JP2016181755A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平板構造を有するアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device having a flat plate structure.
特許文献1には、誘電体からなる平板部材の片面に、グランドとして機能する平板状の金属パターン(グランドパターンとする)を形成するとともに、平板部材の他方の面においてグランド板と対向する位置に、所定の面積の平板状の金属パターン(給電パターンとする)を形成したアンテナ装置が開示されている。給電パターンには任意の位置に給電点が設けられるとともに、グランドパターンと給電パターンとは、貫通ビアを用いて実現される短絡部によって電気的に接続されている。
In
この特許文献1のアンテナ装置では、地板と対向導体板との間に形成される静電容量と、短絡部が備えるインダクタンスとによって、その静電容量とインダクタンスに応じた周波数において並列共振を生じさせる。そして、並列共振に伴って対向導体板と地板との間に生じる垂直電界によって、所望の周波数の電波(垂直偏波)を送信(又は受信)する。このアンテナ装置は、平板部材に平行な平面(水平面とする)において無指向性のアンテナとして動作する。
In the antenna device of
なお、グランドパターンと給電パターンとの間に形成される静電容量は、給電パターンの面積に応じて定まる。このため、給電パターンの面積を調整することで、当該アンテナ装置において送受信の対象とする周波数(対象周波数とする)を、所望の周波数に設定することができる。 The capacitance formed between the ground pattern and the power supply pattern is determined according to the area of the power supply pattern. For this reason, by adjusting the area of the power feeding pattern, the frequency to be transmitted / received (target frequency) in the antenna device can be set to a desired frequency.
特許文献1の構成によれば、給電パターンの面積が、対象周波数に応じた静電容量を形成する面積となっている必要がある。そのため、対象周波数を下げようとすると、より大きい静電容量が必要となるため、アンテナ面積が増大してしまう。一方、アンテナ装置はさらなる小型化が望まれている。
According to the configuration of
本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、水平面無指向性を有するアンテナ装置において、小型化が可能なアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made based on this situation, and an object of the present invention is to provide an antenna device that can be reduced in size in an antenna device having horizontal omnidirectionality.
その目的を達成するための本発明は、第1の平面上に配置される平板状の導体であるグランドパターン(20)と、前記第1の平面と平行な第2の平面において前記グランドパターンと対向するように配置された平板状の導体であって、給電線と接続された給電パターン(30)と、前記給電パターンの中央部において前記給電パターンと前記グランドパターンとを電気的に接続する短絡部(40)と、前記第2の平面において、前記給電パターンの縁部と所定の間隔を有するように環形状に形成された、導体を用いて実現される第1環状パターン(60)と、前記給電パターンと前記第1環状パターンとを電気的に接続する接続部(70)と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the object, the present invention provides a ground pattern (20) that is a flat conductor disposed on a first plane, and the ground pattern on a second plane parallel to the first plane. A flat conductor disposed so as to oppose the power supply pattern (30) connected to the power supply line, and a short circuit that electrically connects the power supply pattern and the ground pattern at the center of the power supply pattern A first annular pattern (60) realized using a conductor formed in a ring shape so as to have a predetermined distance from an edge of the feeding pattern in the second plane, And a connection portion (70) for electrically connecting the power feeding pattern and the first annular pattern.
以上の構成において、短絡部はその長さに応じた所定のインダクタンスを備えており、給電パターンは、グランドパターンとの間にその面積に応じた静電容量を形成する。アンテナ装置の等価回路において、給電パターンに由来する静電容量は、短絡部に由来するインダクタンスと並列に接続される。 In the above configuration, the short-circuit portion has a predetermined inductance corresponding to its length, and the power feeding pattern forms a capacitance corresponding to its area with the ground pattern. In the equivalent circuit of the antenna device, the capacitance derived from the power feeding pattern is connected in parallel with the inductance derived from the short-circuit portion.
また、第1環状パターンは、給電パターンとの離隔に応じて定まる静電容量及びインダクタンスを形成し、接続部はその長さに応じたインダクタンスを備える。接続部及び第1環状パターンのそれぞれが備えるインダクタンスと、第1環状パターンに由来する静電容量とは、アンテナ装置の等価回路において、直列に接続されて直列回路部を形成する。この直列回路部は、給電パターンに由来する静電容量に並列接続する。 The first annular pattern forms a capacitance and an inductance that are determined according to the distance from the power feeding pattern, and the connection portion has an inductance corresponding to the length. The inductance included in each of the connection portion and the first annular pattern and the electrostatic capacitance derived from the first annular pattern are connected in series in the equivalent circuit of the antenna device to form a series circuit portion. This series circuit unit is connected in parallel to the capacitance derived from the power feeding pattern.
ここで、直列回路部の共振周波数が、アンテナ装置の送受信の対象とする周波数(対象周波数とする)よりも高い周波数となっている場合には、容量性リアクタンスとしてふるまい、その等価的な容量成分が給電パターンに由来する静電容量に並列接続される。 Here, when the resonance frequency of the series circuit section is higher than the frequency to be transmitted / received by the antenna device (target frequency), it behaves as capacitive reactance, and its equivalent capacitance component Are connected in parallel to the capacitance derived from the power feeding pattern.
