JP2008278414A - Antenna apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スマートキーレスシステムの車載機など、主に無線機に用いられるアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device mainly used for a radio device such as an in-vehicle device of a smart keyless system.
図5は従来のアンテナ装置の概略構成図及び接続状態を説明する構成図である。図において、12はグランド導体、13はループアンテナ、14は裏面にグランド導体12が設けられた誘電体基板、15は受信装置、16は第1の整合回路、17は第2の整合回路である。図5における従来のアンテナ装置の構成では、グラウンド導体12から高さhの位置にループアンテナ13が設けられている。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram and a configuration diagram illustrating a connection state of a conventional antenna device. In the figure, 12 is a ground conductor, 13 is a loop antenna, 14 is a dielectric substrate provided with a
次に動作について説明する。
グランド導体12から高さhの位置に配置されたループアンテナ13は、使用周波数帯域で動作するようにループアンテナ13の給電部側の端部に接続された第1の整合回路16及びループアンテナ13の他方の端部に接続された第2の整合回路17により、アンテナのインピーダンスを調整する。インピーダンスの調整されたループアンテナ13の給電部に受信装置15が接続され、受信装置15により信号が受信される(例えば、特許文献1参照)。
The
上記のような従来のループアンテナ13の給電部におけるインピーダンス特性及び反射特性の一例を図6に示す。図において、18はインピーダンス特性、19はVSWR=2の円である。ループアンテナ13の給電部におけるインピーダンス特性18はVSWR≦2の特性となる周波数範囲f1〜f2の周波数帯域幅が狭く、性能が十分ではない。
以上のように、このアンテナの放射特性は一つのループアンテナ13の特性により決まるため、アンテナ放射利得の低い方向からの電波に対しては受信感度が劣化するという問題があった。
また、車両内部に搭載する場合には、十分なアンテナ長を確保することが難しい構造であり、アンテナ長が制限されるために、使用周波数帯域の広帯域化が困難であるという問題があった。
An example of the impedance characteristic and the reflection characteristic in the feeding part of the
As described above, since the radiation characteristic of this antenna is determined by the characteristic of one
In addition, when mounted inside a vehicle, it is difficult to ensure a sufficient antenna length, and there is a problem that it is difficult to widen the use frequency band because the antenna length is limited.
この発明は上記のような問題点を解決することを課題とする。
具体的には、従来のアンテナ容積をほとんど増加させずにアンテナ容積の許容範囲内で小型に形成でき、受信感度の劣化が低減されてほぼ無指向性の所要の受信感度を保持するアンテナ装置を実現することを課題とする。
また、従来のアンテナ容積をほとんど増加させずにアンテナ容積の許容範囲内で小型に形成でき、受信感度の劣化が低減されてほぼ無指向性の所要の受信感度が保持されると共に、使用周波数帯域が広帯域化されたアンテナ装置を実現することを課題とする。
This invention makes it a subject to solve the above problems.
Specifically, a conventional antenna device that can be formed in a small size within the allowable range of the antenna volume without substantially increasing the antenna volume, reduces the deterioration of the reception sensitivity, and maintains a required reception sensitivity that is almost omnidirectional. The challenge is to achieve this.
In addition, the conventional antenna volume can be reduced to a small size within the allowable range of the antenna volume, the reception sensitivity is reduced, and the required reception sensitivity is almost omnidirectional. An object of the present invention is to realize an antenna device having a wider bandwidth.
