JP2016001791A - Antenna device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device capable of appropriately securing a gain in a desired direction, while suppressing an increase in size and bad influence onto appearance.SOLUTION: An antenna device 5 comprises a radiation element 11 having a feeding point 12, and at least one resonator 20. The radiation element 11 is arranged on a bottom board 3. The resonator 20 is arranged in a recess part 3a formed on the bottom board 3. A height of the resonator on the basis of a plate surface of the bottom board 3 is lower than that of the radiation element.

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device.

車両に搭載される各種のアンテナ装置として、車両のルーフ上に取り付けられるアンテナ装置が知られている。車両のルーフにアンテナ装置を取り付けると、回折やルーフの傾斜などの影響を受けて、水平方向の利得を十分に得られない場合がある。   As various antenna devices mounted on a vehicle, an antenna device that is mounted on the roof of the vehicle is known. When the antenna device is attached to the roof of the vehicle, the horizontal gain may not be sufficiently obtained due to the influence of diffraction or the inclination of the roof.

これに対し、特許文献1には、アンテナグランドをルーフ面から垂直方向に所定距離離して設けることで、アンテナエレメントから車両前方への見通しを確保して車両前方の利得を適切に確保できるようにしたアンテナ装置が記載されている。   On the other hand, in Patent Document 1, by providing the antenna ground at a predetermined distance from the roof surface in a vertical direction, it is possible to ensure a line of sight from the antenna element to the front of the vehicle and to appropriately secure a gain in the front of the vehicle. An antenna device is described.

特開2013−223023号公報JP 2013-2223023 A

しかし、アンテナグランドを車両のルーフ面から垂直方向に離すと、必然的にアンテナ装置全体の高さが高くなり、アンテナ装置の大型化を招く。ルーフ上に取り付けられるアンテナ装置が大型化することは、外観上も好ましくない。   However, if the antenna ground is separated from the vehicle roof surface in the vertical direction, the height of the entire antenna device inevitably increases, leading to an increase in size of the antenna device. Increasing the size of the antenna device mounted on the roof is not preferable in terms of appearance.

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、大型化を抑えつつ、且つ外観への悪影響を抑えつつ、所望の方向の利得を適切に確保すること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 problems, and an object thereof is to provide an antenna device capable of appropriately securing a gain in a desired direction while suppressing an increase in size and an adverse effect on the appearance. And

上記課題を解決するためになされた本発明のアンテナ装置は、地板と、放射素子と、少なくとも1つの共振器とを備える。地板は、板状であって、その板面と垂直な特定の深さ方向へその板面から所定の深さ凹んだ凹部が少なくとも1つ形成されている。放射素子は、給電点を有し、地板上に配置される。この放射素子は、地板の板面から上記深さ方向とは逆の高さ方向において所定の高さを有する。共振器は、地板のうち凹部内の領域の地板である凹部内地板上に配置されており、地板の板面からの高さが放射素子よりも低い。   The antenna device of the present invention made to solve the above problems includes a ground plane, a radiating element, and at least one resonator. The ground plane has a plate shape, and is formed with at least one concave portion having a predetermined depth recessed from the plate surface in a specific depth direction perpendicular to the plate surface. The radiating element has a feeding point and is disposed on the ground plane. This radiating element has a predetermined height in the height direction opposite to the depth direction from the plate surface of the ground plane. The resonator is disposed on the ground plane in the concave portion, which is the ground plane in the region in the concave portion of the ground plane, and the height from the plate surface of the ground plane is lower than that of the radiating element.

このように構成されたアンテナ装置は、放射素子とは別に共振器を備えているため、共振器の共振周波数を適宜設定することで、共振器を放射素子に対する反射器又は導波器として動作させることが可能である。しかも、共振器の高さは放射素子よりも低い。そのため、装置全体の大型化を抑えつつ、且つ外観への悪影響を抑えつつ、所望の方向の利得を適切に確保することが可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。   Since the antenna device configured as described above includes a resonator separately from the radiating element, the resonator is operated as a reflector or a director for the radiating element by appropriately setting the resonance frequency of the resonator. It is possible. Moreover, the height of the resonator is lower than that of the radiating element. Therefore, it is possible to provide an antenna device capable of appropriately securing a gain in a desired direction while suppressing an increase in the size of the entire device and suppressing adverse effects on the appearance.

また、本発明では、放射素子に対して共振器の高さをより低くするために、地板に形成された凹部内に共振器が配置されている。
このように、地板として、全面がくぼみのない一律に平面構成となっている地板ではなく、一部に凹部が形成された地板を用い、その凹部内に共振器を配置することで、放射素子に対する共振器の相対的な高さをより低くすることができる。
In the present invention, in order to make the height of the resonator lower than that of the radiating element, the resonator is arranged in a recess formed in the ground plane.
In this way, the ground plate is not a ground plate having a flat structure with no depressions on the entire surface, but a ground plate in which a recess is formed in part is used, and a resonator is arranged in the recess, thereby radiating element The relative height of the resonator relative to can be made lower.

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is limited is not.

参考例のアンテナ装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the antenna apparatus of a reference example. (a)は参考例のアンテナ装置の斜視図、(b)は参考例のアンテナ装置の平面図である。(A) is a perspective view of the antenna device of a reference example, (b) is a top view of the antenna device of a reference example. (a)は参考例の共振器(反射器)の寸法例を示す説明図、(b)はその共振器の周波数特性を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the example of a dimension of the resonator (reflector) of a reference example, (b) is explanatory drawing which shows the frequency characteristic of the resonator. 参考例のアンテナ装置から放射される電力を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the electric power radiated | emitted from the antenna apparatus of a reference example. (a)は第1実施形態のアンテナ装置の斜視図、(b)はそのアンテナ装置の略断面図である。(A) is a perspective view of the antenna apparatus of 1st Embodiment, (b) is a schematic sectional drawing of the antenna apparatus. 第1実施形態のアンテナ装置における、ギャップg0と車両前方方向の利得との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the gap g0 and the gain of a vehicle forward direction in the antenna device of 1st Embodiment. アンテナ装置の水平面指向性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the horizontal surface directivity of an antenna apparatus. (a)は第2実施形態の共振器の斜視図、(b)はその共振器の平面図である。(A) is a perspective view of the resonator of 2nd Embodiment, (b) is a top view of the resonator. 第3実施形態のアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the antenna apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態のアンテナ装置の斜視図である。It is a perspective view of the antenna apparatus of 4th Embodiment. アンテナ装置の他の実施例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other Example of an antenna apparatus.

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
[参考例]
本発明のアンテナ装置の具体例を示す前に、まず、本発明のアンテナ装置の構成要素の一部を省いた基本的な構成例を、参考例として説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Reference example]
Before showing a specific example of the antenna device of the present invention, first, a basic configuration example in which some of the components of the antenna device of the present invention are omitted will be described as a reference example.

図1に示すように、本参考例のアンテナ装置5は、車両1のルーフ3上における、車両1の後部側に搭載されている。ルーフ3は導体であり、本参考例では、アンテナ装置5のグランド(地板)としても機能する。そのため、以下の説明で、「ルーフ」というときは、特にことわりのない限り、アンテナ装置5のグランドも意味しているものとする。   As shown in FIG. 1, the antenna device 5 of the present reference example is mounted on the rear side of the vehicle 1 on the roof 3 of the vehicle 1. The roof 3 is a conductor, and also functions as a ground (ground plate) of the antenna device 5 in this reference example. Therefore, in the following description, “roof” means the ground of the antenna device 5 unless otherwise specified.

図1中、水平ラインL1は、車両が走行する地面と平行な線である。図1から明らかなように、ルーフ3の板面は水平ラインL1と平行ではなく傾斜している。つまり、ルーフ3全体における、アンテナ装置5が搭載されている後部側は、図1に示すように、地面と平行な面(以下「水平面」ともいう)に対して車両後方側に若干傾斜している。   In FIG. 1, a horizontal line L1 is a line parallel to the ground on which the vehicle travels. As apparent from FIG. 1, the plate surface of the roof 3 is not parallel to the horizontal line L1 but is inclined. That is, the rear side of the entire roof 3 where the antenna device 5 is mounted is slightly inclined toward the vehicle rear side with respect to a plane parallel to the ground (hereinafter also referred to as “horizontal plane”) as shown in FIG. Yes.