したがって、特許文献1に開示の従来構成においては、給電パターンは、対象周波数に応じた静電容量を形成する面積となっている必要があったが、上記構成によればその必要はなく、給電パターンに由来する静電容量と、直列回路部の等価容量成分の合計が、対象周波数に応じた静電容量となっていればよい。つまり、上記構成によれば、給電パターンを、従来構成の給電パターンよりも小さくすることができる。
Therefore, in the conventional configuration disclosed in
また、直列回路部の等価的な容量成分の大きさは、直列回路部の共振周波数と対象周波数の差に応じて定まり、対象周波数が直列回路部の共振周波数に近い値となるほど、その容量値は大きくなる。 In addition, the size of the equivalent capacitance component of the series circuit unit is determined according to the difference between the resonance frequency of the series circuit unit and the target frequency, and as the target frequency becomes closer to the resonance frequency of the series circuit unit, the capacitance value Becomes bigger.
そして、給電パターンの面積の削減量は、直列回路部の共振周波数を調整することによって、直列回路部を形成する第1環状パターン等を給電パターンの周りに設けるために必要となる面積よりも、十分に大きくすることができる。 And the amount of reduction of the area of the power feeding pattern is more than the area required to provide the first annular pattern or the like forming the series circuit part around the power feeding pattern by adjusting the resonance frequency of the series circuit part. Can be large enough.
また、対象周波数の電波を送受信する際の原理は、比較構成と同様であり、比較構成と同様に、第1の平面方向において無指向性のアンテナとして動作する。したがって、アンテナ装置が、第1の平面が水平となる姿勢で設置されている場合には、水平面において無指向性のアンテナとして動作する。 The principle when transmitting and receiving radio waves of the target frequency is the same as that of the comparative configuration, and operates as a non-directional antenna in the first plane direction as in the comparative configuration. Therefore, when the antenna device is installed in a posture in which the first plane is horizontal, the antenna device operates as an omnidirectional antenna on the horizontal plane.
したがって、以上の構成によれば、水平面無指向性を有するアンテナ装置において、小型化が可能となる。 Therefore, according to the above configuration, it is possible to reduce the size of the antenna device having omnidirectionality in the horizontal plane.
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.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態について図を用いて説明する。図1は本実施形態に係るアンテナ装置100の概略的な構成の一例を示す上面図である。また、図2は、図1に示すII−II線におけるアンテナ装置100の断面図である。アンテナ装置100は、図1〜2に示すように、支持基板10、グランドパターン20、給電パターン30、短絡部40、給電部50、環状パターン60、及び接続部70を備える。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view illustrating an example of a schematic configuration of an
このアンテナ装置100は、例えば車両で用いられ、所定の周波数(例えば750MHz)の電波を送受信(又は、送信と受信の何れか一方)に利用される。送受信の対象とする電波の周波数(対象周波数Fとする)は、適宜設計されればよく、ここでは760MHzとする。
The
アンテナ装置100は、例えば同軸ケーブルを介して無線機(何れも図示略)と接続されており、アンテナ装置100が受信した信号は逐次無線機に出力される。無線機は、アンテナ装置100が受信した信号を利用するとともに、当該アンテナ装置100に対して送信信号に応じた高周波電力を供給するものである。なお、本実施形態ではアンテナ装置100への給電線として同軸ケーブルを採用する場合を想定して説明するが、フィーダ線など、その他の周知の給電線を用いても良い。
The
なお、アンテナ装置100は、例えば車両の屋根部において、車両が水平な姿勢となっている場合にはグランドパターン20もまた略水平となるように載置されることが好ましい。その場合、当該アンテナ装置100は後述するように、水平方向の全方位に対して同程度の指向性を形成する。つまり、アンテナ装置100は水平面において無指向性のアンテナとして機能する。以下、このアンテナ装置100の具体的な構成について述べる。
