JP2013211717A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に低周波数帯の無線通信において小型化に適したアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device suitable for downsizing particularly in low-frequency band wireless communication.
近年、携帯電話機や無線通信機能内蔵のノート型パーソナルコンピュータだけでなく車載用など様々な分野で無線通信機器が使用されるようになり、その薄型化や小型化が要望されている。例えば、特許文献１には、誘電体アンテナの先端にミアンダパターンを追加したアンテナ装置が提案されている。このアンテナ装置では、ミアンダパターンによって物理長として短縮が可能になると共に、アンテナ装置の広帯域化や高利得化を図ることができる。 In recent years, wireless communication devices have been used not only in mobile phones and notebook personal computers with built-in wireless communication functions but also in various fields such as in-vehicle use, and there is a demand for thinner and smaller devices. For example, Patent Document 1 proposes an antenna device in which a meander pattern is added to the tip of a dielectric antenna. In this antenna device, it is possible to shorten the physical length by the meander pattern, and it is possible to increase the bandwidth and gain of the antenna device.
また、特許文献２には、アンテナ素子が給電部に接続された第１導体部と、第１導体部に折り返し部を介して接続された第２導体部とを有したアンテナ装置が記載されている。さらに、特許文献３には、素子保持部の上面に板状の放射素子を設けた逆Ｆアンテナを有するアンテナ装置が記載されている。 Patent Document 2 describes an antenna device having a first conductor part in which an antenna element is connected to a power feeding part and a second conductor part connected to the first conductor part via a folded part. Yes. Furthermore, Patent Document 3 describes an antenna device having an inverted F antenna in which a plate-like radiating element is provided on the upper surface of an element holding portion.
しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の技術では、高い周波数帯に使用する際にミアンダパターンの性能は確保可能であるが、低い周波数帯で調整しようとした場合、誘電体アンテナの先端に装荷される容量成分が小さくなり、アンテナの放射効率を改善するためには誘電体アンテナの実効長を長く（大型化）する必要があることから、小型化と高性能化との両立が困難になってしまう。
また、特許文献２に記載の技術では、折り返し部をアンテナ素子の３以上の奇数であるＮ次共振時における電位の節に位置させる必要があり、Ｎ次電流は強め合う場合があるが、複共振化され放射効率が分散し、全体的な放射効率の改善にはならない不都合がある。また、低い周波数帯で調整しようとした場合、さらに放射効率が劣化してしまうため、アンテナ素子を大きくする必要があり、小型化と高性能化との両立が困難になってしまう。
さらに、特許文献３に記載の技術では、素子保持部の側面に給電用及び短絡用の板状素子が必要であり、特に低い周波数帯で調整しようとした場合、各放射素子部及び素子保持部における長さ、高さが必要になり、上記文献と同様に小型化と高性能化との両立が困難になってしまう問題があった。
However, the following problems remain in the above-described conventional technology.
That is, in the technique described in Patent Document 1, the performance of the meander pattern can be ensured when used in a high frequency band, but when the adjustment is made in the low frequency band, the capacity loaded at the tip of the dielectric antenna. Since the component becomes small and the effective length of the dielectric antenna needs to be increased (enlarged) in order to improve the radiation efficiency of the antenna, it is difficult to achieve both miniaturization and high performance.
In the technique described in Patent Document 2, the folded portion needs to be positioned at the node of the potential at the N-th resonance, which is an odd number of 3 or more of the antenna element, and the N-order current may be strengthened. There is a disadvantage that the radiation efficiency is dispersed due to resonance, and the overall radiation efficiency is not improved. Further, when trying to adjust in a low frequency band, the radiation efficiency is further deteriorated, so that it is necessary to enlarge the antenna element, and it becomes difficult to achieve both miniaturization and high performance.
