DE112017001019T5

DE112017001019T5 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE112017001019T5
Application number: DE112017001019.5T
Authority: DE
Inventors: Masakazu Ikeda; Yuji Sugimoto; Hiroaki Kuraoka; Shiro Koide; Tetsuya Ueda; Kohei ENOMOTO
Original assignee: Kyoto Institute of Technology NUC; Denso Corp; Soken Inc
Current assignee: Kyoto Institute of Technology NUC; Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2019-01-24
Anticipated expiration: 2037-02-14
Also published as: JP2017153032A; US11165157B2; WO2017145831A1; US20210184356A1; JP6421769B2; CN108780949B; DE112017001019B4; CN108780949A

Abstract

Eine Antennenvorrichtung (100) beinhaltet eine Grundplatte (10), einen Leiteranschlussabschnitt (30), der mit einem bestimmten Abstand parallel zu der Grundplatte (10) angeordnet ist, eine Vielzahl von Kurzschlussabschnitten (40), die den Leiteranschlussabschnitt (30) elektrisch mit der Grundplatte (10) verbinden, und einen Schleifenabschnitt (50), der ein schleifenförmiges Leiterelement in einem bestimmten Abstand von einem äußeren Randabschnitt des Leiteranschlussabschnitts (30) ist. Der Leiteranschlussabschnitt (30) hat einen Bereich, der eine elektrostatische Kapazität bildet, die eine Parallelresonanz mit einer von den Kurzschlussabschnitten (40) bereitgestellten Induktivität bei einer bestimmten Zielfrequenz verursacht. Der Schleifenabschnitt (50) ist mit einer Umfangslänge erzeugt, die ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge von Funkwellen bei der Zielfrequenz ist. Auf dem Schleifenabschnitt (50) ist ein Einspeisepunkt (51) angeordnet, und über den Schleifenabschnitt (50) wird dem Leiteranschlussabschnitt (30) Strom zugeführt.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-035988 , die am 26. Februar 2016 eingereicht wurde und deren Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung mit einer flachen Plattenstruktur.
STAND DER TECHNIK
Herkömmlich gibt es, wie in einem Patentdokument 1 offenbart ist, Antennenvorrichtungen, die einen flachen plattenförmigen Metallleiter (nachstehend als eine Grundplatte bezeichnet), der als Masse dient, einen flachen plattenförmigen Metallleiter (nachstehend als ein Leiteranschlussabschnitt bezeichnet), der so positioniert ist, dass er der Grundplatte zugewandt ist, und einen Kurzschlussabschnitt, der die Grundplatte elektrisch mit dem Leiteranschlussabschnitt verbindet, beinhalten. Ein Leistungs- bzw. Stromeinspeisepunkt ist an einer beliebigen Stelle auf dem Leiteranschlussabschnitt bereitgestellt.
Bei dieser Art von Antennenvorrichtung wird durch eine zwischen der Grundplatte und dem Leiteranschlussabschnitt gebildete elektrostatische Kapazität und eine in dem Kurzschlussabschnitt enthaltenen Induktivität eine Parallelresonanz erzeugt. Diese Parallelresonanz wird bei einer Frequenz erzeugt, die der elektrostatischen Kapazität und der Induktivität entspricht. Die zwischen der Grundplatte und dem Leiteranschlussabschnitt gebildete elektrostatische Kapazität ist entsprechend der Fläche des Leiteranschlussabschnitts bestimmt. Durch Anpassen der Fläche des Leiteranschlussabschnitts ist es daher möglich, eine Sende- und Empfangsfrequenz der Antennenvorrichtung (nachfolgend als Zielfrequenz bezeichnet) auf eine gewünschte Frequenz einzustellen.
Ferner offenbart das Patentdokument 1 eine Konfiguration, in der mehrere Leiteranschlusseinheiten angeordnet sind, die jeweils einen Leiteranschlussabschnitt und einen Kurzschlussabschnitt beinhalten. Durch Bereitstellen einer Vielzahl von Leiteranschlusseinheiten ist es möglich, die Antennenvorrichtung bei einer Vielzahl von Frequenzen zu betreiben.
DRUCKSCHRIFTLICHER STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: US 7911386 B
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren haben sich die Frequenzbänder von Mobilfunkstandards für Mobiltelefone diversifiziert. Dementsprechend ist bei Antennenvorrichtungen eine Verbreiterung des Betriebsbands erforderlich. Entsprechend der Konfiguration der Antennenvorrichtung des Patentdokuments 1 ist es möglich, durch Anordnen mehrerer Leiteranschlusseinheiten die Antennenvorrichtung bei mehreren diskreten Frequenzen zu betreiben. Dies erweitert jedoch nicht das Operationsband selbst. Es wird angemerkt, dass das Betriebsband hier ein Frequenzband bedeutet, das zum Senden und Empfangen von Signalen genutzt werden kann.
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Antennenvorrichtung bereitzustellen, die in einem breiteren Frequenzband nutzbar ist.
Bei der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Antennenvorrichtung eine Grundplatte, die ein flaches, plattenförmiges Leiterelement ist, einen Leiteranschlussabschnitt, der ein flaches plattenförmiges Leiterelement ist, das parallel zur Grundplatte angeordnet ist, um der Grundplatte zugewandt zu sein, wobei der Leiteranschlussabschnitt in einen bestimmten Abstand zu der Grundplatte beabstandet ist, mehrere Kurzschlussabschnitte, die den Leiteranschlussabschnitt elektrisch mit der Grundplatte verbinden, und einen Schleifenabschnitt, der ein schleifenförmiges Leiterelement ist, das so auf einer Ebene parallel zur Grundplatte angeordnet ist, dass es zu einem äußeren Randabschnitt des Leiteranschlussabschnitts in einen bestimmten Abstand beabstandet ist, wobei ein Einspeisepunkt, der mit einer Zuleitung elektrisch verbunden ist, in dem Schleifenbereich angeordnet ist, und der Leiteranschlussabschnitt einen Bereich aufweist, der eine elektrostatische Kapazität bildet, die bei einer bestimmten Zielfrequenz eine Parallelresonanz mit einer Induktivität verursacht, die von den Kurzschlussabschnitten bereitgestellt wird.
Bei der vorstehenden Konfiguration ist der Bereich des Leiteranschlussabschnitts ein Bereich, der die elektrostatische Kapazität bildet, die bei der Zielfrequenz mit der von den Kurzschlussabschnitten bereitgestellten Induktivität parallel schwingt bzw. parallelresoniert. Aus diesem Grund entsteht durch Energieaustausch zwischen der Induktivität und der elektrostatischen Kapazität bei der Zielfrequenz eine Parallelresonanz und wird ein elektrisches Feld senkrecht zur Grundplatte und dem Leiteranschlussabschnitt zwischen der Grundplatte und dem Leiteranschlussabschnitt erzeugt. Dieses vertikale elektrische Feld breitet sich ausgehend von den Kurzschlussabschnitten zu dem äußeren Randabschnitt des Leiteranschlussabschnitts aus, und das vertikale elektrische Feld wird an dem äußeren Randabschnitt des Leiteranschlussabschnitts zu einem vertikal polarisierten elektrischen Feld und in den Raum abgestrahlt. Ferner wird dem Leiteranschlussabschnitt über den Schleifenabschnitt ein Strom zugeführt.