アンテナ装置5は、その全体がカバー7によって覆われている。そのため、車両1の外部から車両1を見たとき、直接見えるのはルーフ3上のカバー7であり、カバー7内のアンテナ装置5は直接は見えない。   The antenna device 5 is entirely covered with a cover 7. Therefore, when the vehicle 1 is viewed from the outside of the vehicle 1, the cover 7 on the roof 3 is directly visible, and the antenna device 5 in the cover 7 is not directly visible.

ルーフ3上においてカバー7で覆われた状態で搭載されているアンテナ装置5は、図1及び図2に示すように、モノポールアンテナ10と、共振器20とを備える。なお、共振器20は、本参考例では反射器として機能、動作する。そのため、本参考例では、共振器20を反射器20ともいう。モノポールアンテナ10及び反射器20は、ルーフ3上において、車両1の前後方向に所定距離隔てて配置されている。   The antenna device 5 mounted on the roof 3 while being covered with the cover 7 includes a monopole antenna 10 and a resonator 20 as shown in FIGS. 1 and 2. The resonator 20 functions and operates as a reflector in this reference example. Therefore, in this reference example, the resonator 20 is also referred to as a reflector 20. The monopole antenna 10 and the reflector 20 are arranged on the roof 3 at a predetermined distance in the front-rear direction of the vehicle 1.

モノポールアンテナ10は、モノポール素子11と、給電点12とを備える。モノポール素子は、ルーフ3の板面からその板面に対して垂直に立設されている。モノポール素子11の両端のうちルーフ3の板面側の一端は、給電点12であり、この給電点12に給電線(不図示)が接続されている。モノポール素子11への給電は、給電点12から行われる。   The monopole antenna 10 includes a monopole element 11 and a feeding point 12. The monopole element is erected vertically from the plate surface of the roof 3 with respect to the plate surface. One end of the monopole element 11 on the plate surface side of the roof 3 is a feeding point 12, and a feeding line (not shown) is connected to the feeding point 12. Power supply to the monopole element 11 is performed from the power supply point 12.

モノポールアンテナ10の高さ、即ち、ルーフ3の板面からモノポール素子11の他端までの垂直方向の距離は、図2(a)に示すように、h1である。この高さh1は、モノポール素子11の長さ(エレメント長)でもある。   The height of the monopole antenna 10, that is, the vertical distance from the plate surface of the roof 3 to the other end of the monopole element 11, is h1, as shown in FIG. The height h1 is also the length (element length) of the monopole element 11.

アンテナ装置5によって送受信される電波の中心周波数f1は、本参考例では例えば760MHzである。そのため、モノポールアンテナ10は、中心周波数f1と同じ周波数f1で共振するように構成されている。具体的には、モノポール素子11の長さが、中心周波数f1に対応した波長の1/4程度となっている。   In this reference example, the center frequency f1 of the radio wave transmitted and received by the antenna device 5 is 760 MHz, for example. Therefore, the monopole antenna 10 is configured to resonate at the same frequency f1 as the center frequency f1. Specifically, the length of the monopole element 11 is about ¼ of the wavelength corresponding to the center frequency f1.

反射器(共振器)20は、モノポールアンテナ10に対し、車両1の前後方向における後方側に配置されている。反射器(共振器)20は、図1及び図2に示すように、パッチ21と、導体支柱22と、ショートピン23とを備える。つまり、本参考例の反射器20は、TM01モードで動作する円環パッチアンテナとして構成されている。ただし、反射器20は、直接的に給電は行われず、アンテナ装置5において無給電素子として機能する。   The reflector (resonator) 20 is disposed on the rear side in the front-rear direction of the vehicle 1 with respect to the monopole antenna 10. As shown in FIGS. 1 and 2, the reflector (resonator) 20 includes a patch 21, a conductor post 22, and a short pin 23. That is, the reflector 20 of this reference example is configured as an annular patch antenna that operates in the TM01 mode. However, the reflector 20 is not directly fed and functions as a parasitic element in the antenna device 5.

パッチ21は、円板状の導体である。導体支柱22は、円柱状の導体であり、ルーフ3に立設されている。導体支柱22の一端にはパッチ21が接続され、他端はルーフ3に接続されている。つまり、パッチ21は、その中央部において導体支柱22によって物理的に支持されていると共に、導体支柱22によってルーフ3と電気的に導通されている。   The patch 21 is a disk-shaped conductor. The conductor support 22 is a cylindrical conductor and is erected on the roof 3. A patch 21 is connected to one end of the conductor post 22, and the other end is connected to the roof 3. That is, the patch 21 is physically supported by the conductor support 22 at the center thereof, and is electrically connected to the roof 3 by the conductor support 22.

なお、パッチ21は、その板面がルーフ3の板面と並行となるように導体支柱22により支持されている。また、パッチ21の中心軸(パッチ21の中心を通り且つパッチ21の板面に垂直な線)は、導体支柱22の軸心と一致する。   Note that the patch 21 is supported by the conductor support 22 so that the plate surface thereof is parallel to the plate surface of the roof 3. Further, the central axis of the patch 21 (a line passing through the center of the patch 21 and perpendicular to the plate surface of the patch 21) coincides with the axis of the conductor support post 22.

ショートピン23は、棒状の導体であり、一端がパッチ21に接続され、他端がとルーフ3に接続されている。そのため、パッチ21とルーフ3とは、ショートピン23によって短絡されている。なお、ショートピン23は、ルーフ3の板面に対して垂直に立設された状態となっている。   The short pin 23 is a rod-shaped conductor, and one end is connected to the patch 21 and the other end is connected to the roof 3. Therefore, the patch 21 and the roof 3 are short-circuited by the short pin 23. The short pin 23 is erected vertically with respect to the plate surface of the roof 3.

反射器20は、本参考例では、モノポールアンテナ10に対して反射器20として動作するが、反射器20単体としてはいわゆる共振器である。仮に、共振器として、共振周波数がモノポールアンテナ10の共振周波数f1よりも高い共振器を用いれば、その共振器は導波器として動作する。これに対し、本参考例では、共振器20として、共振周波数f2がモノポールアンテナ10の共振周波数f1よりも若干低い共振器を用いており、これにより、共振器20は反射器として動作する。   In the present reference example, the reflector 20 operates as the reflector 20 with respect to the monopole antenna 10, but the reflector 20 alone is a so-called resonator. If a resonator having a resonance frequency higher than the resonance frequency f1 of the monopole antenna 10 is used as the resonator, the resonator operates as a waveguide. On the other hand, in this reference example, a resonator whose resonance frequency f2 is slightly lower than the resonance frequency f1 of the monopole antenna 10 is used as the resonator 20, and thus the resonator 20 operates as a reflector.

なお、共振器20は、共振時の電界の方向が、モノポールアンテナ10における共振時の電界の方向と同じである。即ち、モノポールアンテナ10の共振時の電界方向は、モノポール素子11の長さ方向(垂直方向)である。一方、共振器20の共振時の電界方向も、ショートピン23の立設方向(垂直方向)である。   In the resonator 20, the direction of the electric field at the time of resonance is the same as the direction of the electric field at the time of resonance in the monopole antenna 10. That is, the electric field direction at the time of resonance of the monopole antenna 10 is the length direction (vertical direction) of the monopole element 11. On the other hand, the electric field direction at the time of resonance of the resonator 20 is also the standing direction (vertical direction) of the short pin 23.

