JP2011120107A - Antenna device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device which actualizes a low profile and miniaturization, maintaining the impedance matching of a monopole antenna device equipped with a top loading type electrode. <P>SOLUTION: The antenna device includes a ground conductor plate, a rectangular top loading electrode plate arranged to face the ground conductor plate, a monopole antenna electrically connected to the roughly central portion of the top loading electrode plate, and a plurality of short-circuit conductors which are arranged in each roughly central portion of a plurality of sides of the top loading electrode plate and short-circuits between the top loading electrode plate and the ground conductor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、モノポールアンテナの先端部にトップローディング電極板を備えるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device provided with a top loading electrode plate at the tip of a monopole antenna.

モノポールアンテナ装置は、高さが1/4波長以上必要であり、例えば、2.6GHzの周波数に適用する場合、高さは約30mmとなり、サイズが大きく、低姿勢化の要求に対応できない。そこで、モノポールアンテナ装置を低姿勢化したものとしてトップローディングモノポールアンテナ装置がある。このトップローディング型モノポールアンテナ装置として、例えば、図17に示すようなものがある。図17に示すトップローディング型モノポールアンテナ装置10は、トップローディング電極1(以下、電極1という)と、電極1と対向して設けられ、かつ、中心に給電用同軸ケーブル4から円形平板形状の接地導体5と、電極1の中心と給電点(図示せず)とを電気的に接続する線状素子3と、電極1の中心と異なる電極1上の点と接地導体5を電気的に接続する短絡導体2と、を備えて構成される。ここで、給電用同軸ケーブル4の中心導体は給電点に接続され、給電用同軸ケーブル4の接地導体は接地導体5に接続される。   The monopole antenna device requires a quarter wavelength or more. For example, when applied to a frequency of 2.6 GHz, the height is about 30 mm, the size is large, and it is not possible to meet the demand for a low attitude. Therefore, there is a top loading monopole antenna device as a monopole antenna device having a low profile. An example of the top loading monopole antenna device is shown in FIG. A top-loading monopole antenna device 10 shown in FIG. 17 is provided with a top-loading electrode 1 (hereinafter referred to as an electrode 1) and the electrode 1 so as to be opposed to the electrode 1. The ground conductor 5, the linear element 3 that electrically connects the center of the electrode 1 and a feeding point (not shown), and the point on the electrode 1 that is different from the center of the electrode 1 and the ground conductor 5 are electrically connected. And a short-circuit conductor 2 to be configured. Here, the central conductor of the feeding coaxial cable 4 is connected to the feeding point, and the grounding conductor of the feeding coaxial cable 4 is connected to the grounding conductor 5.

このトップローディング型モノポールアンテナ装置10は、モノポールアンテナ装置の上部に円形平板形状の電極1を接続して構成したものである。円形平板形状の電極1を用いることで、2.6GHzの周波数に適用した場合は、例えば、高さを10mm、0.087λに低姿勢化することが可能になる。   This top loading type monopole antenna device 10 is configured by connecting a circular flat plate-shaped electrode 1 to the top of the monopole antenna device. By using the electrode 1 having a circular flat plate shape, when applied to a frequency of 2.6 GHz, for example, the height can be lowered to 10 mm and 0.087λ.

また、モノポールアンテナ装置を低姿勢化するものとして、例えば、特許文献1に記載されたアンテナ装置がある。このアンテナ装置では、導体板と対向して配置され、導体板に部分的に短絡される放射素子を備え、給電点から放射素子へは拡幅した形状として、広帯域化し、高さを0.0625λと低姿勢化している。このアンテナ装置では、放射素子を短絡するショートピンが設けられており、ショートピンは給電点を中心とする円周上に等間隔に2本以上設けられている。   Moreover, there exists an antenna apparatus described in patent document 1 as what makes a monopole antenna apparatus low-profile. This antenna device includes a radiating element that is disposed opposite to the conductor plate and is partially short-circuited to the conductor plate. The antenna device has a widened shape from the feed point to the radiating element, and has a height of 0.0625λ. Low profile. In this antenna device, a short pin for short-circuiting the radiating element is provided, and two or more short pins are provided at equal intervals on the circumference centering on the feeding point.

さらに、他のモノポールアンテナ装置を低姿勢化するものとして、特許文献2に記載されたアンテナ装置がある。このアンテナ装置では、M型アンテナを基本構造として用いて、特許文献2内の図1に示すように、接地板10に対向して平面外形が正方形の放射電極部22が配設されている。放射電極部22の正方形の平面外形の略中央部に給電ピン14が電気的に接続され、放射電極部22の正方形の平面外形の対向する2辺の略中間位置に放射電極22と接地板10を電気的に短絡させるショートピン16が配設されている。このアンテナ装置は、図中にa,b,c,d,eとして示す各部の長さを基に、(a+b+2×c+d+e)の長さを全長とする電流経路でλ/2の同相モードで共振する。この構成により、放射電極部22の高さと平面形状を大きくすることなく共振周波数を低くしている。   Furthermore, there is an antenna device described in Patent Document 2 as a device that lowers the posture of another monopole antenna device. In this antenna device, an M-type antenna is used as a basic structure, and as shown in FIG. 1 in Patent Document 2, a radiation electrode portion 22 having a square planar outer shape is disposed facing the ground plate 10. The power supply pin 14 is electrically connected to a substantially central portion of the square planar outer shape of the radiation electrode portion 22, and the radiation electrode 22 and the ground plate 10 are positioned at substantially intermediate positions of two opposing sides of the square planar outer shape of the radiation electrode portion 22. A short pin 16 is provided for electrically short-circuiting. This antenna device resonates in a λ / 2 in-phase mode with a current path having a total length of (a + b + 2 × c + d + e) based on the length of each part indicated as a, b, c, d, and e in the figure. To do. With this configuration, the resonance frequency is lowered without increasing the height and planar shape of the radiation electrode portion 22.

特開2008−219853号公報JP 2008-219853 A 特開2007−221774号公報JP 2007-221774 A

特許文献1に記載されたアンテナ装置では、給電点を中心とする円周上に等間隔に短絡板を配置している。この場合、より低姿勢化するためにトップローディング電極と接地導体との間隔を短くすると、短絡板の本数を増やし、トップローディング電極を大きくする必要がある。これは小型化の観点から望ましくない。   In the antenna device described in Patent Document 1, short-circuit plates are arranged at equal intervals on the circumference centered on the feeding point. In this case, if the distance between the top loading electrode and the ground conductor is shortened in order to lower the posture, it is necessary to increase the number of short-circuit plates and enlarge the top loading electrode. This is not desirable from the viewpoint of miniaturization.

また、トップローディング電極を方形形状とした場合、円周上に等間隔に短絡板を配置することに従って方形のエッジに短絡板を配置し、トップローディング電極と接地導体との間隔を0.05λ以下にしようとすると、入力インピーダンスが低下し、給電用同軸ケーブルとアンテナ間の整合がとれないという問題があった。   In addition, when the top loading electrode has a rectangular shape, the shorting plate is arranged at the edge of the square according to the arrangement of the shorting plate at equal intervals on the circumference, and the interval between the top loading electrode and the ground conductor is 0.05λ or less. When trying to do so, there is a problem that the input impedance is lowered and the matching between the feeding coaxial cable and the antenna cannot be achieved.