Furthermore, in the technique described in Patent Document 3, a plate-like element for feeding and short-circuiting is required on the side surface of the element holding unit, and particularly when adjusting in a low frequency band, each radiating element unit and element holding unit Therefore, there is a problem that it is difficult to achieve both miniaturization and high performance as in the above-mentioned document.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、低い周波数帯においても小型化と高性能化との両立が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device that can achieve both miniaturization and high performance even in a low frequency band.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面と、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成され前記グランド面側の基端に給電点が設けられて延在するアンテナエレメントと、前記基板本体の表面に設けられていると共に前記アンテナエレメントの先端に接続された誘電体アンテナのアンテナ素子と、該アンテナ素子の先端に接続され前記基板本体から突出した導体膜又は導体板で形成された容量装荷部材とを備え、前記アンテナエレメントが、前記グランド面から離間する方向に延在する主延在部を有し、前記アンテナ素子が、前記主延在部の延在方向に延在し、前記容量装荷部材が、前記基板本体から突出して設置されていることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, an antenna device according to a first aspect of the present invention includes an insulating substrate body, a ground surface patterned with metal foil on the surface of the substrate body, and a pattern formed with metal foil on the surface of the substrate body. An antenna element that extends with a feeding point provided at the base end on the surface side, an antenna element of a dielectric antenna that is provided on the surface of the substrate body and is connected to the tip of the antenna element, and the antenna element A capacitive loading member formed of a conductive film or a conductive plate that is connected to the tip of the board and protrudes from the substrate body, and the antenna element has a main extending portion that extends in a direction away from the ground plane. The antenna element extends in the extending direction of the main extending portion, and the capacity loading member is provided so as to protrude from the substrate body.
このアンテナ装置では、アンテナ素子が主延在部の延在方向に延在し、容量装荷部材が、基板本体から突出して設置されているので、放射抵抗が低下すること無くアンテナ素子の先端側に容量を装荷することができ、アンテナの実効長を長くして高性能化が可能になる。また、アンテナ素子を大型化しなくても、容量装荷部材によってアンテナ側に流れる高周波電流を効果的に流すことができる。さらに、基板本体上のアンテナ占有領域が少ない場合でも、ＦＰＣや板金等を用いて容量装荷部材とすることで、高性能化を図ることも可能である。したがって、アンテナエレメントの先端側に容量装荷部材を設けた構成によって小型化できると共に、低い周波数帯においても広帯域化等の高性能化が可能になる。 In this antenna device, the antenna element extends in the extending direction of the main extension portion, and the capacity loading member is provided so as to protrude from the board body, so that the radiation resistance does not decrease, and the antenna element is located on the front end side of the antenna element. Capacitance can be loaded, and the effective length of the antenna can be increased to improve performance. Further, a high-frequency current flowing toward the antenna can be effectively passed by the capacity loading member without increasing the size of the antenna element. Furthermore, even when the antenna occupation area on the substrate body is small, it is possible to achieve high performance by using a capacity loading member using FPC, sheet metal or the like. Therefore, it is possible to reduce the size by the configuration in which the capacity loading member is provided on the front end side of the antenna element, and it is possible to improve the performance such as a wide band even in a low frequency band.
第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記容量装荷部材が、前記アンテナ素子よりも幅広に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、容量装荷部材が、アンテナ素子よりも幅広に形成されているので、幅広の容量装荷部材によって大きな容量を装荷させることができる。
The antenna device according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the capacity loading member is formed wider than the antenna element.
That is, in this antenna device, since the capacity loading member is formed wider than the antenna element, a large capacity can be loaded by the wide capacity loading member.
第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記容量装荷部材が、前記基板本体の表面に対して垂直方向に突出して設置されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、容量装荷部材が、基板本体の表面に対して垂直方向に突出して設置されているので、基板本体と平行に突出した場合に比べて帯域幅を広くすることができる。なお、容量装荷部材が、基板本体の表面に対して立設することで、帯域幅が広くなる理由は、アンテナ素子に対して直交すると共に、アンテナ素子よりも高さが高くなるため、アンテナ全体としての体積が大きくなり、帯域幅及び放射効率が改善するからである。
An antenna device according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, the capacity loading member is installed so as to protrude in a direction perpendicular to the surface of the substrate body.
In other words, in this antenna device, the capacity loading member is installed so as to protrude in the vertical direction with respect to the surface of the substrate body, so that the bandwidth can be widened as compared with the case where it protrudes in parallel with the substrate body. The reason why the bandwidth is widened by the capacity loading member being erected with respect to the surface of the substrate main body is that it is orthogonal to the antenna element and is higher than the antenna element. This is because the volume and the radiation efficiency are improved.