Demgemäß kann eine Antennenvorrichtung mit der vorstehenden Konfiguration eine Funkwelle mit bzw. bei der Zielfrequenz aussenden und hat ihre Richtwirkung in Bezug auf alle Richtungen einer Ebene parallel zur Grundplatte denselben Gewinn. Ferner können aufgrund der Reversibilität von Senden und Empfangen in Übereinstimmung mit der vorstehenden Konfiguration Funkwellen mit der Zielfrequenz empfangen werden.
Darüber hinaus beinhaltet die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung eine Vielzahl von Kurzschlussabschnitten. Die Vielzahl von Kurzschlussabschnitten dient dazu, den Leiteranschlussabschnitt bei Frequenzen um die Zielfrequenz virtuell in eine Vielzahl von Regionen zu unterteilen. Infolge dessen entsteht bei einer bestimmten Frequenz in der Nähe der Zielfrequenz eine Parallelresonanz aufgrund der elektrostatischen Kapazität, die von einer Region eines Teils des Leiteranschlussbereichs bereitgestellt wird. Das heißt, dass gemäß der vorstehenden Konfiguration die Antennenvorrichtung auch bei Frequenzen nahe der Zielfrequenz problemlos arbeitet und das Betriebsband insgesamt erweitert wird. Mit anderen Worten kann die Antennenvorrichtung in einem breiteren Frequenzband eingesetzt werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Außenansicht einer Antennenvorrichtung 100.
2 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 100.
3 ist eine Querschnittsansicht einer Antennenvorrichtung 100 entlang der in 2 gezeigten Linie III-III.
4 ist ein Diagramm zur Beschreibung der Anordnung eines Kurzschlussabschnitts 40 in einem Unterleiteranschlussabschnitt 31.
5 ist eine Grafik, die das Ergebnis eines VSWR-Vergleichs für jede Frequenz zeigt.
6 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 100.
7 ist ein Querschnitt einer Antennenvorrichtung 100 entlang der in 6 gezeigten Linie VII-VII.
8 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 100.
9 ist eine Grafik, die ein Ergebnis eines VSWR-Vergleichs für jede Frequenz zeigt.
10 ist ein Diagramm, das eine Richtwirkung einer Antennenvorrichtung 100 in vertikaler Richtung zeigt.
11 ist ein Diagramm, das die Richtwirkung einer Antennenvorrichtung 100 in horizontaler Richtung zeigt.
12 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 100.
13 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 100.
14 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Leiteranschlussabschnitts 30 zeigt.
15 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Leiteranschlussabschnitts 30 zeigt.
16 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Leiteranschlussabschnitts 30 zeigt.
17 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Leiteranschlussabschnitts 30 zeigt.
18 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Leiteranschlussabschnitts 30 zeigt.
19 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel eines Leiteranschlussabschnitts 30 zeigt.
20 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 100.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Außenansicht, die ein Beispiel einer Umrisskonfiguration einer Antennenvorrichtung 100 entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt. Ferner ist 2 eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung 100. 3 ist eine Querschnittsansicht durch die Antennenvorrichtung 100 entlang der in 2 gezeigten Linie III-III.
Die Antennenvorrichtung 100 ist dazu konfiguriert, Funkwellen mit bzw. bei einer vorbestimmten Zielfrequenz zu senden und zu empfangen. Natürlich kann als ein alternatives Ausführungsbeispiel die Antennenvorrichtung 100 auch für nur einen Sende- oder einen Empfangsvorgang verwendet werden. Die Zielfrequenz kann entsprechend ausgelegt sein, und bei dieser Erfindung wird eine Frequenz von 2650 MHz als Beispiel verwendet. Die Antennenvorrichtung 100 kann nicht nur Funkwellen mit der Zielfrequenz senden und empfangen, sondern auch Funkwellen mit Frequenzen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs oberhalb und unterhalb der Zielfrequenz. Der Einfachheit halber wird nachstehend auch das Frequenzband, in dem die Antennenvorrichtung 100 senden und empfangen kann, als ein Betriebsband bezeichnet.
Die Antennenvorrichtung 100 ist z.B. über ein Koaxialkabel mit einer drahtlosen Vorrichtung bzw. einem Funkgerät verbunden, und die von der Antennenvorrichtung 100 empfangenen Signale werden sequentiell an die drahtlose Vorrichtung ausgegeben. Darüber hinaus wandelt die Antennenvorrichtung 100 ein elektrisches Signal von der drahtlosen Vorrichtung in eine Funkwelle um und strahlt diese in den Raum aus. Die drahtlose Vorrichtung nutzt die von der Antennenvorrichtung 100 empfangenen Signale und liefert darüber hinaus Hochfrequenzleistung entsprechend Sendesignalen an die Antennenvorrichtung 100.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die Antennenvorrichtung 100 und die drahtlose Vorrichtung über ein Koaxialkabel verbunden sind, jedoch ist es ebenfalls möglich, diese unter Verwendung eines Speisekabels oder andere bekannte Kommunikationskabel (einschließlich Drähten und dergleichen) zu verbinden. Zusätzlich zu Koaxialkabeln können die Antennenvorrichtung 100 und die drahtlose Vorrichtung über eine gut bekannte Anpassungsschaltung, eine Filterschaltung oder dergleichen verbunden sein.
Nachstehend wird eine spezifische Konfiguration der Antennenvorrichtung 100 beschrieben. Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, beinhaltet die Antennenvorrichtung 100 eine Grundplatte 10, einen Trägerabschnitt 20, einen Leiteranschlussabschnitt 30, einen Kurzschlussabschnitt 40, einen Schleifenabschnitt 50 und eine Speiseleitung bzw. Zuleitung 60.
Die Grundplatte 10 ist eine quadratische Platte (hier kann sich Platte auch auf ein Blech usw. beziehen), die aus einem Leiter wie beispielsweise Kupfer hergestellt ist. Die Grundplatte 10 ist elektrisch mit dem Außenleiter des Koaxialkabels verbunden und stellt das Erdpotential (mit anderen Worten die Masse) in der Antennenvorrichtung 100 bereit. Die Form der Grundplatte 10 ist nicht auf eine quadratische Form beschränkt, solange die Grundplatte 10 größer ist als der Leiteranschlussbereich 30. Beispielsweise kann die Grundplatte 10 eine rechteckige Form, eine andere polygonale Form oder eine runde Form (einschließlich einer elliptischen Form) haben. Natürlich kann die Grundplatte 10 auch eine Form haben, die aus einer Kombination von geraden und gebogenen Abschnitten besteht.
Der Trägerabschnitt 20 ist ein plattenförmiges Element mit einer bestimmten Höhe H (siehe 3) und ist aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise Harz hergestellt. Der Trägerabschnitt 20 ist ein Element zur Positionierung der Grundplatte 10 und des plattenförmigen Leiteranschlussabschnitts 30 so, dass deren Oberflächenteile einander mit einem bestimmten Abstand H gegenüberliegen. Der Einfachheit halber wird die Oberfläche des Trägerabschnitts 20, auf dem der Leiteranschlussabschnitt 30 angeordnet ist, als eine Leiteranschlussoberfläche bezeichnet, und wird die Oberfläche des Trägerabschnitts 20, auf dem die Grundplatte 10 angeordnet ist, als eine Grundplattenoberfläche bezeichnet.