また、特許文献2に記載されたアンテナ装置では、図Bに示した構成により、放射電極部22の高さと平面形状を大きくすることなく共振周波数を低くするとしているが、この構成条件でシミュレーションしたところ、放射電極部22の正方形の一辺の寸法は124mmと大きくなり、高さも0.074λに設定しなければインピーダンス整合がとれなかった。また、高さを0.043λに設定してシミュレーションした場合は、十分なインピーダンス整合がとれなかった。   Further, in the antenna device described in Patent Document 2, the resonance frequency is lowered without increasing the height and planar shape of the radiation electrode portion 22 by the configuration shown in FIG. However, the dimension of one side of the square of the radiation electrode portion 22 was as large as 124 mm, and impedance matching could not be achieved unless the height was set to 0.074λ. Further, when simulation was performed with the height set to 0.043λ, sufficient impedance matching could not be obtained.

本発明は上記の課題に鑑み、トップローディング型電極を備えるモノポールアンテナ装置のインピーダンス整合を維持し、低姿勢化と小型化を実現するアンテナ装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an antenna device that maintains impedance matching of a monopole antenna device including a top-loading type electrode and realizes a low profile and a small size.

本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置は、接地導体板と、前記接地導体板と対向して配置される矩形状のトップローディング電極板と、前記トップローディング電極板の略中央部に電気的に接続されるモノポールアンテナと、前記トップローディング電極板の複数の辺の各略中央部に配置されて前記トップローディング電極板と前記接地導体板との間を電気的に短絡する複数の短絡導体と、を備えることを特徴とする。このアンテナ装置によれば、入力インピーダンスの整合を維持しながら、低姿勢化と小型化が可能になる。   An antenna device according to an embodiment of the present invention includes a grounding conductor plate, a rectangular toploading electrode plate disposed opposite to the grounding conductor plate, and an electrical connection at a substantially central portion of the toploading electrode plate. And a plurality of short-circuit conductors that are disposed at substantially central portions of a plurality of sides of the top loading electrode plate and electrically short-circuit between the top loading electrode plate and the ground conductor plate And. According to this antenna device, it is possible to reduce the posture and size while maintaining matching of the input impedance.

また、前記複数の短絡導体の本数は3本であり、前記トップローディング電極板の3辺の各略中央部に配置してもよい。このアンテナ装置によれば、複雑な構造を用いることなく、良好な放射特性を得ることができる。   In addition, the number of the plurality of short-circuit conductors is three, and the short-circuit conductors may be arranged at substantially central portions on three sides of the top loading electrode plate. According to this antenna device, good radiation characteristics can be obtained without using a complicated structure.

本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置は、接地導体板と、矩形状のトップローディング電極板と、前記トップローディング電極板の略中央部に電気的に接続されるモノポールアンテナと、前記トップローディング電極板の複数の辺の各略中央部に配置されて前記トップローディング電極板と前記接地導体板との間を電気的に短絡する複数の短絡導体と、を有するアンテナ部と、前記接地導体板上に配置されて複数の前記アンテナ部を有するアレイアンテナと、を備えることを特徴とする。このアンテナ装置によれば、入力インピーダンスの整合を維持しながら、アレイアンテナの低姿勢化と小型化が可能になる。   An antenna device according to an embodiment of the present invention includes a ground conductor plate, a rectangular top loading electrode plate, a monopole antenna electrically connected to a substantially central portion of the top loading electrode plate, and the top An antenna unit having a plurality of short-circuit conductors that are disposed at substantially central portions of a plurality of sides of the loading electrode plate and electrically short-circuit between the top loading electrode plate and the ground conductor plate; and the ground conductor And an array antenna having a plurality of the antenna portions arranged on a plate. According to this antenna device, the array antenna can be lowered and miniaturized while maintaining matching of the input impedance.

また、前記複数の短絡導体の本数は3本であり、前記トップローディング電極板の3辺の各略中央部に配置してもよい。このアンテナ装置によれば、複雑な構造を用いることなく、良好な放射特性を得ることができる。   In addition, the number of the plurality of short-circuit conductors is three, and the short-circuit conductors may be arranged at substantially central portions on three sides of the top loading electrode plate. According to this antenna device, good radiation characteristics can be obtained without using a complicated structure.

また、前記アレイアンテナは、前記複数のアンテナ部を前記短絡導体が配置されている辺を互いに向かい合わせて配置してもよい。このアンテナ装置によれば、アレイアンテナのカップリング特性を改善できる。   In the array antenna, the plurality of antenna portions may be arranged with the sides on which the short-circuit conductors are arranged facing each other. According to this antenna device, the coupling characteristics of the array antenna can be improved.

また、前記複数のアンテナ部の間に複数の誘電体を配置してもよい。このアンテナ装置によれば、   A plurality of dielectrics may be disposed between the plurality of antenna portions. According to this antenna device,

本発明によれば、入力インピーダンスの整合を維持しながら、トップローディング電極板を備えるモノポールアンテナの低姿勢化と小型化を実現するアンテナ装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna apparatus which implement | achieves the low attitude | position and size reduction of a monopole antenna provided with a top loading electrode plate can be provided, maintaining the matching of input impedance.

本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention. 図1のアンテナ装置の高さHを0.061λに設定し、エッジ短絡と中央短絡で短絡導体の数を変更した場合の入力インピーダンスZinの変化を示したグラフである。FIG. 6 is a graph showing changes in input impedance Zin when the height H of the antenna apparatus of FIG. 1 is set to 0.061λ and the number of short-circuit conductors is changed between edge short-circuit and center short-circuit. 図1のアンテナ装置の高さHを0.043λに設定し、エッジ短絡と中央短絡で短絡導体の数を変更した場合の入力インピーダンスZinの変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the input impedance Zin at the time of setting the height H of the antenna apparatus of FIG. 1 to 0.043 (lambda), and changing the number of short circuit conductors by an edge short circuit and a center short circuit. 図1のアンテナ装置100の高さHを0.061λと0.043λに設定し、エッジ短絡と中央短絡で短絡導体の数を変更した場合のVSWRの変化を示したグラフである。6 is a graph showing a change in VSWR when the height H of the antenna device 100 of FIG. 1 is set to 0.061λ and 0.043λ, and the number of short-circuited conductors is changed between an edge short circuit and a center short circuit. 図1のアンテナ装置の高さHを0.061λと0.043λに設定し、エッジ短絡と中央短絡で短絡導体の数を変更した場合のトップローディング電極板の一辺の長さW1[λ]の変化を示したグラフである。The height H of the antenna device of FIG. 1 is set to 0.061λ and 0.043λ, and the length W1 [λ] of one side of the top loading electrode plate when the number of short-circuited conductors is changed by edge short circuit and center short circuit. It is the graph which showed the change. 図1の短絡導体の幅W2[λ]を変化させた場合の共振周波数fcの変化とVSWRが2以下の周波数帯域幅BWの変化とを示すグラフである。2 is a graph showing a change in resonance frequency fc and a change in frequency bandwidth BW when VSWR is 2 or less when the width W2 [λ] of the short-circuit conductor in FIG. 1 is changed. 第1の実施形態に係るアンテナ装置と従来のトップローディング電極板を有するアンテナ装置の水平面の放射パターンを比較したグラフである。It is the graph which compared the radiation pattern of the horizontal surface of the antenna apparatus which concerns on 1st Embodiment, and the antenna apparatus which has the conventional top loading electrode plate. 本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図8のアンテナ装置の4つのアンテナ部間におけるX方向とY方向と対角方向の各カップリング特性について周波数を可変して測定したグラフである。FIG. 9 is a graph obtained by measuring the coupling characteristics in the X direction, the Y direction, and the diagonal direction between four antenna units of the antenna device of FIG. 8 while varying the frequency. 第2の実施形態に係る比較例のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna apparatus of the comparative example which concerns on 2nd Embodiment. 図10のアンテナ装置の4つのアンテナ部間におけるX方向とY方向と対角方向の各カップリング特性について周波数を可変して測定したグラフである。11 is a graph obtained by measuring the coupling characteristics in the X direction, the Y direction, and the diagonal direction between four antenna units of the antenna device of FIG. 10 while varying the frequency. 本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図12に示したアンテナ装置と図8に示したアンテナ装置を中心周波数が2.6GHzに設定して動作させた場合の各VSWR特性を示すグラフである。13 is a graph showing each VSWR characteristic when the antenna device shown in FIG. 12 and the antenna device shown in FIG. 8 are operated with the center frequency set to 2.6 GHz. 第3の実施形態に係る比較例のアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna apparatus of the comparative example which concerns on 3rd Embodiment. 図14に示したアンテナ装置と図10に示したアンテナ装置を中心周波数が2.6GHzに設定して動作させた場合の各VSWR特性を示すグラフである。It is a graph which shows each VSWR characteristic at the time of operating the antenna apparatus shown in FIG. 14 and the antenna apparatus shown in FIG. 10 by setting a center frequency to 2.6 GHz. 本発明の他の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on other embodiment of this invention. 従来のトップローディング型モノポールアンテナ装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the conventional top loading type | mold monopole antenna apparatus.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置について詳細に説明する。   Hereinafter, an antenna device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本発明に係る第1の実施形態のアンテナ装置100について、図1〜図7を参照して説明する。
(First embodiment)
An antenna device 100 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、第1の実施形態に係るアンテナ装置100の概略構成を示す斜視図である。図1において、アンテナ装置100は、接地導体板101と、モノポールアンテナ102と、複数の短絡導体103a〜103cと、トップローディング電極板104と、給電部105と、を備える。   FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an antenna device 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, the antenna device 100 includes a ground conductor plate 101, a monopole antenna 102, a plurality of short-circuit conductors 103 a to 103 c, a top loading electrode plate 104, and a power feeding unit 105.