第４の発明に係るアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記アンテナエレメントが、前記主延在部の途中に先端が接続されていると共に基端が前記給電点から離間した位置で前記グランド面に接続されているグランド側延在部を有し、前記主延在部の途中に受動素子が接続されていると共に、前記グランド側延在部の途中にインピーダンス調整用受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、主延在部の途中に受動素子が接続されていると共に、グランド側延在部の途中にインピーダンス調整用受動素子が接続されているので、主延在部の受動素子により共振周波数等の調整が可能になると共にインピーダンス調整用受動素子によりグランド面への高周波電流の流れを抑制することができる。
An antenna device according to a fourth invention is the antenna device according to any one of the first to third inventions, wherein the antenna element has a distal end connected to the middle of the main extension portion and a proximal end separated from the feeding point. A ground-side extension portion connected to the ground surface at a position where a passive element is connected in the middle of the main extension portion, and an impedance adjustment passive in the middle of the ground-side extension portion. The element is connected.
That is, in this antenna device, since the passive element is connected in the middle of the main extension part and the passive element for impedance adjustment is connected in the middle of the ground side extension part, the passive element in the main extension part Thus, the resonance frequency and the like can be adjusted, and the flow of high-frequency current to the ground plane can be suppressed by the impedance adjusting passive element.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ素子が主延在部の延在方向に延在し、容量装荷部材が、基板本体から突出して設置されているので、小型化できると共に、低い周波数帯においても広帯域化等の高性能化が可能になる。
The present invention has the following effects.
According to the antenna device of the present invention, the antenna element extends in the extending direction of the main extending portion, and the capacity loading member is provided so as to protrude from the substrate body, so that it can be reduced in size and in a low frequency band. In addition, it is possible to improve the performance such as wide band.
以下、本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。 Hereinafter, a first embodiment of an antenna device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In each drawing used in the following description, the scale is appropriately changed as necessary to make each member a recognizable or easily recognizable size.
本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、絶縁性の基板本体２と、基板本体２の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤと、基板本体２の表面に金属箔でパターン形成されグランド面ＧＮＤ側の基端に給電点ＦＰが設けられて延在するアンテナエレメント３と、基板本体２の表面に設けられていると共にアンテナエレメント３の先端に接続された誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴと、該アンテナ素子ＡＴの先端に接続され基板本体２から突出した導体膜又は導体板で形成された容量装荷部材４とを備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 1 according to the present embodiment includes an insulating substrate body 2, a ground surface GND that is patterned with a metal foil on the surface of the substrate body 2, and a surface of the substrate body 2. The antenna element 3 is formed by patterning with a metal foil and the feed point FP is provided at the base end on the ground plane GND side, and the antenna element 3 is provided on the surface of the substrate body 2 and connected to the tip of the antenna element 3. An antenna element AT of a dielectric antenna, and a capacitive loading member 4 formed of a conductor film or a conductor plate connected to the tip of the antenna element AT and protruding from the substrate body 2 are provided.
上記アンテナエレメント３は、グランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する上記主延在部３ａと、該主延在部３ａの途中に先端が接続されていると共に基端が給電点ＦＰから離間した位置でグランド面ＧＮＤに接続されているグランド側延在部３ｂとを有している。
また、上記主延在部３ａの途中には、２つの受動素子Ｐ１が直列に接続されていると共に、グランド側延在部３ｂの途中にインピーダンス調整用受動素子Ｐ２が接続されている。
なお、受動素子Ｐ１及びインピーダンス調整用受動素子Ｐ２は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線等が採用される。
The antenna element 3 has the main extension portion 3a extending in a direction away from the ground plane GND, a distal end connected to the middle of the main extension portion 3a, and a base end separated from the feeding point FP. And a ground-side extending portion 3b connected to the ground surface GND at a position.
Further, two passive elements P1 are connected in series in the middle of the main extension portion 3a, and an impedance adjusting passive element P2 is connected in the middle of the ground side extension portion 3b.
