JP2015041994A - Slot antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スロットアンテナに関するものである。 The present invention relates to a slot antenna.
スロットアンテナは、導波管により給電されるものや、マイクロストリップラインにより給電されるものなどがある。マイクロストリップラインにより給電されるスロットアンテナとして、図26に示すように、基板101に配置された伝送線路102と、金属板103に形成された給電スロット素子104とによって構成されたものが知られている(例えば、非特許文献1参照)。このようなスロットアンテナは、基板101と金属板103とを用いてアンテナを構成することができるため、パッチアンテナと比較すると、部品点数が少なく低コストで製作することができるという利点や、アンテナ素子のはんだ付けが不要になるため振動や衝撃に対して強いという利点がある。
Some slot antennas are fed by a waveguide and others are fed by a microstrip line. As a slot antenna fed by a microstrip line, as shown in FIG. 26, an antenna constituted by a
上記スロットアンテナは、給電スロット素子の指向性を改善することが要望されている。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、スロットアンテナの指向性を改善することを目的とする。
The slot antenna is required to improve the directivity of the feed slot element.
The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to improve the directivity of the slot antenna.
本発明は、基板に配置された伝送線路と、前記伝送線路により給電される給電スロット素子と、前記給電スロット素子の近傍に配置された無給電スロット素子とを備えているスロットアンテナである。 The present invention is a slot antenna including a transmission line disposed on a substrate, a feeding slot element fed by the transmission line, and a parasitic slot element disposed in the vicinity of the feeding slot element.
本発明によれば、スロットアンテナの指向性を改善することができる。 According to the present invention, the directivity of the slot antenna can be improved.
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(1)本発明の実施形態に係るスロットアンテナは、基板に配置された伝送線路と、前記伝送線路により給電される給電スロット素子と、前記給電スロット素子の近傍に配置された無給電スロット素子とを備えている。
上記のように構成されたスロットアンテナによれば、給電スロット素子の近傍に配置された無給電スロット素子により、スロットアンテナの指向性を改善することができる。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described.
(1) A slot antenna according to an embodiment of the present invention includes a transmission line disposed on a substrate, a power feeding slot element fed by the transmission line, and a parasitic slot element disposed in the vicinity of the power feeding slot element. It has.
According to the slot antenna configured as described above, the directivity of the slot antenna can be improved by the parasitic slot element arranged in the vicinity of the feeder slot element.
(2)前記(1)の前記給電スロット素子は複数配置されており、前記無給電スロット素子は、隣接する前記給電スロット素子同士の間に配置されているのが好ましい。
この場合、隣接する給電スロット素子のうち一方の給電スロット素子から放射された電波が他方の給電スロット素子に向かうのを、無給電スロット素子により抑制することができる。これにより、各給電スロット素子における回り込み波の影響を抑制することができるため、スロットアンテナのVSWR特性を改善することができる。
(2) It is preferable that a plurality of the feeding slot elements of (1) are arranged, and the parasitic slot elements are arranged between adjacent feeding slot elements.
In this case, it is possible to suppress the radio wave radiated from one feeding slot element among the neighboring feeding slot elements from being directed to the other feeding slot element by the parasitic slot element. Thereby, since the influence of the sneak wave in each feed slot element can be suppressed, the VSWR characteristic of the slot antenna can be improved.
(3)前記(1)の前記無給電スロット素子は、前記給電スロット素子の両側にそれぞれ配置されているのが好ましい。
この場合、給電スロット素子の両側に配置された無給電スロット素子により、スロットアンテナの指向性を改善することができる。
(3) It is preferable that the parasitic slot element of (1) is disposed on both sides of the feeder slot element.
In this case, the directivity of the slot antenna can be improved by the parasitic slot elements arranged on both sides of the feeding slot element.
(4)前記(2)の前記無給電スロット素子は、複数の前記給電スロット素子のうち最外側に配置された給電スロット素子のさらに外側にも配置されているのが好ましい。
この場合、スロットアンテナのVSWR特性及び指向性をさらに改善することができる。
(4) It is preferable that the parasitic slot element of (2) is also arranged on the outer side of the feeding slot element arranged on the outermost side among the plurality of feeding slot elements.
In this case, the VSWR characteristic and directivity of the slot antenna can be further improved.
(5)前記(2)又は(4)の複数の前記給電スロット素子は偏波方向に沿って配置されているのが好ましい。ここで、「偏波方向」とは、給電スロット素子から電波を放射したときに電界が振動する方向である。
この場合、偏波方向に隣接する給電スロット素子のうち一方の給電スロット素子から放射された電波が他方の給電スロット素子に向かうのを、無給電スロット素子により抑制することができる。これにより、偏波方向に沿って配置された各給電スロット素子における回り込み波の影響を効果的に抑制することができるため、スロットアンテナのVSWR特性を改善することができる。
(5) It is preferable that the plurality of feeding slot elements of (2) or (4) are arranged along the polarization direction. Here, the “polarization direction” is a direction in which the electric field vibrates when radio waves are radiated from the power supply slot element.