また、本参考例の共振器20は、円環パッチアンテナである。円環パッチアンテナの共振周波数は、ショートピン23の位置によって変化する。より詳しくは、パッチ21の中心からからショートピン23の軸心までの板面方向の距離r(図2(b)参照)によって、共振器20の共振周波数f2は異なる。なお、距離rは、導体支柱22の軸心とショートピン23との板面方向の距離ともいえる。板面方向とは、ルーフ3の板面に平行な方向である。距離rを調整することで、共振器20の共振周波数f2を変えることができる。本参考例では、共振器20の共振周波数f2は、モノポールアンテナ10の共振周波数f1よりも若干低い。   The resonator 20 of this reference example is an annular patch antenna. The resonance frequency of the annular patch antenna varies depending on the position of the short pin 23. More specifically, the resonance frequency f2 of the resonator 20 varies depending on the distance r in the plate surface direction from the center of the patch 21 to the axis of the short pin 23 (see FIG. 2B). The distance r can also be said to be the distance in the plate direction between the axis of the conductor support 22 and the short pin 23. The plate surface direction is a direction parallel to the plate surface of the roof 3. The resonance frequency f2 of the resonator 20 can be changed by adjusting the distance r. In this reference example, the resonance frequency f2 of the resonator 20 is slightly lower than the resonance frequency f1 of the monopole antenna 10.

反射器20の高さ、即ち、ルーフ3の板面から反射器20のパッチ21の上面までの垂直方向の距離は、図2(a)に示すように、h2である。反射器20の高さh2は、モノポールアンテナ10の高さh1よりも低い。   The height of the reflector 20, that is, the vertical distance from the plate surface of the roof 3 to the upper surface of the patch 21 of the reflector 20 is h 2 as shown in FIG. The height h <b> 2 of the reflector 20 is lower than the height h <b> 1 of the monopole antenna 10.

図2(b)に示すように、モノポール素子11の軸心と、ショートピン23の軸心と、パッチ21の中心(導体支柱22の軸心)は、板面方向においては一直線上に並ぶ。パッチ21の中心からショートピン23の軸心までの板面方向距離は、既述の通りrである。パッチ21の中心からモノポール素子11の軸心までの板面方向距離は、Rである。この距離Rは、本参考例では、上記中心周波数f1に対応した波長λのおよそ1/4である。   As shown in FIG. 2B, the axis of the monopole element 11, the axis of the short pin 23, and the center of the patch 21 (axis of the conductor support 22) are aligned on a straight line. . The distance in the plate direction from the center of the patch 21 to the axis of the short pin 23 is r as described above. The distance in the plate surface direction from the center of the patch 21 to the axis of the monopole element 11 is R. In the present reference example, the distance R is approximately ¼ of the wavelength λ corresponding to the center frequency f1.

また、上記の距離rを含め、共振器20の各部の寸法(波長λを基準とした長さ)を調整することで、共振器20の共振周波数を任意に設定することができる。本参考例では,共振器20を反射器として動作させるべく、共振器20の共振周波数f2が上記中心周波数f1よりもわずかに低い値となるように、共振器20の各部寸法を決めている。   In addition, the resonance frequency of the resonator 20 can be arbitrarily set by adjusting the dimensions (length based on the wavelength λ) of each part of the resonator 20 including the distance r. In this reference example, in order to operate the resonator 20 as a reflector, the dimensions of each part of the resonator 20 are determined so that the resonance frequency f2 of the resonator 20 is slightly lower than the center frequency f1.

共振器20を共振周波数f2の反射器として動作させるための各部寸法の一例を、図3(a)に示す。図3(a)に例示した共振器20の共振特性は、図3(b)に示す通りである。図3(a)に例示した寸法は、地板として機能するルーフ3の大きさや形状も考慮されている。つまり、ルーフ3に搭載した場合に所望の共振特性が得られるような寸法となっている。共振器20の各部寸法を図3(a)に例示したように決めることで、図3(b)に例示したように、周波数f2(f1よりわずかに低い周波数)で共振する共振特性が得られる。   FIG. 3A shows an example of the size of each part for operating the resonator 20 as a reflector having the resonance frequency f2. The resonance characteristics of the resonator 20 illustrated in FIG. 3A are as shown in FIG. The dimensions illustrated in FIG. 3A take into account the size and shape of the roof 3 that functions as a ground plane. That is, the dimensions are such that desired resonance characteristics can be obtained when mounted on the roof 3. By determining the dimensions of each part of the resonator 20 as illustrated in FIG. 3A, resonance characteristics that resonate at a frequency f2 (a frequency slightly lower than f1) can be obtained as illustrated in FIG. 3B. .

なお、図3(a)に示した寸法の例は、パッチ21とルーフ3との間に誘電体が充填されず空間となっている場合の例である。パッチ21とルーフ3との間に誘電体を充填する場合は、誘電体による波長短縮率を考慮して各部寸法を決める必要がある。   In addition, the example of the dimension shown to Fig.3 (a) is an example in case a dielectric is not filled between the patch 21 and the roof 3, but it is a space. When a dielectric is filled between the patch 21 and the roof 3, it is necessary to determine the dimensions of each part in consideration of the wavelength shortening rate due to the dielectric.

アンテナ装置5から車両前後方向へ放射される電力の大きさについて、その概要を図4を用いて説明する。図4に例示するように、アンテナ装置5から車両前方側の領域に対しては広がりをもって電力Pfが放射され、車両後方側の領域に対しても広がりをもって電力Pbが放射される。   The outline of the power radiated from the antenna device 5 in the vehicle front-rear direction will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 4, the power Pf is radiated from the antenna device 5 to the area on the front side of the vehicle, and the power Pb is radiated to the area on the rear side of the vehicle.

車両前方側の領域への放射電力Pf全体のうち、地板3の板面に対して仰角方向に放射される成分をPf1、地板3の板面に平行な方向に放射される成分をPf2、地板3の板面に対して俯角方向であって且つ地面(水平面)に対しては平行な方向(即ち車両前方)に放射される成分をPf3とする。アンテナ装置5から車両前方側の領域へ放射される電力Pfの各成分のうち車両前方(水平面方向)への放射電力はPf3である。   Of the entire radiated power Pf to the area on the front side of the vehicle, the component radiated in the elevation direction with respect to the plate surface of the ground plane 3 is Pf1, the component radiated in the direction parallel to the plane of the ground plane 3 is Pf2, and the ground plane A component radiated in a depression direction with respect to the plate surface 3 and in a direction parallel to the ground (horizontal plane) (that is, in front of the vehicle) is defined as Pf3. Of each component of the electric power Pf radiated from the antenna device 5 to the region on the front side of the vehicle, the radiated electric power toward the vehicle front (horizontal plane direction) is Pf3.

一方、車両後方側の領域への放射電力Pb全体のうち、地板3の板面に対して仰角方向であって且つ地面(水平面)に対しては平行な方向(即ち車両後方)に放射される成分をPb1、水平面に対しては俯角方向であって且つ地板3の板面に対しては平行な方向に放射される成分をPb2、水平面及び地板3の板面の双方に対して俯角方向に放射される成分をPb3とする。   On the other hand, out of the entire radiated power Pb to the region on the rear side of the vehicle, the radiation is radiated in a direction parallel to the ground surface (horizontal plane) (that is, the vehicle rear direction) with respect to the plate surface of the ground plane 3 The component is Pb1, the depression direction with respect to the horizontal plane and the component radiated in the direction parallel to the plane of the ground plane 3 is the depression direction with respect to both Pb2, the horizontal plane and the plane plane of the ground plane 3 The component to be radiated is Pb3.

アンテナ装置5から車両後方側の領域へ放射された電力PbのうちPb2及びPb3については、反射器20によって車両前方側の領域へ反射される。その反射波も広がりをもって車両前方側の領域へ放射される。その反射波を、上記の車両前方側の領域へ直接放射される電力と同じように3成分に分けると、Pf1と同じ方向の成分がPb’1、Pf2と同じ方向の成分がPb’2、Pf3と同じ方向の成分がPb’3となる。   Of the power Pb radiated from the antenna device 5 to the vehicle rear side region, Pb2 and Pb3 are reflected by the reflector 20 to the vehicle front side region. The reflected wave is also spread and radiated to the area in front of the vehicle. When the reflected wave is divided into three components in the same way as the electric power directly radiated to the vehicle front side region, the component in the same direction as Pf1 is Pb′1, the component in the same direction as Pf2 is Pb′2, The component in the same direction as Pf3 is Pb′3.