Die Form des Trägerabschnitts 20 ist nicht auf eine Plattenform beschränkt, solange der Trägerabschnitt 20 die vorstehend beschriebene Rolle erfüllt. Beispielsweise kann der Trägerabschnitt 20 eine Vielzahl von Pfosten sein, die die Grundplatte 10 und den Leiteranschlussabschnitt 30 so tragen, dass diese sich mit dem jeweiligen Abstand H dazwischen gegenüberliegen. Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Spalt zwischen der Grundplatte 10 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 mit Harz gefüllt (d.h. dem Trägerabschnitt 20), jedoch ist das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Stattdessen kann der Spalt zwischen der Grundplatte 10 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 hohl oder unter Vakuum sein, oder kann mit einem Dielektrikum mit einem bestimmten Dielektrizitätsverhältnis gefüllt sein. Darüber hinaus können die vorstehend beschriebenen beispielhaften Strukturen auch miteinander kombiniert sein.
Der Leiteranschlussabschnitt 30 ist eine regelmäßige hexagonale Platte (hier kann sich Platte auch auf ein Blech usw. beziehen), die aus einem Leiter wie beispielsweise Kupfer hergestellt ist. Der Leiteranschlussabschnitt 30 ist über den Trägerabschnitt 20 parallel (hier kann sich parallel auch auf im Wesentlichen parallel beziehen) zur Grundplatte 10 angeordnet. Hier ist z.B. die Form des Leiteranschlussabschnitts 30 ein regelmäßiges Sechseck. Andere Beispiele für die Form des Leiteranschlussabschnitts 30 beinhalten jedoch eine rechteckige Form oder andere Formen (z.B. ein Kreis, ein Achteck, usw.). Der Leiteranschlussabschnitt 30 kann eine linien- oder punktsymmetrische Form haben oder eine Form, die auf diesen Formen basiert. Eine Form, die auf einer bestimmten Form basiert, bezieht sich hier z.B. auf eine Form, bei der der Randabschnitt eine mäanderförmige Form hat, eine Form, bei der Kerben in dem Randabschnitt ausgeschnitten sind, eine Form, bei der ein Eckabschnitt abgerundet ist, oder dergleichen. Modifizierte Beispiele für die Form des Leiteranschlussabschnitts 30 werden später beschrieben.
Der Leiteranschlussabschnitt 30 und die Grundplatte 10 sind so angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen und somit als ein Kondensator wirken, der eine elektrostatische Kapazität ausbildet, die der Fläche des Leiteranschlussabschnitts 30 entspricht. Der Bereich bzw. die Fläche des Leiteranschlussabschnitts 30 ist ein Bereich bzw. eine Fläche, der bzw. die eine elektrostatische Kapazität ausbildet, die bei der Zielfrequenz mit einer durch den später beschriebenen Kurzschlussabschnitt 40 gebildeten Induktivität parallel schwingt bzw. parallelresoniert.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Konzept von sechs Unterleiteranschlussabschnitten 31, die durch virtuelles Aufteilen des Leiteranschlussabschnitts 30 in sechs Teile erhalten werden, eingeführt und behandelt. Jeder der mehreren Unterleiteranschlussabschnitte 31 ist eine individuelle Region, die durch Unterteilen des Leiteranschlussabschnitts 30 mit Linien erhalten wird, die jeden Vertexpunkt bzw. Scheitelpunkt oder Eckpunkt an einem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 mit einer Mitte des Leiteranschlussabschnitts 30 (nachstehend als ein Leiteranschlussmittelpunkt bezeichnet) verbinden. Die gestrichelten Linien auf dem in 1 und 2 gezeigten Leiteranschlussabschnitt 30 zeigen die Begrenzungslinien der Unterleiteranschlussabschnitte 31. Ferner entspricht ein Leiteranschlussmittelpunkt 30C dem Schwerpunkt des Leiteranschlussabschnitts 30. Insbesondere entspricht der Leiteranschlussmittelpunkt 30C in diesem Ausführungsbeispiel einem Punkt, der von jedem Scheitelpunkt, der ein regelmäßiges Sechseck bildet, gleich weit entfernt ist.
Der Kurzschlussabschnitt 40 ist ein elektrisch leitfähiges Element, das mit dem Leiteranschlussabschnitt 30 und der Grundplatte 10 elektrisch verbunden ist. Der Kurzschlussabschnitt 40 kann als ein leitfähiger Stift (nachstehend als ein Kurzschlussstift bezeichnet) ausgeführt sein. Abhängig von der Dicke des Kurzschlussstifts kann die Induktivität des Kurzschlussabschnitts 40 eingestellt werden.
Der Kurzschlussabschnitt 40 ist an mehreren Stellen in dem Leiteranschlussabschnitt 30 bereitgestellt. Insbesondere ist der Kurzschlussabschnitt 40 in jedem der mehreren Unterleiteranschlussabschnitte 31 bereitgestellt. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Position, an der der Kurzschlussabschnitt 40 in jedem Unterleiteranschlussabschnitt 31 bereitgestellt ist, vorzugsweise linear ausgehend von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu einer Mitte 31G dieses Unterleiteranschlussabschnitts 31 (nachfolgend Unterleiteranschlussmittelpunkt) hin angeordnet.
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs um einen bestimmten Unterleiteranschlussabschnitt 31. In 4 sind Darstellungen des Schleifenabschnitts 50 usw. weggelassen. Der Unterleiteranschlussmittelpunkt 31G entspricht dem Schwerpunkt des Unterleiteranschlussabschnitts 31. Da der Unterleiteranschlussabschnitt 31 ein gleichschenkliges Dreieck ist, ist der Unterleiteranschlussmittelpunkt 31G ein Punkt, der intern die sich ausgehend von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu dem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 erstreckende lotrechte Halbierende in einem Verhältnis von 2:1 aufteilt.
Der Abstand von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu dem Kurzschlussabschnitt 40 kann in geeigneter Weise ausgelegt werden. Durch Einstellen des Abstands von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu dem Kurzschlussabschnitt 40 kann die durch den Kurzschlussabschnitts 40 bereitgestellte Induktivität eingestellt werden. Eine gewünschte Induktivität kann durch Einstellen der Dicke eines als der Kurzschlussabschnitt 40 wirkenden Kurzschlussstifts in Übereinstimmung mit dem Abstand von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu dem Kurzschlussabschnitt 40 eingestellt erhalten werden.
Ferner muss der Kurzschlussabschnitt 40 nicht unbedingt auf einer geraden Linie (nachstehend als Unterleiteranschlussmittenlinie bezeichnet) von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu dem Unterleiteranschlussmittelpunkt 31G angeordnet sein. Wenn der Kurzschlussabschnitt 40 an anderen Stellen als auf der Unterleiteranschlussmittenlinie angeordnet ist, tritt eine Richtwirkungsabweichung bzw. Direktivitätsabweichung entsprechend der Abweichung von der Unterleiteranschlussmittenlinie auf. Der Kurzschlussabschnitt 40 kann an einer gegenüber der Unterleiteranschlussmittelachse versetzten Stelle angeordnet werden, solange die Direktivitätsabweichung innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs liegt.