In this case, it is possible to suppress the radio wave radiated from one of the feeding slot elements adjacent to the polarization direction from going to the other feeding slot element by the parasitic slot element. Thereby, since the influence of the sneak wave in each feed slot element arranged along the polarization direction can be effectively suppressed, the VSWR characteristic of the slot antenna can be improved.
(6)前記(3)の前記無給電スロット素子は、前記給電スロット素子の偏波方向の両側にそれぞれ配置されているのが好ましい。
この場合、スロットアンテナの指向性を改善することができる。
(6) It is preferable that the parasitic slot elements of (3) are respectively disposed on both sides in the polarization direction of the feeder slot elements.
In this case, the directivity of the slot antenna can be improved.
(7)前記(1)のスロットアンテナは、前記給電スロット素子から放射された電波を反射する反射板をさらに備え、前記給電スロット素子は、偏波方向に直交する直交方向に沿って複数配置されており、前記無給電スロット素子は、前記給電スロット素子の偏波方向の両側にそれぞれ配置されているのが好ましい。
この場合、偏波方向に直交する直交方向に沿って配置された給電スロット素子の偏波方向の両側に配置された無給電スロット素子により、各給電スロット素子における回り込み波の影響を抑制することができる。これにより、スロットアンテナのVSWR特性を改善することができる。
(7) The slot antenna of (1) further includes a reflector that reflects the radio wave radiated from the feed slot element, and a plurality of the feed slot elements are arranged along an orthogonal direction orthogonal to the polarization direction. The parasitic slot elements are preferably arranged on both sides of the feeding slot element in the polarization direction.
In this case, the parasitic slot elements arranged on both sides of the polarization direction of the feed slot elements arranged along the orthogonal direction orthogonal to the polarization direction can suppress the influence of the sneak wave in each feed slot element. it can. Thereby, the VSWR characteristic of the slot antenna can be improved.
(8)前記(1)〜(7)のいずれかの前記伝送線路は、前記給電スロット素子と交差する交差部と、前記交差部から前記無給電スロット素子側に延長された延長部とを有し、前記延長部の少なくとも一部が、前記交差部に対して曲げられているのが好ましい。
この場合、伝送線路の延長部を隣接する無給電スロット素子と交差しないように配置することができる。
(8) The transmission line according to any one of (1) to (7) includes an intersection that intersects the feeding slot element and an extension that extends from the intersection toward the parasitic slot element. And it is preferable that at least a part of the extended portion is bent with respect to the intersecting portion.
In this case, the extension of the transmission line can be arranged so as not to intersect with the adjacent parasitic slot element.
(9)前記(1)〜(7)のいずれかの前記伝送線路は、前記給電スロット素子と交差する交差部と、前記交差部と給電点とを接続する給電ラインとを有し、前記給電ラインは、前記無給電スロット素子を避けて配置されているのが好ましい。
この場合、伝送線路の給電ラインが無給電スロット素子と交差するのを防止することができる。
(9) The transmission line according to any one of (1) to (7) includes an intersecting portion that intersects the feeding slot element, and a feeding line that connects the intersecting portion and a feeding point. The line is preferably arranged avoiding the parasitic slot element.
In this case, it is possible to prevent the transmission line of the transmission line from crossing the parasitic slot element.
(10)前記(9)の前記給電スロット素子は、3個以上配置されており、前記給電ラインは、隣接する前記給電スロット素子と前記無給電スロット素子との間を通過するように配置されているのが好ましい。
この場合、隣接する給電スロット素子と無給電スロット素子との間のスペースを、給電ラインを配置するスペースとして利用することができるため、給電ラインをコンパクトに配置することができる。
(10) Three or more of the power supply slot elements of (9) are arranged, and the power supply line is arranged to pass between the adjacent power supply slot elements and the non-power supply slot elements. It is preferable.
In this case, since the space between the adjacent feeding slot element and the non-feeding slot element can be used as a space for arranging the feeding line, the feeding line can be arranged in a compact manner.
(11)前記(1)〜(10)のいずれかの前記給電スロット素子及び前記無給電スロット素子は、いずれも前記基板の両面側に配置されているのが好ましい。
この場合、基板の両面側に配置された各給電スロット素子から基板の垂直方向両側にそれぞれ電波が放射されるため、基板の片面側にのみ給電スロット素子が配置されている場合に比べて、前記垂直方向両側の利得の差を小さくすることができる。また、基板の両面側に配置された各給電スロット素子のインピーダンスが等価回路上、並列に配置されるため、各給電スロット素子のインピーダンスを下げることができる。これにより、スロットアンテナの耐電力を上げることができる。
(11) It is preferable that the feeding slot element and the parasitic slot element according to any one of (1) to (10) are arranged on both sides of the substrate.
In this case, radio waves are radiated from the respective feeding slot elements arranged on both sides of the substrate to both sides in the vertical direction of the substrate. Therefore, compared with the case where the feeding slot elements are arranged only on one side of the substrate, A difference in gain between both sides in the vertical direction can be reduced. Further, since the impedances of the power supply slot elements arranged on both sides of the substrate are arranged in parallel on the equivalent circuit, the impedance of the power supply slot elements can be lowered. As a result, the power resistance of the slot antenna can be increased.
