazitiver Blindwiderstand verhält, die zweite Reihenschaltungseinheit 2 der Ersatzschaltung in der 15, wie in 18 gezeigt, als ein Kondensator mit einer vorbestimmten Kapazität (nachstehend der Einfachheit halber als ein „Kondensator C2“ bezeichnet) betrachtet werden. Insbesondere ist die Kapazität des Kondensators C2 der Ersatzkapazitätswert der zweiten Reihenschaltungseinheit 2 bei der Zielfrequenz F.
In der 18 können, da der Kondensator Cg und der Kondensator C2 in Reihe geschaltet sind, diese Kondensatoren anhand einer Schaltungsanalyse als ein einziger Kondensator C2g betrachtet werden. Die Kapazität des Kondensators C2g wird anhand bekannter Verfahren berechnet.
Ferner können, da der Kondensator C2g (der aus den Kondensatoren Cg und C2 gebildet wird) parallel zum Kondensator Ca geschaltet ist, diese Kondensatoren, wie in 19 gezeigt, als ein einziger Kondensator Ca2 betrachtet werden. Die Kapazität des Kondensators Ca2 entspricht einer Summe der Kapazität des Kondensators Ca und der Kapazität des Kondensators C2g.
Folglich wird, da die Spulen La, Ld und der Kondensator Ca2 in Riehe geschaltet sind, wie in dem Abschnitt gezeigt, der in der 19 durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, eine Reihenschaltung 3 (nachstehend als eine „dritte Reihenschaltungseinheit“ bezeichnet) gebildet. Genauer gesagt, die Spulen La, Ld, Lb und die Kondensatoren Ca, Cb, Cg, die aus dem Hinzufügen des ersten ringförmigen Musters 60, des Verbindungsabschnitts 70 und des zweiten ringförmigen Musters 80 zu dem Einspeisungsmuster 30 herrühren, dienen als die dritte Reihenschaltungseinheit 3.
Die dritte Reihenschaltungseinheit 3 ist derart ausgelegt, dass die erste Resonanzfrequenz 1210 MHz beträgt und die zweite Resonanzfrequenz 1310 MHz beträgt. Folglich verhält sich die dritte Reihenschaltungseinheit 3 im Bereich der Zielfrequenz F als ein kapazitiver Blindwiderstand. Insbesondere beträgt die Resonanzfrequenz Fc (nachstehend als eine „dritte Resonanzfrequenz“ bezeichnet) der dritten Reihenschaltungseinheit 3 ungefähr 790 MHz. 20 zeigt ein Diagramm, das den Ersatzkapazitätswert der dritten Reihenschaltungseinheit 3 bei Frequenzen unterhalb der dritten Resonanzfrequenz zeigt.
Die dritte Reihenschaltungseinheit 3 verhält sich bei der Zielfrequenz F, wie in 20 gezeigt, als ein Kondensator C3 mit einer Kapazität von einigen Duzend pF. Folglich kann die in der 19 gezeigte Ersatzschaltung in die in der 21 gezeigte Ersatzschaltung transformiert werden. Ferner können, da der Kondensator Cp und der Kondensator C3 parallel geschaltet sind, die Kondensatoren Cp und C3 als ein Kondensator Cp3 betrachtet werden. Die Kapazität des Kondensators Cp3 entspricht der Summe der Kapazität des Kondensators Cp und der Kapazität des Kondensators C3.
Genauer gesagt, bei der Zielfrequenz F wird die in der 15 gezeigte Ersatzschaltung der Antennenvorrichtung 200 letztendlich eine Schaltung, in der die Spule Lp und der Kondensator Cp3 parallel geschaltet sind, so wie es in der 22 gezeigt ist.
Folglich verhält sich die Antennenvorrichtung 200, ähnlich der ersten Ausführungsform, da die Spule Lp und der Kondensator Cp3 eine Parallelresonanz erzeugen, in der horizontalen Ebene als eine rundstrahlende Antenne. Die 23 und 24 zeigen Simulationsergebnisse der vorliegenden Ausführungsform in Betrieb. 23 zeigt die Magnetfeldverteilung entlang der Elementschicht, und 23 zeigt die Magnetfeldverteilung entlang eines Querschnitts entsprechend der 14.