よって、アンテナ装置5全体として、車両前方側の領域全体のうち車両前方(水平方向)に対しては、Pf3+Pb’3の電力が放射される。つまり、反射器20による反射電力の分だけ、車両前方への利得が増加する。   Therefore, the power of Pf3 + Pb′3 is radiated to the front side (horizontal direction) of the entire area on the front side of the vehicle as the antenna device 5 as a whole. That is, the gain toward the front of the vehicle increases by the amount of reflected power from the reflector 20.

車両後方には、少なくともPb1の電力が伝搬されていく。本参考例では、アンテナ装置5に対し、主に車両前方との通信を良好に行えることが要求されている。そのため、車両前方方向の利得は高ければ高いほどよい。ただし、車両後方方向についても一定レベル以上の利得が要求される。   At least the electric power of Pb1 is propagated behind the vehicle. In this reference example, it is required for the antenna device 5 to be able to communicate mainly with the front of the vehicle. Therefore, the higher the vehicle forward gain, the better. However, a gain of a certain level or more is also required in the vehicle rear direction.

これに対し、本参考例では、反射器20の高さh2はモノポールアンテナ10の高さh1よりも十分低く、後方領域への放射電力のうち一部(Pb2+Pb3)のみが反射器20で反射されてそれ以外(Pb1)は後方へ伝搬するため、車両後方に対しても必要な利得が確保されている。しかも、後方領域へ放射される電力のうち、反射器20で反射される電力は、主に、水平面に対して俯角方向へ放射される放射電力Pb2+Pb3である。つまり、水平方向への電力Pb1はほとんど反射されることなく後方へ伝搬され、俯角方向への電力Pb2+Pb3が反射器20にて反射される。また、その反射波は、車両前方に対して広がりをもって放射される。そのため、車両後方への利得にあまり影響を及ぼすことなく、車両前方の利得を十分に確保することができる。   On the other hand, in this reference example, the height h2 of the reflector 20 is sufficiently lower than the height h1 of the monopole antenna 10, and only a part (Pb2 + Pb3) of the radiated power to the rear region is reflected by the reflector 20. Since the other (Pb1) propagates backward, the necessary gain is ensured for the rear of the vehicle. Moreover, of the power radiated to the rear region, the power reflected by the reflector 20 is mainly radiated power Pb2 + Pb3 radiated in the depression direction with respect to the horizontal plane. That is, the electric power Pb1 in the horizontal direction is propagated backward with almost no reflection, and the electric power Pb2 + Pb3 in the depression direction is reflected by the reflector 20. The reflected wave is radiated with a spread toward the front of the vehicle. Therefore, it is possible to sufficiently secure the gain in front of the vehicle without significantly affecting the gain in the rear of the vehicle.

なお、図4に基づく上記説明は、アンテナ装置5の機能の概要、即ち車両前方への放射電力に反射波が加わることや車両後方への利得も適切に確保されることなど、をわかりやすく説明するための概念的な説明である。よって、車両後方側の領域への放射電力Pbのうちどの方向への成分がどの程度反射するのか、またその反射波が車両前方側の領域へどのように広がりを持って放射されるのか、などを含む、アンテナ装置5における放射電力の分布状態を必ずしも正確且つ厳密に表現しているわけではない。   The above description based on FIG. 4 explains the outline of the function of the antenna device 5, that is, the fact that a reflected wave is added to the radiated power to the front of the vehicle and the gain to the rear of the vehicle is appropriately secured. It is a conceptual explanation for doing. Therefore, how much the component in which direction of the radiated power Pb to the region on the vehicle rear side is reflected, how the reflected wave is radiated to the region on the vehicle front side, etc. The distribution state of the radiated power in the antenna device 5 including is not necessarily expressed accurately and precisely.

以上説明したように、本参考例のアンテナ装置5は、モノポールアンテナ10とは別に反射器20を備えている。しかも、反射器20の高さh2はモノポールアンテナ10の高さh1よりも十分に低い。そのため、装置全体の大型化を抑えつつ、且つ外観への悪影響を抑えつつ、所望の方向の利得を適切に確保することが可能なアンテナ装置5を提供することが可能となる。   As described above, the antenna device 5 of the present reference example includes the reflector 20 in addition to the monopole antenna 10. Moreover, the height h2 of the reflector 20 is sufficiently lower than the height h1 of the monopole antenna 10. Therefore, it is possible to provide the antenna device 5 that can appropriately secure a gain in a desired direction while suppressing an increase in the size of the entire device and suppressing adverse effects on the appearance.

本参考例では、アンテナ装置5に対し、車両の前方方向及び後方方向のいずれに対しても所定レベルの利得が要求され、特に車両前方方向に対してはより高い利得が要求されている。本参考例のアンテナ装置5は、そのような利得要求を十分に満たしている。   In this reference example, the antenna device 5 is required to have a predetermined level of gain in both the forward direction and the backward direction of the vehicle, and in particular, a higher gain is required in the forward direction of the vehicle. The antenna device 5 of the present reference example sufficiently satisfies such a gain requirement.

[第1実施形態]
次に、本発明が適用された第1実施形態のアンテナ装置30について、図5を用いて説明する。本第1実施形態のアンテナ装置30は、参考例のアンテナ装置5と同様、車両1のルーフ3に搭載されており、モノポールアンテナ10と共振器40とを備える。そして、本第1実施形態のアンテナ装置30が参考例のアンテナ装置5と異なる主な構成は、地板としてのルーフ3に凹部3aが形成されていること、及び、その凹部3a内に共振器40が配置されていること、である。
[First Embodiment]
Next, the antenna device 30 of the first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. Similar to the antenna device 5 of the reference example, the antenna device 30 of the first embodiment is mounted on the roof 3 of the vehicle 1 and includes a monopole antenna 10 and a resonator 40. The main configuration of the antenna device 30 of the first embodiment that is different from the antenna device 5 of the reference example is that a concave portion 3a is formed in a roof 3 as a ground plane, and a resonator 40 is provided in the concave portion 3a. Is that it is arranged.

図5に示すように、凹部3aは、ルーフ3における所定の円形状の領域(モノポールアンテナ10よりも車両後方側の領域)が、ルーフ3の板面よりも下方向(深さ方向)に深さh01だけ凹んだ形状とされることによって形成される。つまり、ルーフ3における、その板面から深さh01だけ凹んだ円筒状の空間が、凹部3aである。凹部3aの底面である凹部底面3bも、ルーフ3の一部であって、アンテナ装置30の地板として機能する。   As shown in FIG. 5, the recess 3 a has a predetermined circular area in the roof 3 (an area on the vehicle rear side with respect to the monopole antenna 10) in a lower direction (depth direction) than the plate surface of the roof 3. It is formed by having a shape recessed by a depth h01. That is, the cylindrical space in the roof 3 that is recessed from the plate surface by the depth h01 is the recess 3a. The concave bottom surface 3b which is the bottom surface of the concave portion 3a is also a part of the roof 3 and functions as a ground plane of the antenna device 30.

そして、凹部底面3b上に、共振器40が配置されている。つまり、共振器40がルーフ3に埋め込まれた状態となっている。共振器40の構成及び寸法は、参考例の共振器20と同じである。即ち、本第1実施形態の共振器40は、パッチ41と、導体支柱42と、ショートピン43とを備え、モノポールアンテナ10に対して反射器として機能する。そのため、以下の説明では、本第1実施形態の共振器40のことを、反射器40ともいう。なお、本第1実施形態においても、モノポール素子11の軸心と、ショートピン43の軸心と、パッチ41の中心(導体支柱42の軸心)は、板面方向においては一直線上に並んでいる。   And the resonator 40 is arrange | positioned on the recessed part bottom face 3b. That is, the resonator 40 is embedded in the roof 3. The configuration and dimensions of the resonator 40 are the same as those of the resonator 20 of the reference example. That is, the resonator 40 according to the first embodiment includes a patch 41, a conductor post 42, and a short pin 43, and functions as a reflector for the monopole antenna 10. Therefore, in the following description, the resonator 40 according to the first embodiment is also referred to as a reflector 40. In the first embodiment as well, the axis of the monopole element 11, the axis of the short pin 43, and the center of the patch 41 (axis of the conductor support column 42) are aligned on a straight line. It is out.