(12)前記(2)、(4)及び(5)のいずれかの隣接する前記給電スロット素子同士の間に配置された前記無給電スロット素子は、当該給電スロット素子同士の間の中央部に配置されているのが好ましい。
この場合、スロットアンテナのVSWR特性を改善することができる。
(12) The parasitic slot element disposed between the adjacent feeding slot elements of any one of (2), (4), and (5) is arranged at a central portion between the feeding slot elements. Preferably they are arranged.
In this case, the VSWR characteristic of the slot antenna can be improved.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態に係るスロットアンテナ1の斜視図である。また、図2はそのスロットアンテナ1の断面図である。このスロットアンテナ1は、例えばマラソン中継の中継車に設置され、この中継車からテレビジョン信号をビル屋上等に設置された受信アンテナに向けて送信するアンテナとして好適に用いられる。本実施形態におけるスロットアンテナ1は、2.3GHz帯の周波数の電波を放射するものである。なお、本実施形態のスロットアンテナ1は、垂直偏波用であるが、水平偏波用として用いることも可能である。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view of a
スロットアンテナ1は、誘電体からなる基板2に配置された伝送線路3と、金属板4に形成された複数(ここでは3個)の給電スロット素子11,12,13と、前記金属板4に形成された複数(ここでは4個)の無給電スロット素子21,22,23,24とを備えている。
なお、本明細書では、基板2に対して垂直な方向をZ軸方向とし、基板2の長手方向に沿う方向をX軸方向とし、X軸方向及びZ軸方向の双方に直交する方向をY軸方向とする。また、Z軸方向のうち、正方向(図2の上側)を前側とし、負方向(図2の下側)を後側とする。
The
In this specification, the direction perpendicular to the
金属板4は、複数の合成樹脂製のスペーサ5により、基板2の前側に所定間隔をあけて配置されている。給電スロット素子11〜13は、金属板4の偏波方向に沿って所定間隔毎に形成されている。給電スロット素子11〜13は、伝送線路3の各交差部32A〜32C(後述)から給電されることで、金属板4の前後方向に指向した放射パターンを形成する水平面指向性を有している。ここで、本明細書において「偏波方向」とは、給電スロット素子から電波を放射したときに電界が振動する方向であり、本実施形態ではX軸方向となる。
The
各給電スロット素子11〜13は、金属板4をその厚さ方向に貫通して形成された矩形状の孔からなり、その長手方向が金属板4のY軸方向に延びて形成されている。本実施形態の給電スロット素子11〜13は、2.35GHzの周波数の波長λに対して、長手方向の長さ寸法が0.6λ(=77.5mm)、短手方向の長さ寸法が0.05λ(=7.5mm)に設定されている。また、隣接する給電スロット素子同士のピッチ間隔P1(図1参照)は、0.5λ〜λ(ここではλ)に設定されている。なお、本実施形態の給電スロット素子の数は3個に限定されるものではなく、1個以上であれば良い。また、給電スロット素子11〜13は偏波方向に沿って配置されているが、偏波方向と直交する直交方向に配置されていても良い。
Each of the power
無給電スロット素子21〜24は、伝送線路3から給電されないスロット素子であり、それぞれ給電スロット素子11〜13の近傍(好ましくは最も近い給電スロット素子からの離反距離が0.25λ〜0.5λ)に配置されている。具体的には、隣接する給電スロット素子11,12同士の間の中央部には無給電スロット素子22が配置され、隣接する給電スロット素子12,13同士の間の中央部には無給電スロット素子23が配置されている。また、X軸正方向の最外側に配置された給電スロット素子11のさらに外側には無給電スロット素子21が配置され、X軸負方向の最外側に配置された給電スロット素子13のさらに外側には無給電スロット素子24が配置されている。換言すれば、各給電スロット素子の偏波方向の両側に一対の無給電スロット素子がそれぞれ配置されている。
The
無給電スロット素子21〜24は、金属板4をその厚さ方向に貫通して形成された矩形状の孔からなり、その長手方向が金属板4のY軸方向に延びて形成されている。本実施形態の無給電スロット素子21〜24は、前記波長λに対して、長手方向の長さ寸法が0.6λ(=77.5mm)、短手方向の長さ寸法が0.08λ(=10.0mm)に設定されている。また、隣接する給電スロット素子と無給電スロット素子とのピッチ間隔P2(図1参照)は、0.25λ〜0.5λ(ここでは0.5λ)に設定されている。
なお、本実施形態の無給電スロット素子は隣接する給電スロット素子同士の間に1個配置されているが、2個以上配置されていても良い。また、本実施形態の無給電スロット素子の数は4個に限定されるものではなく、1個以上であれば良い。さらに、本実施形態の無給電スロット素子は偏波方向に隣接する給電スロット素子同士の間に配置されているが、直交方向に隣接する給電スロット素子同士の間に配置されていても良い。
The
In addition, although one parasitic slot element of this embodiment is arrange | positioned between adjacent electric power feeding slot elements, two or more may be arrange | positioned. Further, the number of parasitic slot elements in the present embodiment is not limited to four, and may be one or more. Further, the parasitic slot elements of the present embodiment are arranged between the feeding slot elements adjacent in the polarization direction, but may be arranged between the feeding slot elements adjacent in the orthogonal direction.