23 zeigt, dass an dem zentralen Abschnitt der Elementeinheit, ein Magnetstrom parallel zur Elementschicht erzeugt wird. Das elektrische Feld wird in einer Richtung orthogonal zum Magnetstrom erzeugt. Folglich ist aus der 23 ersichtlich, dass ein vertikales Magnetfeld zwischen der Elementeinheit und dem Massemuster 20 erzeugt wird.
(Effekte der zweiten Ausführungsform)
Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform werden wenigstens die gleichen Effekte wie in der ersten Ausführungsform hervorgebracht. Genauer gesagt, wenn die Zielfrequenz F eine spezielle vorbestimmte Frequenz ist, kann eine Antennenvorrichtung, verglichen mit der ersten Vergleichskonfiguration, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, verkleinert werden. D.h., bei der gleichen Antennengröße kann die Zielfrequenz F auf eine niedrigere Frequenz gesetzt werden.
Ferner verhalten sich, gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, zwei Reihenschaltungseinheiten als ein kapazitiver Blindwiderstand und wird der resultierende Ersatzkapazitätswert (die Kapazität des Kondensators C3) zu der Kapazität addiert, die vom Einspeisungsmuster 30 stammt, um die Zielkapazität zu erhalten.
Folglich kann, verglichen mit der ersten Ausführungsform, bei gleicher Antennengröße, eine höhere Kapazität zu der Kapazität addiert werden, die vom Einspeisungsmuster 30 stammt. Genauer gesagt, wenn die Zielfrequenz F auf die gleiche Frequenz gesetzt wird, kann die Konfiguration der zweiten Ausführungsform, verglichen mit der ersten Ausführungsform, stärker verkleinert werden.
Wenn die Zielfrequenz beispielsweise 760 MHz beträgt, kann die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, verglichen mit der Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform, ferner um ungefähr 30% verkleinert werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform bei ungefähr einem Viertel der Größe der ersten Vergleichskonfiguration, die in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, realisiert werden.
Ferner ist, gemäß der Konfiguration der zweiten Ausführungsform, das zweite ringförmige Muster 80 außerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 angeordnet. Folglich kann die Kapazitätskomponente am Außenrandabschnitt der Antennenvorrichtung 200, verglichen mit der Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform, erhöht werden. Während der Parallelresonanz wird das vertikale Magnetfeld, wie in 24 gezeigt, hauptsächlich um die Außenrandabschnitte der Antennenvorrichtung 200 herum erzeugt. Der Primärfaktor, der das Magnetfeld induziert, ist die kapazitive Struktur um den Außenrandabschnitt der Antennenvorrichtung 200 herum.
Folglich wird die Kapazität um den Außenrandabschnitt der Antennenvorrichtung 200 herum erhöht und kann die Verstärkung der Antennenvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform über diejenige der Antennenvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform hinaus erhöht werden. Gemäß den Simulationen kann die Verstärkung der vorliegenden Ausführungsform, verglichen mit der ersten Ausführungsform, um ungefähr 0,8 dB erhöht werden.
Vorstehend sind mehrere Ausführungsformen beschrieben. Einige beispielhafte Modifikationen sind nachstehend beschrieben.
(Modifizierte Ausführungsform 2-1)
In der ersten und der zweiten Ausführungsform ist das Haltesubstrat 10 als ein plattenförmiges Element verkörpert, das aus Harz mit einer gleichförmigen Dichte aufgebaut ist, ist das Haltesubstrat 10 jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das Haltesubstrat 10 der Antennenvorrichtung 200 der zweiten Ausführungsform kann beispielsweise ringförmig ausgebildet sein, um das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 zu halten, derart, dass ein hohler Abschnitt 10A in dem mittleren Abschnitt definiert wird, so wie es in der 25 gezeigt ist.