凹部底面3bの板面を基準とした反射器40の高さh02は、凹部3aの深さh01と同じである。そのため、ルーフ3の板面と、反射器40を構成するパッチ41の板面は、同一面上にある。換言すれば、凹部底面3bに配置されている反射器40は、その凹部底面3bからの高さが、ルーフ3の板面(詳しくはルーフ3全体のうち凹部3a以外の領域の板面)を越えないように配置されている。   The height h02 of the reflector 40 with respect to the plate surface of the recess bottom surface 3b is the same as the depth h01 of the recess 3a. Therefore, the plate surface of the roof 3 and the plate surface of the patch 41 constituting the reflector 40 are on the same plane. In other words, the reflector 40 arranged on the concave bottom surface 3b has a height from the concave bottom surface 3b that is the surface of the roof 3 (specifically, the surface of the entire roof 3 other than the concave portion 3a). It is arranged not to exceed.

パッチ41の外周端と凹部3aの開口端との間隔(ギャップ)g0は、本実施形態では、ショートピン43の長さと同じである。
図6に示すように、ギャップg0がショートピン43の長さよりも小さくなるほど、アンテナ装置30の車両前方方向の利得が小さくなる。逆に、ギャップg0をショートピン43の長さより長くしても、アンテナ装置30の車両前方方向の利得は、ショートピン43と同じ長さの場合の利得とあまり変わらない。そのため、本第1実施形態では、ギャップg0をショートピン43と同じ長さにしている。なお、パッチ41の外周端と凹部3aの開口端の間の開口部分を絶縁体等で覆うようにしてもよい。そのようにすることで、外観上、反射器40の存在を目立たなくすることができる。
An interval (gap) g0 between the outer peripheral end of the patch 41 and the opening end of the recess 3a is the same as the length of the short pin 43 in this embodiment.
As shown in FIG. 6, as the gap g0 becomes smaller than the length of the short pin 43, the gain of the antenna device 30 in the vehicle front direction becomes smaller. Conversely, even if the gap g0 is made longer than the length of the short pin 43, the gain in the vehicle front direction of the antenna device 30 is not much different from the gain in the case of the same length as the short pin 43. Therefore, in the first embodiment, the gap g0 is the same length as the short pin 43. In addition, you may make it cover the opening part between the outer periphery end of the patch 41, and the opening end of the recessed part 3a with an insulator. By doing so, the presence of the reflector 40 can be made inconspicuous in appearance.

本第1実施形態のアンテナ装置30の水平面指向性を、図7(b)に示す。また、比較のために、アンテナ装置30から反射器40を省いた構成、即ち単にモノポールアンテナ10のみからなるアンテナ装置の水平面指向性を、図7(a)に示す。なお、図7は、使用周波数帯域の中心周波数f1を760MHzとし、モノポール素子11の長さを、中心周波数f1に対応した波長の1/4にさらに0.95を乗じた長さとした場合の水平面指向性のシミュレーション結果である。   The horizontal plane directivity of the antenna device 30 according to the first embodiment is shown in FIG. For comparison, FIG. 7A shows a configuration in which the reflector 40 is omitted from the antenna device 30, that is, the horizontal plane directivity of the antenna device including only the monopole antenna 10. FIG. 7 shows a case where the center frequency f1 of the used frequency band is 760 MHz, and the length of the monopole element 11 is set to a length obtained by further multiplying the wavelength corresponding to the center frequency f1 by 0.95. It is a simulation result of horizontal plane directivity.

図7(a)に示すように、モノポールアンテナ10のみで反射器40がない場合、ルーフ3面の傾斜等に起因して、車両前方の利得は車両後方の利得に比べて1dB程度低くなっている。これに対し、本第1実施形態のアンテナ装置30は、図7(b)に示すように、車両後方の利得低下が抑えられながらも、車両前方の利得が増加している。つまり、図7(a)と比較すると、車両後方の利得にほとんど影響を与えることなく、車両前方の利得が効果的に改善されている。   As shown in FIG. 7A, when only the monopole antenna 10 is used and the reflector 40 is not provided, the gain in the front of the vehicle is about 1 dB lower than the gain in the rear of the vehicle due to the inclination of the surface of the roof 3. ing. On the other hand, as shown in FIG. 7B, the antenna device 30 of the first embodiment has an increased gain in the front of the vehicle while suppressing a decrease in gain in the rear of the vehicle. That is, as compared with FIG. 7A, the gain in the front of the vehicle is effectively improved without substantially affecting the gain in the rear of the vehicle.

以上説明した本第1実施形態のアンテナ装置30によれば、反射器40が、ルーフ3の凹部3aに埋め込まれている。そのため、モノポールアンテナ10に対する反射器40の相対的な高さが、参考例よりもより低く抑えられている。これにより、参考例のアンテナ装置5と同等の作用効果に加え、外観上の影響をより抑えることができる。特に、本第1実施形態では、ルーフ3の板面とパッチ41の板面が同一面上にある。そのため、結果として、ルーフ3に凹部3aが形成されていることがほとんど目立たなくなり、外観上の悪影響が抑制される。   According to the antenna device 30 of the first embodiment described above, the reflector 40 is embedded in the recess 3 a of the roof 3. Therefore, the relative height of the reflector 40 with respect to the monopole antenna 10 is suppressed to be lower than that in the reference example. Thereby, in addition to the effect similar to the antenna apparatus 5 of a reference example, the influence on an external appearance can be suppressed more. In particular, in the first embodiment, the plate surface of the roof 3 and the plate surface of the patch 41 are on the same plane. Therefore, as a result, it is almost inconspicuous that the concave portion 3a is formed in the roof 3, and an adverse appearance is suppressed.

なお、凹部3aの形状は、必ずしも厳密な円筒状である必要はない。例えば、図5(b)において円弧状の破線で示すように、側面から底面にかけて傾斜がなめらかに(円弧状に)変化していくような形状としてもよい。   In addition, the shape of the recessed part 3a does not necessarily need to be exact | strict cylindrical shape. For example, as shown by an arc-shaped broken line in FIG. 5B, the shape may be a shape in which the inclination changes smoothly (in an arc shape) from the side surface to the bottom surface.

[第2実施形態]
アンテナ装置を構成する共振器の変形例を、第2実施形態として説明する。図8に示すように、本第2実施形態の共振器50は、上記第1実施形態の共振器40と同様、パッチ51と、導体支柱52とを備える。これらの形状及び寸法は、上記共振器40と同じである。また、本第2実施形態の共振器50は、上記第1実施形態の共振器40と同様、ルーフ3に形成された凹部3a内に、その高さがルーフ3の板面を越えないように配置されている。
[Second Embodiment]
A modification of the resonator constituting the antenna device will be described as a second embodiment. As shown in FIG. 8, the resonator 50 according to the second embodiment includes a patch 51 and a conductor post 52, similarly to the resonator 40 according to the first embodiment. These shapes and dimensions are the same as those of the resonator 40. Further, similarly to the resonator 40 of the first embodiment, the resonator 50 of the second embodiment has a height in the recess 3a formed in the roof 3 so that the height does not exceed the plate surface of the roof 3. Has been placed.

そして、本第2実施形態の共振器50が上記第1実施形態と異なるのは、ショートピンを4つ備え、且つ、各ショートピンのうち何れか1つを選択的に有効にすることができる構成である。   The resonator 50 of the second embodiment is different from the first embodiment in that it includes four short pins and can selectively enable any one of the short pins. It is a configuration.

具体的には、本第2実施形態の共振器50は、第1ショートピン61、第2ショートピン62、第3ショートピン63、及び第4ショートピン64の、4つのショートピンを備えている。パッチ51の中心からから各ショートピン61〜64の軸心までの板面方向の距離rはいずれも同じである。また、各ショートピン61〜64は、パッチ51の中心からみて、パッチ51の周方向に90°間隔で配置されている。   Specifically, the resonator 50 according to the second embodiment includes four short pins, that is, a first short pin 61, a second short pin 62, a third short pin 63, and a fourth short pin 64. . The distance r in the plate surface direction from the center of the patch 51 to the axis of each of the short pins 61 to 64 is the same. The short pins 61 to 64 are arranged at 90 ° intervals in the circumferential direction of the patch 51 as viewed from the center of the patch 51.