Note that the
支持基板10は、樹脂などの電気絶縁材料(つまり誘電体)を素材とする、所定の厚みを有する板状の部材である。支持基板10の一方の面(下面とする)には、グランドパターン20が形成され、他方の面(上面とする)には、給電パターン30、環状パターン60、及び接続部70が形成されている。これによりアンテナ装置100全体の構造としても平板状となる。なお、アンテナ装置100は、給電パターン30などが設けられている側を相対的に上側とし、グランドパターン20が設けられている側を相対的に下側とする。
The
本実施形態において支持基板10は、樹脂の充填密度が均一な板状の部材とするが、支持基板10の構造はこれに限らない。支持基板10は、給電パターン30や、環状パターン60、及び接続部70を含む層(エレメント層とする)とグランドパターンとを所定の間隔をおいて対向するように支持できればよく、その限りにおいて具体的な構造は適宜設計されればよい。
In the present embodiment, the
例えば支持基板10は、中空となっている部分(中空部)を1つ又は複数備える構造となっていてもよい。例えば支持基板10は、厚さ方向に垂直な方向での断面における中空部の輪郭が六角形となる、いわゆるハニカム構造となっていてもよい。また、厚さ方向に垂直な断面における中空部の輪郭が三角形や四角形や、円形状となるような構造となっていても良い。もちろん、支持基板10の構造は上述した例に限らない。
For example, the
なお、支持基板10として使用する樹脂は、フッ素樹脂やポリプロピレンなど、誘電正接の小さいものが好ましい。また、エレメント層とグランドパターン20との離隔は適宜設計されればよく、例えば0.8mmや、1.0mm等とすれば良い。図1において、支持基板10の下面が請求項に記載の第1の平面の一例に相当し、上面が請求項に記載の第2の平面の一例に相当する。
The resin used as the
グランドパターン20は、銅などの導体を素材とする楕円形の板状部材(箔を含む)である。このグランドパターン20は、同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されて、アンテナ装置100におけるグランド電位(接地電位)を形成する。なお、ここではグランドパターン20の輪郭は、後述する環状パターン60の外周部62と一致する形状とするが、これに限らない。グランドパターン20は、環状パターン60よりも大きくてもよい。このグランドパターン20には、後述する給電部50との非接触を保持するための貫通穴21が形成されている。
The
給電パターン30は、銅などの導体を素材とする楕円形の板状部材(箔を含む)である。給電パターン30は、支持基板10を介してグランドパターン20と所定の間隔をおいて、互いの面が平行(略平行を含む)となるように対向配置されている。給電パターン30の長軸方向の長さ(長径)及び短軸方向の長さ(短径)は適宜設計されれば良い。なお、他の態様として給電パターン30の形状は、真円や、長方形状であってもよいし、その他の形状(例えば三角形)であってもよい。また、部分的な切り欠きやスロットなどが設けられていてもよい。給電パターン30とグランドパターン20とは互いに対向することで、その給電パターン30の面積に応じた静電容量を形成する。
The
短絡部40は、この給電パターン30とグランドパターン20と電気的に接続する。短絡部40は、例えば導電性のピン(ショートピンとする)で実現されれば良い。この短絡部40は、給電パターン30の中心部に設けられる。
The short-
ここでの中心部とは、給電パターン30の長軸と短軸の交点(すなわち中心)及びその近傍であって、給電パターン30の中心と短絡部40とのずれに起因して生じる、水平方向に対する指向性の偏りが、所定の許容範囲に収まる領域を指す。なお、給電パターン30の中心部は、例えば給電パターン30の中心から一定距離以内の領域としてもよい。ここでの一定距離とは、例えば給電パターン30の短軸(又は長軸)の長さの5分の1程度の長さとすれば良い。短絡部40は、所定のインダクタンスを備える。
The central portion here is the intersection (ie, the center) of the major axis and the minor axis of the
給電部50は、同軸ケーブルの内部導体と給電パターン30とを電気的に接続する。給電部50は、貫通穴21を通って支持基板10を貫通する導電性のピン(給電ピンとする)によって実現されれば良い。貫通穴21によって、グランドパターン20と給電ピン(つまり給電部50)との電気的な非接続は保持される。
The
給電部50と給電パターン30との接続点32は、対象周波数Fにおいて、同軸ケーブルとアンテナ装置100とのインピーダンスの整合が取れる位置に設けられればよい。本実施形態において接続点32は、短絡部40の近傍、すなわち、給電パターン30の中心部に設ける態様とする。なお、インピーダンスの整合が取れている状態とは、完全な整合状態に限らず、インピーダンスの不整合による損失が所定の許容範囲内となっている状態を含む。給電部50は、所定のインダクタンス及び抵抗値を備える。
The
環状パターン60は、導体を素材とし、所定の幅を有する環形状の部材であって、上面において給電パターン30の縁部31と一定の間隔を有するように所定の幅を有する環形状に形成されている。環状パターン60の内周部61と給電パターン30の縁部31とは平行(略平行を含む)となっている。環状パターン60の内周と給電パターン30との離隔、及び、環状パターン60の幅は、後述する所望の静電容量、インダクタンスを形成するように、適宜設計されればよい。この環状パターン60が請求項に記載の第1環状パターンに相当する。
The
なお、給電パターン30の縁部31と、環状パターン60の内周部61との離隔は、全領域において厳密に一定である必要はない。後述する水平方向における指向性の偏りが所定の許容範囲内に収まる範囲において、給電パターン30の縁部31と、環状パターン60の内周部61との離隔はばらついてもよい。
Note that the separation between the
