JP2004214863A - Antenna system and communication terminal equipment - Google Patents

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JP2004214863A
JP2004214863A JP2002380747A JP2002380747A JP2004214863A JP 2004214863 A JP2004214863 A JP 2004214863A JP 2002380747 A JP2002380747 A JP 2002380747A JP 2002380747 A JP2002380747 A JP 2002380747A JP 2004214863 A JP2004214863 A JP 2004214863A
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parasitic
ground conductor
conductor
plate
antenna device
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JP2002380747A
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Tomoshige Furutoi
知重 古樋
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna system which controls a radiation pattern within a perpendicular plane even in a low elevating angle direction, a radiation pattern within a horizontal plane, and also a radiation pattern within the vertical plane at the same time, and also to provide communication terminal equipment provided with the antenna system. <P>SOLUTION: The antenna system is provided with a plate ground conductor 2, a radiation element as an antenna element placed nearly vertically to the plate ground conductor 2 and parasitic conductors 3a, 3b tilted from an outer circumferential edge of the ground conductor 2 to a side of the ground conductor 2 opposite to the side of the ground conductor 2 to which the radiation element 1 is provided, and switch elements 4a, 4b are respectively mounted between the ground conductor 2 and the parasitic conductor 3a and between the parasitic conductors 3a, 3b. Switching the switch elements 4a, 4b controls the radiation pattern within the vertical plane. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体通信システムなどで用いるアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、有限な接地導体を備えたモノポールアンテナが、例えば移動体通信システムにおける通信端末装置に備えられている。図7はその構成例を示す図である。図7において接地導体2は円板形状をなし、その中央部に、接地導体2に対して垂直方向にのびる放射素子1を設けている。
【0003】
このような接地導体を備えたモノポールアンテナは、その接地導体が無限大の大きさであれば垂直面内の利得は水平方向で最大となるが、実際には接地導体は有限であり、その縁効果により垂直面内の放射パターンは水平方向より上向きとなる。この放射パターンの最大利得の得られる仰角は接地導体の大きさおよび構造に依存する。
【0004】
無線LANなどに用いられるアンテナ装置においては、水平面内の放射パターンだけでなく、一般には垂直面内の放射パターンも、所定の通信品質を確保するうえで重要である。垂直面内での放射パターンを制御するようにしたアンテナ装置としては特許文献1が開示されている。また、垂直面内の最大利得の仰角を低くし、水平面内での利得を改善するものとしては特許文献2が開示されている。
一方、水平面内の放射パターンを制御するものとして、接地導体板に対して垂直方向に放射素子を設けるとともに、その放射素子の周囲に複数の導波素子を配置した電子制御導波器アレー(ESPAR) アンテナが特許文献3に開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−53530
【特許文献2】
特開2002−16427
【特許文献3】
特開2001−24431