Der Schleifenabschnitt 50 ist ein schleifenförmiges Leiterelement. Der Schleifenabschnitt 50 ist auf der Leiteranschlussoberfläche des Trägerabschnitts 20 in einem bestimmten Abstand D entfernt von dem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 ausgebildet. Die Umfangslänge des Schleifenabschnitts 50 ist als ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge von Funkwellen bei der Zielfrequenz bzw. Sollfrequenz (nachstehend als Zielwellenlänge bzw. Sollwellenlänge bezeichnet) ausgelegt. Solange der Abstand D ausreichend länger bzw. kürzer als die Zielwellenlänge ist, kann der spezifische Wert des Abstands D durch Simulation oder Experiment (nachstehend als Experiment usw. bezeichnet) geeignet bestimmt werden. Der Abstand D ist vorzugsweise mindestens 50-mal kleiner als die Zielwellenlänge. Ferner kann, solange die Breite des Schleifenabschnitts 50 ausreichend kleiner als die Zielwellenlänge ist, der spezifische Wert dieser Breite geeignet ausgelegt werden.
Darüber hinaus kann die Umfangslänge des Schleifenabschnitts 50 als eine elektrische Länge (d.h. eine so bezeichnete effektive Länge) behandelt werden. Die elektrische Länge ist die Länge für Funkwellen und wird auf der Grundlage der Dielektrizitätskonstanten des Trägerabschnitts 20 und dergleichen bestimmt.
Die Zuleitung 60 ist eine Mikrostreifenleitung, die auf der Leiteranschlussoberfläche des Trägerabschnitts 20 bereitgestellt ist, um den Schleifenabschnitt 50 mit Strom zu versorgen. Ein Ende der Zuleitung 60 ist elektrisch mit dem Innenleiter des Koaxialkabels verbunden, und das andere Ende der Zuleitung 60 ist auf der Leiteranschlussoberfläche so ausgebildet, dass es mit dem Schleifenabschnitt 50 elektromagnetisch gekoppelt ist. Ein Stromeingang von der Zuleitung 60 breitet sich über den Schleifenabschnitt 50 zu dem Leiteranschlussabschnitt 30 aus, um den Leiteranschlussabschnitt 30 zu erregen.
Ferner wird dann, wenn der Abstand D zwischen dem Schleifenabschnitt 50 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 relativ zu der Zielwellenlänge zu groß ist, der Stromzufluss von dem Schleifenabschnitt 50 zu dem Leiteranschlussabschnitt 30 reduziert, und wird die Leistung (z.B. der Gewinn) der Antennenvorrichtung 100 verschlechtert. Aus diesem Grund ist der Abstand D, wie vorstehend beschrieben wurde, vorzugsweise mindestens 50-mal kleiner als die Zielwellenlänge.
Der Einfachheit halber wird nachstehend der Endabschnitt der Zuleitung 60 hin zu dem Schleifenabschnitt 50 als schleifenseitiger Endabschnitt bezeichnet. In dem Schleifenabschnitt 50 dient der dem schleifenseitigen Endabschnitt am nächsten liegende Punkt als ein Einspeisepunkt 51. Die Erfinder haben durch Experimente usw. festgestellt, dass dann, wenn der Einspeisepunkt 51 an einem Punkt bereitgestellt ist, der die Unterleiteranschlussmittellinie auf dem äußeren Randabschnitt 30A schneidet (nachstehend als Außenrandzwischenpunkt bezeichnet), nicht der Leiteranschlussabschnitt 30 gut angeregt wird, sondern der äußere Randmittelpunkt. Demgegenüber wurde dann, wenn der Einspeisepunkt 51 an einem anderen Punkt als dem Außenrandzwischenpunkt bereitgestellt ist, bestätigt, dass die gewünschte Leistung erreicht werden kann. Daher ist der Einspeisepunkt 51 vorzugsweise an einer anderen Stelle als dem Außenrandzwischenpunkt bereitgestellt.
Insbesondere ist in einem stärker bevorzugten Aspekt des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Speiseleitung 60 so ausgeformt, dass der Einspeisepunkt 51 in der Nähe einer Grenzlinie zwischen den Unterleiteranschlussabschnitten 31 liegt. Damit soll der Strom aus der Zuleitung 60 in eine Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitten 31 fließen können.
Die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung 100 kann z.B. in einem sich bewegenden Objekt wie etwa einem Fahrzeug eingesetzt werden. Wenn die Antennenvorrichtung 100 in einem Fahrzeug verwendet wird, wird die Antennenvorrichtung 100 vorzugsweise auf einem Dachabschnitt des Fahrzeugs so angeordnet, dass die Grundplatte 10 im Wesentlichen horizontal ist und eine Richtung von der Grundplatte 10 zu dem Leiteranschlussabschnitt 30 im Wesentlichen mit der Zenitrichtung übereinstimmt.
Die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung 100 kann z.B. durch das folgende Verfahren ausgestaltet werden. Zunächst wird die planare Form (einschließlich der Größe) des Leiteranschlussabschnitts 30 vorläufig entsprechend der elektrostatischen Kapazität bestimmt, die durch den Leiteranschlussabschnitt 30 gebildet werden soll. Als Nächstes wird ausgehend von der vorläufig bestimmten Form des Leiteranschlussabschnitts 30 der Schleifenabschnitt 50 ausgestaltet und die Umfangslänge des Schleifenabschnitts 50 berechnet. Dann wird die Größe (z.B. der Innendurchmesser usw.) des Schleifenabschnitts 50 so korrigiert, dass die Umfangslänge des Schleifenabschnitts 50 ein ganzzahliges Vielfaches der Zielwellenlänge ist, und wird die Form des Leiteranschlussabschnitts 30 so korrigiert, dass ein gewünschter Abstand D ausgebildet wird.
Dann werden die Dicke und die Positionen des Kurzschlussabschnitts 40 entsprechend der korrigierten Fläche des Leiteranschlussabschnitts 30 bestimmt. Ist die Fläche des Leiteranschlussabschnitts 30 bekannt, ist, da auch die durch den Leiteranschlussabschnitt 30 gebildete elektrostatische Kapazität bekannt ist, auch die Induktivität bekannt, die durch den Kurzschlussabschnitt 40 ausgebildet werden soll. Die durch den Kurzschlussabschnitt 40 auszubildende Induktivität ist ein Wert, der eine Parallelschwingung bzw. Parallelresonanz mit der durch den Leiteranschlussabschnitt 30 gebildeten elektrostatischen Kapazität bei der Zielfrequenz bewirkt. Durch ein solches Verfahren kann die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung 100 hergestellt werden.
Als Nächstes wird der Betrieb der Antennenvorrichtung 100 beschrieben. Der Betrieb der Antennenvorrichtung 100 beim Senden von Funkwellen und der Betrieb der Antennenvorrichtung 100 beim Empfangen von Funkwellen sind gegenseitig reversibel bzw. vertauschbar. Daher wird als ein Beispiel der Betrieb des Ausstrahlens von Funkwellen in jeder Betriebsart beschrieben und werden Beschreibungen des Empfangens von Funkwellen weggelassen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird der Leiteranschlussabschnitt 30 an dem Kurzschlussabschnitt 40 zu der Grundplatte 10 kurzgeschlossen, und ist die Fläche des Leiteranschlussabschnitts 30 gleich einer Fläche zur Ausbildung einer elektrostatischen Kapazität, die bei der Zielfrequenz mit der von dem Kurzschlussabschnitt 40 bereitgestellten Induktivität parallel schwingt. Aus diesem Grund entsteht durch den Energieaustausch zwischen der Induktivität und der elektrostatischen Kapazität eine Parallelresonanz, und wird zwischen der Grundplatte 10 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 ein elektrisches Feld senkrecht zu der Grundplatte 10 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 erzeugt.