接続部70は、導体を素材とする部材であって、給電パターン30と環状パターン60とを電気的に接続する。接続部70の長さとは、環状パターン60の内周部61と給電パターン30の縁部31との離隔に相当する。接続部70は、その長さに応じたインダクタンスを備える。なお、ここでは接続部70は、支持基板10の上面にパターン形成されることによって実現されるものとするが、他の態様として接続部70はジャンパ線などの導電性の素子によって実現されても良い。
The
ところで、上面に設けられる給電パターン30、環状パターン60、及び接続部70は、便宜上、ここでは異なる名称を付して説明しているが、これらは一体的な部材であってもよい。例えば、給電パターン30、環状パターン60、及び接続部70は、1枚の銅板から切り出されることで実現されればよい。また、給電パターン30、環状パターン60、及び接続部70は、アディティブ法やサブトラクティブ法によってパターン形成されてもよい。以降では、給電パターン30、環状パターン60、及び接続部70をまとめてエレメント部と称する。
By the way, although the electric
また、環状パターン60は、給電パターン30に対して一定の離隔を保ち、かつ、一定の幅を有するように実装される。そのため、環状パターン60の内周部61の形状、及び外周部62の形状は、給電パターン30と略相似形状となっており、何れの図形の中心も、給電パターン30の中心と一致する。したがって、給電パターン30の中心部は、エレメント部の中心部に相当する。また、環状パターン60の外周部62は、エレメント部の外縁部に相当する。
Further, the
図3は、アンテナ装置100の等価回路を示している。インダクタL0、及び抵抗R0は、給電部50に相当する要素であり、それぞれ給電部50の形状や素材に応じたインダクタンス及び抵抗値を有する。インダクタLpは、短絡部40に相当する要素であり、短絡部40の長さに応じたインダクタンスを備える。キャパシタCpは、給電パターン30に相当する要素であり、給電パターン30の面積に応じた静電容量を備える。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of the
また、インダクタLdは、接続部70に由来する要素であり、そのインダクタンスは接続部70の長さによって定まる。キャパシタCa及びインダクタLaは、環状パターン60に由来する要素であり、それぞれの大きさは、環状パターン60の幅や、給電パターン30の縁部31に対する内周部61との離隔等によって定まる。
The inductor Ld is an element derived from the
等価回路においてインダクタLd、インダクタLa、及びキャパシタCaは、直列に接続されており、図3中の一点鎖線で囲むように、部分的に直列回路(直列回路部とする)1を構築する。 In the equivalent circuit, the inductor Ld, the inductor La, and the capacitor Ca are connected in series, and partially form a series circuit (referred to as a series circuit unit) 1 so as to be surrounded by a one-dot chain line in FIG.
図4は、直列回路部1のインピーダンスZと周波数の関係を定性的に示したグラフである。直列回路部1は、その共振周波数Faよりも低い周波数おいては容量性リアクタンスとして作用し、共振周波数Faより高い周波数では誘導性リアクタンスとして作用する。直列回路部1の共振周波数Faは、インダクタLd、Laが備えるインダクタンス、及びキャパシタCaが備える静電容量によって定まる。
FIG. 4 is a graph qualitatively showing the relationship between the impedance Z and the frequency of the
したがって、共振周波数Faが対象周波数Fよりも高い周波数となるように、インダクタLd、La、及びキャパシタCaを設計した場合、対象周波数Fにおいて、直列回路部1は容量性リアクタンスとして作用する。なお、インダクタLd、La、及びキャパシタCaを設計するということは、インダクタLdに対応する接続部70や、インダクタLa及びキャパシタCaに対応する環状パターン60の形状や位置関係を設計することに相当する。
Therefore, when the inductors Ld and La and the capacitor Ca are designed so that the resonance frequency Fa is higher than the target frequency F, the
図5は、共振周波数Faを790MHzとした場合の、容量性リアクタンスとして作用する直列回路部1の等価的な静電容量の値(等価容量値とする)と周波数の関係を表したグラフである。図5に示すように、共振周波数Faに近い周波数とするほど、直列回路部1の等価容量値は大きくなる。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the value of the equivalent capacitance value (assumed to be an equivalent capacitance value) of the
本実施形態では、上記の考察を鑑みて、共振周波数Faを一例として790MHzとなるように、インダクタLd、La、及びキャパシタCaを設計する。なお、共振周波数Faは、790MHzに限らず、対象周波数Fよりも高い周波数であればよい。 In the present embodiment, in consideration of the above consideration, the inductors Ld and La and the capacitor Ca are designed so that the resonance frequency Fa is 790 MHz as an example. The resonance frequency Fa is not limited to 790 MHz, and may be a frequency higher than the target frequency F.