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献1に示されている構造のアンテナ装置は、同一接地導体を用いて異なる周波数によりモノポールアンテナを励振した場合に、各周波数に応じて垂直面内の最大利得が得られる仰角が変化するという問題を改善するために、平面上に広がる接地導体の大きさを単に電気的に切り替えるように構成しただけである。そのため、接地導体の面積をある程度以上大きくしても垂直面内の放射パターンの低仰角への変化が大きくとれないという問題があった。また、特許文献3に示されている従来のエスパアンテナにおいては垂直面内の利得を制御することはできなかった。
【0007】
この発明の目的は、垂直面内の放射パターンをより低仰角方向へも制御できるようにしたアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置を提供することにある。
また、この発明の他の目的は、水平面内の放射パターンを制御するとともに垂直面内の放射パターンをも同時に制御できるようにしたアンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明のアンテナ装置は、板状接地導体と、該板状接地導体に対して略垂直に配置されたアンテナ素子と、前記板状接地導体の外周縁から前記アンテナ素子が設けられた側より反対側に傾斜する寄生導体と、前記板状接地導体と前記寄生導体との間のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路と、該可変インピーダンス回路を制御する手段とを備えている。
【0009】
このように、アンテナ素子の設けられている側より反対側に傾斜する寄生導体は、その法線方向が低仰角方向を向くので、この寄生導体を接続することによって、垂直面内の放射パターンをより低仰角方向にまで向けることができる。そして、その寄生導体と板状接地導体の外周縁との間に設けた可変インピーダンス回路のインピーダンスの変化によって、より低仰角方向で垂直面内の放射パターンを制御することが可能となる。
【0010】
また、この発明のアンテナ装置は、前記アンテナ素子を、少なくとも1つの放射器と該放射器の周囲に配置された少なくとも1つの無給電素子とから構成するとともに、無給電素子の実効素子長を電気的に変化させる制御手段を設けたことを特徴としている。この構造により、放射素子と無給電素子とによって水平面内のパターンも合わせて制御できるようになる。
【0011】
また、この発明のアンテナ装置は、前記寄生導体を、板状接地導体の外周縁に沿って設けられた筒状の導体とする。この構造により、寄生導体の作成が容易になるとともに、垂直面内の放射パターンの最大利得方向をより低仰角(水平方向)へ効果的に向けることができる。
【0012】
また、この発明のアンテナ装置は、前記板状接地導体を略円形にしたことを特徴としている。これにより、水平面内の放射パターンを回転対称形にすることができ、且つ、全方位方向について垂直面内の最大利得の仰角を低くできるようになる。
【0013】
また、この発明のアンテナ装置は、放射素子とその周囲に配置した少なくとも1つの無給電素子によるアンテナ素子を板状接地導体に設け、寄生導体を板状接地導体に隣接させ、且つ、板状接地導体と略同一平面上に設けたことを特徴としている。この構造により、寄生導体の作成およびインピーダンス回路の実装を容易にできる。
【0014】
また、この発明のアンテナ装置は、前記可変インピーダンス回路を、制御電圧によって電極間のスイッチ制御を行うMEMS素子で構成したことを特徴としている。これにより、可変インピーダンス回路実装部分の小型化およびミリ波帯領域やサブミリ波帯領域への応用も容易となる。
【0015】
また、この発明の通信端末装置は、上記いずれかの構成のアンテナ装置とそのアンテナ装置を用いて無線LAN用の信号を送受信する通信手段とを備えて構成したことを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】
第1の実施形態に係るアンテナ装置について、図1および図2を参照して説明する。
図1の(A)はアンテナ装置の外観斜視図である。ここで、2は円板形状の接地導体である。この接地導体2の中心に接地導体2に対して垂直方向に延びる放射素子1を設けている。接地導体2の外周縁に沿って円筒形状の寄生導体3aを設けている。さらに、この寄生導体3aの下周縁に沿ってもう1つの円筒形状の寄生導体3bを配置している。この例では、接地導体2に対する寄生導体3の傾斜角度を90°としている。接地導体2と寄生導体3aとの間にはスイッチ素子4aを実装していて、寄生導体3aと3bの間にはスイッチ素子4bを実装している。このスイッチ素子4a,4bがインピーダンス回路を構成している。
【0017】
図1の(B)は、このアンテナ装置を回路図として表したものである。寄生導体3a,3bがなす円筒形状の内部には放射素子1に対する給電回路5およびスイッチ素子4a,4bに対する制御回路6を備えている。スイッチ4a,4bはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子からなり、制御電圧の印加によって電極間の断続を行う。制御回路6は、これらのスイッチ素子4a,4bに対する制御電圧を与える。スイッチ素子4a,4bが導通状態になると、その両端のインピーダンスは非常に小さくなる。
【0018】
図2は、図1に示したアンテナ装置の垂直面内の放射パターンの例を示している。ここで、P1はスイッチ素子4a,4bを共にオフ状態にした時の、すなわち接地導体2のみを本来の接地導体として作用させた時の放射パターンである。