Bei der Antennenvorrichtung 100 ist, da der Kurzschlussabschnitt 40 an Positionen symmetrisch um den Leiteranschlussmittelpunkt 30C angeordnet ist, die Ausbreitungsrichtung des elektrischen Felds in allen Bereichen von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C aus gesehen gleich (z.B. eine Richtung ausgehend von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C zu dem äußeren Randabschnitt bzw. Außenrandabschnitt 30A). Darüber hinaus ist die Stärke dieses elektrischen Felds in der Nähe des Kurzschlussabschnitts 40 Null und liegt an dem äußeren Randabschnitt 30A auf einem Maximalwert.
Das heißt, die Intensität des zwischen der Grundplatte 10 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 erzeugten elektrischen Felds steigt in einer Richtung ausgehend von dem Kurzschlussabschnitt 40 hin zu dem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 an. Mit anderen Worten breitet sich das vertikale elektrische Feld ausgehend von dem Kurzschlussabschnitt 40 hin zu dem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 aus. Dann wird das vertikale elektrische Feld an dem äußeren Randabschnitt 30A zu vertikal polarisierten Wellen und wird in den Raum abgestrahlt.
Mit anderen Worten ist die Antennenvorrichtung 100 für vertikal polarisierte Wellen in alle Richtungen ausgehend von dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C hin zu den Randabschnitten omnidirektional. Daher ist dann, wenn die Grundplatte 10 horizontal angeordnet ist, die Antennenvorrichtung 100 in der horizontalen Ebene omnidirektional. Ferner hat, da die Ausbreitungsrichtung des elektrischen Felds in Bezug auf den Leiteranschlussmittelpunkt 30C symmetrisch ist, die Antennenvorrichtung 100 in allen Richtungen entlang der horizontalen Ebene im Wesentlichen den gleichen Gewinn.
5 ist eine Grafik, die das Stehwellenverhältnis (VSWR: Voltage Standing Wave Ratio) für jede Frequenz der Antennenvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Vergleich zu dem VSWR einer Referenzkonfiguration zeigt. Die Referenzkonfiguration hierin ist eine Konfiguration, bei der der Schleifenabschnitt 50 aus der Antennenvorrichtung 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels entfernt ist, während andere Konfigurationen (z.B. die Größe usw. des Leiteranschlussabschnitts 30) gleich sind.
Wie in 5 gezeigt ist, beträgt in der Referenzkonfiguration das Betriebsband 2,7%, wohingegen in Übereinstimmung mit der Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Betriebsband 4,1% beträgt. Das heißt, dass das Operationsband je nach der Konfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels erweitert werden kann. Ferner bezieht sich der Betriebsbandbereich wie hierin verwendet auf ein Band, in dem das VSWR 3 oder weniger beträgt. Im Allgemeinen wird ein Bereich, in dem das VSWR 3 oder weniger beträgt, oft als Frequenzen mit praktischen Einsatzmöglichkeiten angesehen.
Darüber hinaus kann, da die vorstehend beschriebene Antennenvorrichtung 100 eine Antennenvorrichtung ist, die nach denselben Prinzipien wie die in dem Patentdokument 1 beschriebene Antennenvorrichtung arbeitet (d.h. als eine Parallelresonanz-Antennenvorrichtung), kann gegenüber einer Serienresonanz-Antennenvorrichtung (z.B. einer Monopolantenne) die Höhe der Antennenvorrichtung 100 reduziert werden (d.h. die Dicke der Antennenvorrichtung 100 kann verringert werden). Das heißt, dass es gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel möglich ist, sowohl eine Reduzierung der Dicke als auch eine Verbreiterung der Bandbreite der Antennenvorrichtung zu erreichen.
Ferner ist der Grund, warum das Betriebsband durch die Bereitstellung des Schleifenabschnitts 50 erweitert werden kann, wie folgt. Durch Bereitstellen einer Vielzahl von Kurzschlussabschnitten 40 in dem Leiteranschlussabschnitt 30 wird der Leiteranschlussabschnitt 30 praktisch bzw. virtuell in eine Vielzahl von Bereichen (d.h. die Unterleiteranschlussabschnitte 31) unterteilt.
Infolge dessen werden bei einer bestimmten Frequenz die Unterleiteranschlussabschnitte 31 relativ weit weg von dem Einspeisepunkt 51 in geringerem Maße angeregt, und wird das elektrische Feld in weniger Regionen in dem Leiteranschlussabschnitt 30 verteilt. Mit anderen Worten werden bei einer bestimmten Frequenz die mehreren Unterleiteranschlussabschnitte 31, die relativ nahe an dem Einspeisepunkt 51 liegen, zu einem einzigen Leiteranschlussabschnitt zusammengefasst. Natürlich ist die Fläche einer Region, die durch Kombinieren einer Teilmenge der Unterleiteranschlussabschnitte 31 gebildet wird, kleiner als die Fläche des ursprünglichen Leiteranschlussabschnitts 30. Dementsprechend nimmt die Menge der elektrostatischen Kapazität, die zur parallelen Anregung beiträgt, ab, so dass die parallele Resonanz bei einer gegenüber der Zielfrequenz verschobenen Frequenz auftritt.
Hierbei fließt dann, wenn ein Einspeisepunkt an dem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 bereitgestellt ist, ohne wie in der Referenzkonfiguration einen Schleifenabschnitt 50 zu durchlaufen, ein relativ starker Strom in den Leiteranschlussabschnitt 30. Infolgedessen wird eine relativ enge elektromagnetische Kopplung zwischen den gegenseitigen Unterleiteranschlussabschnitten 31 bewirkt und ist es unwahrscheinlich, dass eine Anregung bei gegenüber der Zielfrequenz verschobenen Frequenz erfolgt bzw. auftritt. Demgegenüber wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Strom aus der Zuleitung 60 verteilt und fließt in den Leiteranschlussabschnitt 30. Infolge dessen wird im Vergleich mit der Referenzkonfiguration die Kopplung zwischen den Unterleiteranschlussanteilen 31 relativ schwach und erfolgt tendenziell eine Anregung auch bei Frequenzen, die von der Zielfrequenz abweichen.
Natürlich erfolgt, da der Schleifenabschnitt 50, der eine Rolle bei der Stromversorgung des Leiteranschlussabschnitts 30 spielt, außerhalb aller Unterleiteranschlussabschnitte 31 angeordnet ist, ein Betrieb auch dann, wenn alle Unterleiteranschlussabschnitte 31 gekoppelt sind. Das heißt, der Betrieb erfolgt ebenfalls bei einer Frequenz, die der Fläche des Leiteranschlussbereichs 30 entspricht. Hier bezieht sich eine Region, die durch die miteinander gekoppelten Unterleiteranschlussabschnitte 31 definiert ist, auf eine Region, in der ein relativ starkes elektrisches Feld verteilt ist.
Ferner kann dann, wenn der Schleifenabschnitt 50 der Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitten 31 als eine Übertragungsleitung Strom zuführt, der Schleifenabschnitt 50 als zur Ausrichtung der Phasenunterschiede zwischen benachbarten Unterleiteranschlussabschnitten 31 auf die gleiche Phase beitragend oder jedem Unterleiteranschlussabschnitt 31 eine geeignete Phasendifferenz zuweisend angesehen werden, so dass sich der Abstrahlungsgewinn des gesamten Leiteranschlussabschnitts 30 verbessert.