接地導体板101は、例えば、矩形状の導体板で形成される。接地導体板101の略中央部上には、長さを短くした(例えば、0.1λ以下)モノポールアンテナ102が配置されている。モノポールアンテナ102の下端部には、給電部105が電気的に接続されている。本実施形態では、モノポールアンテナ102の高さHは、例えば、0.043λに設定している。なお、λはアンテナ装置100を動作させる所望の周波数の波長を示す。   The ground conductor plate 101 is formed of, for example, a rectangular conductor plate. A monopole antenna 102 having a reduced length (for example, 0.1λ or less) is disposed on a substantially central portion of the ground conductor plate 101. A power feeding unit 105 is electrically connected to the lower end of the monopole antenna 102. In the present embodiment, the height H of the monopole antenna 102 is set to 0.043λ, for example. Note that λ represents a wavelength of a desired frequency for operating the antenna device 100.

給電部105は、例えば、給電用同軸ケーブルが用いられ、その中心導体が接地導体板101と絶縁された状態でモノポールアンテナ102の下端部に電気的に接続される。   For example, a coaxial cable for power feeding is used as the power feeding unit 105, and the central conductor is electrically connected to the lower end of the monopole antenna 102 while being insulated from the ground conductor plate 101.

トップローディング電極板104は、例えば、矩形状の導体板で形成され、その略中央部がモノポールアンテナ102の上端部に電気的に接続されている。本実施形態では、トップローディング電極板104は、例えば、一辺の長さW1が0.273λの正方形状平板としている。   The top loading electrode plate 104 is formed of, for example, a rectangular conductor plate, and its substantially central portion is electrically connected to the upper end portion of the monopole antenna 102. In the present embodiment, the top loading electrode plate 104 is, for example, a square plate having a side length W1 of 0.273λ.

短絡導体103a〜103cは、トップローディング電極板104の三辺の各中央部に配置されている。短絡導体103a〜103cは、トップローディング電極板104と接地導体板101を電気的に短絡させる。本実施形態では、短絡導体103a〜103cの幅W2は、例えば、0.0087λに設定している。   The short-circuit conductors 103 a to 103 c are disposed at the central portions of the three sides of the top loading electrode plate 104. The short-circuit conductors 103a to 103c electrically short-circuit the top loading electrode plate 104 and the ground conductor plate 101. In the present embodiment, the width W2 of the short-circuit conductors 103a to 103c is set to 0.0087λ, for example.

例えば、中心周波数が2.6GHzの場合、トップローディング電極板104の一辺の長さW1は31.5mm、短絡導体103a〜103cの幅W2は1mm、高さHは5mmである。なお、図1において、モノポールアンテナ102と、短絡導体103a〜103cと、トップローディング電極板104と、給電部105と、を含む構成は、アンテナ部110とする。   For example, when the center frequency is 2.6 GHz, the length W1 of one side of the top loading electrode plate 104 is 31.5 mm, the width W2 of the short-circuit conductors 103a to 103c is 1 mm, and the height H is 5 mm. In FIG. 1, a configuration including the monopole antenna 102, the short-circuit conductors 103 a to 103 c, the top loading electrode plate 104, and the power feeding unit 105 is an antenna unit 110.

次に、第1の実施形態に係るアンテナ装置100の動作特性について、図2〜図7に示す各グラフを参照して説明する。なお、図2〜図7に示す各グラフは、アンテナ装置100の中心周波数を2.6GHzに設定して動作させる場合の特性を示す。   Next, the operating characteristics of the antenna device 100 according to the first embodiment will be described with reference to the graphs shown in FIGS. 2 to 7 show characteristics when the antenna apparatus 100 is operated with the center frequency set to 2.6 GHz.

図2は、アンテナ装置100の高さHを0.061λに設定し、短絡導体の数を変更した場合の入力インピーダンスZinの変化を示したグラフである。この図2では、短絡導体の数を1本から4本に変更し、短絡導体の配置位置をトップローディング電極板104の各辺の端部(図中に“E”で示す)と各辺の中央部(図中に“C”で示す)に配置した場合の各入力インピーダンスZinの変化を、実数部E_Re,C_Reと虚数部E_Im,C_Imに分けて示している。以下では、短絡導体をトップローディング電極板104の各辺の端部に配置したものを「エッジ短絡」と呼び、短絡導体をトップローディング電極板104の各辺の中央部に配置したものを「中央短絡」と呼ぶことにする。図2において、エッジ短絡した場合の入力インピーダンスZinの変化E_Re,E_Imは○及び点線で示し、中央短絡した場合の入力インピーダンスZinの変化C_Re,C_Imは●及び実線で示している。   FIG. 2 is a graph showing changes in the input impedance Zin when the height H of the antenna device 100 is set to 0.061λ and the number of short-circuit conductors is changed. In FIG. 2, the number of short-circuit conductors is changed from one to four, and the positions of the short-circuit conductors are arranged at the end portions (indicated by “E” in the drawing) of the top loading electrode plate 104 and the sides. The change of each input impedance Zin when arranged in the central part (indicated by “C” in the figure) is divided into a real part E_Re, C_Re and an imaginary part E_Im, C_Im. In the following, a short-circuit conductor disposed at the end of each side of the top loading electrode plate 104 is referred to as “edge short circuit”, and a short-circuit conductor disposed at the center of each side of the top loading electrode plate 104 is referred to as “center It will be called “short circuit”. In FIG. 2, changes E_Re and E_Im of the input impedance Zin when the edge is short-circuited are indicated by ◯ and dotted lines, and changes C_Re and C_Im of the input impedance Zin when the center is short-circuited are indicated by ● and a solid line.