P2はスイッチ素子4aをオン状態、4bをオフ状態として、寄生導体3aを接地導体2から延長した導体として作用させた時の放射パターンである。P3はスイッチ素子4a,4bを共にオン状態として、寄生導体3a,3bを接地導体2から延長した接地導体として作用させた時の放射パターンである。また、θ1は放射パターンP1の最大利得の得られる仰角、θ2は放射パターンP2の最大利得の得られる仰角、θ3は放射パターンP3の最大利得の得られる仰角をそれぞれ示している。このように、寄生導体3aを接地導体として作用させることにより、最大利得の仰角はθ1からθ2へ低くなり、さらに寄生導体3bも接地導体として作用させることにより、最大利得の仰角をθ3まで低くすることができる。なお、図1に示した例では、接地導体2と寄生導体3aとの間および寄生導体3aと3bとの間に、それぞれ接地導体2の中央を中心とする対称位置関係にスイッチ素子4a,4bを実装したが、3つ以上のスイッチ素子を等角度間隔または非等角度間隔で実装してもよい。また、単一のスイッチ素子を実装するようにしてもよい。
【0019】
また、図1に示した例では、二重の寄生導体3a,3bを設け、垂直面内の放射パターンを2段階に切り替えられるようにしたが、垂直面内の放射パターンの切り替えが1段階でよければ、寄生導体3aのみを用いてもよい。
【0020】
図3は、第2の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図3において、2は円板形状の接地導体、1は接地導体2の中央に、接地導体2に対して垂直方向に延びる放射素子である。接地導体2の外周縁から放射素子1が設けられた側と反対側に傾斜する寄生導体3を設けている。この寄生導体3と接地導体2との間に電気的に断続するスイッチ素子4を実装している。このように、接地導体2に対する寄生導体3の傾斜角度が90°でなくても、放射素子1を設けた側と反対側に寄生導体3が傾斜していれば、スイッチ素子4をオンして、寄生導体3を寄生導体2から連続する接地導体として作用させれば、垂直面内の放射パターンの最大利得を低仰角にできる。
【0021】
次に、第3の実施形態に係るアンテナ装置の構成を図4を基に説明する。
図4の(A)に示す例では、円板状の接地導体2に対して垂直方向に延びる放射素子11および無給電素子12a〜12fを設けている。放射素子11の下端部には給電回路を設けている。無給電素子12a〜12fの下端部には可変リアクタンス回路を設けている。これらの可変リアクタンス回路を制御することによって無給電素子12a〜12fの等価的な電気長が変化し、導波器としてまたは反射器として選択的に作用する。これにより、電子制御導波器アレー(ESPAR) アンテナを構成している。例えば、無給電素子12dを反射器、無給電素子12aを導波器として作用させれば、放射素子11から無給電素子12aに向かう方向に水平面内の放射パターンの中心が向くことになる。接地導体2に対する寄生導体3およびスイッチ素子4の関係は第1の実施形態の場合と同様である。
【0022】
図4の(A)では、寄生導体として単一の寄生導体3を設けていて、(B)の例では、第1の実施形態の場合と同様に2つの寄生導体3a,3bを設けている。
スイッチ素子4,4a,4bの制御により、これらの寄生導体3または3a,3bを選択的に接地導体として作用させることにより、垂直面内の放射パターンも同時に制御できる。
【0023】
なお、図4に示した例では、複数の無給電素子12a〜12fを設けたが、少なくとも1つの無給電素子を設け、その無給電素子の電気長の制御によって、水平面内の放射パターンを制御するようにしてもよい。
【0024】
図5は第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。この例では、円板形状の接地導体2の外周に接地導体2と同一平面上に寄生導体3を配置して、接地導体2と寄生導体3との間にスイッチ素子4を実装している。接地導体2には放射素子11および無給電素子12a〜12fを配置している。この接地導体2と放射素子11および無給電素子12a〜12f部分の構成は図4に示したアンテナ装置と同様である。この例では、寄生導体3が接地導体2と同一平面をなすので、その製造およびスイッチ素子4の実装が容易となり、全体に低価格化が図れる。
【0025】
次に、第5の実施形態に係る通信端末装置の構成をブロック図として図6に示す。ここで、100は第1〜第4の実施形態で示したアンテナ装置である。送受信回路101は、このアンテナ装置100を用いて所定周波数帯域での送受信を行う。制御回路102は送受信回路101との間でデータ伝送を行うとともにアンテナ装置100の指向性に関する制御を行う。すなわち、スイッチ素子4,4a,4bの制御を行う。また、放射素子と少なくとも1つの無給電素子を用いた場合には、その無給電素子に対する制御も行って、水平面内および垂直面内の放射パターンの制御を行う。LANインタフェース回路103は、LANに接続されている機器との間でデータ通信制御を行う。
【0026】
なお、以上に示した実施形態では、接地導体と寄生導体との間および寄生導体同士の間に実装するインピーダンス回路としてMEMS素子を用いた。しかし、高周波的に所定のリアクタンス成分をもって両者が接続され、そのリアクタンスが変化すればよいので、例えばダイオードを用いて高周波スイッチ回路を構成してもよい。
【0027】
【発明の効果】
この発明によれば、アンテナ素子の設けられている側より反対側に傾斜する寄生導体は、その法線方向が低仰角方向を向くので、この寄生導体を接続することにより、垂直面内の放射パターンをより低仰角方向にまで向けることができ、その寄生導体と板状接地導体の外周縁との間に設けた可変インピーダンス回路のインピーダンスの制御によって、より低仰角方向で垂直面内の放射パターンを制御できるようになる。その結果、略水平方向に電磁波の放射/入射を行う通信環境で、高い通信品質が得られる。
【0028】
また、この発明によれば、前記アンテナ素子を、少なくとも1つの放射器と該放射器の周囲に配置された少なくとも1つの無給電素子とから構成するとともに、無給電素子の実効素子長を電気的に変化させる制御手段を設けたことにより、放射素子と無給電素子とによって水平面内のパターンも合わせて制御できるようになる。