共振周波数Faを対象周波数Fよりも高い周波数とすることで、上述したように直列回路部1は容量性リアクタンスとして作用する。そして、直列回路部1は容量性リアクタンスとして作用することから、等価回路における直列回路部1は、図6に示すように所定の静電容量を有するキャパシタ(便宜上、キャパシタC1とする)と見なすことができる。
By setting the resonance frequency Fa to a frequency higher than the target frequency F, the
そして、キャパシタC1は、キャパシタCpと並列に接続されていることから、それらは、図7に示すように1つのキャパシタCp1と見なせる。キャパシタCp1の静電容量は、キャパシタC1の静電容量とキャパシタCpの静電容量の和である。このキャパシタCp1とインダクタLpが並列に接続していることから、キャパシタCp1が備える静電容量とインダクタLpが備えるインダクタンスから定まる周波数(並列共振周波数とする)において、並列共振する。つまり、アンテナ装置100は、並列共振周波数において並列共振する。
Since the capacitor C1 is connected in parallel with the capacitor Cp, they can be regarded as one capacitor Cp1 as shown in FIG. The capacitance of the capacitor Cp1 is the sum of the capacitance of the capacitor C1 and the capacitance of the capacitor Cp. Since the capacitor Cp1 and the inductor Lp are connected in parallel, parallel resonance occurs at a frequency (referred to as a parallel resonance frequency) determined from the capacitance of the capacitor Cp1 and the inductance of the inductor Lp. That is, the
したがって、並列共振周波数が対象周波数Fと一致するように、キャパシタCp1の静電容量とインダクタLpのインダクタンスを調整することで、アンテナ装置100を対象周波数Fにおいて並列共振させることができる。例えば、短絡部40に相当するインダクタLpが備えるインダクタンスを一定値として扱う場合には、まず、インダクタLpが備えるインダクタンスと対象周波数Fとから、並列共振させるために必要な目標静電容量を算出する。
Therefore, the
そして、キャパシタCp1の静電容量が目標静電容量と一致するように、キャパシタCp及びキャパシタC1のそれぞれが備えるべき静電容量を決定し、各キャパシタに対応する部材の形状や配置を決定すればよい。つまり、アンテナ装置100が所定の対象周波数Fで並列共振するように、エレメント部に含まれる給電パターン30や、環状パターン60、接続部70などの各要素の形状や配置を適宜調整すればよい。
Then, if the capacitance of each of the capacitor Cp and the capacitor C1 is determined so that the capacitance of the capacitor Cp1 matches the target capacitance, and the shape and arrangement of the members corresponding to each capacitor are determined. Good. That is, the shape and arrangement of each element such as the
なお、短絡部40のインダクタンスを固定値ではなく、調整可能なパラメータとして扱っても良い。ただし、短絡部40のインダクタンスは、短絡部40の長さ、つまりエレメント層とグランドパターンの離隔によって定まるため、設計の変更が難しい。
Note that the inductance of the short-
[アンテナ装置100の動作について]
次に、アンテナ装置100が並列共振している場合の動作について説明する。アンテナ装置100が並列共振している場合、グランドパターン20とエレメント部との間には、グランドパターン20(及びエレメント部)に対して垂直な電界が発生する。この垂直電界は、短絡部40からエレメント部の外縁部に向かって伝搬していき、エレメント部の外縁部において、垂直電界は垂直偏波電界になって空間を伝搬していく。そして、アンテナ装置100は、エレメント部の外縁部において、遠心方向に垂直偏波を放射する。
[Operation of Antenna Device 100]
Next, the operation when the
より具体的には、並列共振によってエレメント部に生じる電流は、エレメント部の外縁部から短絡部40が設けられているエレメント部の中心部(すなわち給電パターン30の中心部)に向かう方向に流れる。つまり、電流はエレメント部の中心部に集中し、電流定在波の振幅は、エレメント部の中心部で最大、両端部で0となる。
More specifically, a current generated in the element portion by parallel resonance flows in a direction from the outer edge portion of the element portion toward the central portion of the element portion where the short-
また、短絡部40がエレメント部の中心部に設けられていることから、電圧定在波はエレメント部の外縁部で振幅が最大、中心部付近で振幅が0となり、電圧の符号は、いずれの領域でも垂直方向において同じ符号となる。
In addition, since the short-
エレメント部とグランドパターン20との間に生じる垂直電界は、電圧の分布に比例するため、その進行方向は、短絡部40から見て何れの領域においても同一方向(例えば短絡部40からエレメント部の縁部に向かう方向)となる。また、その強度は、中心部付近で0、エレメント部の外縁部で最大となる。つまり、短絡部40からエレメント部の外縁部に向かうに連れて電界強度は大きくなり、外縁部において垂直偏波となって放射される。
Since the vertical electric field generated between the element portion and the
このためアンテナ装置100は対象周波数Fにおいて、エレメント部の中心部(つまり短絡部40)から外縁部に向かう全方向に、同程度の利得を有する。特に、グランドパターン20が水平となるようにアンテナ装置100が載置されている場合、アンテナ装置100は水平方向に対して無指向性のアンテナとして動作する。
For this reason, the
図8は、グランドパターン20が水平となるようにアンテナ装置100を載置した時の、アンテナ装置100に垂直な面における、アンテナ装置100の指向性を表している。また、図9は、アンテナ装置100のグランドパターン20が水平となるように設置した時の、アンテナ装置100に平行であって、アンテナ装置100を含む平面(例えばエレメント層を含む平面)における、アンテナ装置100の指向性を表している。図9からも、アンテナ装置100は水平面指向性がほぼ無指向性であることが分かる。なお、図9には、アンテナ装置100の水平方向に対する利得が3.2dBiであることも示している。
FIG. 8 shows the directivity of the
[本実施形態の効果について]
次に、比較構成としてのアンテナ装置100Xを導入し、アンテナ装置の小型化に対する本実施形態の効果について述べる。
[Effect of this embodiment]
Next, the
比較構成としてのアンテナ装置100Xは、特許文献1に開示されているアンテナ装置を、本実施形態の構成との比較のために簡略化したものである。図10は、比較構成としてのアンテナ装置100Xの構成を表した図であって、図2に対応する図である。アンテナ装置100Xは、支持基板10X、グランドパターン20X、給電パターン30X、短絡部40、及び給電部50を備える。図11は、このアンテナ装置100Xの等価回路図であり、キャパシタCpXは、給電パターン30Xに対応する要素であって、給電パターン30Xの面積に応じて定まる静電容量を備えている。
