JP2008109252A - Patch antenna - Google Patents
Patch antenna Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008109252A JP2008109252A JP2006288491A JP2006288491A JP2008109252A JP 2008109252 A JP2008109252 A JP 2008109252A JP 2006288491 A JP2006288491 A JP 2006288491A JP 2006288491 A JP2006288491 A JP 2006288491A JP 2008109252 A JP2008109252 A JP 2008109252A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- patch
- substrate
- ground
- patch antenna
- antenna
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、無線通信端末のアンテナとして小型のパッチアンテナに関する。 The present invention relates to a small patch antenna as an antenna of a wireless communication terminal.
パッチアンテナは、平板状の基板を備えており、例えばこの基板の表面(一方の板面)の中央部分には、基板よりも小さな面積とされた膜状のパッチ電極(例えば、銅箔から成るパッチ電極)が形成されている。また、この基板のパッチ電極が形成されている表面とは反対側の裏面(他方の板面)には、膜状のグランド部(例えば、銅箔から成るグランド)が全面的に形成されている。 The patch antenna includes a flat substrate, and, for example, a film-like patch electrode (for example, copper foil) having a smaller area than the substrate is formed at the center of the surface (one plate surface) of the substrate. Patch electrode) is formed. A film-like ground portion (for example, a ground made of copper foil) is entirely formed on the back surface (the other plate surface) opposite to the surface on which the patch electrode of the substrate is formed. .
このパッチ電極は、高周波信号伝送用の同軸ケーブルの内部導体とハンダにより導通しており、グランド部は、ハンダにより同軸ケーブルの外部導体と導通している。 The patch electrode is electrically connected to the inner conductor of the coaxial cable for high-frequency signal transmission by solder, and the ground portion is electrically connected to the outer conductor of the coaxial cable by solder.
このような小型のパッチアンテナは、例えば、有料道路の通行料金を無線通信によって自動的に決済する自動料金収受システム(以下、ETCという)を構成するETC車載器に使用されている。 Such a small patch antenna is used in, for example, an ETC vehicle-mounted device that constitutes an automatic toll collection system (hereinafter referred to as ETC) that automatically pays tolls on toll roads by wireless communication.
ETC車載器のパッチアンテナは、車載状態ではケースに収容された状態で例えば立設されており、電波を車両前方に送信(放射)したり、車両前方から受信したりすることができる。 The patch antenna of the ETC on-vehicle device is, for example, erected in a state of being accommodated in a case in the on-vehicle state, and can transmit (radiate) radio waves to the front of the vehicle or receive from the front of the vehicle.
このようなETC車載器が取り付けられた車両で有料道路を走行する際(例えば、高速道路のインターチェンジのETCゲートを通過する際)は、パッチアンテナを用いて、車両のETC車載器とゲート側の通信端末との無線通信によりデータの送受信が行われる。 When traveling on a toll road with a vehicle equipped with such an ETC vehicle-mounted device (for example, when passing through an ETC gate of an expressway interchange), a patch antenna is used to connect the ETC vehicle-mounted device and the gate side of the vehicle. Data is transmitted and received by wireless communication with a communication terminal.
しかしながら、ゲート側の通信端末は車高よりも高い位置に設置されているため、車両がETCゲートを通過する際に、ETC車載器は、走行中の車両からは車両前方かつ車両上方に位置する通信端末と通信しなければならない。 However, since the communication terminal on the gate side is installed at a position higher than the vehicle height, when the vehicle passes through the ETC gate, the ETC on-board unit is positioned in front of the vehicle and above the vehicle from the traveling vehicle. Must communicate with a communication terminal.
従って、パッチアンテナの指向方向がETCゲート側の通信端末に向いていない場合は、データの送受信が良好には行われなくなるおそれがある。 Therefore, when the pointing direction of the patch antenna is not directed to the communication terminal on the ETC gate side, there is a possibility that data transmission / reception may not be performed satisfactorily.