【0029】
また、この発明によれば、寄生導体を、板状接地導体の外周縁に沿って設けられた筒状の導体とすることにより、寄生導体の作成が容易になるとともに、垂直面内の放射パターンの最大利得方向をより低仰角(水平方向)へ効果的に向けることができる。
【0030】
また、この発明によれば、板状接地導体を略円形にしたことにより、水平面内の放射パターンを回転対称形にすることができ、且つ、全方位方向について垂直面内の最大利得の仰角を低くできるようになる。
【0031】
また、この発明によれば、放射素子とその周囲に配置した少なくとも1つの無給電素子によるアンテナ素子を板状接地導体に設け、寄生導体を板状接地導体に隣接させ、且つ、板状接地導体と略同一平面上に設けたことにより、寄生導体の作成および可変インピーダンス回路の実装を容易にできる。
【0032】
また、この発明によれば、前記可変インピーダンス素子を、制御電圧によって電極間のスイッチ制御を行うMEMS素子としたことにより、可変インピーダンス回路実装部分の小型化およびミリ波帯領域やサブミリ波帯領域への応用も容易となる。
【0033】
また、この発明によれば、上記いずれかの構成のアンテナ装置とそのアンテナ装置を用いて無線LAN用の信号を送受信する通信手段とを備えたことにより、水平方向に電磁波の放射/入射を行う通信環境で、高い通信品質が得られる通信端末装置が構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図および回路図
【図2】同アンテナ装置の垂直面内の放射パターンの例を示す図
【図3】第2の実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図
【図4】第3の実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図
【図5】第4の実施形態に係るアンテナ装置の外観斜視図
【図6】第5の実施形態に係る通信端末装置の構成を示すブロック図
【図7】従来のアンテナ装置の外観斜視図
【符号の説明】
1−放射素子
2−接地導体
3−寄生導体
4−スイッチ素子
11−放射素子
12−無給電素子
100−アンテナ装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device used in a mobile communication system and the like and a communication terminal device including the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a monopole antenna having a finite ground conductor is provided in, for example, a communication terminal device in a mobile communication system. FIG. 7 shows an example of the configuration. In FIG. 7, the ground conductor 2 has a disk shape, and a radiating element 1 extending in a direction perpendicular to the ground conductor 2 is provided at the center thereof.
[0003]
In a monopole antenna having such a ground conductor, if the ground conductor has an infinite size, the gain in the vertical plane is maximum in the horizontal direction, but the ground conductor is actually finite, Due to the edge effect, the radiation pattern in the vertical plane is upward from the horizontal. The elevation angle at which the maximum gain of the radiation pattern is obtained depends on the size and structure of the ground conductor.
[0004]
In an antenna device used for a wireless LAN or the like, not only a radiation pattern in a horizontal plane but also a radiation pattern in a vertical plane is generally important in securing a predetermined communication quality. Patent Document 1 discloses an antenna device that controls a radiation pattern in a vertical plane. Patent Document 2 discloses that the elevation angle of the maximum gain in the vertical plane is reduced to improve the gain in the horizontal plane.