For example, an inductor, a capacitor, a resistor, a jumper line, or the like is employed as the passive element P1 and the impedance adjusting passive element P2.
上記アンテナ素子ＡＴは、主延在部３ａの延在方向に延在し、さらに上記容量装荷部材４は、基板本体２から突出して設置されている。すなわち、本実施形態の容量装荷部材４は、アンテナ素子ＡＴの延在方向に延在して、基板本体２の端部から突出している。
この容量装荷部材４は、アンテナ素子ＡＴよりも幅広に形成されている。すなわち、本実施形態の容量装荷部材４は、図１に示すように、先端に向けて幅が漸次広くなった略扇状又は略台形状のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）で形成されている。この容量装荷部材４は、基端がアンテナ素子ＡＴの先端を接着しているランド部（図示略）に半田付け等によって接着固定され、アンテナ素子ＡＴとＦＰＣの銅箔とが電気的に接続されている。なお、容量装荷部材４は、銅薄板等の金属板で形成しても構わない。
The antenna element AT extends in the extending direction of the main extending portion 3 a, and the capacity loading member 4 is installed so as to protrude from the substrate body 2. That is, the capacity loading member 4 of the present embodiment extends in the extending direction of the antenna element AT and protrudes from the end portion of the substrate body 2.
The capacity loading member 4 is formed wider than the antenna element AT. That is, as shown in FIG. 1, the capacity loading member 4 of this embodiment is formed of a substantially fan-like or substantially trapezoidal flexible printed circuit board (FPC) whose width gradually increases toward the tip. The capacity loading member 4 is bonded and fixed by soldering or the like to a land portion (not shown) whose base end is bonded to the tip of the antenna element AT, and the antenna element AT and the copper foil of the FPC are electrically connected. ing. The capacity loading member 4 may be formed of a metal plate such as a copper thin plate.
上記基板本体２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。なお、本実施形態の基板本体２のサイズは、縦：８６ｍｍ×横：５４ｍｍである。また、グランド面ＧＮＤのサイズは、縦：７０．５ｍｍ×横：５４ｍｍである。
上記給電点ＦＰには、例えば高周波回路に接続された同軸ケーブルの芯線が接続され、該同軸ケーブルのグランド線は、グランド面ＧＮＤに接続される。
The substrate body 2 is a general printed circuit board, and in this embodiment, a printed circuit board body made of a rectangular glass epoxy resin or the like is employed. Note that the size of the substrate body 2 of the present embodiment is vertical: 86 mm × horizontal: 54 mm. The size of the ground plane GND is vertical: 70.5 mm × horizontal: 54 mm.
For example, a core wire of a coaxial cable connected to a high-frequency circuit is connected to the feed point FP, and the ground wire of the coaxial cable is connected to the ground plane GND.
上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図３に示すように、セラミックス等の誘電体１０１の表面にＡｇ等の導体パターン１０２が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターンの形状等が選択される。なお、本実施形態のアンテナ素子ＡＴのサイズは、横幅：１０．５ｍｍ、奥行き：３．０ｍｍ、高さ：０．８ｍｍである。 The antenna element AT is a loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency. For example, as shown in FIG. 3, the antenna element AT is a chip antenna in which a conductor pattern 102 such as Ag is formed on the surface of a dielectric 101 such as ceramics. is there. The antenna element AT is selected in terms of length, width, conductor pattern shape, and the like according to the setting of the resonance frequency and the like. In addition, the size of the antenna element AT of this embodiment is 10.5 mm in width, 3.0 mm in depth, and 0.8 mm in height.
このアンテナ装置１では、図２に示すように、高周波電流としては、アンテナ素子ＡＴ側へ流れる高周波電流の流れＩａと、グランド側延在部３ｂからグランド面ＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れＩｇとの２つの流れが生じる。
低い周波数帯で使用すると、アンテナの使用周波数の波長に対して、グランド面ＧＮＤのサイズが小さい場合が多いため、グランド面ＧＮＤ側への高周波電流Ｉｇを効果的に流すことが困難である。
In this antenna device 1, as shown in FIG. 2, as the high-frequency current, a high-frequency current flow Ia flowing to the antenna element AT side, and a high-frequency current flow Ig flowing from the ground-side extension portion 3 b to the ground plane GND side Two flows are generated.