この発明に係わるアンテナ装置は、第1の整合回路と第3の整合回路のそれぞれの出力端に接続された切替手段と、前記切替手段に接続された受信装置とを備え、前記切替手段と前記受信装置により前記第1の整合回路と前記第3の整合回路からの出力信号を選択して受信するので、第1のループアンテナと第2のループアンテナの切り替えにより指向性ダイバーシチとして動作できる。
即ち、この発明に係わるアンテナ装置は、地板を構成するグランド導体と、両端部にそれぞれ接続された第1の整合回路と第2の整合回路を介して前記グランド導体に接続された使用する周波数帯の波長に比べて小さい第1のループアンテナと、前記第1のループアンテナにほぼ同軸で対向させて前記グランド導体から隔てて設けられ、前記第1の整合回路と同じ側の端部に接続された第3の整合回路と他方の端部に接続された第4の整合回路を介して前記グランド導体に接続された使用する周波数帯の波長に比べて小さな第2のループアンテナと、前記第1の整合回路と前記第3の整合回路のそれぞれの出力端に接続された切替手段と、前記切替手段に接続された受信装置と、を備え、前記切替手段と前記受信装置により前記第1の整合回路と前記第3の整合回路からの出力信号を選択して受信することを特徴とするものである。
The antenna device according to the present invention comprises switching means connected to the output terminals of the first matching circuit and the third matching circuit, and a receiving device connected to the switching means, the switching means and the Since the receiving device selects and receives the output signals from the first matching circuit and the third matching circuit, it can operate as directional diversity by switching between the first loop antenna and the second loop antenna.
That is, the antenna device according to the present invention includes a ground conductor constituting a ground plane, a first matching circuit connected to both ends, and a frequency band to be used connected to the ground conductor via a second matching circuit. A first loop antenna having a wavelength smaller than that of the first loop antenna, the first loop antenna being substantially coaxially opposed to the first loop antenna and separated from the ground conductor, and connected to an end on the same side as the first matching circuit. A second loop antenna smaller than the wavelength of the frequency band to be used connected to the ground conductor via a third matching circuit and a fourth matching circuit connected to the other end; Switching means connected to respective output terminals of the matching circuit and the third matching circuit, and a receiving device connected to the switching means, wherein the first matching is performed by the switching means and the receiving device. Times It is characterized in that the selecting and receiving the output signal from the third matching circuit.
この発明に係わるアンテナ装置では、切替手段と受信装置により第1のループアンテナと第2のループアンテナからの出力信号を選択して受信する指向性ダイバーシチを可能にしたため、従来のアンテナ容積をほとんど増加させずにアンテナ容積の許容範囲内で小型に形成でき、受信感度の劣化が低減されてほぼ無指向性の所要の受信感度を保持するアンテナ装置を実現できる。 In the antenna device according to the present invention, since the directional diversity for selecting and receiving the output signals from the first loop antenna and the second loop antenna by the switching means and the receiving device is enabled, the conventional antenna volume is almost increased. Therefore, it is possible to realize an antenna device that can be formed in a small size within the allowable range of the antenna volume without reducing the deterioration of the reception sensitivity and can maintain a required reception sensitivity that is almost omnidirectional.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わるアンテナ装置を示す構成説明図である。図において、1は地板を形成するグランド導体12の周囲に配置された第1のループアンテナ、2はグランド導体12から所定の高さの位置に第1のループアンテナ1にほぼ同軸で対向させて配置した第2のループアンテナ、3は裏面にグランド導体12が形成された誘電体基板である。なお、図1では、グランド導体12を誘電体基板3の一面に設けた場合を例示し、第1のループアンテナ1および第2のループアンテナ2の形状として2通りの形状を例示するが、他の構成は共通であるため、接続構成としては一方のループアンテナの形状に対応する構成を示している。4は第1のループアンテナ1の一端に接続された第1の整合回路、5は第1のループアンテナの他端に接続された第2の整合回路、6は第2のループアンテナ2の一端に接続された第3の整合回路、7は第2のループアンテナ2の他端に接続された第4の整合回路であり、第1のループアンテナ1及び第2のループアンテナ2はそれぞれの端部に接続された第1の整合回路4、第2の整合回路5、第3の整合回路6、第4の整合回路7を介して接地されている。8は第1のループアンテナ1に接続された第1の整合回路4と第2のループアンテナ2に接続された第3の整合回路6に接続された切替手段、9は切替手段8に接続された受信装置である。また、20は第1のループアンテナ1の給電部、21は第2のループアンテナ2の給電部である。