On the other hand, as a device for controlling a radiation pattern in a horizontal plane, a radiation element is provided in a direction perpendicular to a ground conductor plate, and an electronically controlled waveguide array (ESPAR) in which a plurality of waveguide elements are arranged around the radiation element. An antenna is disclosed in Patent Document 3.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-53530
[Patent Document 2]
JP-A-2002-16427
[Patent Document 3]
JP 2001-24431A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the antenna device having the structure disclosed in Patent Document 1, when the monopole antenna is excited at different frequencies using the same ground conductor, the elevation angle at which the maximum gain in the vertical plane is obtained according to each frequency is increased. In order to solve the problem of change, the size of the ground conductor extending on the plane is merely electrically switched. Therefore, even if the area of the grounding conductor is increased to a certain extent or more, there is a problem that the radiation pattern in the vertical plane cannot be largely changed to a low elevation angle. Further, in the conventional ESPAR antenna disclosed in Patent Document 3, the gain in the vertical plane cannot be controlled.
[0007]
An object of the present invention is to provide an antenna device capable of controlling a radiation pattern in a vertical plane even in a lower elevation angle direction and a communication terminal device including the same.
It is another object of the present invention to provide an antenna device capable of controlling a radiation pattern in a horizontal plane and simultaneously controlling a radiation pattern in a vertical plane, and a communication terminal device including the antenna device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An antenna device according to the present invention includes a plate-like ground conductor, an antenna element disposed substantially perpendicular to the plate-like ground conductor, and a side opposite to a side where the antenna element is provided from an outer peripheral edge of the plate-like ground conductor. A parasitic conductor inclined to the side, a variable impedance circuit for changing impedance between the plate-shaped ground conductor and the parasitic conductor, and a unit for controlling the variable impedance circuit.
[0009]
As described above, since the normal direction of the parasitic conductor inclined to the opposite side from the side where the antenna element is provided is directed to the low elevation angle direction, by connecting this parasitic conductor, the radiation pattern in the vertical plane is reduced. It can be directed to a lower elevation angle direction. Then, by changing the impedance of the variable impedance circuit provided between the parasitic conductor and the outer peripheral edge of the plate-like ground conductor, it becomes possible to control the radiation pattern in the vertical plane in a lower elevation angle direction.
[0010]
Further, the antenna device according to the present invention is configured such that the antenna element includes at least one radiator and at least one parasitic element disposed around the radiator, and that the effective element length of the parasitic element is set to an electric value. It is characterized in that control means for changing the temperature is provided. With this structure, the pattern in the horizontal plane can be controlled together by the radiating element and the parasitic element.
[0011]
Further, in the antenna device of the present invention, the parasitic conductor is a cylindrical conductor provided along an outer peripheral edge of the plate-like ground conductor. With this structure, the formation of the parasitic conductor is facilitated, and the maximum gain direction of the radiation pattern in the vertical plane can be effectively directed to a lower elevation angle (horizontal direction).
[0012]
Further, the antenna device of the present invention is characterized in that the plate-like ground conductor is made substantially circular. As a result, the radiation pattern in the horizontal plane can be made rotationally symmetric, and the elevation angle of the maximum gain in the vertical plane can be reduced in all directions.
[0013]
The antenna device according to the present invention may further include an antenna element including a radiating element and at least one parasitic element disposed around the radiating element, provided on the plate-shaped ground conductor, causing the parasitic conductor to be adjacent to the plate-shaped ground conductor, and It is characterized in that it is provided on substantially the same plane as the conductor. With this structure, creation of a parasitic conductor and mounting of an impedance circuit can be facilitated.
[0014]
Further, the antenna device according to the present invention is characterized in that the variable impedance circuit is configured by a MEMS element that controls a switch between electrodes by a control voltage. This facilitates miniaturization of the variable impedance circuit mounting portion and application to the millimeter wave band region and the submillimeter wave band region.
[0015]
Further, a communication terminal device according to the present invention is characterized by comprising an antenna device having any one of the above configurations and a communication means for transmitting / receiving a signal for a wireless LAN using the antenna device.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An antenna device according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is an external perspective view of the antenna device. Here, 2 is a disk-shaped ground conductor. At the center of the ground conductor 2, a radiating element 1 extending in a direction perpendicular to the ground conductor 2 is provided. A cylindrical parasitic conductor 3 a is provided along the outer peripheral edge of the ground conductor 2. Further, another cylindrical parasitic conductor 3b is arranged along the lower peripheral edge of the parasitic conductor 3a. In this example, the inclination angle of the parasitic conductor 3 with respect to the ground conductor 2 is set to 90 °. A switching element 4a is mounted between the ground conductor 2 and the parasitic conductor 3a, and a switching element 4b is mounted between the parasitic conductors 3a and 3b. The switch elements 4a and 4b constitute an impedance circuit.