An
この比較構成では、グランドパターン20Xと給電パターン30Xとの間に形成される静電容量と、短絡部40が備えるインダクタンスによって並列共振を生じさせる。つまり、この比較構成では、給電パターン30Xは、グランドパターン20Xとの間に形成する静電容量が、短絡部40が備えるインダクタンスと対象周波数Fにおいて並列共振する静電容量(つまり目標静電容量)と一致する面積となっている必要がある。
In this comparative configuration, parallel resonance is caused by the capacitance formed between the
一方、本実施形態の構成によれば、目標静電容量は、給電パターン30によって形成されるキャパシタCpの静電容量と、直列回路部1の等価容量値の和によって達成される。したがって、給電パターン30によって形成されるキャパシタCp1の静電容量が、目標静電容量と一致している必要はなく、給電パターン30を従来構成の給電パターン30Xよりも小さくすることができる。
On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, the target capacitance is achieved by the sum of the capacitance of the capacitor Cp formed by the
また、直列回路部1の等価容量値は、共振周波数Faに対する対象周波数Fの差の大きさによって変化する。共振周波数Faを調整することによって、給電パターン30Xに対する給電パターン30の面積の削減量は、給電パターン30の周りに環状パターン60を設けるために必要となる面積よりも、十分に大きくすることができる。
Further, the equivalent capacitance value of the
したがって、以上の構成によれば、或る所定の周波数を対象周波数Fとする場合には、比較構成に比べてアンテナ装置を小型化することができる。言い換えれば、同じアンテナサイズにおいて、より低い周波数を対象周波数Fとすることができる。例えば、760MHzを対象周波数Fとする場合、本実施形態の構成によれば比較構成の3分の1程度のサイズで実現することができる。なお、給電パターン30の面積の削減量を、環状パターン60を設けるために必要となる面積よりも十分に大きくするためには、共振周波数Faを対象周波数Fよりも、対象周波数Fの数%〜10%程度高い周波数とすることが好ましい。
Therefore, according to the above configuration, when a certain predetermined frequency is set as the target frequency F, the antenna device can be downsized as compared with the comparative configuration. In other words, a lower frequency can be set as the target frequency F in the same antenna size. For example, when the target frequency F is 760 MHz, according to the configuration of the present embodiment, it can be realized with a size of about one third of the comparative configuration. In order to make the reduction amount of the area of the
ところで、上述した比較構成(便宜上、第1比較構成とする)とは別の比較構成(第2比較構成とする)として、本実施形態のアンテナ装置100から接続部70を取り除いた構成も考えられる。
By the way, as a comparative configuration (second comparative configuration) different from the above-described comparative configuration (for convenience, the first comparative configuration), a configuration in which the
そのような第2比較構成においては、直列回路部1の等価容量値を決定する要素として、接続部70に由来するインダクタンスを利用することができない。これは、本実施形態と比較して、直列回路部が備えるインダクタンス成分が減少することになり、直列回路部の共振周波数が低下することを意味する。
In such a second comparison configuration, the inductance derived from the
そして、第2比較構成における直列回路部の共振周波数を、本実施形態における共振周波数Faと等しくしようとすると、環状パターン60に由来するキャパシタCaが備えるキャパシタンス、又はインダクタLaが備えるインダクタンスを大きくする必要がある。キャパシタCaが備えるキャパシタンスを大きくする場合も、インダクタLaが備えるインダクタンスを大きくする場合も、何れにしても環状パターン60の面積を増大させる必要があるため、アンテナサイズが大きくなってしまう。
When the resonance frequency of the series circuit unit in the second comparison configuration is made equal to the resonance frequency Fa in the present embodiment, it is necessary to increase the capacitance of the capacitor Ca derived from the
つまり、第2比較構成によって本実施形態と同じ対象周波数Fの電波を送受信するためには、アンテナサイズが大型化してしまう。言い換えれば、本実施形態の構成によれば、第2比較構成よりも小型化ができる。 That is, in order to transmit / receive a radio wave having the same target frequency F as in the present embodiment by the second comparison configuration, the antenna size increases. In other words, according to the configuration of the present embodiment, the size can be reduced as compared with the second comparison configuration.
<変形例1−1>
以上では、給電パターン30の平面形状を楕円形とし、それに伴ってアンテナ装置100全体の平面形状も楕円形とする態様を例示したが、これに限らない。変形例1としてのアンテナ装置100Aの概略的な構成の一例を図12に示す。アンテナ装置100Aは、長方形状の給電パターン30Aを備える。環状パターン60Aは、給電パターン30Aと一定の離隔を保ち、かつ、一定の幅を有するように上面に形成されるため、環状パターン60Aの外周形状もまた長方形状となる。
<Modification 1-1>
In the above, an example in which the planar shape of the
なお、ここでは、水平面指向性の歪みを低減するため、長方形の角部を所定の曲率で面取りした構成としている。このように、角部に面取りを施した形状も長方形状に含まれるものとする。もちろん、他の態様として、面取りを施さず、角部を直角としてもよい。 Here, in order to reduce horizontal plane directivity distortion, a rectangular corner is chamfered with a predetermined curvature. Thus, the shape which chamfered the corner | angular part shall also be contained in a rectangular shape. Of course, as another aspect, chamfering may not be performed, and the corner may be a right angle.