When used in a low frequency band, since the size of the ground plane GND is often small with respect to the wavelength of the antenna used frequency, it is difficult to effectively flow the high-frequency current Ig to the ground plane GND side.
また、アンテナの使用周波数の波長が長いため、波長に対してアンテナ素子ＡＴのサイズも小さくなってしまい、アンテナ素子ＡＴ側に流れる高周波電流Ｉａが高周波電流Ｉｇより少なくなってしまうため、十分なアンテナ性能を確保できない。
また、アンテナ素子ＡＴ側へ流れる高周波電流Ｉａを増やそうとした場合にも、アンテナ素子ＡＴを大型化する必要があり、小型化や薄型化が困難になるため、容易に特性を改善することができない。
Further, since the wavelength of the antenna used is long, the size of the antenna element AT is reduced with respect to the wavelength, and the high-frequency current Ia flowing to the antenna element AT side is smaller than the high-frequency current Ig. Performance cannot be secured.
Further, when the high frequency current Ia flowing to the antenna element AT side is to be increased, the antenna element AT needs to be increased in size, and it is difficult to reduce the size and thickness, so that the characteristics cannot be easily improved. .
これに対して本実施形態のアンテナ装置１では、ローディング素子であるアンテナ素子ＡＴの先端に容量装荷部材４が追加されているので、インダクタンス成分と容量成分とを装荷することができる。このように、高インピーダンスとなるアンテナ素子ＡＴの先端に容量成分が装荷されるため、容量装荷によるアンテナエレメントの短縮効果が得られ、アンテナ素子ＡＴ側へ流れる高周波電流Ｉａを効果的に流すことができる。
また、アンテナ素子ＡＴ側への高周波電流Ｉａを効果的に流すことができるため、基板本体２のサイズ（特にグランド面ＧＮＤのサイズ）が小さくなるほど効果的である。
On the other hand, in the antenna device 1 of the present embodiment, since the capacitive loading member 4 is added to the tip of the antenna element AT that is a loading element, an inductance component and a capacitive component can be loaded. Thus, since the capacitive component is loaded at the tip of the antenna element AT having high impedance, the effect of shortening the antenna element due to the capacitive loading can be obtained, and the high-frequency current Ia flowing toward the antenna element AT can be effectively flowed. it can.
Further, since the high-frequency current Ia to the antenna element AT can be effectively passed, the smaller the size of the substrate body 2 (particularly the size of the ground plane GND), the more effective.
給電点から延びた逆Ｌ型のアンテナパターンを有する従来の１／４波長タイプのアンテナ装置に比べて、図４の（ａ）に示す逆Ｆ型アンテナである従来のアンテナ装置では、より良好なアンテナ性能を得ることができる。しかしながら、低い周波数帯で使用する場合、アンテナ素子ＡＴの放射抵抗が下がってしまい、受動素子Ｐ１による損失分が増大してしまうことで、十分なアンテナ性能を確保することができない。 Compared to a conventional quarter wavelength type antenna device having an inverted L-shaped antenna pattern extending from the feed point, the conventional antenna device which is an inverted F-type antenna shown in FIG. Antenna performance can be obtained. However, when used in a low frequency band, the radiation resistance of the antenna element AT decreases and the loss due to the passive element P1 increases, so that sufficient antenna performance cannot be ensured.