[0017]
FIG. 1B shows this antenna device as a circuit diagram. A feeding circuit 5 for the radiating element 1 and a control circuit 6 for the switching elements 4a and 4b are provided inside the cylindrical shape formed by the parasitic conductors 3a and 3b. The switches 4a and 4b are composed of MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) elements, and switch between the electrodes by applying a control voltage. The control circuit 6 supplies a control voltage to these switch elements 4a and 4b. When the switching elements 4a and 4b are turned on, the impedance at both ends becomes very small.
[0018]
FIG. 2 shows an example of a radiation pattern in a vertical plane of the antenna device shown in FIG. Here, P1 is a radiation pattern when both the switch elements 4a and 4b are turned off, that is, when only the ground conductor 2 acts as an original ground conductor.
P2 is a radiation pattern when the switching element 4a is turned on and the switching element 4b is turned off, and the parasitic conductor 3a acts as a conductor extending from the ground conductor 2. P3 is a radiation pattern when the switch elements 4a and 4b are both turned on and the parasitic conductors 3a and 3b act as ground conductors extending from the ground conductor 2. Further, θ1 indicates the elevation angle at which the maximum gain of the radiation pattern P1 is obtained, θ2 indicates the elevation angle at which the maximum gain of the radiation pattern P2 is obtained, and θ3 indicates the elevation angle at which the maximum gain of the radiation pattern P3 is obtained. As described above, the elevation angle of the maximum gain decreases from θ1 to θ2 by operating the parasitic conductor 3a as the ground conductor, and the elevation angle of the maximum gain decreases to θ3 by operating the parasitic conductor 3b as the ground conductor. be able to. In the example shown in FIG. 1, the switch elements 4a and 4b are arranged in a symmetrical positional relationship with respect to the center of the ground conductor 2 between the ground conductor 2 and the parasitic conductor 3a and between the parasitic conductors 3a and 3b. Is mounted, but three or more switch elements may be mounted at equal angular intervals or non-equiangular intervals. Further, a single switch element may be mounted.
[0019]
In the example shown in FIG. 1, the double parasitic conductors 3a and 3b are provided so that the radiation pattern in the vertical plane can be switched in two stages. However, the radiation pattern in the vertical plane can be switched in one stage. If appropriate, only the parasitic conductor 3a may be used.
[0020]
FIG. 3 is a perspective view illustrating the configuration of the antenna device according to the second embodiment. In FIG. 3, reference numeral 2 denotes a disc-shaped grounding conductor, and 1 denotes a radiating element which extends in the center of the grounding conductor 2 in a direction perpendicular to the grounding conductor 2. A parasitic conductor 3 is provided which is inclined from the outer peripheral edge of the ground conductor 2 to the side opposite to the side on which the radiation element 1 is provided. A switch element 4 that is electrically intermittent is mounted between the parasitic conductor 3 and the ground conductor 2. As described above, even if the inclination angle of the parasitic conductor 3 with respect to the ground conductor 2 is not 90 °, if the parasitic conductor 3 is inclined on the side opposite to the side on which the radiating element 1 is provided, the switch element 4 is turned on. When the parasitic conductor 3 acts as a ground conductor continuous from the parasitic conductor 2, the maximum gain of the radiation pattern in the vertical plane can be reduced to a low elevation angle.
[0021]
Next, the configuration of the antenna device according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
In the example shown in FIG. 4A, a radiating element 11 and parasitic elements 12a to 12f extending in a direction perpendicular to the disc-shaped ground conductor 2 are provided. A feeding circuit is provided at the lower end of the radiating element 11. Variable reactance circuits are provided at lower ends of the parasitic elements 12a to 12f. By controlling these variable reactance circuits, the equivalent electrical lengths of the parasitic elements 12a to 12f change, and selectively act as a director or a reflector. This constitutes an electronically controlled director array (ESPAR) antenna. For example, if the parasitic element 12d acts as a reflector and the parasitic element 12a acts as a director, the center of the radiation pattern in the horizontal plane is directed from the radiating element 11 to the parasitic element 12a. The relationship between the parasitic conductor 3 and the switch element 4 with respect to the ground conductor 2 is the same as in the first embodiment.