そこで、パッチ電極を基板の中央部分から移動させることで、アンテナの指向方向を制御するパンチアンテナが提案されている。(特許文献1)
しかしながら、アンテナの指向方向を制御しても車がETCゲートを通過する際に、ETCゲート側の通信端末からの電波が、パッチアンテナに直接入るものと、さまざまな物によって反射して入るものがあり、反射波による妨害(マルチパス)が起こり、データの送受信が良好に行われない場合がある。 However, even if the direction of the antenna is controlled, when the car passes through the ETC gate, the radio wave from the communication terminal on the ETC gate side directly enters the patch antenna and the one reflected by various objects. In some cases, interference (multipath) by reflected waves occurs, and data transmission / reception may not be performed well.
この対策として、ETC車載器のパッチアンテナの指向性を狭く(半値角を狭く)することが考えられる。 As a countermeasure, it is conceivable to narrow the directivity of the patch antenna of the ETC on-vehicle device (narrow the half-value angle).
本発明は、上記事実を考慮して、パッチアンテナの指向性を狭くすることが課題である。 An object of the present invention is to narrow the directivity of the patch antenna in consideration of the above fact.
本発明の請求項1に係るパッチアンテナは、グランド部と、前記グランド部に載せられ、表面にパッチ電極が形成されると共に前記グランド部より小さいパッチ基板と、を有することを特徴とする。 A patch antenna according to a first aspect of the present invention includes a ground portion, and a patch substrate that is placed on the ground portion, has a patch electrode formed on a surface thereof, and is smaller than the ground portion.
上記構成によれば、パッチ基板をグランド部より小さくすることで、パッチ電極周縁部の周辺領域の空気層を増やすことができる。これにより、パッチ電極の周囲の誘電率が低くなり、パッチアンテナの指向性を狭くすることができる。 According to the said structure, the air layer of the peripheral region of a patch electrode peripheral part can be increased by making a patch board | substrate smaller than a ground part. Thereby, the dielectric constant around a patch electrode becomes low, and the directivity of a patch antenna can be narrowed.
本発明の請求項2に係るパッチアンテナは、請求項1記載において、前記グランド部が、グランド基板の表面に形成されていることを特徴とする。 A patch antenna according to a second aspect of the present invention is the patch antenna according to the first aspect, wherein the ground portion is formed on a surface of a ground substrate.
上記構成によれば、グランド部がグランド基板の表面に形成されている。このため、装置等にこのパッチアンテナを実装する場合は、グランド基板に取付穴等を加工して装置に取り付けることでパッチアンテナを装置に容易に実装することができる。 According to the above configuration, the ground portion is formed on the surface of the ground substrate. For this reason, when this patch antenna is mounted on a device or the like, the patch antenna can be easily mounted on the device by processing a mounting hole or the like in the ground substrate and mounting it on the device.
本発明の請求項3に係るパッチアンテナは、請求項2記載において、前記パッチ基板と前記グラント基板が同一材料であることを特徴とする。 A patch antenna according to a third aspect of the present invention is the patch antenna according to the second aspect, wherein the patch substrate and the grant substrate are made of the same material.
上記構成によれば、パッチ基板とグランド基板が同一材料で成形されている。つまり、パッチ基板の線膨張係数とグランド基板の線膨張係数が同一である。 According to the above configuration, the patch substrate and the ground substrate are formed of the same material. That is, the linear expansion coefficient of the patch substrate and the linear expansion coefficient of the ground substrate are the same.
このため、環境温度が変化しても同じように膨張及び収縮するため、膨張係数の違いにより発生する応力が無いため、環境温度の変化による耐久性を向上させることができる。 For this reason, since it expands and contracts in the same way even if the environmental temperature changes, there is no stress generated due to the difference in the expansion coefficient, so that the durability due to the change of the environmental temperature can be improved.
本発明の請求項4に係るパッチアンテナは、請求項1乃至3何れか1項記載において、前記パッチ基板の表面全体に前記パッチ電極が形成されることを特徴とする。 A patch antenna according to a fourth aspect of the present invention is the patch antenna according to any one of the first to third aspects, wherein the patch electrode is formed on the entire surface of the patch substrate.
上記構成によれば、パッチ基板の表面全体にパッチ電極が形成されている。つまり、パッチ電極のサイズまでパッチ基板が小さくされており、パッチ電極周縁部の周辺領域の空気層をさらに増やすことができるため、パッチアンテナの指向性をさらに狭くすることができる。 According to the above configuration, the patch electrode is formed on the entire surface of the patch substrate. That is, since the patch substrate is reduced to the size of the patch electrode and the air layer in the peripheral region around the patch electrode peripheral portion can be further increased, the directivity of the patch antenna can be further narrowed.