なお、第2のループアンテナ2の高さは、高くすると放射効率が上がり、低くすると放射効率が下がるので、ループアンテナの配置スペースなどを考慮して設定する。
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing an antenna apparatus according to
The height of the
図1に示すアンテナ装置では、第1の整合回路4から第4の整合回路7、切替手段8、受信装置9を同一の誘電体基板3のグランド導体12と第1のループアンテナ1の間に設ける構成となっているが、誘電体基板3の外付けにしても同様の機能は得られる。
また、第1のループアンテナ1および第2のループアンテナ2は、それぞれ両端部に整合回路を接続することにより、使用する周波数帯の波長に比べて小さくなっている。
In the antenna device shown in FIG. 1, the
Further, the
次に動作について説明する。
グランド導体12の周囲に配置された第1のループアンテナ1は、使用周波数帯域で動作するように第1のループアンテナ1の給電部20に接続された第1の整合回路4及び第1のループアンテナ1の他方の端部に接続された第2の整合回路5により、第1のループアンテナ1の給電部20におけるアンテナのインピーダンスを調整する。
また、第2のループアンテナ2は、使用周波数帯域で動作するように第2のループアンテナ2の給電部21に接続された第3の整合回路6及び第2のループアンテナ2の他方の端部に接続された第4の整合回路7により、第2のループアンテナ2の給電部21におけるアンテナのインピーダンスを調整する。
したがって、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2それぞれの共振周波数を概ね同一にでき、また、第2のループアンテナ2は第1のループアンテナ1に対向させて配置されているため、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2は電磁結合して2共振特性が得られる。
Next, the operation will be described.
The
The
Therefore, the resonance frequencies of the
以上のように、使用周波数で動作するようにインピーダンスの調整された第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2を切替手段8により切り替え、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2により順次受信を行い、受信装置9に出力する。受信装置9では受信した信号レベルの高いほうを選択するように切替手段8を制御して第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2を切り替え、指向性ダイバーシチとして動作する。
なお、上記ではグランド導体12を誘電体基板3の一面に形成した場合を示したが、グランド導体板のみで形成しても良い。また、切替手段8と受信装置9を別個に構成した場合を例示したが、1つにまとめて構成しても良い。
As described above, the switching means 8 switches the
Although the case where the
ここで、実施の形態1に係わるアンテナ装置で効果を奏する理由について説明する。
図2は第1のループアンテナ1の給電部20と第2のループアンテナ2の給電部21におけるインピーダンス特性及び反射特性の一例を示した特性説明図である。図において、10はインピーダンス特性、11はVSWR=2の円である。第1のループアンテナ1の給電部20と第2のループアンテナ2の給電部21におけるインピーダンス特性は、VSWR≦2の特性となる周波数範囲f1〜f2の周波数帯域が広く、広帯域な特性を有していることがわかる。
Here, the reason why the antenna device according to
FIG. 2 is a characteristic explanatory diagram showing an example of impedance characteristics and reflection characteristics in the power feeding unit 20 of the
また、図3はそれぞれ第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2の水平面内および垂直面内の放射特性の一例を示したものである。第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2それぞれの水平面内と垂直面内の直交2方向の放射特性はそれぞれ概ね回転対称な放射パターンを有しており、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2でそれぞれの放射パターンを互いに補償できる放射特性となっていることがわかる。
FIG. 3 shows an example of radiation characteristics in the horizontal plane and in the vertical plane of the
以上のことから、実施の形態1のアンテナ装置では、第1の整合回路4及び第2の整合回路5によりインピーダンスが調整された第1のループアンテナ1と、第3の整合回路6及び第4の整合回路7によりインピーダンスが調整された第2のループアンテナ2それぞれの共振周波数を概ね同一にでき、且つ、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2が電磁結合することにより2共振特性が得られ、使用する周波数帯域において広帯域化を図ることが可能である。