図3は基板2の正面図である。図3に示すように、伝送線路3は、基板2の前面に配置されており、正面視において各給電スロット素子11〜13と交差する交差部32A,32B,32Cと、各交差部32A〜32Cから隣接する無給電スロット素子22〜24側に延長されたオープンスタブ(Open stub)である延長部33A,33B,33Cと、各交差部32A〜32Cと給電点6とを接続する給電ライン31とを有している。基板2には、前記スペーサ5を固定するための複数の固定孔2aが厚さ方向に貫通して形成されている。なお、延長部33A〜33Cは、オープンスタブ以外に先端部を金属板4等に短絡させたショートスタブ(Short stub)として構成されていてもよい。
FIG. 3 is a front view of the
交差部32A〜32Cは、給電スロット素子11〜13の長手方向に対して直交する方向、つまり偏波方向に延びて形成されている。交差部32A〜32Cの偏波方向の長さ寸法は、短手方向の長さ寸法と同一寸法に形成されている。延長部33A〜33Cは、交差部32A〜32CからX軸負方向の偏波方向に延びた後、偏波方向に直交する直交方向(以下、単に直交方向ともいう)に折り曲げられている。このように、延長部33A〜33Cの先端部を交差部32A〜32Cに対し折り曲げることで、延長部33A〜33Cを隣接する無給電スロット素子22〜24と交差しないように配置することができる。なお、延長部33A〜33Cは、その一部である先端部が折り曲げられているが、全体が交差部32A〜32Cに対して所定角度にて傾斜するように折り曲げられていても良い。
The intersecting
給電ライン31は、給電点6から、所定位置で二股に分かれる第1分岐点34、及びさらに別の所定位置で二股に分かれる第2分岐点35を介して3個の交差部32A〜32Cにそれぞれ接続されている。具体的には、給電ライン31は、給電点6から第1分岐点34に接続される本ライン36と、第1分岐点34と交差部32Aとを接続する第1分岐ライン37Aと、第1分岐点34から第2分岐点35を通過して交差部32Bに接続される第2分岐ライン37Bと、第1分岐点34から第2分岐点35を通過して交差部32Cに接続される第3分岐ライン37Cとからなる。第1〜第3分岐ライン37A〜37Cの各ライン長さは、いずれも同一長さに設定されている。これにより、給電点6から各給電スロット素子11〜13に対して同位相で給電することができる。
The
図3に示すように、給電ライン31は、給電点6から各交差部32A〜32Cに至るまで、給電スロット素子11〜13及び無給電スロット素子21〜24を避けて配置されている。具体的には、本ライン36は、給電点6から第1分岐点34に至るまで、無給電スロット素子21,22及び給電スロット素子11の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子22と給電スロット素子12との間を直交方向に通過するように配置されている。
第1分岐ライン37Aは、第1分岐点34から交差部32Aに至るまで、無給電スロット素子22及び給電スロット素子11の図中右側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子21と給電スロット素子11との間に配置されている。
As shown in FIG. 3, the
The
第2分岐ライン37Bは、第1分岐点34から第2分岐点35に至るまで、給電スロット素子12の図中右側に避けて配置された後、隣接する給電スロット素子12と無給電スロット素子23との間を直交方向に通過するように配置されている。そして、第2分岐ライン37Bは、第2分岐点35から交差部32Bに至るまで、給電スロット素子12の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子22と給電スロット素子12との間に配置されている。
第3分岐ライン37Cは、第1分岐点34から第2分岐点35に至るまで第2分岐ライン37Bと同様に配置され、第2分岐点35から交差部32Cに至るまで、無給電スロット素子23の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子23と給電スロット素子13との間に配置されている。
The
The
以上のように、本実施形態における給電ライン31は、無給電スロット素子21〜24を避けて配置されているので、伝送線路3の給電ライン31が無給電スロット素子21〜24と交差するのを防止することができる。
また、給電ライン31は、隣接する給電スロット素子12と無給電スロット素子22(23)との間を通過するように配置されているため、隣接する給電スロット素子12と無給電スロット素子22(23)との間のスペースを、給電ライン31を配置するスペースとして利用することができる。これにより、図5に示すように給電ライン31をトーナメント型に配置する場合に比べて、給電ライン31をコンパクトに配置することができるため、スロットアンテナ1全体をコンパクトにすることができる。
As described above, the
Further, since the
図4はスロットアンテナ1の変形例を示す断面図である。図4に示すように、このスロットアンテナ1は、基板2の後面に伝送線路3が配置されており、基板2の前面に銅箔等の金属箔40を貼り合わせてなる。金属箔40には、給電スロット素子11〜13及び無給電スロット素子21〜24が形成されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the
図5は伝送線路3の変形例を示す基板2の正面図である。図5に示すように、この伝送線路3では、給電ライン31がトーナメント型に分岐して構成されている。これに対応して、本変形例のスロットアンテナ1は、4個の給電スロット素子11〜14と、5個の無給電スロット素子21〜25とを備えている。また、伝送線路3は、4個の交差部32A〜32Dと、4個の延長部33A〜33Dとを有している。なお、本変形例で追加された給電スロット素子14、無給電スロット素子25、交差部32D及び延長部33Dは、第1実施形態における給電スロット素子11〜13、無給電スロット素子21〜24、交差部32A〜32C及び延長部33A〜33Cと同様であるため、その説明を省略する。
FIG. 5 is a front view of the