これに対して、図４の（ｂ）に示す本実施形態のアンテナ装置１では、アンテナ素子ＡＴの先端に容量装荷部材４によって容量Ｃ１を装荷するので、アンテナ素子ＡＴの放射抵抗を上げると共に、受動素子Ｐ１による損失分を低減し、高いアンテナ性能を確保することができる。すなわち、アンテナ素子ＡＴを対向するグランド面ＧＮＤの端部に対して垂直方向に向けて延在させて配置すると共にアンテナ素子ＡＴの先端に容量装荷部材４を接続することで、アンテナ素子ＡＴとグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量の代わりに容量装荷部材４による浮遊容量Ｃ１が発生し、アンテナ素子ＡＴの放射抵抗を改善することができる。
なお、容量装荷部材４で装荷する容量成分は、大きいことが望ましい。
On the other hand, in the antenna device 1 of the present embodiment shown in FIG. 4B, the capacitor C1 is loaded by the capacitor loading member 4 at the tip of the antenna element AT, so that the radiation resistance of the antenna element AT is increased, Loss due to the passive element P1 can be reduced, and high antenna performance can be ensured. That is, the antenna element AT is disposed so as to extend in the vertical direction with respect to the end of the opposing ground surface GND, and the capacitive loading member 4 is connected to the tip of the antenna element AT, so that the antenna element AT and the ground are connected. Instead of the stray capacitance between the surface GND and the stray capacitance C1 due to the capacitance loading member 4, a radiation resistance of the antenna element AT can be improved.
The capacity component loaded by the capacity loading member 4 is preferably large.
このように本実施形態のアンテナ装置１では、アンテナ素子ＡＴが主延在部３ａの延在方向に延在し、容量装荷部材４が、基板本体２から突出して設置されているので、放射抵抗が低下すること無くアンテナ素子ＡＴの先端側に容量を装荷することができ、アンテナの実効長を長くして高性能化が可能になる。また、アンテナ素子ＡＴを大型化しなくても、容量装荷部材４によってアンテナ側に流れる高周波電流を効果的に流すことができる。さらに、基板本体２上のアンテナ占有領域が少ない場合でも、ＦＰＣや板金等を用いて容量装荷部材４とすることで、高性能化を図ることも可能である。したがって、アンテナエレメントの先端側に容量装荷部材４を設けた構成によって小型化できると共に、低い周波数帯においても広帯域化等の高性能化が可能になる。 As described above, in the antenna device 1 of the present embodiment, the antenna element AT extends in the extending direction of the main extending portion 3a, and the capacitive loading member 4 is disposed so as to protrude from the board body 2, so that the radiation resistance is increased. The capacity can be loaded on the front end side of the antenna element AT without lowering, and the effective length of the antenna can be increased to improve the performance. Further, the high-frequency current flowing toward the antenna can be effectively passed by the capacity loading member 4 without increasing the size of the antenna element AT. Furthermore, even when the antenna occupation area on the substrate body 2 is small, it is possible to achieve high performance by using the capacity loading member 4 using FPC, sheet metal, or the like. Therefore, it is possible to reduce the size by the configuration in which the capacity loading member 4 is provided on the tip end side of the antenna element, and it is possible to improve the performance such as a wide band even in a low frequency band.
また、容量装荷部材４が、アンテナ素子ＡＴよりも幅広に形成されているので、幅広の容量装荷部材４によって大きな容量を装荷させることができる。
さらに、主延在部３ａの途中に受動素子Ｐ１が接続されていると共に、グランド側延在部３ｂの途中にインピーダンス調整用受動素子Ｐ２が接続されているので、主延在部３ａの受動素子Ｐ１により共振周波数等の調整が可能になると共にインピーダンス調整用受動素子Ｐ２によりグランド面ＧＮＤへの高周波電流の流れを抑制することができる。
Further, since the capacity loading member 4 is formed wider than the antenna element AT, a large capacity can be loaded by the wide capacity loading member 4.
Furthermore, since the passive element P1 is connected in the middle of the main extension part 3a and the passive element for impedance adjustment P2 is connected in the middle of the ground side extension part 3b, the passive element of the main extension part 3a The resonance frequency and the like can be adjusted by P1, and the flow of high-frequency current to the ground plane GND can be suppressed by the impedance adjusting passive element P2.
次に、本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態について、図５を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。 Next, a second embodiment of the antenna device according to the present invention will be described below with reference to FIG. Note that, in the following description of the embodiment, the same components described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、容量装荷部材４がアンテナ素子ＡＴと同方向、すなわち対向するグランド面ＧＮＤの端辺に垂直で基板本体２と平行な方向に延在しているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置２１では、図５に示すように、容量装荷部材４が、基板本体２の表面に対して垂直方向に突出して設置されている点である。 The difference between the second embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the capacity loading member 4 is in the same direction as the antenna element AT, that is, perpendicular to the edge of the opposing ground plane GND and parallel to the substrate body 2. On the other hand, in the antenna device 21 of the second embodiment, the capacity loading member 4 is installed so as to protrude in the vertical direction with respect to the surface of the substrate body 2 as shown in FIG. It is a point.