ここで、アンテナ装置100の入力インピーダンスZinを50Ωに整合させる条件を図2に示すグラフから抽出する。エッジ短絡した場合にE_Re及びE_Imを含む入力インピーダンスZinが50Ωと整合が取れる短絡導体の本数は4本の時である。このエッジ短絡において短絡導体の本数を4本とした時のトップローディング電極板104の一辺の長さW1は0.312λである。また、中央短絡した場合にC_Re及びC_Imを含む入力インピーダンスZinが50Ωと整合が取れる短絡導体の本数は2本及び3本の時である。この中央短絡において短絡導体の本数を2本とした時のトップローディング電極板104の一辺の長さW1は0.22λである。したがって、図2では、アンテナ装置100の高さHを0.061λに設定し、中央短絡を適用することにより、トップローディング電極板104の大きさを小型化でき、短絡導体の本数も減らせることが判明した。   Here, conditions for matching the input impedance Zin of the antenna device 100 to 50Ω are extracted from the graph shown in FIG. When the edge is short-circuited, the number of short-circuit conductors whose input impedance Zin including E_Re and E_Im can be matched with 50Ω is four. In this edge short circuit, the length W1 of one side of the top loading electrode plate 104 when the number of short-circuit conductors is four is 0.312λ. In addition, when the center is short-circuited, the number of short-circuit conductors that can match the input impedance Zin including C_Re and C_Im with 50Ω is two and three. In this central short circuit, the length W1 of one side of the top loading electrode plate 104 when the number of short-circuit conductors is two is 0.22λ. Therefore, in FIG. 2, by setting the height H of the antenna device 100 to 0.061λ and applying the center short circuit, the size of the top loading electrode plate 104 can be reduced, and the number of short circuit conductors can be reduced. There was found.

図3は、アンテナ装置100の高さHを0.043λとして低姿勢に設定し、短絡導体の数を変更した場合の入力インピーダンスZinの変化を示したグラフである。この図3では、短絡導体の数を1本から4本に変更し、エッジ短絡(図中に“E”で示す)と中央短絡(図中に“C”で示す)した場合の各入力インピーダンスZinの変化を、実数部E_Re,C_Reと虚数部E_Im,C_Imに分けて示している。図3において、エッジ短絡した場合の入力インピーダンスZinの変化E_Re,E_Imは○及び点線で示し、中央短絡した場合の入力インピーダンスZinの変化C_Re,C_Imは●及び実線で示している。   FIG. 3 is a graph showing changes in the input impedance Zin when the height H of the antenna device 100 is set to a low posture with 0.043λ and the number of short-circuit conductors is changed. In FIG. 3, the number of short-circuit conductors is changed from one to four, and each input impedance when edge short-circuiting (indicated by “E” in the figure) and central short-circuiting (indicated by “C” in the figure) are performed. The change of Zin is divided into a real part E_Re, C_Re and an imaginary part E_Im, C_Im. In FIG. 3, changes E_Re and E_Im of the input impedance Zin when the edge is short-circuited are indicated by ◯ and dotted lines, and changes C_Re and C_Im of the input impedance Zin when the center is short-circuited are indicated by ● and a solid line.

図4は、アンテナ装置100の高さHを0.061λと0.043λに設定し、短絡導体の数を変更した場合のVSWR(Voltage Standing Wave Ratio:電圧定在波比)の変化を示したグラフである。この図4では、短絡導体の数を1本から4本に変更し、エッジ短絡において高さHを0.043λとした場合のVSWRの変化を△と点線で示し、エッジ短絡において高さHを0.061λとした場合のVSWRの変化を○と点線で示し、中部短絡において高さHを0.043λとした場合のVSWRの変化を●と実線で示し、中部短絡において高さHを0.061λとした場合のVSWRの変化を■と実線で示している。アンテナ装置100は、VSWR<2で使用することが望ましい。   FIG. 4 shows changes in VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) when the height H of the antenna device 100 is set to 0.061λ and 0.043λ and the number of short-circuit conductors is changed. It is a graph. In FIG. 4, the number of short-circuit conductors is changed from one to four, the change in VSWR when the height H is 0.043λ in the edge short circuit is indicated by Δ and a dotted line, and the height H in the edge short circuit is The change of VSWR when 0.061λ is indicated by a circle and a dotted line, the change of VSWR when the height H is 0.043λ at the middle short is indicated by a solid line with ●, and the height H is 0. The change in VSWR in the case of 061λ is indicated by ■ and solid line. The antenna device 100 is desirably used at VSWR <2.

ここで、アンテナ装置100の入力インピーダンスZinを50Ωに整合させる条件を図3及び図4に示す各グラフから抽出する。エッジ短絡した場合にE_Re及びE_Imを含む入力インピーダンスZinは40Ωより高くならず、VSWRも2以下の周波数帯域幅を確保することはできない。また、中央短絡した場合にC_Re及びC_Imを含む入力インピーダンスZinが50Ωと整合が取れる短絡導体の本数は3本及び4本の時であり、VSWRも2以下の周波数帯域幅を確保することができる。したがって、アンテナ装置100の高さHを0.043λとして低姿勢に設定した場合も、エッジ短絡より中央短絡の方が良好な特性が得られることが判明した。   Here, conditions for matching the input impedance Zin of the antenna device 100 to 50Ω are extracted from the graphs shown in FIGS. 3 and 4. When the edge is short-circuited, the input impedance Zin including E_Re and E_Im does not become higher than 40Ω, and the VSWR cannot secure a frequency bandwidth of 2 or less. In addition, when the center is short-circuited, the number of short-circuit conductors that can match the input impedance Zin including C_Re and C_Im to 50Ω is 3 and 4, and the VSWR can also secure a frequency bandwidth of 2 or less. . Therefore, even when the height H of the antenna device 100 is set to 0.043λ and set to a low posture, it has been found that the center short circuit can provide better characteristics than the edge short circuit.

図5は、アンテナ装置100の高さHを0.061λと0.043λに設定し、短絡導体の数を変更した場合のトップローディング電極板104の一辺の長さW1[λ]の変化を示したグラフである。この図5では、短絡導体の数を1本から4本に変更し、エッジ短絡において高さHを0.043λとした場合のW1の変化を▲と点線で示し、エッジ短絡において高さHを0.061λとした場合のW1の変化を○と一点鎖線で示し、中部短絡において高さHを0.043λとした場合のW1の変化を●と実線で示し、中部短絡において高さHを0.061λとした場合のW1の変化を□と二点鎖線で示している。   FIG. 5 shows changes in the length W1 [λ] of one side of the top loading electrode plate 104 when the height H of the antenna device 100 is set to 0.061λ and 0.043λ and the number of short-circuit conductors is changed. It is a graph. In FIG. 5, the change in W1 when the number of short-circuit conductors is changed from 1 to 4 and the height H is 0.043λ in the edge short-circuit is shown by ▲ and a dotted line, and the height H is changed in the edge short-circuit. The change of W1 when 0.061λ is indicated by a dot-dash line with ◯, the change of W1 when the height H is 0.043λ in the middle short circuit is indicated by a solid line with ●, and the height H is 0 in the middle short circuit The change of W1 when .061λ is set is indicated by □ and a two-dot chain line.