<第2の実施形態>
次に本発明の第2の実施形態について、図を用いて説明する。なお、以降において前述の第1の実施形態の構成の部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, members having the same functions as those of the configuration of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図13は、第2の実施形態にかかるアンテナ装置200の上面図であって、先に説明した第1の実施形態におけるアンテナ装置100の上面図を表す図1に対応する図である。また、図14は、図13に示すXIV−XIV線におけるアンテナ装置200の断面図である。
FIG. 13 is a top view of the
第2の実施形態におけるアンテナ装置200は、支持基板10、グランドパターン20、給電パターン30、短絡部40、給電部50、第1環状パターン60、接続部70、及び、第2環状パターン80を備える。第1環状パターン60は、前述の第1の実施形態における環状パターンに相当する部材である。
The
第2環状パターン80は、導体を素材とする部材であって、支持基板10の上面において、第1環状パターン60よりも外側に、第1環状パターン60の外周と一定の間隔を有するように環形状に形成されている。第2環状パターン80は、所定の幅を有している。なお、第1環状パターン60の外側とは、支持基板10の上面において、第1環状パターン60にとって給電パターン30が配置されていない側の領域を指す。
The second
第2環状パターン80は、第1環状パターン60と、容量結合することによって、所定の静電容量を形成する。第2環状パターン80の内周部81と第1環状パターン60の外周部62との離隔、及び、第2環状パターン80の幅は、後述する所望の静電容量、及び、インダクタンスを形成するように、適宜設計されればよい。
The second
なお、第2環状パターン80の内周部81と第1環状パターン60の外周部62との離隔は、第1環状パターン60の幅及び第2環状パターン80の幅よりも十分に小さい値となっていることが好ましい。例えば、第2環状パターン80の内周部81と第1環状パターン60の外周部62との離隔は、第1環状パターン60の幅の10分の1以下であって、かつ、第2環状パターン80の幅の10分の1以下となっていることが好ましい。
The separation between the inner
アンテナ装置200における支持基板10は、給電パターン30、環状パターン60、接続部70、及び第2環状パターン80を、グランドパターン20に対して所定の間隔をおいて対向するように支持する役割を担う。第2の実施形態におけるエレメント部とは、給電パターン30、環状パターン60、及び接続部70、及び第2環状パターン80を指すものとする。また、第2の実施形態におけるグランドパターン20は、エレメント部と同じ大きさか、それよりも大きければ良い。グランドパターン20は、エレメント部の全領域と対向するために十分な大きさを有していれば良い。
The
図15は、アンテナ装置200の等価回路を示している。インダクタL0、抵抗R0、インダクタLp、キャパシタCp、インダクタLa、インダクタLd、キャパシタCaは、前述の通りである。
FIG. 15 shows an equivalent circuit of the
また、キャパシタCgは、第1環状パターン60と第2環状パターン80との容量結合に由来する要素であり、その静電容量は第1環状パターン60と第2環状パターン80との離隔によって定まる。キャパシタCb、及びインダクタLaは、第2環状パターン80に由来する要素であり、その静電容量及びインダクタンスは、第2環状パターン80の形状(幅等)によって定まる。
The capacitor Cg is an element derived from capacitive coupling between the first
キャパシタCgの静電容量は、キャパシタCaの静電容量よりも十分に小さくなるように、各部を設計することで、キャパシタCgは、等価回路においてキャパシタCaに並列追加される。 By designing each part such that the capacitance of the capacitor Cg is sufficiently smaller than the capacitance of the capacitor Ca, the capacitor Cg is added in parallel to the capacitor Ca in the equivalent circuit.
図15に示すように、インダクタLd、インダクタLa、及びキャパシタCaは、第1の実施形態と同様に、直列回路(便宜上、第1直列回路部とする)1を構築する(図15中の一点鎖線で囲む部分)。本実施形態では一例として、第1直列回路部1の共振周波数としての第1共振周波数Faが1210MHzとなるように、インダクタLa及びキャパシタCaを設計する。つまり、第1共振周波数Faが1210MHzとなるように、第1環状パターン60の形状(幅)及び給電パターン30との離隔を決定する。なお、第1共振周波数Faは対象周波数Fよりも高ければ良く、1210MHz以外の値であってもよい。図16は、第1共振周波数Faより低い周波数における第1直列回路部1の等価容量値を表したグラフである。
As shown in FIG. 15, the inductor Ld, the inductor La, and the capacitor Ca form a series circuit (for convenience, the first series circuit unit) 1 as in the first embodiment (one point in FIG. 15). The part enclosed with a chain line). In the present embodiment, as an example, the inductor La and the capacitor Ca are designed so that the first resonance frequency Fa as the resonance frequency of the first
また、第2環状パターン80に由来するインダクタLb、及びキャパシタCbもまた、直列に接続されて、直列回路(便宜上、第2直列回路部とする)2を構築する。第2直列回路部2は、インダクタLbのインダクタンス、及びキャパシタCbの静電容量から定まる共振周波数(第2共振周波数とする)Fbにおいて直列共振する。そして、第1直列回路部1と同様に、第2直列回路部2もまた第2共振周波数Fbよりも低い周波数においては、容量性リアクタンスとして作用する。
Further, the inductor Lb derived from the second
図17は、第2共振周波数Fbを1310MHzとした場合の、容量性リアクタンスとして作用する第2直列回路部2の等価的な静電容量の値(等価容量値とする)と周波数の関係を表したグラフである。図17に示すように、等価容量値は第2共振周波数Fbに近い周波数とするほど大きくなる。