図5に示すように、本変形例の給電ライン31は、給電点6から、所定位置で二股に分かれる第1分岐点34、及びさらに別の所定位置で二股に分かれる第2分岐点35A,35Bを介して各交差部32A〜32Dにそれぞれ接続されている。具体的には、給電ライン31は、給電点6から第1分岐点34に接続される本ライン36と、第1分岐点34から第2分岐点35Aを通過して交差部32Aに接続される第1分岐ライン37Aと、第1分岐点34から第2分岐点35Aを通過して交差部32Bに接続される第2分岐ライン37Bと、第1分岐点34から第2分岐点35Bを通過して交差部32Cに接続される第3分岐ライン37Cと、第1分岐点34から第2分岐点35Bを通過して交差部32Dに接続される第4分岐ライン37Dとからなる。第1〜第4分岐ライン37A〜37Dの各ライン長さは、いずれも同一長さに設定されている。これにより、給電点6から各給電スロット素子11〜14に対して同位相で給電することができる。
As shown in FIG. 5, the
給電ライン31は、給電点6から各交差部32A〜32Dに至るまで、給電スロット素子11〜14及び無給電スロット素子21〜25を避けて配置されている。具体的には、本ライン36は、給電点6から第1分岐点34に至るまで、無給電スロット素子21,22及び給電スロット素子11,12の図中左側に避けて配置されている。
第1分岐ライン37Aは、第1分岐点34から第2分岐点35Aに至るまで、給電スロット素子11,12及び無給電スロット素子22の図中左側に避けて配置されている。そして、第1分岐ライン37Aは、第2分岐点35Aから交差部32Aに至るまで、給電スロット素子11の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子21と給電スロット素子11との間に配置されている。
第2分岐ライン37Bは、第1分岐点34から第2分岐点35Aに至るまで、第1分岐ライン37Aと同様に配置され、第2分岐点35Aから交差部32Bに至るまで、無給電スロット素子22の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子22と給電スロット素子12との間に配置されている。
The
The
The
第3分岐ライン37Cは、第1分岐点34から第2分岐点35Bに至るまで、無給電スロット素子23及び給電スロット素子13の図中左側に避けて配置されている。そして、第3分岐ライン37Cは、第2分岐点35Bから交差部32Cに至るまで、給電スロット素子13の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子23と給電スロット素子13との間に配置されている。
第4分岐ライン37Dは、第1分岐点34から第2分岐点35Bに至るまで、第3分岐ライン37Cと同様に配置され、第2分岐点35Bから交差部32Dに至るまで、無給電スロット素子24の図中左側に避けて配置された後、隣接する無給電スロット素子24と給電スロット素子14との間に配置されている。
The
The
図6は従来のスロットアンテナにおける隣接する給電スロット素子間の回り込み波を示している。また、図7は第1実施形態のスロットアンテナ1における隣接する給電スロット素子間の回り込み波を示している。
図6及び図7に示すように、従来のスロットアンテナでは、回り込み波が−18dB〜−17dBとなっているのに対して、第1実施形態のスロットアンテナ1は、回り込み波が−38dB〜−36dBとなっており、従来のスロットアンテナよりも約20dB減少して改善しているのが分かる。これにより、複数の給電スロット素子によりアレーを構成した場合でも、入力部から見たVSWR特性の悪化を抑制することができる。
FIG. 6 shows a sneak wave between adjacent feeding slot elements in a conventional slot antenna. FIG. 7 shows a sneak wave between adjacent feeding slot elements in the
6 and 7, in the conventional slot antenna, the sneak wave is -18 dB to -17 dB, whereas in the
図8は従来のスロットアンテナの垂直面指向性を示している。また、図9は第1実施形態のスロットアンテナ1の垂直面指向性を示している。なお、図8及び図9では、それぞれ2.30GHz、2.35GHz、及び2.40GHzの各周波数の垂直面指向性を示している。
図8及び図9に示すように、第1実施形態のスロットアンテナ1は、従来のスロットアンテナに比べて、いずれの周波数においても0°方向及び180°方向の利得が増加し、且つサイドローブの利得が低下しており、垂直面指向性が改善しているのが分かる。加えて、第1実施形態のスロットアンテナ1は、従来のスロットアンテナに比べて、0°方向及び180°方向における周波数ごとの利得のばらつきが小さくなっているのが分かる。
FIG. 8 shows the vertical directivity of the conventional slot antenna. FIG. 9 shows the vertical directivity of the
As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the
以上、第1実施形態のスロットアンテナ1によれば、給電スロット素子11〜13の近傍に配置された無給電スロット素子21〜24により、スロットアンテナ1の垂直面指向性を改善することができる。
また、偏波方向に隣接する給電スロット素子11,12(12,13)同士の間の中央部に無給電スロット素子22(23)が配置されているため、一方の給電スロット素子から放射された電波が他方の給電スロット素子に向かうのを、無給電スロット素子により抑制することができる。これにより、偏波方向に隣接する給電スロット素子11〜13における回り込み波の影響を抑制することができるため、スロットアンテナ1のVSWR特性を改善することができる。
As described above, according to the
Further, since the parasitic slot element 22 (23) is arranged in the central portion between the feeding