[0022]
In FIG. 4A, a single parasitic conductor 3 is provided as a parasitic conductor, and in the example of FIG. 4B, two parasitic conductors 3a and 3b are provided as in the case of the first embodiment. .
By selectively controlling these parasitic conductors 3 or 3a, 3b as ground conductors by controlling the switch elements 4, 4a, 4b, the radiation pattern in the vertical plane can be controlled at the same time.
[0023]
In the example shown in FIG. 4, a plurality of parasitic elements 12a to 12f are provided, but at least one parasitic element is provided, and the radiation pattern in the horizontal plane is controlled by controlling the electrical length of the parasitic element. You may make it.
[0024]
FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the antenna device according to the fourth embodiment. In this example, the parasitic conductor 3 is disposed on the same plane as the ground conductor 2 on the outer periphery of the disk-shaped ground conductor 2, and the switch element 4 is mounted between the ground conductor 2 and the parasitic conductor 3. The radiating element 11 and the parasitic elements 12a to 12f are arranged on the ground conductor 2. The configuration of the ground conductor 2, the radiating element 11, and the parasitic elements 12a to 12f is the same as that of the antenna device shown in FIG. In this example, since the parasitic conductor 3 is on the same plane as the ground conductor 2, its manufacture and mounting of the switch element 4 are easy, and the overall cost can be reduced.
[0025]
Next, a configuration of a communication terminal device according to the fifth embodiment is shown in FIG. 6 as a block diagram. Here, 100 is the antenna device shown in the first to fourth embodiments. The transmission / reception circuit 101 performs transmission / reception in a predetermined frequency band using the antenna device 100. The control circuit 102 performs data transmission with the transmission / reception circuit 101 and controls the directivity of the antenna device 100. That is, the control of the switch elements 4, 4a, 4b is performed. When a radiating element and at least one parasitic element are used, the control of the parasitic element is also performed to control the radiation pattern in the horizontal plane and the vertical plane. The LAN interface circuit 103 controls data communication with devices connected to the LAN.
[0026]
In the embodiment described above, the MEMS element is used as an impedance circuit mounted between the ground conductor and the parasitic conductor and between the parasitic conductors. However, since it is only necessary that the two components are connected with a predetermined reactance component in terms of high frequency and that the reactance changes, the high frequency switch circuit may be configured using a diode, for example.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, the parasitic conductor inclined to the opposite side from the side on which the antenna element is provided has a normal line directed to a low elevation angle direction. The pattern can be directed to a lower elevation direction, and by controlling the impedance of a variable impedance circuit provided between the parasitic conductor and the outer peripheral edge of the plate-like ground conductor, the radiation pattern in the vertical plane in the lower elevation direction Can be controlled. As a result, high communication quality can be obtained in a communication environment in which electromagnetic waves are emitted / incident in a substantially horizontal direction.
[0028]
Further, according to the present invention, the antenna element includes at least one radiator and at least one parasitic element disposed around the radiator, and the effective element length of the parasitic element is set to an electrical value. With the provision of the control means, the pattern in the horizontal plane can also be controlled by the radiating element and the parasitic element.
[0029]
Further, according to the present invention, by forming the parasitic conductor as a cylindrical conductor provided along the outer peripheral edge of the plate-shaped ground conductor, it becomes easy to create the parasitic conductor, and the radiation pattern in a vertical plane is formed. Can be effectively directed to a lower elevation angle (horizontal direction).
[0030]
Further, according to the present invention, by making the plate-like ground conductor substantially circular, the radiation pattern in the horizontal plane can be made rotationally symmetric, and the elevation angle of the maximum gain in the vertical plane in all azimuth directions can be increased. You can lower it.
[0031]
According to the invention, an antenna element including a radiation element and at least one parasitic element disposed around the radiation element is provided on the plate-shaped ground conductor, the parasitic conductor is adjacent to the plate-shaped ground conductor, and the plate-shaped ground conductor is provided. By providing them on substantially the same plane, it is possible to easily create a parasitic conductor and mount a variable impedance circuit.