すなわち、第２実施形態の容量装荷部材４は、基板本体２の表面から該表面に直交する方向に立設されており、アンテナ素子ＡＴの延在方向に対して垂直に延在している。
したがって、第２実施形態のアンテナ装置２１では、容量装荷部材４が、基板本体２の表面に対して垂直方向に突出して設置されているので、基板本体２と平行に突出した場合に比べて帯域幅を広くすることができる。
That is, the capacity loading member 4 of the second embodiment is erected from the surface of the substrate body 2 in a direction perpendicular to the surface, and extends perpendicularly to the extending direction of the antenna element AT.
Therefore, in the antenna device 21 according to the second embodiment, the capacity loading member 4 is installed so as to protrude in the vertical direction with respect to the surface of the substrate body 2, so that the bandwidth is higher than the case where it protrudes in parallel with the substrate body 2. The width can be increased.
次に、上記本発明の第１実施形態に基づいて作製したアンテナ装置の実施例について、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）と放射パターンとを測定した結果を、図６及び図７を参照して説明する。
なお、主延在部３ａ及びアンテナ素子ＡＴの延在方向を−Ｘ方向とし、主延在部３ａ及びアンテナ素子ＡＴの延在方向に直交し基板本体２に沿った方向をＹ方向とし、グランド面ＧＮＤに対する垂直方向（表面に向けた垂直方向）を＋Ｚ方向とした。この際のＹＺ面に対する垂直偏波を測定した。
Next, the results of measuring the VSWR characteristic (voltage standing wave ratio) and the radiation pattern for the antenna device example manufactured based on the first embodiment of the present invention are described with reference to FIGS. I will explain.
The extending direction of the main extending portion 3a and the antenna element AT is defined as the -X direction, the direction orthogonal to the extending direction of the main extending portion 3a and the antenna element AT is defined as the Y direction, and the ground. The direction perpendicular to the surface GND (the direction perpendicular to the surface) was defined as the + Z direction. At this time, vertical polarization with respect to the YZ plane was measured.
また、２つの受動素子Ｐ１は、それぞれ３００ｎＨ、３３ｎＨのインダクタを使用した。また、インピーダンス調整用受動素子Ｐ２は、０．５ｐＦのコンデンサを使用した。
これらの結果からわかるように、ＶＳＷＲは１．１０（共振周波数：３１５ＭＨｚ）、帯域幅は１１．４ＭＨｚ（ＶＳＷＲ≦３．０）と良好なアンテナ利得及び広帯域化が得られていると共に、無指向性の放射パターンが得られている。
The two passive elements P1 used 300 nH and 33 nH inductors, respectively. Further, a 0.5 pF capacitor was used as the impedance adjusting passive element P2.
As can be seen from these results, the VSWR is 1.10 (resonance frequency: 315 MHz), the bandwidth is 11.4 MHz (VSWR ≦ 3.0), and a good antenna gain and wide band are obtained, and the omnidirectionality is achieved. Sexual radiation pattern is obtained.
次に、図４に示す逆Ｆ型アンテナである従来のアンテナ装置（従来（付加：無））と、第１実施形態に対応した実施例のアンテナ装置（楕円形／直線配置）と、第２実施形態に対応した実施例のアンテナ装置（楕円形／垂直配置）とにおいて、帯域幅を比較したグラフを図８に示す（容量装荷部材は、略扇状又は略台形状であるが、楕円形にも似ているため、グラフ中は楕円形と記載している。）。
なお、いずれも受動素子及びアンテナ素子は上記第１実施形態の実施例のアンテナ装置（本発明の実施例）と同様のものを使用した（図４中、２つの受動素子Ｐ１は省略して１つだけ図示している。）。
Next, a conventional antenna device (conventional (additional: none)) that is an inverted F-type antenna shown in FIG. 4, an antenna device of an example corresponding to the first embodiment (elliptical / linear arrangement), a second FIG. 8 shows a graph comparing the bandwidths of the antenna device (elliptical / vertical arrangement) of the example corresponding to the embodiment (the capacity loading member is substantially fan-shaped or substantially trapezoidal, but is elliptical). Is also similar, so it is described as an ellipse in the graph.)