図10は第1実施形態の実施例に係るスロットアンテナを示す斜視図である。図10に示すように、このスロットアンテナは、金属板4に単一の給電スロット素子11が形成され、その給電スロット素子11の偏波方向の両側に一対の無給電スロット素子21,22が形成されたものである。金属板4の直交方向の長さ寸法L1は、110mmに設定されている。
図11は従来の比較例に係るスロットアンテナを示す斜視図である。図11に示すように、このスロットアンテナは、金属板4に単一の給電スロット素子11のみが形成されたものである。金属板4の直交方向の長さ寸法L1は、実施例と同様に110mmに設定されている。
FIG. 10 is a perspective view showing a slot antenna according to an example of the first embodiment. As shown in FIG. 10, in this slot antenna, a single
FIG. 11 is a perspective view showing a slot antenna according to a conventional comparative example. As shown in FIG. 11, this slot antenna is obtained by forming only a single
図12は上記実施例のスロットアンテナの垂直面指向性を示している。また、図13は上記比較例のスロットアンテナの垂直面指向性を示している。図12及び図13では、金属板4の偏波方向の長さ寸法L2(図10及び図11参照)を200mm、300mm、及び400mmにそれぞれ変更した場合の垂直面指向性を示している。一般にスロットアンテナでは金属板4の表面を電流が流れるため、比較例のように無給電スロット素子を有しないスロットアンテナの場合、図13に示すように、金属板4の偏波方向の長さ寸法が変わると、0°方向及び180°方向における利得の変化が−5dB〜4dBと顕著に表れる。これに対して、実施例のように無給電スロット素子を有するスロットアンテナでは、図12に示すように、金属板4の偏波方向の長さ寸法を変えても、0°方向及び180°方向における利得の変化を1dB〜7dBと比較的抑制できているのが分かる。すなわち、給電スロット素子の偏波方向の両側に無給電スロット素子を配置することで、スロットアンテナの垂直面指向性を改善できることが分かる。
FIG. 12 shows the vertical plane directivity of the slot antenna of the above embodiment. FIG. 13 shows the vertical directivity of the slot antenna of the comparative example. 12 and 13 show the vertical plane directivity when the length dimension L2 (see FIGS. 10 and 11) in the polarization direction of the
<第2実施形態>
図14は、本発明の第2実施形態に係るスロットアンテナ1の斜視図である。このスロットアンテナ1は、X軸正方向の最外側の給電スロット素子11のさらに外側、及びX軸負方向の最外側の給電スロット素子13のさらに外側に無給電素子が配置されていない点で、第1実施形態のスロットアンテナ1と相違する。すなわち、本実施形態のスロットアンテナ1は、隣接する給電スロット素子11,12の間の中央部に配置された無給電スロット素子22と、隣接する給電スロット素子12,13同士の間の中央部に配置された無給電スロット素子23との2個の無給電スロット素子を備えている。なお、本実施形態におけるその他の構成は、第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 14 is a perspective view of the
図15は第2実施形態のスロットアンテナにおける隣接する給電スロット素子間の回り込み波を示している。図6に示す従来のスロットアンテナでは、回り込み波が−18dB〜−17dBとなっているのに対して、図15に示す第2実施形態のスロットアンテナ1は、回り込み波が−33dB〜−32dBとなっており、従来のスロットアンテナよりも約15dB減少して改善しているのが分かる。
FIG. 15 shows a sneak wave between adjacent feeding slot elements in the slot antenna of the second embodiment. In the conventional slot antenna shown in FIG. 6, the sneak wave is −18 dB to −17 dB, whereas in the
一方、図7に示す第1実施形態のスロットアンテナ1は、回り込み波が−38dB〜−36dBであるため、図15に示す第2実施形態のスロットアンテナ1の回り込み波よりも約5dB減少して改善しているのが分かる。すなわち、第1実施形態のように、X軸正方向の最外側の給電スロット素子11のさらに外側に無給電スロット素子21が配置され、且つX軸負方向の最外側の給電スロット素子13のさらに外側に無給電スロット素子24が配置されている場合は、これら無給電スロット素子21,24が配置されていない場合に比べてVSWR特性が改善しているのが分かる。
On the other hand, the
図16は第2実施形態のスロットアンテナ1の垂直面指向性を示している。図8に示す従来のスロットアンテナの垂直面指向性と、図16に示す第2実施形態のスロットアンテナ1の垂直面指向性とを比較すると、第2実施形態のスロットアンテナ1は、従来のスロットアンテナに比べて、2.30GHz、2.35GHz、及び2.40GHzのいずれの周波数においても0°方向及び180°方向の利得が増加し、且つサイドローブの利得が低下しており、垂直面指向性が改善しているのが分かる。
FIG. 16 shows the vertical directivity of the