[0032]
Further, according to the present invention, the variable impedance element is a MEMS element that performs switch control between electrodes by a control voltage, so that the variable impedance circuit mounting portion can be downsized and can be used in a millimeter wave band region or a submillimeter wave region. Can be easily applied.
[0033]
Further, according to the present invention, by providing the antenna device of any one of the above configurations and the communication means for transmitting / receiving a signal for wireless LAN using the antenna device, radiation / incidence of electromagnetic waves is performed in the horizontal direction. A communication terminal device that can obtain high communication quality in a communication environment can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view and a circuit diagram of an antenna device according to a first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an example of a radiation pattern in a vertical plane of the antenna device. FIG. FIG. 4 is an external perspective view of an antenna device according to a third embodiment. FIG. 5 is an external perspective view of an antenna device according to a fourth embodiment. FIG. 6 is a fifth embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of such a communication terminal device. FIG. 7 is an external perspective view of a conventional antenna device.
1-radiating element 2-ground conductor 3-parasitic conductor 4-switching element 11-radiating element 12-parasitic element 100-antenna device

Claims (7)

板状接地導体と、該板状接地導体に対して略垂直に配置されたアンテナ素子と、前記板状接地導体の外周縁から前記アンテナ素子が設けられた側より反対側に傾斜する寄生導体と、前記板状接地導体と前記寄生導体との間のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路と、該可変インピーダンス回路を制御する手段とを備えたアンテナ装置。A plate-like ground conductor, an antenna element disposed substantially perpendicular to the plate-like ground conductor, and a parasitic conductor inclined from the outer peripheral edge of the plate-like ground conductor to a side opposite to the side on which the antenna element is provided. An antenna device comprising: a variable impedance circuit that changes impedance between the plate-shaped ground conductor and the parasitic conductor; and a unit that controls the variable impedance circuit. 前記アンテナ素子を、少なくとも1つの放射素子と該放射素子の周囲に配置された少なくとも1つの無給電素子とから構成するとともに、前記無給電素子の実効素子長を電気的に変化させる制御手段を設けた請求項1に記載のアンテナ装置。The antenna element includes at least one radiating element and at least one parasitic element disposed around the radiating element, and control means for electrically changing an effective element length of the parasitic element is provided. The antenna device according to claim 1. 前記寄生導体を、前記板状接地導体の外周縁に沿って設けられた筒状の導体とした請求項1または2に記載のアンテナ装置。The antenna device according to claim 1, wherein the parasitic conductor is a cylindrical conductor provided along an outer peripheral edge of the plate-like ground conductor. 前記板状接地導体を略円形にした請求項1、2または3に記載のアンテナ装置。The antenna device according to claim 1, 2 or 3, wherein the plate-like ground conductor has a substantially circular shape. 板状接地導体と、該板状接地導体に対してそれぞれ略垂直方向に設けた少なくとも1つの放射素子と該放射素子の周囲に配置された少なくとも1つの無給電素子とからなるアンテナ素子と、前記無給電素子の実効素子長を電気的に変化させる制御手段と、前記板状接地導体に隣接し、且つ該板状接地導体と略同一平面上に広がる寄生導体と、前記板状接地導体と前記寄生導体との間のインピーダンスを変化させる可変インピーダンス回路と、該可変インピーダンス回路を制御する手段とを備えたアンテナ装置。A plate-shaped ground conductor, an antenna element including at least one radiating element provided in a direction substantially perpendicular to the plate-shaped ground conductor, and at least one parasitic element disposed around the radiating element, Control means for electrically changing the effective element length of the parasitic element; a parasitic conductor adjacent to the plate-like ground conductor and extending substantially on the same plane as the plate-like ground conductor; An antenna device comprising: a variable impedance circuit that changes impedance between a parasitic conductor and a unit that controls the variable impedance circuit. 前記可変インピーダンス回路を、制御電圧によって電極間のスイッチ制御を行うMEMS素子で構成した請求項1〜5のいずれかに記載のアンテナ装置。The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein the variable impedance circuit includes a MEMS element that performs switch control between electrodes by a control voltage. 請求項1〜6のいずれかに記載のアンテナ装置と、該アンテナ装置で無線LAN用の信号を送受信する通信手段とを備えた通信端末装置。A communication terminal device comprising: the antenna device according to any one of claims 1 to 6; and communication means for transmitting / receiving a signal for a wireless LAN using the antenna device.
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