図5を参照すると、エッジ短絡では高さHを0.061λと0.043λで各々短絡導体の本数を増加させた場合、各本数におけるW1は殆ど同一の値であり、中央短絡では高さHを0.061λと0.043λで各々短絡導体の本数を増加させた場合、各本数におけるW1の増加は0.05λ程度である。このことから、中央短絡を採用したアンテナ装置100では、短絡導体の本数を3本と少なくし、高さHを0.043λに低姿勢化しても、50Ωに対する入力インピーダンスZinの整合が取れることから、小型化に有利である。これに対して、エッジ短絡を採用したアンテナ装置では、短絡導体の本数を3本と少なくし、高さHを0.043λに低姿勢化した場合、VSWRも2以下の周波数帯域幅を確保できず、50Ωに対する入力インピーダンスZinの整合も取れない。なお、エッジ短絡を採用したアンテナ装置では、高さHを0.061λに設定し、短絡導体の本数を4本にすれば、VSWRも2以下の周波数帯域幅を確保でき、50Ωに対する入力インピーダンスZinの整合も取れるが、中央短絡を採用したアンテナ装置100に比べて、高さHが高くなり、トップローディング電極板104の一辺の長さW1も大きくなるため、低姿勢化と小型化には不利である。   Referring to FIG. 5, when the number of short-circuit conductors is increased at the edge short-circuit heights of 0.061λ and 0.043λ, W1 in each of the numbers is almost the same value, and at the center short-circuit height H When the number of short-circuit conductors is increased by 0.061λ and 0.043λ, the increase in W1 in each number is about 0.05λ. Therefore, in the antenna device 100 employing the center short circuit, even if the number of short-circuit conductors is reduced to three and the height H is lowered to 0.043λ, the input impedance Zin for 50Ω can be matched. This is advantageous for downsizing. On the other hand, in the antenna device adopting the edge short circuit, when the number of short-circuit conductors is reduced to three and the height H is lowered to 0.043λ, the VSWR can also secure a frequency bandwidth of 2 or less. In addition, the input impedance Zin for 50Ω cannot be matched. In an antenna device employing edge short-circuiting, if the height H is set to 0.061λ and the number of short-circuiting conductors is set to 4, the frequency bandwidth of VSWR can be secured to 2 or less, and the input impedance Zin for 50Ω. However, since the height H is higher and the length W1 of one side of the top loading electrode plate 104 is larger than that of the antenna device 100 employing the center short circuit, it is disadvantageous for lowering the posture and reducing the size. It is.

図6は、短絡導体の幅W2[λ]を変化させた場合の共振周波数fcの変化とVSWRが2以下の周波数帯域幅BWの変化とを示すグラフである。このグラフにおいて、短絡導体の幅W2[λ]を0.005λから0.026λまで変化させても、共振周波数fcの変化は少なく、VSWRが2以下の周波数帯域幅BWの変化も少ない。このため、図1に示した接地導体130a〜130cの取り付け方法の自由度が大きいことが判明した。   FIG. 6 is a graph showing a change in the resonance frequency fc and a change in the frequency bandwidth BW when the VSWR is 2 or less when the width W2 [λ] of the short-circuit conductor is changed. In this graph, even when the width W2 [λ] of the short-circuit conductor is changed from 0.005λ to 0.026λ, the change in the resonance frequency fc is small, and the change in the frequency bandwidth BW with VSWR of 2 or less is also small. For this reason, it turned out that the freedom degree of the attachment method of the grounding conductors 130a-130c shown in FIG. 1 is large.

図7は、本第1の実施形態に係るアンテナ装置100と従来のトップローディング電極板を有するアンテナ装置の水平面の放射パターンを示したグラフである。このグラフによれば、アンテナ装置100の放射パターンは無指向性であることが判明した。   FIG. 7 is a graph showing a radiation pattern on the horizontal plane of the antenna device 100 according to the first embodiment and a conventional antenna device having a top loading electrode plate. According to this graph, it has been found that the radiation pattern of the antenna device 100 is omnidirectional.

以上のように、本第1の実施形態に係るアンテナ装置100によれば、正方形状平板のトップローディング電極板104の三辺の中央部に短絡導体103a〜103cを配置する中央短絡を採用することにより、水平面の放射パターンが無指向性の特性が得られる構成を複雑な構造をとらずに、低姿勢化して小型化することが可能になる。このアンテナ装置100を小型の無線通信基地局に適用することにより、デザインの自由度を高めることができるとともに開発コストを低減することが可能になる。   As described above, according to the antenna device 100 according to the first embodiment, the central short circuit in which the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged at the central part of the three sides of the square-shaped flat top loading electrode plate 104 is adopted. Accordingly, the configuration in which the radiation pattern on the horizontal plane has a non-directional characteristic can be reduced in size and reduced in size without taking a complicated structure. By applying this antenna device 100 to a small radio communication base station, it is possible to increase the degree of design freedom and reduce the development cost.

(第2の実施形態)
本発明に係る第2の実施形態のアンテナ装置について、図8〜図11を参照して説明する。本第2の実施形態では、第1の実施形態に示したアンテナ部110を利用して、接地導体板の上面に複数のアンテナ部110を配置するアレイアンテナを構成する例について説明する。図8及び図9では、4つのアンテナ部110A〜110Dを短絡導体103a〜103cが配置された辺を互いに向かい合わせて配置した構成例と、そのカップリング特性を示し、図10及び図11では、4つのアンテナ部110A〜110Dを短絡導体103a〜103cが配置されていない辺を互いに向かい合わせて配置した構成例と、そのカップリング特性を比較例として示す。
(Second Embodiment)
An antenna device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, an example will be described in which the antenna unit 110 shown in the first embodiment is used to configure an array antenna in which a plurality of antenna units 110 are arranged on the upper surface of a ground conductor plate. 8 and 9 show a configuration example in which the four antenna portions 110A to 110D are arranged with the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged facing each other, and their coupling characteristics. In FIGS. 10 and 11, A configuration example in which the four antenna portions 110A to 110D are arranged with their sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are not arranged facing each other, and their coupling characteristics are shown as a comparative example.

図8は、第2の実施形態に係る誘電体を配置しないアンテナ装置200の概略構成を示す斜視図である。なお、図8において、図1に示したアンテナ装置100と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。   FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of the antenna device 200 according to the second embodiment in which no dielectric is disposed. In FIG. 8, the same components as those of the antenna device 100 shown in FIG.