In both cases, the passive element and the antenna element used were the same as those of the antenna device of the example of the first embodiment (example of the present invention) (in FIG. 4, two passive elements P1 are omitted and 1). Only one is shown.)
これらの結果からわかるように、従来のアンテナ装置に比べて、第１実施形態に対応した実施例のアンテナ装置は、帯域幅が広くなっており、さらに容量装荷部材が垂直に設置された第２実施形態に対応した実施例のアンテナ装置では、さらに帯域幅が広くなっている。 As can be seen from these results, compared to the conventional antenna device, the antenna device of the example corresponding to the first embodiment has a wider bandwidth, and the second capacity loading member is vertically installed. In the antenna device of the example corresponding to the embodiment, the bandwidth is further widened.
なお、本発明は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment and said Example, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
１，２１…アンテナ装置、２…基板本体、３…アンテナエレメント、３ａ…主延在部、３ｂ…グランド側延在部、４…容量装荷部材、ＡＴ…アンテナ素子、ＦＰ…給電点、ＧＮＤ…グランド面、Ｐ１…受動素子、Ｐ２…インピーダンス調整用受動素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Antenna apparatus, 2 ... Board | substrate main body, 3 ... Antenna element, 3a ... Main extension part, 3b ... Ground side extension part, 4 ... Capacity loading member, AT ... Antenna element, FP ... Feeding point, GND ... Ground plane, P1 ... passive element, P2 ... passive element for impedance adjustment
Claims (4)
前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成されたグランド面と、
前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成され前記グランド面側の基端に給電点が設けられて延在するアンテナエレメントと、
前記基板本体の表面に設けられていると共に前記アンテナエレメントの先端に接続された誘電体アンテナのアンテナ素子と、
該アンテナ素子の先端に接続され前記基板本体から突出した導体膜又は導体板で形成された容量装荷部材とを備え、
前記アンテナエレメントが、前記グランド面から離間する方向に延在する主延在部を有し、
前記アンテナ素子が、前記主延在部の延在方向に延在し、
前記容量装荷部材が、前記基板本体から突出して設置されていることを特徴とするアンテナ装置。 An insulating substrate body;
A ground plane patterned with a metal foil on the surface of the substrate body;
An antenna element that is patterned with a metal foil on the surface of the substrate body and that is provided with a feeding point at the base end on the ground plane side, and extends,
An antenna element of a dielectric antenna provided on the surface of the substrate body and connected to the tip of the antenna element;
A capacity loading member formed of a conductor film or a conductor plate connected to the tip of the antenna element and protruding from the substrate body;
The antenna element has a main extension extending in a direction away from the ground plane;
The antenna element extends in an extending direction of the main extending portion;
The antenna device, wherein the capacity loading member is provided so as to protrude from the substrate body.
前記容量装荷部材が、前記アンテナ素子よりも幅広に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1,
The antenna device, wherein the capacity loading member is formed wider than the antenna element.
前記容量装荷部材が、前記基板本体の表面に対して垂直方向に突出して設置されていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1 or 2,
The antenna device according to claim 1, wherein the capacitive loading member is installed so as to protrude in a direction perpendicular to a surface of the substrate body.
前記アンテナエレメントが、前記主延在部の途中に先端が接続されていると共に基端が前記給電点から離間した位置で前記グランド面に接続されているグランド側延在部を有し、
前記主延在部の途中に受動素子が接続されていると共に、前記グランド側延在部の途中にインピーダンス調整用受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to any one of claims 1 to 3,
The antenna element has a ground-side extending portion that is connected to the ground surface at a position where a distal end is connected in the middle of the main extending portion and a proximal end is separated from the feeding point,
A passive element is connected in the middle of the main extension part, and an impedance adjusting passive element is connected in the middle of the ground side extension part.
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