本発明のパッチアンテナによれば、指向性を狭くすることができる。 According to the patch antenna of the present invention, the directivity can be narrowed.
本発明に係るパッチアンテナ10について、図1〜図5に従って説明する。
A
図5に示されるように、パッチアンテナ10は、表面にグランド部12が形成されたグランド基板14と、グランド部12に載せられる厚さ1.6mmのパッチ基板16と、を備えている。
As shown in FIG. 5, the
図3(A)に示されるように、グランド基板14は、正方形状の一辺に台形形状が追加された6角形状の平面を備える板状とされたおり、グランド基板14の表面には、膜状の銅箔から成るグランド部12が、グランド基板14の正方形状の部分に設けられている。
As shown in FIG. 3A, the
また、グランド部12の中には、グランド部12を保護するグリーンマスクが剥ぎ取られた正方形状の開口部22が設けられており、この開口部22で、パッチ基板16(図5参照)の裏面とグランド基板14が接続される構成となっている。また、グランド部12には、6つの円筒状のスルーホール24が設けられており、このスルーホール24で、グランド部12は、グランド基板14の裏面に設けられた矩形状の接地電極26(図3(B)参照)と導通している。さらに、グランド基板14の中央部には、後述するパッチ電極18(図2参照)と導通する円筒状のスルーホール28が、グランド部12及び接地電極26と非接触状態を保ちながら、パッチ電極18の給電点として設けられている。
Further, a square-
図2(A)に示されるように、グランド部12に載せられる、正方形状のパッチ基板16は、グランド基板14(図5参照)と同じ材料で成形されており、さらに、グランド部12より小さく設けられている。また、パッチ基板16の表面に形成される膜状の銅箔から成るパッチ電極18は、パッチ基板16の表面より一回り小さく形成されており、パッチ電極18には、図4に示されるように、前述したパッチ電極18と導通する円筒状のスルーホール28がパッチ電極18からグランド基板14の裏面にかけて設けられている。
As shown in FIG. 2A, the
また、図2(B)に示されるように、パッチ基板16の裏面には、グランド基板14の表面に設けられた4つの開口部22(図3(A)参照)と対向する位置に、開口部22と接続される正方形状の銅箔から成る接続部30が設けられている。
Further, as shown in FIG. 2B, the back surface of the
以上により、図1に示されるように、グランド基板14の表面に形成されたグランド部12に、パッチ基板16を取り付けることでパッチアンテナ10が形成されている。
Thus, as shown in FIG. 1, the
さらに、グランド基板14の裏面(図1(B)に示す下側)には、高周波信号伝送用の同軸ケーブル32が設けられている。
Furthermore, a
詳細には、図4に示されるように、同軸ケーブル32の一端部の中心導体32AがL字状に折り曲げられ、スルーホール28の内部に挿入され、給電点であるスルーホール28の内壁にハンダで接続されている。さらに、中心導体32Aを被覆する筒状の誘電体部32Bの周りには、網状の外部導体32Cが設けられており、外部導体32Cは、ハンダでグランド基板14の裏面に設けられた接地電極26に接続されている。つまり、外部導体32Cは、接地電極26及びスルーホール24を介してグランド部12に接続されるようになっている。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
さらに、図5に示されるように、同軸ケーブル32の他端には、コネクタ34が設けられており、このコネクタ34を介してパッチアンテナ10は図示せぬ送受信モジュールと接続されている。
Further, as shown in FIG. 5, a
この送受信モジュールは、電源から電力が供給されるようになっており、同軸ケーブル32を介して送受信モジュールからパッチアンテナ10に給電できるようになっている。さらに、送受信モジュールは、パッチ電極18が送信及び受信する電波を管理するようになっている。
The transmission / reception module is supplied with power from a power source, and can supply power to the
以上の構成から成るパッチアンテナ10によると、図1(A)に示されるように、パッチ基板16をグランド部12より小さくすることで、図1(B)に示されるように、パッチ電極18の周縁部18Aの周辺領域Aの空気層を増やすことができる。つまり、従来のようにグランド部12と同一形状のパッチ基板を採用した場合と比較すると、パッチ基板16を小さくした分、周辺領域Aの空気層を増やすことができる。
According to the
このように、パッチ電極18の周縁部18Aの周辺領域Aの空気層を増やすことで、パッチ電極18の周囲の誘電率が低くなり、パッチアンテナ10の指向性(半値角)を狭くすることができる。
Thus, by increasing the air layer in the peripheral region A of the
ここで、グランド部12と同一形状のパッチ基板を採用した従来のパッチアンテナの指向性(半値角)と本実施形態に係るパッチアンテナ10の指向性(半値角)を実験で確認した結果、従来品の半値角が87°程度だったのに対し、本願発明のパッチアンテナ10が77°〜80°程度と1割弱狭くなることを本願発明者は確認した。
Here, as a result of confirming the directivity (half-value angle) of the conventional patch antenna using the patch substrate having the same shape as the
また、このパッチアンテナ10の用途としては、有料道路の通行料金を無線通信によって自動的に決済する自動料金収受システム(ETC)を構成するETC車載器に使用することが考えられる。例えば、高速道路のETCゲート側の通信端末からの電波は、車両に搭載されたETC車載器のアンテナに直接入るものと、さまざまな物によって反射して入るものがあり、反射波による妨害(マルチパス)が起こり、良好な通信状態ではなくなる場合がある。しかし、このパッチアンテナ10をETC車載器に使用することで、パッチアンテナ10の指向性(半値角)を狭くすることができるため、マルチパスを抑制して良好な通信状態を保つことができる。
The
なお、本願発明のパッチアンテナ10を、ETC車載器の一部を構成するアンテナとして説明したが、パッチアンテナ10は、例えば、VICS(道路交通情報通信システム)の受信機の一部を構成するアンテナ、RKE(リモートキーレスエントリー装置)の一部を構成するアンテナ、TPMS(タイヤ空気圧モニタリングシステム)の一部を構成するアンテナ、Bluetoothを利用した無線通信システムの一部を構成するアンテナ等、各種のアンテナとして適用可能である。
Although the
