JP2009094760A - アンテナ装置とその構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを従来技術に比較して簡単な構造で大幅に改善することができるアンテナ装置とその構造を提供する。
【解決手段】誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定した。
【選択図】図1
【解決手段】誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定した。
【選択図】図1
Description
本発明は、誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを改善するためのアンテナ装置とその構造に関する。
従来は、送信アンテナと受信アンテナ間のアイソレーションを改善するために、金属板を送信アンテナと受信アンテナの間に挿入させて送信電波を遮断する方法や、送信信号のタイミングと受信信号のタイミングを時間的にずらすことで、送信信号を受信回路で検知しないようにして、送受信アンテナ間のアイソレーションを改善している(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来の送受信アンテナ間のアイソレーション改善方法では、前者の方法において金属板を基板に設置するのが困難である場合あり、また、後者の方法において送信信号と受信部のタイミングを時間的にずらしても、送信信号が大きい電力を有する場合、受信部の増幅器が飽和又は破損する場合があるという問題点があった。
本発明の目的は以上の問題点を解決し、誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを従来技術に比較して簡単な構造で大幅に改善することができるアンテナ装置とその構造を提供することにある。
上記従来の課題を解決するために、第1の発明に係るアンテナ装置は、誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、
上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、
上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、
上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、
上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定したことを特徴とする。
上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、
上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、
上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、
上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定したことを特徴とする。
また、第2の発明に係るアンテナ装置の構造は、誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置の構造において、
上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、
上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、
上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、
上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定したことを特徴とする。
上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、
上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、
上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、
上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定したことを特徴とする。
本発明に係るアンテナ装置とその構造によれば、上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定した。従って、上記LC直列共振回路により送信信号を受信して接地されたビア導体を介して接地導体に流すことで送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを大幅に改善することができる。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態に係るアンテナ装置の上面図であり、図2は図1のA−A’線についての縦断面図である。また、図3は図1のアンテナ装置の下面図である。
図1乃至図3において、一方の面において接地導体11が形成された誘電体基板10の他方の面において、誘電体基板10の対向する各端部近傍においてそれぞれ送信矩形パッチアンテナ1と、受信矩形パッチアンテナ2とが形成され、その上に、配線層12が形成される。さらに、配線層12上であって送信矩形パッチアンテナ1の近傍に無線送信回路21が形成され、無線送信回路21と送信矩形パッチアンテナ1とは給電線路1aにより接続される。また、配線層12上であって受信矩形パッチアンテナ2の近傍に無線受信回路22が形成され、無線受信回路22と受信矩形パッチアンテナ2とは給電線路2aにより接続される。ここで、誘電体基板10は多層構造の誘電体基板であってもよい。
上記送信矩形パッチアンテナ1と、受信矩形パッチアンテナ2との間の位置において、誘電体基板10をその厚さ方向に貫通して充填して形成されてなる例えば4個のビア導体51,52,53,54が並置されて形成される。ここで、ビア導体52,54の接地導体11側一端のみが接地導体11に接続される一方、他の一端や他端は開放端として形成される。
図4は図1のアンテナ装置における1対のビア導体51,52の構造を示す模式図であり、1対のビア導体53,54についても同様に構成される。また、図5は図4の1対のビア導体51,52により形成されるLC共振回路を示す回路図である。