Ferner kann die Antennenvorrichtung 200, wie in 26 gezeigt, zwei gegenüberliegende Haltesubstrate 11, 12 aufweisen, derart, dass die Elementeinheit auf dem Haltesubstrat 11 gebildet ist und das Massemuster 20 auf dem Haltesubstrat 12 gebildet ist. Darüber hinaus können das Haltesubstrat 11 und das Haltesubstrat 12 durch den Kurzschlussabschnitt 40 oder ein anderes nicht gezeigtes Element gehalten werden, um sich einander gegenüberzuliegen.
(Modifizierte Ausführungsform 2-2)
In der zweiten Ausführungsform ist die planare Form des Einspeisungsabschnitts 30 eine elliptische Form, so dass die planare Form der gesamten Antennenvorrichtung 200 als eine elliptische Form gezeigt ist, ist die zweite Ausführungsform jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Antennenvorrichtung 200 kann beispielsweise, wie in der modifizierten Ausführungsform 1-1 gezeigt, ein rechteckig geformtes Einspeisungsmuster 30 aufweisen, so dass die planare Form der gesamten Antennenvorrichtung 200 ebenso im Wesentlichen rechteckig sein kann.
Die planare Form der gesamten Antennenvorrichtung 200 ist natürlich nicht darauf beschränkt, elliptisch oder rechteckig zu sein, sondern kann dreieckig oder die Form eines anderen Polygons aufweisen.
(Modifizierte Ausführungsform 2-3)
Es können, wie in 27 gezeigt, einer oder mehrere Zwischenräume im ersten ringförmigen Muster 60 vorgesehen sein. Insbesondere zeigt die 27 eine beispielhafte Ausführungsform, in der drei Zwischenräume G1, G2 und G3 vorgesehen sind.
(Modifizierte Ausführungsform 2-4)
In der modifizierten Ausführungsform 2-3 können Widerstände, Spulen oder Kondensatoren in den Zwischenräumen des ersten ringförmigen Musters 60 angeordnet sein. 28 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, in der ein Widerstand in einen Zwischenraum eingefügt ist.
(Modifizierte Ausführungsform 2-5)
Ein Teilzwischenraum kann ebenso im Verbindungsabschnitt 70 vorgesehen sein, und die Enden des Zwischenraums können durch eine Spule oder einen Kondensator verbunden sein. 29 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, in der eine Spule in einen Zwischenraum eingefügt ist, der im Verbindungsabschnitt 70 gebildet ist. Ferner können die modifizierte Ausführungsform 2-3, die modifizierte Ausführungsform 2-4 und die modifizierte Ausführungsform 2-5 ebenso auf die erste Ausführungsform angewandt werden.
(Modifizierte Ausführungsform 2-6)
Einer oder mehrere Zwischenräume können, ähnlich dem ersten ringförmigen Muster 60, das in der modifizierten Ausführungsform 2-3 beschrieben ist, im zweiten ringförmigen Muster 80 vorgesehen sein.
(Modifizierte Ausführungsform 2-7)
Ferner können Widerstände, Spule oder Kondensatoren in die Zwischenräume eingefügt werden, die im zweiten ringförmigen Muster 80 der modifizierten Ausführungsform 2-6 gebildet sind.
(Modifizierte Ausführungsform 2-8)
Das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 können über einen oder mehrere Widerstände, Spule oder Kondensatoren verbunden sein. 30 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, in der das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 über drei Spulen 91 verbunden sind. Ferner können das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 durch mehrere Arten von Elementen verbunden sein.
(Modifizierte Ausführungsform 2-9)
Das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 können an einem oder mehreren Orten über einen Leiterdraht 92, der elektrisch leitfähig ist, elektrisch verbunden sein. 31 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform, in der das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 an drei Orten verbunden sind. Gemäß dieser modifizierten Ausführungsform 2-9 kann die Kapazität, die zwischen dem ersten ringförmigen Muster 60 und dem zweiten ringförmigen Muster 80 erzeugt wird, über die Breite W3 und die Anzahl der Leiterdrähte 92 abgestimmt werden. Ferner kann, indem die Leiterdrähte 92 hinzugefügt werden, verhindert werden, dass das zweite ringförmige Muster 80 mit statischer Elektrizität geladen wird.