また、パッチアンテナ10のグランド部12がグランド基板14の表面に形成されているため、GPS機能付携帯電話のアンテナやラジオ用受信アンテナとして使用する場合は、グランド基板14に取付穴等を追加することで携帯電話やラジオ等の筐体に容易に取り付けることができる。
In addition, since the
また、パッチ基板16とグランド基板14が同一材料で形成されているため、パッチ基板16の線膨張係数とグランド基板14の線膨張係数が同一となり、環境温度が変化しても同じように膨張及び収縮する。
Further, since the
つまり、工場出荷後に、パッチアンテナ10が実装された装置がさらされる環境温度が変化しても、パッチ基板16とグランド基板14が同じように膨張及び収縮するため、互いに無理な応力をかけることがない。このため、環境温度の変化によるパッチアンテナ10の耐久性を向上させることができる。
In other words, even after the factory shipment, even if the environmental temperature to which the device on which the
また、本実施形態に係るパッチアンテナ10は、板状のグランド基板14に板状のパッチ基板16を載せて、開口部22にて接続させるだけで組み立てることができる。つまり、一般のチップ部品の実装と同様に行うことができ、パッチアンテナ10を容易に作成することができる。
In addition, the
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、パッチ電極18は、パッチ基板16の表面より一回り小さく形成されているが、これに替えて、パッチ基板16の表面全体にパッチ電極18を形成させてもよい。
Although the present invention has been described in detail with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present invention. It is clear to the contractor. For example, in the above embodiment, the
パッチ基板16の表面全体にパッチ電極18を形成させた場合、つまり、パッチ電極のサイズまでパッチ基板が小さくした場合には、パッチ電極18の周縁部18Aの周辺領域Aの空気層をさらに増やすことができるため、パッチアンテナ10の指向性をさらに狭くすることができる。
When the
次に、本発明のパッチアンテナ10の第2実施形態を図6、図7に従って説明する。
Next, a second embodiment of the
なお、第1実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。図6に示されるように、この実施形態では第1実施形態のように、グランド部12と接地電極26とを導通させるスルーホール24は、6個ではなく12個設けられている。
In addition, about the same member as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 6, in this embodiment, as in the first embodiment, twelve through
さらに、図6(B)に示されるように、接地電極26は、パッチ電極18と導通するスルーホール28と非接触状態を保ちながら囲むように設けられており、第1実施形態に比べて2倍以上の面積に設定されている。
Furthermore, as shown in FIG. 6B, the
図7に示されるように、この構成により、同軸ケーブル32の外部導体32Cとグランド部12との導通性は、スルーホール24が増えた分良好となる。
As shown in FIG. 7, with this configuration, the continuity between the
10 パッチアンテナ
12 グランド部
14 グランド基板
16 パッチ基板
18 パッチ電極
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記グランド部に載せられ、表面にパッチ電極が形成されると共に前記グランド部より小さいパッチ基板と、
を有することを特徴とするパッチアンテナ。 The ground,
A patch substrate that is placed on the ground part and has a patch electrode formed on the surface and smaller than the ground part,
A patch antenna characterized by comprising:
The patch antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the patch electrode is formed on the entire surface of the patch substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006288491A JP2008109252A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Patch antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006288491A JP2008109252A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Patch antenna |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008109252A true JP2008109252A (en) | 2008-05-08 |
Family
ID=39442278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006288491A Pending JP2008109252A (en) | 2006-10-24 | 2006-10-24 | Patch antenna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008109252A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009278216A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Yokogawa Electric Corp | Antenna coupling structure of radio communication device |
US11183750B2 (en) | 2018-04-24 | 2021-11-23 | AGC Inc. | Vehicular antenna, vehicular antenna-attached window glass, and antenna system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0888511A (en) * | 1994-09-20 | 1996-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Microstrip antenna |