Obwohl vorstehend ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, so dass verschiedene nachstehend beschriebene Modifikationen ebenfalls in dem technischen Rahmen der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Darüber hinaus sind verschiedene Modifikationen in einem Bereich bereitgestellt, der nicht von dem Kern der vorliegenden Erfindung abweicht, wie nachstehend beschrieben wird.
Ferner sind Elemente mit denselben Funktionen wie diejenigen der in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ist daher eine Beschreibung derselben weggelassen. Ferner kann dann, wenn nur eine Teilkonfiguration beschrieben wird, die Konfiguration des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels auf die anderen Teile angewendet werden.
[Erstes modifiziertes Beispiel]
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein beispielhafter Aspekt beschrieben, in dem der Schleifenabschnitt 50 auf der Oberfläche als der Leiteranschlussabschnitt 30 bereitgestellt ist, jedoch ist dies nicht beschränkend. Beispielsweise kann der Schleifenabschnitt 50 auf einer Ebene parallel zu dem Leiteranschlussabschnitt 30 so angeordnet sein, dass ein vorbestimmter Abstand D mit dem äußeren Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 ausgebildet wird. 6 und 7 sind Beispiele für Konfigurationen, die der als dieses erste modifizierte Beispiel gezeigten Idee entsprechen, und zeigen eine Konfiguration, bei der der Schleifenabschnitt 50 auf einer Ebene zwischen dem Leiteranschlussabschnitt 30 und der Grundplatte 10 bereitgestellt ist.
Ferner ist in 6 und 7 ein Beispiel gezeigt, in dem der Schleifenabschnitt 50 so erzeugt ist, dass er in einer Draufsicht gesehen innerhalb bzw. einwärts des äußeren Randabschnitts 30A (mit anderen Worten näher zu dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C) liegt, jedoch ist dies nicht beschränkend. Der Schleifenabschnitt 50 kann stattdessen so erzeugt sein, dass er in einer Draufsicht gesehen außerhalb bzw. auswärts des äußeren Randabschnitts 30A liegt. Ferner ist in 6 und 7 ein beispielhafter Aspekt gezeigt, in dem der Schleifenabschnitt 50 auf einer Ebene näher an der Grundplatte 10 als an dem Leiteranschlussabschnitt 30 angeordnet ist, jedoch ist dies nicht beschränkend. Der Schleifenabschnitt 50 kann auf einer Ebene auf der Seite angeordnet sein, auf der die Grundplatte 10 von dem Leiteranschlussabschnitt 30 aus gesehen nicht vorhanden ist. Das heißt, der Schleifenabschnitt 50 kann oberhalb des bzw. über dem Leiteranschlussabschnitt(s) 30 angeordnet sein.
Notwendig ist jedoch, dass der Schleifenabschnitt 50 und der Leiteranschlussabschnitt 30 stark elektromagnetisch gekoppelt sind. Daher wird bevorzugt, dass der Schleifenabschnitt 50 auf derselben Ebene, in der der Leiteranschlussabschnitt 30 bereitgestellt ist, oder in einer parallelen Ebene, die ausreichend nahe liegt, um den Schleifenabschnitt 50 stark mit dem Leiteranschlussabschnitt 30 zu koppeln, bereitgestellt ist.
[Zweites modifiziertes Beispiel]
Wie in 8 dargestellt ist, kann der Leiteranschlussabschnitt 30 mit Schlitzabschnitten 70 versehen sein, die so entlang der Begrenzungslinien der Unterleiteranschlussabschnitte 31 geschnitten sind, dass sie sich von dem äußeren Randabschnitt 30A zu dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C hin erstrecken. Eine solche Konfiguration wird als zweites modifiziertes Beispiel bezeichnet.
Ein Ende jedes Schlitzabschnitts 70 ist mit dem Spalt zwischen dem Schleifenabschnitt 50 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 verbunden. Der Endabschnitt jedes Schlitzabschnitts 70, der sich in Richtung des Leiteranschlussmittelpunkts befindet, wird der Einfachheit halber als ein mittenseitiger Endabschnitt bezeichnet. Die Länge des Schlitzabschnitts 70 ist beliebig. In der Konfiguration dieses zweiten modifizierten Beispiels ist jedoch der Abstand zwischen dem mittenseitigen Endabschnitt und dem Leiteranschlussmittelpunkt auf gleich oder größer als 1/100 der Zielwellenlänge festgelegt, so dass jeder Unterleiteranschlussabschnitt 31 nicht physisch von anderen Unterleiteranschlussabschnitten 31 getrennt ist. Infolge dessen ist jeder Unterleiteranschlussabschnitt 31 in der Nähe des Leiteranschlussmittelpunktes miteinander verbunden.
9 ist eine Grafik zur Erklärung der Auswirkungen des Bereitstellens der Schlitzabschnitte 70, und ist eine Grafik, die das VSWR für jede Frequenz in einer Antennenvorrichtung zeigt, die die jeweiligen Konfigurationen des zweiten modifizierten Beispiels, des Ausführungsbeispiels und der Referenzkonfiguration übernimmt. Die gestrichelte Linie in der Figur repräsentiert ein VSWR in der Referenzkonfiguration, die Punkt-Strich-Kettenlinie repräsentiert ein VSWR in dem Ausführungsbeispiel und die durchgezogene Linie repräsentiert ein VSWR in dem zweiten modifizierten Beispiel.
Wie in 9 gezeigt ist, kann in Übereinstimmung mit der Konfiguration des zweiten modifizierten Beispiels das Betriebsband weiter als in dem Ausführungsbeispiel erweitert werden. Konkret kann im Vergleich zur Referenzkonfiguration der Betrieb mit einem zweifachen oder darüber hinaus größeren Betriebsband durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass durch die Bereitstellung der Schlitzabschnitte 70 auf den Begrenzungslinien der Unterleiteranschlussabschnitte 31 die Kopplung zwischen den Unterleiteranschlussabschnitten 31 im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel geringer wird und es für verschiedene Kombinationen von Unterleiteranschlussabschnitten 31 leichter ist, frequenzabhängig zu arbeiten.
10 zeigt die Richtwirkung bzw. Direktivität in der vertikalen Richtung für die Antennenvorrichtung 100 des zweiten modifizierten Beispiels, und 11 zeigt die Richtwirkung in der horizontalen Richtung für die Antennenvorrichtung 100 des zweiten modifizierten Beispiels. Die gestrichelte Linie in jeder Figur zeigt die Richtwirkung der Referenzkonfiguration, und die durchgezogene Linie zeigt die Richtwirkung entsprechend der Konfiguration des zweiten modifizierten Beispiels.
Wie in 10 und 11 gezeigt ist, kann die omnidirektionale Abstrahlung vertikal polarisierter Wellen in der horizontalen Ebene äquivalent zu der Referenzkonfiguration erhalten werden. Ferner ist die vertikale Richtung wie hier verwendet eine Richtung von der Grundplatte 10 zu dem Leiteranschlussabschnitt 30, und ist die horizontale Richtung eine Richtung von dem Leiteranschlussmittelabschnitt zu dem äußeren Randabschnitt 30A. Obwohl Diagramme, die die Richtwirkung in der Konfiguration des Ausführungsbeispiels zeigen, weggelassen sind, wird die omnidirektionale Abstrahlung vertikal polarisierter Wellen in der horizontalen Ebene äquivalent zu Referenzkonfiguration auch in dem Ausführungsbeispiel erhalten.