Darüber hinaus ist, wenn das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 über die Leiterdrähte 92 verbunden werden, in der Ersatzschaltung der Antennenvorrichtung 200 folglich eine Spule mit einer Induktivität, die durch die Breite der Leiterdrähte 92 bestimmt wird, parallel zum Kondensator Cg geschaltet.
In diesem Zusammenhang ist, wenn die Breite W3 der Leiterdrähte 92 größer als die Breite W1 des ersten ringförmigen Musters 60 oder als die Breite W2 des zweiten ringförmigen Musters 80 ist, die von den Leiterdrähten 92 stammende Induktivität folglich gering. Dies führt dazu, dass sich der Abstand zwischen dem ersten ringförmigen Muster 60 und dem zweiten ringförmigen Muster 80 nicht mehr als der Kondensator Cg verhält. Genauer gesagt, die Ersatzschaltung arbeitet nicht mehr wie vorstehend in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Folglich ist es erforderlich, die Breite W3 der Leiterdrähte 92 geringer als die Breite W1 des ersten ringförmigen Musters 60 und als die Breite W2 des zweiten ringförmigen Musters 80 auszulegen, so dass die parallel zum Kondensator Cg geschaltete Induktivität einen hohen Wert aufweist. Die Leiterdrähte 92 entsprechen einem „Brückenabschnitt“. Ferner entspricht die Breite W1 des ersten ringförmigen Musters 60 einer „ersten Breite“ und entspricht die Breite W2 des zweiten ringförmigen Musters 80 einer „zweiten Breite“.
(Modifizierte Ausführungsform 2-10)
Der Abstand bzw. Zwischenraum zwischen dem ersten ringförmigen Muster 60 und dem zweiten ringförmigen Muster 80 kann eine sinusförmig oder mäanderförmig sein, um das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 zu bilden.
(Modifizierte Ausführungsform 2-11)
Das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 können in ihren relativen Positionen vertauscht sein. Genauer gesagt, das zweite ringförmige Muster 80 kann innerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 gebildet sein. 32 zeigt eine Antennenvorrichtung 200A als ein Beispiel für diese Ausführungsform.
Insbesondere ist das zweite ringförmige Muster 80 der Antennenvorrichtung 200 derart innerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 gebildet, dass der Außenumfang des zweiten ringförmigen Musters 80 einen festen Abstand von dem Innenumfang des ersten ringförmigen Musters 60 beabstandet ist. Ferner ist ein Zwischenraum in dem zweiten ringförmigen Muster 80 nahe dem Verbindungsabschnitt 70 gebildet, um einen elektrischen Kontakt mit dem Verbindungsabschnitt 70 zu verhindern.
(Modifizierte Ausführungsform 2-12)
Die Konfigurationen, in denen das zweite ringförmige Muster 80 innerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 angeordnet ist, sind nicht auf das in der 32 gezeigte Beispiel beschränkt. Die 33 und 34 zeigen eine Antennenvorrichtung 200B gemäß einer anderen Konfiguration, in der das zweite ringförmige Muster 80 innerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 (d.h. innen von dem ersten ringförmigen Muster 60) angeordnet ist.
33 zeigt eine Draufsicht der Antennenvorrichtung 200B, und 34 zeigt eine Querschnittsansicht der Antennenvorrichtung 200B entlang der Strichpunktlinie in der 33. Die Antennenvorrichtung 200B weist zwei sich gegenüberliegende Substrate 11 und 12 auf, wie beispielhaft in der modifizierten Ausführungsform 2-1 beschrieben. Das Einspeisungsmuster 30, das erste ringförmige Muster 60 und der Verbindungsabschnitt 70 sind auf einer Oberfläche (nachstehend als eine „erste obere Oberfläche“ bezeichnet) des Haltesubstrats 11 gebildet, und das zweite ringförmige Muster 80 ist auf der anderen Oberfläche (nachstehend als eine „erste untere Oberfläche“ bezeichnet) des Haltesubstrats 11 gebildet.