第1ショートピン61は、導体部61aと、スイッチ61bとを備える。スイッチ61bがオフされると、第1ショートピン61による、パッチ51とルーフ3との導通状態は遮断される。つまり、第1ショートピン61は、ショートピンとしての機能が無効化される。スイッチ61bがオンされると、パッチ51とルーフ3との導通状態が有効化される。つまり、パッチ51とルーフ3とが、導体部61a及びスイッチ61bを介して導通し、これにより、第1ショートピン61はショートピンとして機能するようになる。他の3つのショートピン62,63,64も、第1ショートピン61と全く同じ構成である。   The first short pin 61 includes a conductor portion 61a and a switch 61b. When the switch 61b is turned off, the conduction state between the patch 51 and the roof 3 by the first short pin 61 is cut off. That is, the function of the first short pin 61 as a short pin is invalidated. When the switch 61b is turned on, the conduction state between the patch 51 and the roof 3 is validated. That is, the patch 51 and the roof 3 are electrically connected via the conductor portion 61a and the switch 61b, whereby the first short pin 61 functions as a short pin. The other three short pins 62, 63, 64 have the same configuration as the first short pin 61.

各スイッチ61b、62b,63b,64bは、スイッチ制御部60からの制御信号によってそれぞれ個別にオン、オフされる。スイッチ制御部60は、その機能として、少なくとも、各スイッチ61b,62b,63b,64bのうち何れか1つのみをオンさせて他の3つを何れもオフさせる機能を有する。つまり、4つのショートピン61〜64のうち何れか1つのみを有効とする機能を有する。   Each switch 61b, 62b, 63b, 64b is individually turned on and off by a control signal from the switch control unit 60. The switch control unit 60 has at least a function of turning on only one of the switches 61b, 62b, 63b, and 64b and turning off the other three. That is, it has a function of enabling only one of the four short pins 61 to 64.

有効化するショートピンを切り替えることで、等価的にモノポールアンテナ10と共振器50の距離を変化させることができる。そのため、有効化するショートピンを切り替えることで、アンテナ装置全体の指向性を変化させることができる。なお、本第2実施形態の共振器50は、上述した反射器として動作させるようにしてもよいし、後述する導波器として動作させるようにしてもよい。   By switching the short pin to be activated, the distance between the monopole antenna 10 and the resonator 50 can be changed equivalently. Therefore, the directivity of the whole antenna device can be changed by switching the short pin to be activated. Note that the resonator 50 of the second embodiment may be operated as the above-described reflector, or may be operated as a waveguide described later.

[第3実施形態]
図9を用いて、第3実施形態のアンテナ装置70について説明する。本第3実施形態のアンテナ装置70は、第1実施形態のアンテナ装置30(図5参照)に対し、さらに、導波器として動作する共振器80(以下「導波器80」ともいう)を設けた構成となっている。導波器80は、モノポールアンテナ10に対して車両前方に配置されている。
[Third Embodiment]
The antenna device 70 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The antenna device 70 of the third embodiment is further provided with a resonator 80 (hereinafter also referred to as “waveguide 80”) that operates as a director with respect to the antenna device 30 (see FIG. 5) of the first embodiment. It has a configuration provided. The director 80 is disposed in front of the vehicle with respect to the monopole antenna 10.

導波器80は、反射器40と同様、パッチ81と、導体支柱82と、ショートピン83とを備える。導波器80が反射器40と異なるのは、パッチ81の中心からショートピン83までの板面方向の距離である。導波器80は、その共振周波数f3がモノポールアンテナ10の共振周波数f1よりもわずかに高くなるように構成されている。   As with the reflector 40, the director 80 includes a patch 81, a conductor post 82, and a short pin 83. The director 80 is different from the reflector 40 in the distance in the plate surface direction from the center of the patch 81 to the short pin 83. The director 80 is configured such that its resonance frequency f3 is slightly higher than the resonance frequency f1 of the monopole antenna 10.

また、導波器80は、反射器40と全く同様、ルーフ3に形成された凹部内に埋め込まれた構成となっている。
モノポール素子11の軸心と、反射器40のショートピン43の軸心と、反射器40のパッチ41の中心(導体支柱42の軸心)と、導波器80のショートピン83の軸心と、導波器80のパッチ81の中心(導体支柱82の軸心)とは、板面方向において一直線上に並んでいる。モノポール素子11と導波器80のショートピン83との板面方向の距離は、モノポール素子11と反射器40のショートピン43との板面方向の距離Rと同じ(中心周波数f1に対応した波長λのおよそ1/4)である。
In addition, the director 80 is embedded in a recess formed in the roof 3 just like the reflector 40.
The axis of the monopole element 11, the axis of the short pin 43 of the reflector 40, the center of the patch 41 of the reflector 40 (the axis of the conductor post 42), and the axis of the short pin 83 of the director 80 And the center of the patch 81 of the waveguide 80 (the axial center of the conductor support 82) are aligned in a straight line in the plate surface direction. The distance in the plate direction between the monopole element 11 and the short pin 83 of the director 80 is the same as the distance R in the plate direction between the monopole element 11 and the short pin 43 of the reflector 40 (corresponding to the center frequency f1). The wavelength λ is approximately 1/4).

このように、モノポールアンテナ10の後方側に反射器40を備えると共にモノポールアンテナ10の前方側に導波器80を備えることで、導波器80を有しないアンテナ装置に比べて、車両前方の利得をより増加させることができる。   As described above, the reflector 40 is provided on the rear side of the monopole antenna 10 and the director 80 is provided on the front side of the monopole antenna 10, so that the vehicle front side can be compared with an antenna device that does not have the director 80. The gain can be further increased.

[第4実施形態]
図10を用いて、第4実施形態のアンテナ装置90について説明する。本第4実施形態のアンテナ装置90は、第3実施形態のアンテナ装置70(図9参照)に対し、さらに、導波器を2つ増設した構成となっている。具体的には、第3実施形態のアンテナ装置70に対して、さらに、2つの導波器110,120が設けられている。これら2つの導波器110,120のうち一方の導波器110は、モノポールアンテナ10に対して車両右方向に配置されており、他方の導波器120は、モノポールアンテナ10に対して車両左方向に配置されている。
[Fourth Embodiment]
The antenna apparatus 90 of 4th Embodiment is demonstrated using FIG. The antenna device 90 of the fourth embodiment has a configuration in which two further directors are added to the antenna device 70 (see FIG. 9) of the third embodiment. Specifically, two directors 110 and 120 are further provided for the antenna device 70 of the third embodiment. One of the two directors 110 and 120 is disposed in the vehicle right direction with respect to the monopole antenna 10, and the other director 120 is disposed with respect to the monopole antenna 10. It is arranged in the left direction of the vehicle.

これら2つの導波器110,120の構成自体は、いずれも、モノポールアンテナ10の前方側の導波器80と全く同じである。また、これら2つの導波器110,120はいずれも、モノポールアンテナ10の前方側の導波器80と全く同様、ルーフ3に形成された凹部内に埋め込まれた構成となっている。   The structures of these two waveguides 110 and 120 are exactly the same as the waveguide 80 on the front side of the monopole antenna 10. In addition, these two waveguides 110 and 120 are both embedded in a recess formed in the roof 3 just like the waveguide 80 on the front side of the monopole antenna 10.

そして、モノポール素子11の軸心と、導波器110のショートピン113の軸心と、導波器110のパッチ111の中心(導体支柱112の軸心)と、導波器120のショートピン123の軸心と、導波器120のパッチ121の中心(導体支柱122の軸心)とは、板面方向において一直線上に並んでいる。また、モノポール素子11と各導波器110,120の各ショートピン113、123との板面方向の距離は、いずれも、モノポール素子11と反射器40のショートピン43との板面方向の距離Rと同じ(中心周波数f1に対応した波長λのおよそ1/4)である。   The axis of the monopole element 11, the axis of the short pin 113 of the director 110, the center of the patch 111 of the director 110 (the axis of the conductor support 112), and the short pin of the director 120 The axial center of 123 and the center of the patch 121 of the director 120 (axial center of the conductor support column 122) are aligned on a straight line in the plate surface direction. The distance in the plate surface direction between the monopole element 11 and each short pin 113, 123 of each director 110, 120 is the plate surface direction between the monopole element 11 and the short pin 43 of the reflector 40. Is equal to the distance R (approximately ¼ of the wavelength λ corresponding to the center frequency f1).