[Drittes modifiziertes Beispiel]
Wie in 12 gezeigt ist, kann ein lineares Leiterelement (nachstehend als lineares Element bezeichnet) 80, das sich von dem Schleifenabschnitt 50 zu dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C erstreckt, in der Mitte jedes in dem zweiten modifizierten Beispiel eingeführten Schlitzabschnitts 70 bereitgestellt sein. Ferner entspricht die Mittellinie der Schlitzabschnitte 70 den Begrenzungslinien der Unterleiteranschlussabschnitte 31. Mit anderen Worten ist die Mittellinie eine Linie, die parallel zu der Längsrichtung des Schlitzabschnitts 70 verläuft und die die Breite des Schlitzabschnitts 70 halbiert.
Auf der Mittellinie jedes Schlitzabschnitts 70 ist das lineare Element 80 so ausgebildet, dass ein Ende mit dem Schleifenabschnitt 50 verbunden ist und das andere Ende mit dem Leiteranschlussabschnitt 30 in der Nähe des Leiteranschlussmittelpunkts verbunden ist. Mit anderen Worten verbindet das lineare Element 80 den Bereich nahe dem Leiteranschlussmittelpunkt des Leiteranschlussabschnitts 30 elektrisch mit dem Schleifenabschnitt 50 und schwächt die kapazitive Kopplung zwischen den Unterleiteranschlussabschnitten 31. Der in den Schleifenbereich 50 fließende Strom fließt nicht nur von dem Schleifenbereich 50, sondern auch von den linearen Elementen 80 zu den Unterleiteranschlussbereichen 31.
Das heißt, dass in Übereinstimmung mit der Konfiguration des dritten modifizierten Beispiels der Strom aus dem Einspeisepunkt 51 leichter an die Unterleiteranschlussabschnitte 31 geliefert wird. Daher kann der obere Grenzwert des Abstands D zwischen dem Schleifenabschnitt 50 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 gegenüber dem Ausführungsbeispiel erhöht werden. Mit anderen Worten können Beschränkungen bezüglich des Abstands D zwischen dem Schleifenabschnitt 50 und dem Leiteranschlussabschnitt 30 gelockert werden.
[Viertes modifiziertes Beispiel]
13 zeigt eine weitere Modifikation des dritten modifizierten Beispiels, in dem jeder Schlitzabschnitt 70 so lange verlängert ist, bis er mit den anderen Schlitzabschnitten 70 verbunden ist, und jeder Unterleiteranschlussabschnitt 31 von den anderen Unterleiteranschlussabschnitten 31 getrennt ist. Das heißt, die Bereiche, die durch physisches Teilen des Leiteranschlussabschnitts 30 erhalten werden, arbeiten wie die Unterleiteranschlussabschnittbereiche 31.
In dem Fall, in dem die linearen Elemente 80 innerhalb der Schlitzabschnitte 70 bereitgestellt sind, ist auch dann, wenn jeder Unterleiteranschlussabschnitt 31 von den anderen Unterleiteranschlussabschnitten 31 wie in 13 gezeigt getrennt ist, der Betrieb derselbe wie in dem vorstehend beschriebenen zweiten modifizierten Beispiel usw.
[Fünftes modifiziertes Beispiel]
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel und verschiedenen modifizierten Beispielen ist die planare Form des Leiteranschlussabschnitts 30 ein regelmäßiges Sechseck, jedoch ist dies nicht beschränkend. Wie in 14 bis 18 gezeigt ist, können verschiedene Formen verwendet werden. Dementsprechend können auch die Unterleiteranschluss-Portionen 31 verschiedene Formen annehmen. In 14 bis 18 ist die Darstellung der Grundplatte 10 weggelassen.
14 zeigt eine Konfiguration, bei der die planare Form des Leiteranschlussabschnitts 30 eine quadratische Form ist und der Leiteranschlussabschnitt 30 durch die Diagonale dieser quadratischen Form in vier Unterleiteranschlussabschnitte 31 unterteilt ist. 15 zeigt eine Konfiguration, bei der die planare Form des Leiteranschlussabschnitts 30 ein regelmäßiges Fünfeck ist und der Leiteranschlussabschnitt 30 durch Linien, die sich von der Mitte des regulären Fünfecks aus zu jedem Scheitelpunkt bzw. jedem Eckpunkt des regelmäßigen Fünfecks erstrecken, in fünf Untereiteranschlussabschnitte 31 unterteilt ist.
16 zeigt eine Konfiguration, bei der die planare Form des Leiteranschlussabschnitts 30 ein regelmäßiges Dodekagon bzw. Zwölfeck ist und der Leiteranschlussabschnitt 30 durch Linien, die sich von der Mitte des regelmäßigen Dodekagons aus zu jedem Scheitelpunkt bzw. Eckpunkt des regelmäßigen Dodekagons erstrecken, in zwölf Unterleiteranschlussabschnitte 31 unterteilt ist. 17 zeigt eine Konfiguration, bei der die planare Form des Leiteranschlussabschnitts 30 kreisförmig ist und der Leiteranschlussabschnitt 30 unter Verwendung gerader Linien, die durch die Mitte des Kreises verlaufen, in sechs gleich große Unterleiteranschlussabschnitte 31 unterteilt ist.
18 zeigt eine Konfiguration, bei der die planare Form des Leiteranschlussabschnitts 30 ein regelmäßiges Achteck ist und der Leiteranschlussabschnitt 30 durch gerade Linien, die sich von der Mitte des regelmäßigen Achtecks aus zu dem äußeren Randabschnitt 30A erstrecken, in vier gleich große Unterleiteranschlussabschnitte 31 unterteilt ist.
In jeder dieser Konfigurationen hat der Leiteranschlussabschnitt 30 eine Form, die zumindest einer punktsymmetrischen Form um den Leiteranschlussmittelpunkt 30C oder einer liniensymmetrischen Form um eine gerade Linie, die durch den Leiteranschlussmittelpunkt 30C verläuft, entspricht. Außerdem ist die Form des Leiteranschlussabschnitts 30 nicht auf die vorstehend beschriebenen Formen beschränkt. Zum Beispiel kann sie eine elliptische Form oder dergleichen sein. Für die Form des Leiteranschlussabschnitts 30 können verschiedene Formen verwendet werden. Dementsprechend können auch die Unterleiteranschlussabschnitte 31 verschiedene Formen haben. Der Abstand D zwischen dem Leiteranschlussabschnitt 30 und dem Schleifenabschnitt 50 ist jedoch so festgelegt, dass er die vorstehend erwähnten Bedingungen erfüllt.
Ferner sind die Formen der mehreren Unterleiteranschlussabschnitte nicht notwendigerweise alle gleich. Jeder Unterleiteranschlussabschnitt 31 kann so ausgebildet sein, dass ein weiterer Unterleiteranschlussabschnitt 31 an einer Position, die um eine gerade Linie, die durch den Leiteranschlussmittelpunkt 30C verläuft, liniensymmetrisch ist, oder an einer mit dem Leiteranschlussmittelpunkt 30C als dem Symmetriezentrum punktsymmetrischen Position vorhanden ist. Zum Beispiel können, wie in 19 gezeigt ist, zwei Paare von Unterleiteranschlussabschnitten 31 mit unterschiedlichen Größen festgelegt sein.