図8において、アンテナ装置200は、接地導体板201の上面に4つのアンテナ部110A〜110Dを配置している。アンテナ部110A〜110Dは、図1に示したアンテナ部110と同様の構成を有する。これら4つのアンテナ部110は、アレイアンテナ202を構成する。4つのアンテナ部110A〜110Dは、短絡導体103a〜103cが配置された辺が互いに向かい合わせて配置されている。すなわち、図8では、アンテナ部110Aとアンテナ部110Bは図中に示すX方向で短絡導体103a〜103cが配置された辺が互いに向かい合わせて配置され、アンテナ部110Aとアンテナ部110Cは図中に示すY方向で短絡導体103a〜103cが配置された辺が互いに向かい合わせて配置され、アンテナ部110Cとアンテナ部110Dは図中に示すX方向で短絡導体103a〜103cが配置された辺が互いに向かい合わせて配置され、アンテナ部110Bとアンテナ部110Dは図中に示すY方向で短絡導体103a〜103cが配置された辺が互いに向かい合わせて配置されている。アンテナ部110A〜110Dは、それぞれ、モノポールアンテナ102の下端部(図示せず)に給電ポート(図示せず)が設けられている。アンテナ部110Aの給電ポートはPort1、アンテナ部110Bの給電ポートはPort2、アンテナ部110Cの給電ポートはPort3、アンテナ部110Dの給電ポートはPort4とする。   In FIG. 8, the antenna device 200 has four antenna portions 110 </ b> A to 110 </ b> D arranged on the upper surface of the ground conductor plate 201. The antenna units 110A to 110D have the same configuration as the antenna unit 110 shown in FIG. These four antenna units 110 constitute an array antenna 202. The four antenna portions 110A to 110D are arranged such that the sides on which the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged face each other. That is, in FIG. 8, the antenna unit 110A and the antenna unit 110B are arranged with the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged facing each other in the X direction shown in the figure, and the antenna unit 110A and the antenna unit 110C are shown in the figure. The sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged in the Y direction shown are arranged so as to face each other, and the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged in the X direction shown in FIG. The antenna unit 110B and the antenna unit 110D are arranged such that the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged face each other in the Y direction shown in the drawing. The antenna units 110 </ b> A to 110 </ b> D are each provided with a power feeding port (not shown) at the lower end (not shown) of the monopole antenna 102. The feeding port of the antenna unit 110A is Port1, the feeding port of the antenna unit 110B is Port2, the feeding port of the antenna unit 110C is Port3, and the feeding port of the antenna unit 110D is Port4.

次に、アンテナ装置200のカップリング特性について図9を参照して説明する。図9は、アンテナ装置200の4つのアンテナ部110A〜110D間におけるX方向とY方向と対角方向の各カップリング特性について周波数を可変してシミュレーションした結果を示すグラフである。   Next, the coupling characteristics of the antenna device 200 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a graph showing a simulation result by varying the frequency for each of the coupling characteristics in the X direction, the Y direction, and the diagonal direction between the four antenna units 110 </ b> A to 110 </ b> D of the antenna device 200.

図9に示すように、アンテナ部110Aとアンテナ部110Bとの間、及びアンテナ部110Cとアンテナ部110Dとの間の各X方向(Port2−Port1,Port4−Port3)のカップリング特性と、アンテナ部110Aとアンテナ部110Cとの間、及びアンテナ部110Bとアンテナ部110Dとの間の各Y方向(Port4−Port2,Port3−Port1)のカップリング特性は、同様のカップリング特性を示す。また、図9に示すように、アンテナ部110Aとアンテナ部110Dとの間、及びアンテナ部110Bとアンテナ部110Cとの間の各対角方向(Port3−Port2,Port4−Port1)のカップリング特性は、X方向及びY方向の各カップリング特性に比べて低くなる。   As shown in FIG. 9, the coupling characteristics in the X direction (Port2-Port1, Port4-Port3) between the antenna unit 110A and the antenna unit 110B, and between the antenna unit 110C and the antenna unit 110D, and the antenna unit The coupling characteristics in the Y direction (Port4-Port2, Port3-Port1) between 110A and the antenna part 110C and between the antenna part 110B and the antenna part 110D show similar coupling characteristics. Further, as shown in FIG. 9, the coupling characteristics in the diagonal directions (Port3-Port2, Port4-Port1) between the antenna unit 110A and the antenna unit 110D and between the antenna unit 110B and the antenna unit 110C are as follows. The coupling characteristics in the X direction and the Y direction are low.

(比較例)
次に、図8に示したアンテナ装置200に対する比較例について図10及び図11を参照して説明する。図10は、図8に示したアンテナ装置200のカップリング特性と比較するためのアンテナ装置300の概略構成を示す斜視図である。なお、図10において、図1に示したアンテナ装置100と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。
(Comparative example)
Next, a comparative example for the antenna device 200 shown in FIG. 8 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of the antenna device 300 for comparison with the coupling characteristics of the antenna device 200 shown in FIG. In FIG. 10, the same components as those of the antenna apparatus 100 shown in FIG.

図10に示すアンテナ装置300の構成において、図8に示したアンテナ装置200の構成と異なる点は、4つのアンテナ部110A〜110Dは短絡導体103a〜103cが配置されていない辺が互いに向かい合わせて配置されていることであり、各構成部分は図8に示したアンテナ装置200と同様である。4つのアンテナ部110A〜110Dは、アレイアンテナ302を構成する。   The configuration of the antenna device 300 shown in FIG. 10 is different from the configuration of the antenna device 200 shown in FIG. 8 in that the four antenna portions 110A to 110D have the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are not disposed facing each other. The components are the same as those of the antenna device 200 shown in FIG. The four antenna units 110 </ b> A to 110 </ b> D constitute an array antenna 302.

次に、アンテナ装置300のカップリング特性について図11を参照して説明する。図11は、アンテナ装置300の4つのアンテナ部110A〜110D間におけるX方向とY方向と対角方向の各カップリング特性について周波数を可変して測定したグラフである。図11に示すX方向とY方向と対角方向の各カップリング特性は、図9に示したX方向とY方向と対角方向と同様の方向でシミュレーションした結果である。   Next, the coupling characteristics of the antenna device 300 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a graph obtained by measuring the coupling characteristics in the X direction, the Y direction, and the diagonal direction between the four antenna units 110 </ b> A to 110 </ b> D of the antenna device 300 while varying the frequency. Each coupling characteristic in the X direction, the Y direction, and the diagonal direction shown in FIG. 11 is a result of simulation in the same direction as the X direction, the Y direction, and the diagonal direction shown in FIG.

図9に示したアンテナ装置200のカップリング特性と、図11に示したアンテナ装置300のカップリング特性を比較すると、X方向とY方向と対角方向の各カップリング特性は、4つのアンテナ部110A〜110Dを短絡導体103a〜103cが配置された部分を互いに向かい合わせて配置した構成した図9に示したアンテナ装置200の方が良好であることが判明した。   When the coupling characteristics of the antenna device 200 shown in FIG. 9 and the coupling characteristics of the antenna device 300 shown in FIG. 11 are compared, each coupling characteristic in the X direction, the Y direction, and the diagonal direction has four antenna portions. It has been found that the antenna device 200 shown in FIG. 9 in which the portions where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged so as to face each other 110A to 110D is better.

したがって、4つのアンテナ部110A〜110Dを用いてアレイアンテナを構成する場合、短絡導体103a〜103cが配置された辺を互いに向かい合わせて配置することにより、カップリング特性を低減することができる。また、本第2の実施形態に係るアンテナ装置200では、4つのアンテナ部110A〜110Dは図1に示したアンテナ部110と同様の構成であるため、入力インピーダンスの整合を維持しながらアレイアンテナの低姿勢化と小型化が可能である。これにより、アンテナ装置200は、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)やビームホーミング等の性能を向上させることが可能になる。また、アンテナ装置200をMIMO等の基地局に適用することにより、小型化の促進やデザインの自由度の向上等に寄与することができる。   Therefore, when an array antenna is configured using the four antenna portions 110A to 110D, the coupling characteristics can be reduced by arranging the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged facing each other. In the antenna device 200 according to the second embodiment, the four antenna units 110A to 110D have the same configuration as the antenna unit 110 shown in FIG. Low profile and small size are possible. Thereby, the antenna device 200 can improve performance such as MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) and beam homing. Moreover, by applying the antenna device 200 to a base station such as MIMO, it is possible to contribute to the promotion of downsizing and the improvement of the degree of freedom of design.