このように、モノポールアンテナ10の後方側に反射器40を備えると共にモノポールアンテナ10の側方から前方にかけて複数の導波器80,110,120を備えることで、導波器を1つ有する第3実施形態のアンテナ装置70に比べて、車両前方の利得をより増加させることができる。   As described above, the reflector 40 is provided on the rear side of the monopole antenna 10 and the plurality of directors 80, 110, 120 are provided from the side of the monopole antenna 10 to the front, thereby having one director. Compared with the antenna device 70 of the third embodiment, the gain ahead of the vehicle can be increased.

[他の実施形態]
(1)共振器をルーフ3の凹部に埋め込む場合、第1実施形態のアンテナ装置30のように、共振器40のパッチ41とルーフ面を同一面とすることは必須ではない。パッチがルーフ3の板面よりも上側に突出してもよいし、逆に、パッチがルーフ3の板面よりも下に位置するようにしてもよい。ただし、外観を考慮すると、共振器を凹部内に完全に埋め込むようにするのが好ましい。特に、共振器を反射器として動作させる場合には、放射素子11から見てその反射器の方向への放射利得の低下を抑制するためにも、凹部内に完全に埋め込むようにするのが好ましい。更に、外観を考慮すれば、上記第1実施形態のように、ルーフ3の板面と、共振器40を構成するパッチ41の板面が、同一面となるようにするのが好ましい。
[Other Embodiments]
(1) When embedding the resonator in the concave portion of the roof 3, it is not essential to make the patch 41 of the resonator 40 and the roof surface the same surface as in the antenna device 30 of the first embodiment. The patch may protrude above the plate surface of the roof 3, or conversely, the patch may be positioned below the plate surface of the roof 3. However, considering the appearance, it is preferable to completely embed the resonator in the recess. In particular, when the resonator is operated as a reflector, it is preferable that the resonator is completely embedded in the concave portion in order to suppress a decrease in radiation gain in the direction of the reflector as viewed from the radiation element 11. . Further, considering the appearance, it is preferable that the plate surface of the roof 3 and the plate surface of the patch 41 constituting the resonator 40 be the same surface as in the first embodiment.

(2)共振器を構成するパッチの形状は、円形に限らない。例えば、多角形状であってもよい。共振器を構成する導体支柱についても、円柱状に限らず、例えば多角柱状であってもよい。   (2) The shape of the patch constituting the resonator is not limited to a circle. For example, it may be polygonal. Also about the conductor support | pillar which comprises a resonator, not only cylindrical shape but polygonal prism shape may be sufficient, for example.

(3)上記各実施形態では、共振器として、パッチ、導体支柱、及びショートピンを有する円環パッチアンテナを採用したが、共振器の具体的構成は円環パッチアンテナに限定されない。例えば逆L型アンテナ、逆F型アンテナ、半ループアンテナなど、種々の構成のアンテナを、無給電の共振器として用いることができる。   (3) In each of the above embodiments, a circular patch antenna having a patch, a conductor post, and a short pin is employed as the resonator. However, the specific configuration of the resonator is not limited to the circular patch antenna. For example, antennas having various configurations such as an inverted L antenna, an inverted F antenna, and a half-loop antenna can be used as a parasitic resonator.

(4)共振器をいくつ設けるかについては、適宜決めることができる。また、共振器を複数設ける場合に、各々をモノポールアンテナ10に対してどこに設けるか、また導波器及び反射器のうちどちらとして動作させるか、などについても、適宜決めることができる。   (4) The number of resonators can be determined as appropriate. Further, when a plurality of resonators are provided, it is possible to appropriately determine where each is provided with respect to the monopole antenna 10 and which of the resonator and the reflector is operated.

上記第4実施形態では、導波器を複数有するアンテナ装置90(図10参照)を示したが、導波器を複数設ける場合にいくつ設けるか、またどこに設けるか、については適宜決めることができる。例えば、図11に示すアンテナ装置140のように、モノポールアンテナ10の前方に複数の導波器80,130を順に配置するようにしてもよい。   In the fourth embodiment, the antenna device 90 (see FIG. 10) having a plurality of directors is shown, but how many and where to provide a plurality of directors can be determined as appropriate. . For example, a plurality of waveguides 80 and 130 may be sequentially arranged in front of the monopole antenna 10 as in the antenna device 140 shown in FIG.

図11のアンテナ装置140において、モノポール素子11の軸心と、導波器80のショートピン83の軸心と、導波器80のパッチ81の中心(導体支柱82の軸心)と、導波器130のショートピン133の軸心と、導波器130のパッチ131の中心(導体支柱132の軸心)とは、板面方向において一直線上に並んでいる。なお、各導波器80,130の各ショートピン83,133の板面方向の距離は、各導波器80,130の各パッチ81,131が干渉しない限り、モノポール素子11と導波器80のショートピン83の距離Rと同じにするのが好ましい。   In the antenna device 140 of FIG. 11, the axis of the monopole element 11, the axis of the short pin 83 of the director 80, the center of the patch 81 of the director 80 (the axis of the conductor support 82), the conductor The axis of the short pin 133 of the waver 130 and the center of the patch 131 of the waver 130 (the axis of the conductor support column 132) are aligned in a straight line in the plate surface direction. The distance in the plate surface direction of each short pin 83, 133 of each director 80, 130 is the same as the distance between the monopole element 11 and the waveguide unless the patches 81, 131 of each director 80, 130 interfere. The distance R is preferably the same as the distance R of the 80 short pins 83.

また、共振器として導波器のみを1つ又は複数備えたアンテナ装置を構成してもよい。具体的には、図9に示した第3実施形態のアンテナ装置70から反射器40を省いてもよい。図10に示した第4実施形態のアンテナ装置90から反射器40を省いてもよいし、図11に示したアンテナ装置140から反射器40を省いてもよい。   Moreover, you may comprise the antenna apparatus provided with only one or more waveguides as a resonator. Specifically, the reflector 40 may be omitted from the antenna device 70 of the third embodiment shown in FIG. The reflector 40 may be omitted from the antenna device 90 of the fourth embodiment shown in FIG. 10, or the reflector 40 may be omitted from the antenna device 140 shown in FIG.

(5)共振器を複数備える場合、各共振器のうち少なくとも1つ又は全てを、第2実施形態の共振器50のような、ショートピンを複数備えてそのうち1つを有効化できる構成の共振器としてもよい。   (5) When a plurality of resonators are provided, at least one or all of the resonators are provided with a plurality of short pins as in the resonator 50 of the second embodiment, and one of them can be activated. It is good also as a vessel.

(6)第2実施形態に示した共振器50は、4つのショートピン61〜64が何れもパッチ51の中心から距離rの位置に設けられていたが、複数のショートピンをどこに設けるかについては適宜決めることができる。例えば、複数のショートピンがそれぞれパッチ51の中心からの距離rが異なるようにしてもよい。この場合、有効化するショートピンを切り替えることで、共振器の共振周波数を変化させることができる。そのため、同じ1つの共振器を、ショートピンを切り替えることによって導波器として動作させたり反射器として動作させたりすることも可能となる。   (6) In the resonator 50 shown in the second embodiment, the four short pins 61 to 64 are all provided at a distance r from the center of the patch 51. Where are a plurality of short pins provided? Can be determined as appropriate. For example, the distance r from the center of the patch 51 may be different for each of the plurality of short pins. In this case, the resonance frequency of the resonator can be changed by switching the short pin to be activated. Therefore, the same single resonator can be operated as a waveguide or a reflector by switching the short pin.