一方、図9に示す第1実施形態のスロットアンテナ1の垂直面指向性と、図16に示す第2実施形態のスロットアンテナ1の垂直面指向性とを比較した場合、第1実施形態のスロットアンテナ1は、第2実施形態のスロットアンテナ1に比べて、2.30GHz、2.35GHz、及び2.40GHzのいずれの周波数においても0°方向及び180°方向の利得が増加し、且つサイドローブの利得が低下しており、垂直面指向性が改善しているのが分かる。すなわち、第1実施形態のように、X軸正方向の最外側の給電スロット素子11のさらに外側に無給電スロット素子21が配置され、且つX軸負方向の最外側の給電スロット素子13のさらに外側に無給電スロット素子24が配置されている場合は、これら無給電スロット素子21,24が配置されていない場合に比べて垂直面指向性が改善しているのが分かる。したがって、第1実施形態のスロットアンテナ1のように、無給電スロット素子21(24)を、最外側に配置された給電スロット素子11(13)のさらに外側に配置することで、スロットアンテナ1のVSWR特性及び垂直面指向性をさらに改善することができる。
On the other hand, when the vertical plane directivity of the
<第3実施形態>
図17は本発明の第3実施形態に係るスロットアンテナ1の斜視図である。また、図18はそのスロットアンテナ1の断面図である。図17及び図18に示すように、本実施形態のスロットアンテナ1は、基板2と、基板2の前後両側にそれぞれ配置された一対の金属板4A,4Bと、レドーム7とを備えている。基板2の前面には伝送線路3が配置されている。レドーム7は、基板2と一対の金属板4A,4Bを覆うものであり、例えばFRP(繊維強化プラスチック)によって円筒状に形成されている。レドーム7の軸方向一端部は、円筒状に形成された金属製の固定部材8内に挿入して固定されている。
<Third Embodiment>
FIG. 17 is a perspective view of the
金属板4A,4Bは、それぞれ基板2の前側及び後側に複数の合成樹脂製のスペーサ5を介して所定間隔をあけて配置されている。金属板4Aには、複数(3個)の給電スロット素子11A,12A,13Aと、複数(4個)の無給電スロット素子21A,22A,23A,24Aとが形成されている。金属板4Bには、金属板4Aと同様に、複数(3個)の給電スロット素子11B,12B,13Bと、複数(4個)の無給電スロット素子21B,22B,23B,24Bとが形成されている。これにより、本実施形態のスロットアンテナ1は、基板2の前後両面側に配置された各金属板4A,4Bの給電スロット素子11A〜13A,11B〜13Bから、前後方向両側(基板2の垂直方向両側)に向けて電波を放射することができる。なお、本実施形態において説明を省略した点については、第1実施形態と同様である。
The
図19は第1実施形態のスロットアンテナの水平面指向性を示している。また、図20は第3実施形態のスロットアンテナ1の水平面指向性を示している。図19及び図20に示すように、第3実施形態のスロットアンテナ1は、第1実施形態のスロットアンテナに比べて、基板2の前後方向(0°方向及び180°方向)にほぼ均等に電波が放射されているのが分かる。つまり、第3実施形態のスロットアンテナ1は、第1実施形態のスロットアンテナに比べて、0°方向の利得と180°方向の利得の差が小さくなっているのが分かる。
FIG. 19 shows the horizontal plane directivity of the slot antenna of the first embodiment. FIG. 20 shows the horizontal plane directivity of the
以上、第3実施形態のスロットアンテナ1によれば、各金属板4A,4Bの給電スロット素子11A〜13A,11B〜13Bから基板2の垂直方向(前後方向)両側に向けてそれぞれ電波が放射されるため、第1実施形態のように基板2の片面側にのみ給電スロット素子が配置されている場合に比べて、前記垂直方向両側である0°方向及び180°方向の利得の差を小さくすることができる。これにより、垂直面指向性をさらに改善することができる。また、基板2の両面側に配置された各給電スロット素子11A〜13A,11B〜13Bのインピーダンスが等価回路上、並列に配置されるため、各給電スロット素子11A〜13A,11B〜13Bのインピーダンスを下げることができる。これにより、スロットアンテナ1の耐電力を上げることができる。
As described above, according to the
<第4実施形態>
図21は本発明の第4実施形態に係るスロットアンテナ1の正面図である。また、図22及び図23はそのスロットアンテナ1の断面図である。本実施形態のスロットアンテナ1は、基板2と、基板2の前側に配置された金属板4と、基板2の後側に配置された反射板9とを備えている。金属板4には、複数(2個)の給電スロット素子11,12と、複数(4個)の無給電スロット素子21,22,23,24とが形成されている。基板2には、給電スロット素子11,12に給電する一対の伝送線路3が配置されている。反射板9は、給電スロット素子11,12から後側に放射された電波を前側に反射するものである。
<Fourth embodiment>
FIG. 21 is a front view of the
給電スロット素子11,12は、偏波方向に直交する直交方向(Y軸方向)に沿って配置されている。無給電スロット素子21〜24は、給電スロット素子11,12の偏波方向の両側に配置されている。具体的には、無給電スロット素子21,22は給電スロット素子11の偏波方向の両側に配置され、無給電スロット素子23,24は給電スロット素子12の偏波方向の両側に配置されている。なお、本実施形態において説明を省略した点については、第1実施形態と同様である。
The
図24は第4実施形態のスロットアンテナ1において金属板4に無給電スロット素子21〜24が形成されていない場合における隣接する給電スロット素子11,12間の回り込み波を示している。図25は第4実施形態のスロットアンテナ1における隣接する給電スロット素子11,12間の回り込み波を示している。また、図24の無給電スロット素子を有しないスロットアンテナでは、回り込み波が−16dB〜−15dBとなっているのに対して、本実施形態のスロットアンテナ1は、回り込み波が−25dB〜−23dBとなっており、従来のスロットアンテナよりも約9dB減少して改善しているのが分かる。
FIG. 24 shows a sneak wave between the adjacent