Ferner stellt jede der 14 bis 18 eine Konfiguration dar, bei der die Schlitzabschnitte 70 wie in dem zweiten modifizierten Beispiel bereitgestellt sind, der Schlitzabschnitt 70 jedoch nicht wie in dem Ausführungsbeispiel bereitgestellt zu sein braucht. Ferner können wie in dem dritten modifizierten Beispiel auch die linearen Elemente 80 bereitgestellt sein.
Darüber hinaus haben, obwohl vorstehend verschiedene Formen und Unterteilungszahlen als Beispiele angegeben wurden, die Erfinder festgestellt, dass, um das Betriebsband der Antennenvorrichtung 100 im Vergleich zu der Referenzkonfiguration zu verbreitern, der Leiteranschlussabschnitt 30 vorzugsweise so unterteilt wird, dass er fünf oder mehr Unterleiteranschlussabschnittabschnitte 31 beinhaltet. Wenn die Anzahl der Unterleiteranschlussabschnitte 31 vier oder weniger beträgt, wird angenommen, dass die Kopplung zwischen den Unterleiteranschlussabschnitten 31 stark ist, weil die Unterteilungszahl relativ klein ist und es daher schwierig ist, Betriebsbereiche in dem Leiteranschlussabschnitt 30 auszubilden.
[Sechstes modifiziertes Beispiel]
Der äußere Randabschnitt 30A des Leiteranschlussabschnitts 30 kann eine mäandrierende Form haben, wie in 20 gezeigt ist. Ferner kann er auch eine Wellenform haben. Der Schleifenabschnitt 50 sollte dem äußeren Randabschnitt 30A in dem bestimmten Abstand D zugewandt sein bzw. gegenüberliegen.
[Andere modifizierte Beispiele]
In der vorstehenden Beschreibung sind beispielhafte Aspekte bereitgestellt, in welchen die Antennenvorrichtung 100 eine unsymmetrisch gespeiste Antennenvorrichtung ist, jedoch ist dies nicht beschränkend. Die Grundplatte 10 kann so gestaltet werden, dass sie die gleiche Form wie die des Leiteranschlussabschnitts 30 hat, so dass sie als symmetrische Antenne arbeitet.
Ferner sind in der vorstehenden Beschreibung beispielhafte Aspekte bereitgestellt, in welchen die Spannungsversorgung des Schleifenabschnitts 50 und des Leiteranschlussabschnitts 30 durch elektromagnetische Kopplung (hauptsächlich kapazitive Kopplung) zwischen der Zuleitung 60 und dem Schleifenabschnitt 50 erfolgt, jedoch ist dies nicht beschränkend. Als Stromversorgungssystem kann ein direkt koppelndes Stromversorgungssystem verwendet werden. Ferner ist in der vorstehenden Beschreibung die Umfangslänge des Schleifenabschnitts 50 als ganzzahliges Vielfaches der Zielwellenlänge festgelegt. Die Umfangslänge des Schleifenabschnitts 50 kann jedoch auch ein ganzzahliges Vielfaches der halben Zielwellenlänge sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016035988 [0001]
US 7911386 [0006]

Claims

Antennenvorrichtung, umfassend: eine Grundplatte (10), die ein flaches, plattenförmiges Leiterelement ist; einen Leiteranschlussabschnitt (30), der ein flaches plattenförmiges Leiterelement ist, das parallel zur Grundplatte angeordnet ist, um der Grundplatte zugewandt zu sein, wobei der Leiteranschlussabschnitt in einen bestimmten Abstand zu der Grundplatte beabstandet ist; mehrere Kurzschlussabschnitte (40), die den Leiteranschlussabschnitt elektrisch mit der Grundplatte verbinden; und einen Schleifenabschnitt (50), der ein schleifenförmiges Leiterelement ist, das auf einer Ebene parallel zur Grundplatte angeordnet ist, so dass es zu einem äußeren Randabschnitt des Leiteranschlussabschnitts in einen bestimmten Abstand beabstandet ist, wobei ein Einspeisepunkt, der mit einer Zuleitung elektrisch verbunden ist, in dem Schleifenbereich angeordnet ist, und der Leiteranschlussabschnitt einen Bereich aufweist, der eine elektrostatische Kapazität bildet, die bei einer bestimmten Zielfrequenz eine Parallelresonanz mit einer Induktivität verursacht, die von den Kurzschlussabschnitten bereitgestellt wird.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Leiteranschlussabschnitt eine planare Form hat, die eine Form ist oder auf einer solchen basiert, die liniensymmetrisch um eine gerade Linie ist, die durch einen Leiteranschlussmittelpunkt oder einen Punkt symmetrisch um den Leiteranschlussmittelpunkt als einem Symmetriezentrum verläuft, wobei der Leiteranschlussmittelpunkt ein Punkt in einer Mitte des Leiteranschlussabschnitts ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Leiteranschlussabschnitt virtuell oder physisch in eine Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitten aufgeteilt ist, jeder der Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitten an einer Position in dem Leiteranschlussabschnitt so angeordnet ist, dass ein anderer der Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitten an einer Position vorhanden ist, die um eine gerade Linie liniensymmetrisch ist, die durch den Leiteranschlussmittelpunkt oder einen Punkt symmetrisch um den Leiteranschlussmittelpunkt als einem Symmetriezentrum verläuft, und die Kurzschlussabschnitte in jedem der Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitte bereitgestellt sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Leiteranschlussabschnitt mit einem Schlitzabschnitt (70) versehen ist, der ein Abschnitt ist, der in Form einer geraden Linie auf einer Begrenzungslinie der Unterleiteranschlussabschnitte ausgeschnitten ist, wobei der Schlitzabschnitt eine bestimmte Länge in einer Richtung von dem äußeren Randabschnitt zu dem Leiteranschlussmittelpunkt aufweist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 4, bei der ein lineares Element (80), das ein lineares Leiterelement ist, das den Schleifenabschnitt mit dem Leiteranschlussabschnitt verbindet, auf einer Mittellinie des Schlitzabschnitts bereitgestellt ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der jeder der Vielzahl von Unterleiteranschlussabschnitten in einem Bereich, in dem sich der Leiteranschlussmittelpunkt befindet, elektrisch miteinander verbunden ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Unterleiteranschlussabschnitte durch physisches Teilen des Leiteranschlussabschnitts derart, dass jeder der Unterleiteranschlussabschnitte durch einen bestimmten Abstand zu anderen der Unterleiteranschlussabschnitte beabstandet ist, erzeugt sind, lineare Elemente (80), die sich von dem Schleifenabschnitt zu dem Leiteranschlussmittelpunkt hin erstrecken, zwischen den Unterleiteranschlussabschnitten bereitgestellt sind, und die linearen Elemente an dem Leiteranschlussmittelpunkt miteinander verbunden sind.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der der Einspeisepunkt durch elektromagnetische Kopplung zwischen dem Schleifenabschnitt und einer mit der Zuleitung elektrisch verbundenen Mikrostreifenleitung (60) realisiert ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der der Einspeisepunkt an einer Stelle auf einer Linie bereitgestellt ist, die sich ausgehend von einer Begrenzungslinie der Unterleiteranschlussabschnitte in dem Schleifenabschnitt erstreckt.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, bei der die Grundplatte dieselbe Form hat wie der Leiteranschlussabschnitt, um als eine symmetrische Antenne zu arbeiten.