(7)上記各実施形態では、放射素子としてモノポール素子11を用いたが、これはあくまでも一例である。放射素子として、モノポール素子以外の他の素子(アンテナエレメント)を用いてもよい。   (7) In each of the above embodiments, the monopole element 11 is used as the radiating element, but this is merely an example. As the radiating element, an element (antenna element) other than the monopole element may be used.

(8)本発明は、車両1に搭載されるアンテナ装置への適用に限定されるものではない。車両への搭載以外の他の用途で用いるアンテナ装置に対して本発明を適用してもよい。
(9)その他、本発明は、上記の実施形態に示された具体的手段や構造等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の形態を採り得る。例えば、上記の実施形態の構成の一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えたり、他の実施形態の構成に対して付加、置換等したり、課題を解決できる限りにおいて省略したりしてもよい。また、上記の複数の実施形態を適宜組み合わせて構成してもよい。
(8) The present invention is not limited to application to an antenna device mounted on the vehicle 1. You may apply this invention with respect to the antenna apparatus used for uses other than mounting to a vehicle.
(9) In addition, the present invention is not limited to the specific means and structure shown in the above embodiment, and can take various forms without departing from the gist of the present invention. For example, a part of the configuration of the above embodiment is replaced with a known configuration having the same function, added to or replaced with the configuration of another embodiment, or omitted as long as the problem can be solved. May be. Moreover, you may comprise combining several said embodiment suitably.

1…車両、3…ルーフ、3a…凹部、3b…凹部底面、5,30,70,90,140…アンテナ装置、7…カバー、10…モノポールアンテナ、11…モノポール素子、12…給電点、20,40…共振器(反射器)、21,41,51,81,111,121,131…パッチ、22,42,52,82,112,122,132…導体支柱、23,43,83,113,123,133…ショートピン、50…共振器、60…スイッチ制御部、61…第1ショートピン、61a,62a,63a,64a…導体部、61b,62b,63b,64b…スイッチ、62…第2ショートピン、63…第3ショートピン、64…第4ショートピン、80,110,120,130…共振器(導波器)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle, 3 ... Roof, 3a ... Recessed part, 3b ... Recessed bottom face, 5, 30, 70, 90, 140 ... Antenna apparatus, 7 ... Cover, 10 ... Monopole antenna, 11 ... Monopole element, 12 ... Feeding point , 20, 40... Resonator (reflector), 21, 41, 51, 81, 111, 121, 131... Patch, 22, 42, 52, 82, 112, 122, 132 .. conductor post, 23, 43, 83. , 113, 123, 133... Short pin, 50... Resonator, 60... Switch control unit, 61... First short pin, 61a, 62a, 63a, 64a ... Conductor unit, 61b, 62b, 63b, 64b. ... 2nd short pin, 63 ... 3rd short pin, 64 ... 4th short pin, 80, 110, 120, 130 ... Resonator (waveguide).

Claims (10)

板状の地板であって、その板面と垂直な特定の深さ方向へその板面から所定の深さ凹んだ凹部(3a)が少なくとも1つ形成された地板(3)と、
前記地板上に配置され、給電点を有し、前記地板の板面から前記深さ方向とは逆の高さ方向において所定の高さを有する放射素子(11)と、
前記地板のうち前記凹部内の領域の地板である凹部内地板(3b)上に配置された、少なくとも1つの共振器(40,50,80,110,120,130)と、
を備え、
前記少なくとも1つの共振器は、前記地板の板面からの高さが前記放射素子よりも低い
ことを特徴とするアンテナ装置(30,70,90,140)。
A plate-like ground plate, wherein the ground plate (3) is formed with at least one recess (3a) recessed from the plate surface by a predetermined depth in a specific depth direction perpendicular to the plate surface;
A radiating element (11) disposed on the ground plane, having a feeding point, and having a predetermined height in a height direction opposite to the depth direction from the plate surface of the ground plane;
At least one resonator (40, 50, 80, 110, 120, 130) disposed on a concave ground plane (3b) that is a ground plane in the concave portion of the ground plane;
With
The antenna device (30, 70, 90, 140), wherein the at least one resonator has a height from the plate surface of the ground plane lower than that of the radiating element.
請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記共振器は、前記凹部内地板からの高さが、前記地板のうち前記凹部以外の領域の板面を越えないように形成されている
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 resonator is formed such that a height from the ground plate in the recess does not exceed a plate surface of a region other than the recess in the ground plate.
請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置であって、
前記共振器のうち1つは、前記放射素子に対する反射器(20,40,50)として動作する
ことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1 or 2, wherein
One of the resonators operates as a reflector (20, 40, 50) for the radiating element.
請求項1〜請求項3の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記共振器の少なくとも1つは、前記放射素子に対する導波器(50,80,110,120,130)として動作する
ことを特徴とするアンテナ装置(70,90,140)。
The antenna device according to any one of claims 1 to 3,
At least one of the resonators operates as a director (50, 80, 110, 120, 130) for the radiating element. Antenna device (70, 90, 140), characterized in that:
請求項1〜請求項4の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記共振器は、前記凹部内地板からの高さが前記放射素子の高さよりも低く、且つ、共振時の電界の方向が、前記放射素子における共振時の電界の方向と同じである
ことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein
In the resonator, the height from the ground plane in the recess is lower than the height of the radiating element, and the direction of the electric field at the time of resonance is the same as the direction of the electric field at the time of resonance in the radiating element. An antenna device.
請求項1〜請求項5の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記共振器は、
板状のパッチ導体(41,51,81,111,121,131)と、
前記パッチ導体と前記地板との間に設けられ、前記地板上に前記パッチ導体を支持すると共に前記地板と前記パッチ導体とを導通させるための導体支持部(42,52,82,112,122,132)と、
前記導体支持部とは別に、前記パッチ導体と前記地板との間に設けられ、前記パッチ導体と前記地板とを導通させるためのショートピン(43,61〜64,83,113,123,133)と、
を備えた円環パッチアンテナである
ことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 1 to 5,
The resonator is
Plate-like patch conductors (41, 51, 81, 111, 121, 131);
Conductor support portions (42, 52, 82, 112, 122, etc.) provided between the patch conductors and the ground plane, for supporting the patch conductors on the ground plane and conducting the ground plane and the patch conductors. 132),
A short pin (43, 61 to 64, 83, 113, 123, 133) provided between the patch conductor and the ground plane, separately from the conductor support, for conducting the patch conductor and the ground plane. When,
An antenna device comprising: an annular patch antenna.
請求項6に記載のアンテナ装置であって、
前記円環パッチアンテナの少なくとも1つは、前記ショートピンを複数備え、
各前記ショートピンにそれぞれ設けられたスイッチ部であって、当該ショートピンによる前記パッチ導体と前記地板との導通状態を有効又は無効に切り替えるスイッチ部(61b,62b,63b,64b)と、
前記スイッチ部を個別に制御することにより何れか1つの前記ショートピンのみ前記導通状態を有効にすることが可能な制御部(60)と、
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 6, wherein
At least one of the annular patch antennas includes a plurality of the short pins,
A switch unit (61b, 62b, 63b, 64b) that is provided on each of the short pins, and switches the conduction state between the patch conductor and the ground plane by the short pin between valid and invalid;
A control unit (60) capable of enabling the conduction state only for any one of the short pins by individually controlling the switch unit;
An antenna device comprising:
請求項1〜請求項7の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記放射素子は、モノポール素子である
ことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 1 to 7,
The antenna device is characterized in that the radiating element is a monopole element.
請求項1〜請求項8の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
当該アンテナ装置は、車両(1)のルーフ(3)に配置され、前記ルーフが前記地板として機能する
ことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to any one of claims 1 to 8, wherein
The antenna device is arranged on a roof (3) of a vehicle (1), and the roof functions as the base plate.
請求項9に記載のアンテナ装置であって、
前記放射素子よりも車両前方に配置されて導波器として機能する少なくとも1つの前記共振器、及び、前記放射素子よりも車両後方に配置されて反射器として機能する前記共振器、のうち少なくとも一方を備えている
ことを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 9, wherein
At least one of the resonator that functions as a director and is disposed in front of the radiating element, and the resonator that functions as a reflector and disposed in the rear of the radiating element. An antenna device comprising:
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