図4において、各ビア導体51,52は直径Rと長さTを有する円柱形状を有し、例えば100MHz以上の高周波において互いに電磁的に結合するように互いに間隔Dだけ離隔して並置形成される。ここで、各ビア導体51,52は高周波において容量結合するので、その等価回路は図5のごとくなる。すなわち、図5に示すように、インダクタンスL1を有するビア導体51と、キャパシタンスCを有する誘電体55(誘電体基板10の一部)と、インダクタンスL2を有するビア導体52とから構成されるLC直列共振回路を構成する。ここで、その回路の一端であるビア導体51の一端は開放端を形成し、ビア導体52の他端は接地導体11に接続されて接地されている。なお、1対のビア導体53,54も同様に構成されて、1つのLC直列共振回路を形成する。1対のビア導体の対数は少なくとも1対あればよく、好ましくは複数対形成することが望ましい。
以上のように構成されたアンテナ装置において、LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数frに直列共振するように各ビア導体51−54のサイズ(R,T)及び上記間隔Dを設定する。すなわち、LC直列共振回路の共振周波数fは次式で表され、f=fr又はf≒frとなるように設定される。
この場合において、上記無線周波数fmにおいて、LC直列共振回路のインピーダンスは実質的に最小となり、図1乃至図3において、送信矩形パッチアンテナ1から放射された送信信号が、上記LC直列共振回路により受信されて吸収された後、接地導体11に接地される。それ故、受信矩形パッチアンテナ2に伝播する送信信号を低減させることができ、送受アンテナ間のアイソレーションを大幅に低減させることができる。
以上の実施形態においては、送信矩形パッチアンテナ1と、受信矩形パッチアンテナ2とを備えているが、本発明はこれに限らず、他の種類の送信アンテナ及び受信アンテナであってもよい。
以下の実施例において、具体的な動作例を示す。ビア導体51−54はそれぞれインダクタンスL1,L2(=L)を有する。
ここで、Urはビア導体51−54の比透磁率であり、定数Kは次式で表される。
ここで、fは無線周波数であり、σはビア導体51−54の導電率である。また、キャパシタンスCはビア導体51と52間の間隔Dで定義され、次式で表される。
ここで、εは誘電体基板10の誘電率である。送信矩形パッチアンテナ1からの送信信号の無線周波数をf=1GHz、誘電体基板10の比誘電率ε=3、ビア導体51,52間の間隔D=1mm、ビア導体51,52の直径R=1mmとすると、式(5)を用いてC=約120pFと計算でき、また、直列共振周波数を1GHzとするためには、式(1)より、インダクタンスL1+L2は、L1+L2=約200pHとなり、上記で定義されたインダクタンスの理論式より最適なビア導体51−54の高さTと直径R、被透磁率、導電率を選択することで、容易にLC直列共振回路を構成することができる。係る構成によれば、ビア導体51−54の高さTと直径R、さらにビア導体51―54を最適な間隔D、誘電体基板10の誘電率、ビア導体51−54の透磁率及び導電率を最適に選ぶことにより、送信矩形パッチアンテナ1から受信矩形パッチアンテナ2方向に放射された無線信号を接地することができ、送受アンテナ間のアイソレーションを大幅に向上することができる。
以上詳述したように、本発明に係るアンテナ装置とその構造によれば、上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定した。従って、上記LC直列共振回路により送信信号を受信して接地されたビア導体を介して接地導体に流すことで送信アンテナと受信アンテナとの間のアイソレーションを大幅に改善することができる。
1…送信矩形パッチアンテナ、
1a…給電線路、
2…受信矩形パッチアンテナ、
2a…給電線路、
10…誘電体基板、
11…接地導体、
12…配線層、
21…無線送信回路、
22…無線受信回路、
51,52,53,54…ビア導体。
1a…給電線路、
2…受信矩形パッチアンテナ、
2a…給電線路、
10…誘電体基板、
11…接地導体、
12…配線層、
21…無線送信回路、
22…無線受信回路、
51,52,53,54…ビア導体。
Claims (2)
- 誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置において、
上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、
上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、
上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、
上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定したことを特徴とするアンテナ装置。 - 誘電体基板上に形成された送信アンテナと受信アンテナを備えたアンテナ装置の構造において、
上記送信アンテナと上記受信アンテナとの間の上記誘電体基板において、互いに所定の間隔で離隔して対向する少なくとも1対のビア導体を形成し、
上記各1対のビア導体の1つのビア導体の一端は接地され、
上記各1対のビア導体はLC直列共振回路を構成し、
上記LC直列共振回路が上記送信アンテナから送信される送信信号の無線周波数に直列共振するように上記各ビア導体のサイズ及び上記間隔を設定したことを特徴とするアンテナ装置の構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007262956A JP2009094760A (ja) | 2007-10-09 | 2007-10-09 | アンテナ装置とその構造 |
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Publication Number | Publication Date |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015181241A (ja) * | 2010-02-26 | 2015-10-15 | デカ・プロダクツ・リミテッド・パートナーシップ | 渦電流トラップ付きrfidシステム |
JP2017224941A (ja) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | 京セラ株式会社 | アンテナ基板およびアンテナ装置 |
CN111214217A (zh) * | 2018-11-27 | 2020-06-02 | 三星电子株式会社 | 生物信息检测设备 |
CN111817000A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-23 | 西安朗普达通信科技有限公司 | 一种采用散热孔结构改善多天线系统的耦合性能的方法 |
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2007
- 2007-10-09 JP JP2007262956A patent/JP2009094760A/ja active Pending
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