In diesem Fall ist das zweite ringförmige Muster 80 derart auf der ersten unteren Oberfläche angeordnet, dass der vorstehend beschriebene Abstand zum ersten ringförmigen Muster 60 in der planaren Richtung aufrechterhalten wird. Dieser Abstand in der planaren Richtung zwischen dem zweiten ringförmigen Muster 80 und dem ersten ringförmigen Muster 60 ist als der kürzeste Abstand zwischen dem zweiten ringförmigen Muster 80 und dem ersten ringförmigen Muster 60 gezeigt, wenn die Antennenvorrichtung 200B von oben betrachtet wird. Genauer gesagt, dieser entspricht dem kürzesten Abstand, wenn das zweite ringförmige Muster 80 und das erste ringförmige Muster 60 auf eine Ebene horizontal zur ersten oberen Oberfläche (oder zur ersten unteren Oberfläche) projiziert werden.
In diesem Zusammenhang kann das zweite ringförmige Muster 80 innerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 angeordnet sein, während ein elektrischer Kontakt zwischen dem Verbindungsabschnitt 70 und dem zweiten ringförmigen Muster 80 verhindert wird, auch wenn kein Zwischenraum im zweiten ringförmigen Muster 80 gebildet wird. Ferner kann das Massemuster 20 auf beiden Oberflächen des Haltesubstrats 12 angeordnet sein. In der 34 ist das Massemuster 20 beispielsweise als auf der Oberfläche des Haltesubstrats 12, die dem Haltesubstrat 11 nicht zugewandt ist (nachstehend als eine „zweite untere Oberfläche“ bezeichnet“), angeordnet gezeigt.
(Modifizierte Ausführungsform 2-13)
Ferner zeigen die 35 und 36 eine Antennenvorrichtung 200C gemäß noch einer anderen Konfiguration, in der das zweite ringförmige Muster 80 innerhalb des ersten ringförmigen Musters 60 angeordnet ist. 35 zeigt eine Draufsicht der Antennenvorrichtung 200C. 36 zeigt eine Querschnittsansicht der Antennenvorrichtung entlang der Strichpunktlinie in der 35 und ist eine vergrößerte Ansicht um dem Verbindungsabschnitt 70 herum.
Die Antennenvorrichtung 200C weist, ähnlich der modifizierten Ausführungsform 2-12, zwei sich einander gegenüberliegende Haltesubstrate 11 und 12 auf. Das Einspeisungsmuster 30, das erste ringförmige Muster 60 und das zweite ringförmige Muster 80 sind auf der ersten oberen Oberfläche angeordnet, und das Massemuster 20 ist auf der zweiten unteren Oberfläche angeordnet.
Der Verbindungsabschnitt 70 der modifizierten Ausführungsform 2-13 weist einen auf der ersten oberen Oberfläche gebildeten Verbindungsabschnitt 71 oberer Oberfläche, einen auf der ersten unteren Oberfläche gebildeten Verbindungsabschnitt 72 unterer Oberfläche und Durchgangslöcher 73 und 74, die das Haltesubstrat 11 durchdringen, um den Verbindungsabschnitt 71 oberer Oberfläche elektrisch mit dem Verbindungsabschnitt 72 unterer Oberfläche zu verbinden.