(第3の実施形態)
本発明に係る第3の実施形態のアンテナ装置について、図12〜図15を参照して説明する。第2の実施形態に示した4つのアンテナ部110A〜110Dの間に誘電体を配置する構成例について説明する。なお、図12において、図1及び図8に示したアンテナ装置と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。
(Third embodiment)
An antenna device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. A configuration example in which a dielectric is disposed between the four antenna units 110A to 110D shown in the second embodiment will be described. In FIG. 12, the same components as those of the antenna device shown in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals, and the description of the configuration is omitted.

図12に示すアンテナ装置400の構成において、図8に示したアンテナ装置200の構成と異なる点は、アンテナ部110Aとアンテナ部110Bとの間に誘電体403を配置し、アンテナ部110Cとアンテナ部110Dとの間に誘電体404を配置したことであり、各構成部分は図8に示したアンテナ装置200と同様である。4つのアンテナ部110110A〜110Dは、アレイアンテナ402を構成する。   The configuration of the antenna device 400 shown in FIG. 12 is different from the configuration of the antenna device 200 shown in FIG. 8 in that a dielectric 403 is disposed between the antenna unit 110A and the antenna unit 110B, and the antenna unit 110C and the antenna unit are arranged. This is that a dielectric 404 is arranged between the antenna device 110D and each component part is the same as the antenna device 200 shown in FIG. The four antenna units 110110A to 110D constitute an array antenna 402.

次に、アンテナ装置400のVSWR特性について図13を参照して説明する。図13は、図12に示したアンテナ装置400と図8に示したアンテナ装置200を、中心周波数が2.6GHzに設定して動作させた場合の各VSWR特性を示すグラフである。   Next, the VSWR characteristics of the antenna device 400 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a graph showing each VSWR characteristic when the antenna device 400 shown in FIG. 12 and the antenna device 200 shown in FIG. 8 are operated with the center frequency set to 2.6 GHz.

図13を参照すると、2.6GHzにおけるVSWRは、誘電体を配置していないアンテナ装置200が1.2程度であり、誘電体403,404を配置したアンテナ装置400が1.2程度である。このことから、アンテナ装置200とアンテナ装置400の各VSWR特性は同等であることが判明した。すなわち、4つのアンテナ部110A〜110Dは短絡導体103a〜103cが配置された辺を互いに向かい合わせて配置した場合、アンテナ装置400のように誘電体403,404を配置してもVSWR特性に対する影響は殆どなく、良好なVSWR特性が維持されることが判明した。   Referring to FIG. 13, the VSWR at 2.6 GHz is about 1.2 for the antenna device 200 in which no dielectric is disposed, and is about 1.2 for the antenna device 400 in which the dielectrics 403 and 404 are disposed. From this, it was found that the VSWR characteristics of the antenna device 200 and the antenna device 400 are equivalent. That is, when the four antenna portions 110A to 110D are arranged with the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are arranged facing each other, even if the dielectrics 403 and 404 are arranged like the antenna device 400, the influence on the VSWR characteristics is not affected. It was found that almost no VSWR characteristics were maintained.

(比較例)
次に、図12に示したアンテナ装置400に対する比較例について図14及び図15を参照して説明する。図14は、図13に示したアンテナ装置400のVSWR特性と比較するためのアンテナ装置500の概略構成を示す斜視図である。なお、図14において、図1及び図8に示したアンテナ装置と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。
(Comparative example)
Next, a comparative example for the antenna device 400 shown in FIG. 12 will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of antenna apparatus 500 for comparison with the VSWR characteristics of antenna apparatus 400 shown in FIG. In FIG. 14, the same components as those of the antenna device shown in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals, and the description of the configuration is omitted.

図14に示すアンテナ装置500の構成において、図12に示したアンテナ装置400の構成と異なる点は、4つのアンテナ部110A〜110Dは短絡導体103a〜103cが配置されていない辺が互いに向かい合わせて配置されていることであり、各構成部分は図12に示したアンテナ装置400と同様である。4つのアンテナ部110A〜110Dは、アレイアンテナ502を構成する。   The configuration of the antenna device 500 shown in FIG. 14 is different from the configuration of the antenna device 400 shown in FIG. 12 in that the four antenna portions 110A to 110D have the sides where the short-circuit conductors 103a to 103c are not disposed facing each other. Each component is the same as the antenna device 400 shown in FIG. The four antenna units 110 </ b> A to 110 </ b> D constitute an array antenna 502.

次に、アンテナ装置500のVSWR特性について図15を参照して説明する。図15は、図14に示したアンテナ装置500と図10に示したアンテナ装置300を、中心周波数が2.6GHzに設定して動作させた場合の各VSWR特性を示すグラフである。   Next, the VSWR characteristic of the antenna device 500 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a graph showing each VSWR characteristic when the antenna device 500 shown in FIG. 14 and the antenna device 300 shown in FIG. 10 are operated with the center frequency set to 2.6 GHz.

図15を参照すると、2.6GHzにおけるVSWRは、誘電体を配置していないアンテナ装置300が1.2程度であり、誘電体403,404を配置したアンテナ装置500が1.4程度である。このことから、誘電体403,404を配置したアンテナ装置500は、アンテナ装置200に比べてVSWR特性が劣化することが判明した。   Referring to FIG. 15, the VSWR at 2.6 GHz is about 1.2 for the antenna device 300 on which no dielectric is disposed, and about 1.4 for the antenna device 500 on which the dielectrics 403 and 404 are disposed. From this, it was found that the antenna device 500 in which the dielectrics 403 and 404 are arranged has a VSWR characteristic that is deteriorated as compared with the antenna device 200.

以上のことから、アンテナ部110Aとアンテナ部110Bとの間に誘電体403を配置し、アンテナ部110Cとアンテナ部110Dとの間に誘電体404を配置し、4つのアンテナ部110A〜110Dは短絡導体103a〜103cが配置された辺を互いに向かい合わせて配置した場合は、誘電体を配置しないアンテナ装置200のVSWR特性と比べて変化は殆どなく良好であることが判明した。また、アンテナ部110Aとアンテナ部110Bとの間に誘電体403を配置し、アンテナ部110Cとアンテナ部110Dとの間に誘電体404を配置し、4つのアンテナ部110A〜110Dは短絡導体103a〜103cが配置されていない辺を互いに向かい合わせて配置した場合は、誘電体を配置しないアンテナ装置300のVSWR特性と比べて劣化することが判明した。   From the above, the dielectric 403 is disposed between the antenna unit 110A and the antenna unit 110B, the dielectric 404 is disposed between the antenna unit 110C and the antenna unit 110D, and the four antenna units 110A to 110D are short-circuited. It has been found that when the sides on which the conductors 103a to 103c are arranged are arranged to face each other, there is almost no change compared to the VSWR characteristics of the antenna device 200 in which no dielectric is arranged. In addition, a dielectric 403 is disposed between the antenna unit 110A and the antenna unit 110B, a dielectric 404 is disposed between the antenna unit 110C and the antenna unit 110D, and the four antenna units 110A to 110D are short-circuited conductors 103a to 103D. It has been found that when the sides where the 103c is not arranged are arranged to face each other, the VSWR characteristics of the antenna device 300 without the dielectric are deteriorated.