さらに、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2を切替手段8により切り替えることで、アンテナの放射特性を変化させることができ、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2の切り替えにより指向性ダイバーシチとして動作するため、ほぼ無指向性の高い受信感度を得ることができる。
From the above, in the antenna device of the first embodiment, the
Further, by switching the
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係わるアンテナ装置について、実施の形態1で図1に例示したアンテナ装置に基づいて説明する。実施の形態2に係わるアンテナ装置は、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2を、それぞれのアンテナ軸の方向をずらせ、角度ずれにより互いのループが重ならないような配置として構成した点が実施の形態1と異なるものである。
Next, an antenna apparatus according to
以上のように、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2の軸の方向をずらせて配置した場合でも、第1の整合回路4及び第2の整合回路5によりインピーダンスが調整された第1のループアンテナ1と、第3の整合回路6及び第4の整合回路7によりインピーダンスが調整された第2のループアンテナ2のそれぞれの共振周波数を概ね同一にでき、且つ、電磁結合させられるため、使用する周波数帯域において広帯域化を図ることが可能である。
また、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2を切替手段8により切り替えることで、アンテナの放射特性を変化させることができ、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2の切り替えにより指向性ダイバーシチとして動作するため、ほぼ無指向性の高い受信感度を得ることができる。
さらに、それぞれのアンテナ軸の方向をずらすことにより、第1のループアンテナ1と第2のループアンテナ2の放射特性の設定の自由度が増し、適切な指向性ダイバーシチとして動作するため、ほぼ無指向性の高い受信感度を得ることができる。
As described above, even when the axes of the
Further, the radiation characteristics of the antenna can be changed by switching the
Furthermore, by shifting the directions of the respective antenna axes, the degree of freedom in setting the radiation characteristics of the
実施の形態3.
図4は、この発明の実施の形態3に係わるアンテナ装置を示す構成説明図である。この実施の形態3に係わるアンテナ装置は、実施の形態1及び実施の形態2で説明した構成において、第1のループアンテナ1を誘電体基板3の表面に形成したグランド導体12の周囲の誘電体基板3の表面に形成したものである。なお、その他の構成は実施の形態1と実施の形態2での構成説明と同様である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of an antenna apparatus according to
また、動作についても、それぞれ実施の形態1と実施の形態2での動作説明と同様であり、それぞれ実施の形態1と実施の形態2の効果と同様の効果を奏する。 The operation is the same as that described in the first embodiment and the second embodiment, and the same effects as those of the first and second embodiments are obtained.
さらに、第1のループアンテナ1を誘電体基板3の表面に形成しているため、誘電体基板3と一体で製作することができ、アンテナ導体の部品点数を増やすことなく、指向性ダイバーシチの動作を実現でき、ほぼ無指向性の高い受信感度を得ることができる。
Further, since the
以上のことから、この発明に係わるアンテナ装置によれば、従来のアンテナ容積をほとんど増加させずにアンテナ容積の許容範囲内で小型に形成でき、受信感度の劣化が低減されてほぼ無指向性の所要の受信感度を保持するアンテナ装置を実現できる。
また、従来のアンテナ容積をほとんど増加させずにアンテナ容積の許容範囲内で小型に形成でき、受信感度の劣化が低減されてほぼ無指向性の所要の受信感度が保持されると共に、使用周波数帯域が広帯域化されたアンテナ装置を実現できる。
From the above, according to the antenna device according to the present invention, the conventional antenna volume can be formed in a small size within the allowable range of the antenna volume without substantially increasing the antenna volume, and the deterioration of the reception sensitivity is reduced, so that it is almost non-directional. An antenna device that can maintain the required reception sensitivity can be realized.
In addition, the conventional antenna volume can be reduced to a small size within the allowable range of the antenna volume, the reception sensitivity is reduced, and the required reception sensitivity is almost omnidirectional. Can realize an antenna device having a wider bandwidth.
1 第1のループアンテナ、2 第2のループアンテナ、3 誘電体基板、4 第1の整合回路、5 第2の整合回路、6 第3の整合回路、7 第4の整合回路、8 切替手段、9 受信装置、10 インピーダンス特性、11 VSWR=2の円、12 グランド導体、13 ループアンテナ、14 誘電体基板、15 受信装置、16 第1の整合回路、17 第2の整合回路、18 インピーダンス特性、19 VSWR=2の円、20、21 給電部。
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