Der Verbindungsabschnitt 71 oberer Oberfläche ist ein linearer Leiter mit einer festen Breite, dessen eines Ende elektrisch mit dem Einspeisungsmuster 30 verbunden ist und dessen anderes Ende sich eine vorbestimmte Distanz in Richtung des zweiten ringförmigen Musters 80 erstreckt. Der Verbindungsabschnitt 72 unterer Oberfläche ist beispielsweise ein linearer Leiter fester Breite und erstreckt sich von einem Ort auf der ersten unteren Oberfläche, der in der Oben-Unten-Richtung dem Ende des Verbindungsabschnitts 71 oberer Oberfläche in Richtung des zweiten ringförmigen Musters 80 entspricht, zu einem Ort, der in der Oben-Unten-Richtung dem ersten ringförmigen Muster 60 entspricht. Die Durchgangslöcher 73 und 74 verbinden den Verbindungsabschnitt 71 oberer Oberfläche elektrisch mit dem Verbindungsabschnitt 72 unterer Oberfläche. Folglich dienen der Verbindungsabschnitt 71 oberer Oberfläche und der Verbindungsabschnitt 72 unterer Oberfläche als der Verbindungsabschnitt 70. In diesem Zusammenhang werden wenigstens die gleichen Effekte wie in der zweiten Ausführungsform hervorgebracht.

Claims

Antennenvorrichtung mit: - einem Massemuster (20), wobei das Massemuster ein plattenförmiger Leiter ist, der auf einer ersten planaren Oberfläche angeordnet ist; - einem Einspeisungsmuster (30), das mit einer Speiseleitung verbunden ist, wobei das Einspeisungsmuster ein plattenförmiger Leiter ist, der auf einer zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist, um dem Massemuster gegenüberzuliegen, wobei die zweite planare Oberfläche parallel zur ersten planaren Oberfläche verläuft; - einem Kurzschlussabschnitt (40), der das Einspeisungsmuster an einem zentralen Abschnitt des Einspeisungsmusters elektrisch mit dem Massemuster verbindet; - einem ersten ringförmigen Muster (60), wobei das erste ringförmige Muster ein ringförmiger Leiter ist, der auf der zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist, um einen vorbestimmten Abstand von einem Randabschnitt des Einspeisungsmusters beabstandet zu sein; und - einem Verbindungsabschnitt (70), der das Einspeisungsmuster elektrisch mit dem ersten ringförmigen Muster verbindet, gekennzeichnet durch - ein zweites ringförmiges Muster (80), wobei das zweite ringförmige Muster ein ringförmiger Leiter ist, der auf einer planaren Oberfläche parallel zur ersten planaren Oberfläche gebildet ist, um einen vorbestimmten Abstand in einer planaren Richtung von dem ersten ringförmigen Muster beabstandet zu sein.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste ringförmige Muster und der Verbindungsabschnitt eine Reihenschaltung bilden, die bei einer Frequenz schwingt, die über einer vorbestimmten Zielfrequenz liegt, wobei die Zielfrequenz eine Frequenz zum Senden und/oder Empfangen ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite ringförmige Muster eine Reihenresonanz bei einer Frequenz erzeugt, die über einer vorbestimmten Zielfrequenz liegt, wobei die Zielfrequenz eine Frequenz zum Senden und/oder Empfangen ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Gruppe, einschließlich des ersten ringförmigen Musters, des Verbindungsabschnitts und des zweiten ringförmigen Musters, eine Reihenschaltung bildet, die bei einer Frequenz schwingt, die über der Zielfrequenz liegt.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das zweite ringförmige Muster auf der zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das zweite ringförmige Muster außen von dem ersten ringförmigen Muster auf der zweiten planaren Oberfläche angeordnet ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Abstand in der planaren Richtung zwischen dem ersten ringförmigen Muster und dem zweiten ringförmigen Muster geringer als eine erste Breite und geringer als eine zweite Breite ist, wobei die erste Breite eine Breite des ersten ringförmigen Musters ist und die zweite Breite eine Breite des zweiten ringförmigen Musters ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei sie ferner einen Brückenabschnitt (92) aufweist, der das erste ringförmige Muster mit dem zweiten ringförmigen Muster verbindet, wobei eine Breite des Brückenabschnitts ausreichend geringer als die erste Breite sowie die zweite Breite ist.