JP2005269518A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Denso Corp | Antenna |
JP2005286794A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Clarion Co Ltd | Antenna unit |
JP2006148688A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Murata Mfg Co Ltd | Antenna structure and wireless radio providing the same |
-
2006
- 2006-10-24 JP JP2006288491A patent/JP2008109252A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0888511A (en) * | 1994-09-20 | 1996-04-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Microstrip antenna |
JP2005269518A (en) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Denso Corp | Antenna |
JP2005286794A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Clarion Co Ltd | Antenna unit |
JP2006148688A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Murata Mfg Co Ltd | Antenna structure and wireless radio providing the same |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009278216A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Yokogawa Electric Corp | Antenna coupling structure of radio communication device |
US11183750B2 (en) | 2018-04-24 | 2021-11-23 | AGC Inc. | Vehicular antenna, vehicular antenna-attached window glass, and antenna system |
US11817621B2 (en) | 2018-04-24 | 2023-11-14 | AGC Inc. | Vehicular antenna, vehicular antenna-attached window glass, and antenna system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8299971B2 (en) | Control module chassis-integrated slot antenna | |
US8686906B2 (en) | Microwave antenna assemblies | |
US10096893B2 (en) | Patch antennas | |
US8866681B2 (en) | Vehicle mirror antenna assembly | |
US20090015500A1 (en) | Antenna Device | |
WO2019150666A1 (en) | Antenna module and vehicle | |
US10854964B2 (en) | Antenna apparatus and vehicle including the same | |
JP2010161436A (en) | Composite antenna element | |
JP2008135931A (en) | In-vehicle antenna for etc and directivity setting method for antenna | |
US10903555B2 (en) | Antenna system and side mirror for a vehicle incorporating said antenna | |
US7224318B2 (en) | Antenna apparatus and method for mounting antenna | |
JP4007332B2 (en) | Integrated antenna | |
JP4115477B2 (en) | Antenna device | |
JP2008109252A (en) | Patch antenna | |
JP2004128940A (en) | Combined antenna assembly for vehicle and communication system using the same | |
US7019699B2 (en) | On-board antenna | |
KR102215657B1 (en) | Multi-band antenna and antenna assembly comprising the same for vehicle | |
JP2006222540A (en) | Onboard antenna system | |
KR20170128673A (en) | Shorted Patch Antenna | |
JP4301041B2 (en) | Integrated antenna | |
JP2008177660A (en) | Slot antenna | |
US20150002344A1 (en) | Antenna device for vehicle | |
JP4776414B2 (en) | Flat antenna mounting structure | |
JP4532370B2 (en) | Multi-frequency integrated antenna | |
JP2003229715A (en) | Onboard patch antenna apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20090424 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090710 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110222 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20111011 |