したがって、4つのアンテナ部110A〜110Dを用いてアレイアンテナを構成する場合、アンテナ部110A〜110Dの間に誘電体を配置する場合も、4つのアンテナ部110A〜110Dは短絡導体103a〜103cが配置されている辺を互いに向かい合わせて配置した方がVSWR特性は良好である。これにより、アンテナ装置400は、MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)やビームホーミング等の性能を向上させることが可能になる。また、本第3の実施形態に係るアンテナ装置400では、4つのアンテナ部110A〜110Dは図1に示したアンテナ部110と同様の構成であるため、入力インピーダンスの整合を維持しながらアレイアンテナの低姿勢化と小型化が可能である。アンテナ装置400をMIMO等の基地局に適用することにより、小型化の促進やデザインの自由度の向上等に寄与することができる。   Accordingly, when an array antenna is configured using the four antenna units 110A to 110D, even when a dielectric is disposed between the antenna units 110A to 110D, the short antennas 103a to 103c are disposed on the four antenna units 110A to 110D. The VSWR characteristics are better when the arranged sides face each other. Thereby, the antenna device 400 can improve performance such as MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) and beam homing. In the antenna device 400 according to the third embodiment, the four antenna units 110A to 110D have the same configuration as the antenna unit 110 illustrated in FIG. Low profile and small size are possible. By applying the antenna device 400 to a base station such as MIMO, it is possible to contribute to the promotion of downsizing and the improvement of design freedom.

なお、図1に示したアンテナ装置100においてトップローディング電極板104の形状は矩形状とした場合を示したが、これに限定するものではなく、例えば、図16に示すアンテナ装置600のようにトップローディング電極板604の形状を変更してもよい。このトップローディング電極板604は、隣り合う短絡導体103a〜103cを直線で結んだ辺より飛び出した部分を有している。このアンテナ装置600では、トップローディング電極板604以外の構成部分は、図1に示したアンテナ装置200と同様であるため同一符号を付している。また、第1〜第3の実施形態においてアンテナ装置100,200,400に示したモノポールアンテナ102の高さH、トップローディング電極板104の一辺の長さW1、短絡導体103a〜103cの幅W2は、周波数が2.6GHzで使用する場合の例を示したものであり、これらの寸法は使用する周波数に応じて適宜変更してもよい。   In the antenna device 100 shown in FIG. 1, the top loading electrode plate 104 has a rectangular shape, but the shape is not limited to this. For example, the top loading electrode plate 104 is top like the antenna device 600 shown in FIG. 16. The shape of the loading electrode plate 604 may be changed. The top loading electrode plate 604 has a portion protruding from a side connecting adjacent short-circuit conductors 103a to 103c with a straight line. In this antenna device 600, the components other than the top loading electrode plate 604 are the same as those of the antenna device 200 shown in FIG. In the first to third embodiments, the height H of the monopole antenna 102 shown in the antenna devices 100, 200, and 400, the length W1 of one side of the top loading electrode plate 104, and the width W2 of the short-circuit conductors 103a to 103c. Shows an example of the case where the frequency is 2.6 GHz, and these dimensions may be appropriately changed according to the frequency to be used.

100,200,300,400,500,600…アンテナ装置、101,201…接地導体板、102…モノポールアンテナ、103a〜103c…短絡導体、104,604…トップローディング電極板、105…給電部、110,110A〜110D…アンテナ部、202,302,402,502…アレイアンテナ。   100, 200, 300, 400, 500, 600 ... antenna device, 101, 201 ... ground conductor plate, 102 ... monopole antenna, 103a-103c ... short-circuit conductor, 104, 604 ... top loading electrode plate, 105 ... power feeding section, 110, 110A to 110D: antenna portion, 202, 302, 402, 502 ... array antenna.

Claims (6)

接地導体板と、
前記接地導体板と対向して配置される矩形状のトップローディング電極板と、
前記トップローディング電極板の略中央部に電気的に接続されるモノポールアンテナと、
前記トップローディング電極板の複数の辺の各略中央部に配置されて前記トップローディング電極板と前記接地導体板との間を電気的に短絡する複数の短絡導体と、
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
A grounding conductor plate;
A rectangular top loading electrode plate disposed opposite to the ground conductor plate;
A monopole antenna electrically connected to a substantially central portion of the top loading electrode plate;
A plurality of short-circuit conductors that are disposed at substantially central portions of a plurality of sides of the top-loading electrode plate and electrically short-circuit between the top-loading electrode plate and the ground conductor plate;
An antenna device comprising:
前記複数の短絡導体の本数は3本であり、前記トップローディング電極板の3辺の各略中央部に配置していることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。   2. The antenna device according to claim 1, wherein the number of the plurality of short-circuit conductors is three, and the plurality of short-circuit conductors are arranged at substantially central portions on three sides of the top loading electrode plate. 接地導体板と、
矩形状のトップローディング電極板と、前記トップローディング電極板の略中央部に電気的に接続されるモノポールアンテナと、前記トップローディング電極板の複数の辺の各略中央部に配置されて前記トップローディング電極板と前記接地導体板との間を電気的に短絡する複数の短絡導体と、を有するアンテナ部と、
前記接地導体板上に配置されて複数の前記アンテナ部を有するアレイアンテナと、
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
A grounding conductor plate;
A rectangular top loading electrode plate; a monopole antenna electrically connected to a substantially central portion of the top loading electrode plate; and the top disposed at a substantially central portion of each of a plurality of sides of the top loading electrode plate. A plurality of short-circuit conductors that electrically short-circuit between the loading electrode plate and the ground conductor plate, an antenna unit,
An array antenna having a plurality of the antenna portions disposed on the ground conductor plate;
An antenna device comprising:
前記複数の短絡導体の本数は3本であり、前記トップローディング電極板の3辺の各略中央部に配置していることを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。   4. The antenna device according to claim 3, wherein the number of the plurality of short-circuit conductors is three, and the plurality of short-circuit conductors are arranged at substantially central portions on three sides of the top loading electrode plate. 前記アレイアンテナは、前記複数のアンテナ部を前記短絡導体が配置されている辺を互いに向かい合わせて配置していることを特徴とする請求項3又は4記載のアンテナ装置。   5. The antenna device according to claim 3, wherein the array antenna includes the plurality of antenna units arranged such that sides on which the short-circuit conductors are arranged face each other. 前記複数のアンテナ部の間に複数の誘電体を配置していることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. The antenna device according to claim 3, wherein a plurality of dielectrics are disposed between the plurality of antenna units.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013046331A (en) * 2011-08-26 2013-03-04 Ntt Docomo Inc Antenna
JP2013055407A (en) * 2011-09-01 2013-03-21 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
CN111801930A (en) * 2018-03-06 2020-10-20 三星电子株式会社 Antenna structure and electronic device comprising same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11205033A (en) * 1998-01-08 1999-07-30 Toyo Commun Equip Co Ltd Array antenna
JP2004088198A (en) * 2002-08-23 2004-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Monopole antenna system and communication system employing the same
JP2006074206A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd Top capacity load-type antenna
JP2006109372A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Ricoh Co Ltd Directivity control microstrip antenna

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11205033A (en) * 1998-01-08 1999-07-30 Toyo Commun Equip Co Ltd Array antenna
JP2004088198A (en) * 2002-08-23 2004-03-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Monopole antenna system and communication system employing the same
JP2006074206A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Nippon Dengyo Kosaku Co Ltd Top capacity load-type antenna
JP2006109372A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Ricoh Co Ltd Directivity control microstrip antenna

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013046331A (en) * 2011-08-26 2013-03-04 Ntt Docomo Inc Antenna
JP2013055407A (en) * 2011-09-01 2013-03-21 Mitsubishi Electric Corp Antenna device
CN111801930A (en) * 2018-03-06 2020-10-20 三星电子株式会社 Antenna structure and electronic device comprising same

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