以上のように、第4実施形態のスロットアンテナ1によれば、偏波方向に直交する直交方向に配置された給電スロット素子11,12の偏波方向の近傍に無給電スロット素子21〜24を配置することで、各給電スロット素子11,12における回り込み波の影響を抑制することができる。これにより、スロットアンテナ1のVSWR特性を改善することができる。
As described above, according to the
<その他の変形例>
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
<Other variations>
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the meanings described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 スロットアンテナ
2 基板
2a 固定孔
3 伝送線路
4 金属板
4A,4B 金属板
5 スペーサ
6 給電点
7 レドーム
8 固定部材
9 反射板
11〜14 給電スロット素子
11A〜13A,11B〜13B 給電スロット素子
21〜25 無給電スロット素子
21A〜24A,21B〜24B 無給電スロット素子
31 給電ライン
32A〜32D 交差部
33A〜33D 延長部
34 第1分岐点
35 第2分岐点
36 本ライン
37A 第1分岐ライン
37B 第2分岐ライン
37C 第3分岐ライン
37D 第4分岐ライン
40 金属箔
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記伝送線路により給電される給電スロット素子と、
前記給電スロット素子の近傍に配置された無給電スロット素子とを備えているスロットアンテナ。 A transmission line arranged on a substrate;
A feeding slot element fed by the transmission line;
A slot antenna comprising a parasitic slot element disposed in the vicinity of the feeder slot element.
前記無給電スロット素子は、隣接する前記給電スロット素子同士の間に配置されている請求項1に記載のスロットアンテナ。 A plurality of the power supply slot elements are arranged,
The slot antenna according to claim 1, wherein the parasitic slot element is disposed between the adjacent feeding slot elements.
前記給電スロット素子は、偏波方向に直交する直交方向に沿って複数配置されており、
前記無給電スロット素子は、前記給電スロット素子の偏波方向の両側にそれぞれ配置されている請求項1に記載のスロットアンテナ。 A reflector that reflects the radio waves radiated from the power supply slot element;
A plurality of the feeding slot elements are arranged along an orthogonal direction orthogonal to the polarization direction,
The slot antenna according to claim 1, wherein the parasitic slot elements are respectively disposed on both sides of the feeding slot element in a polarization direction.
前記延長部の少なくとも一部が、前記交差部に対して曲げられている請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のスロットアンテナ。 The transmission line has an intersection that intersects with the feed slot element, and an extension that extends from the intersection to the parasitic slot element side,
The slot antenna according to any one of claims 1 to 7, wherein at least a part of the extension portion is bent with respect to the intersecting portion.
前記給電ラインは、前記無給電スロット素子を避けて配置されている請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のスロットアンテナ。 The transmission line has an intersection that intersects the feeding slot element, and a feeding line that connects the intersection and a feeding point,
The slot antenna according to claim 1, wherein the feed line is arranged avoiding the parasitic slot element.
前記給電ラインは、隣接する前記給電スロット素子と前記無給電スロット素子との間を通過するように配置されている請求項9に記載のスロットアンテナ。 Three or more feeding slot elements are arranged,
The slot antenna according to claim 9, wherein the feed line is disposed so as to pass between the feed slot element and the parasitic slot element adjacent to each other.
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