FIG. 17 shows the relationship between the equivalent electrostatic capacitance value (assumed equivalent capacitance value) and frequency of the second
本実施形態では一例として、第2共振周波数Fbが1310MHzとなるように、インダクタLb及びキャパシタCbを設計する。つまり、第2共振周波数Fbが1310MHzとなるように、第2環状パターン80の形状(幅等)を決定する。
In the present embodiment, as an example, the inductor Lb and the capacitor Cb are designed so that the second resonance frequency Fb is 1310 MHz. That is, the shape (width, etc.) of the second
なお、第2共振周波数Fbは、1310MHzに限らず、第1共振周波数Faよりも高い周波数であればよい。そのように第2共振周波数Fbを第1共振周波数Faよりも高い周波数とすることで、第1直列回路部1が容量性リアクタンスとして作用する場合には、第2直列回路部2もまた、容量性リアクタンスとして作用する。つまり、対象周波数Fにおいては、第1直列回路部1及び第2直列回路部2は両方共、容量性リアクタンスとして振る舞う。
Note that the second resonance frequency Fb is not limited to 1310 MHz, and may be any frequency that is higher than the first resonance frequency Fa. When the first
また、対象周波数Fにおいて第2直列回路部2は容量性リアクタンスとして作用することから、図15の等価回路における第2直列回路部2は、図18に示すように所定の静電容量を有するキャパシタ(便宜上、キャパシタC2と記載する)と見なすことができる。キャパシタC2が備える静電容量は、第2直列回路部2の対象周波数Fにおける等価容量値である。
Further, since the second
この図18において、キャパシタCgとキャパシタC2とは直列接続していることから、キャパシタCg及びキャパシタC2からなる回路部分は、1つのキャパシタC2gに合成して取り扱うことができる。なお、キャパシタC2gの静電容量は、周知の算出方法によって求まる。 In FIG. 18, since the capacitor Cg and the capacitor C2 are connected in series, the circuit portion composed of the capacitor Cg and the capacitor C2 can be combined and handled as one capacitor C2g. Note that the capacitance of the capacitor C2g is obtained by a known calculation method.
また、キャパシタCgとキャパシタC2とが合成されたキャパシタC2gと、キャパシタCaとは並列接続しているため、これらは、図19に示すように1つのキャパシタCa2と見なすことができる。キャパシタCa2が備える静電容量は、キャパシタCaが備える静電容量とキャパシタC2gの静電容量の和である。 Further, since the capacitor C2g obtained by combining the capacitor Cg and the capacitor C2 and the capacitor Ca are connected in parallel, they can be regarded as one capacitor Ca2 as shown in FIG. The capacitance included in the capacitor Ca2 is the sum of the capacitance included in the capacitor Ca and the capacitance of the capacitor C2g.
そして、インダクタLa、Ldと、キャパシタC2gは、直列に接続していることから、図19の破線で囲むように部分的に直列回路(第3直列回路部とする)3を構築する。つまり、第1環状パターン60、接続部70、及び第2環状パターン80を給電パターン30に付加することによって生じるインダクタLa、Ld、Lb、及びキャパシタCa、Cb、Cgは、第3直列回路部3として機能する。
Since the inductors La and Ld and the capacitor C2g are connected in series, a series circuit (referred to as a third series circuit unit) 3 is partially constructed so as to be surrounded by a broken line in FIG. That is, the inductors La, Ld, Lb and the capacitors Ca, Cb, Cg generated by adding the first
この第3直列回路部3は、第1共振周波数Faが1210MHz、第2共振周波数Fbが1310MHzとなるように設計されていることによって、対象周波数F付近において容量性リアクタンスとして作用する。具体的には、第3直列回路部3の共振周波数(第3共振周波数とする)Fcは約790MHzとなる。図20は、第3共振周波数Fcより低い周波数における第3直列回路部3の等価容量値を表したグラフである。
The third
図20に示すように、第3直列回路部3は、対象周波数Fにおいて数十pFの静電容量を有するキャパシタC3として振る舞う。したがって、図19に示す等価回路はさらに図21に示す等価回路に変形することができる。また、キャパシタCpとキャパシタC3とは並列接続していることから、キャパシタCpとキャパシタC3とが合成された静電容量を備えるキャパシタCp3と見なすことができる。キャパシタCp3の静電容量は、キャパシタCpの静電容量とキャパシタC3の静電容量の和である。
As illustrated in FIG. 20, the third
つまり、図15に示したアンテナ装置200の等価回路は、対象周波数Fにおいては最終的に図22に示すように、インダクタLpとキャパシタCp3とが並列接続した回路となる。
That is, the equivalent circuit of the
そして、インダクタLpとキャパシタCp3とが並列共振することで、アンテナ装置200は、第1の実施形態と同様に、水平面無指向性を有するアンテナとして動作する。図23及び図24は、本実施形態の動作のシミュレーション結果を示す図である。図23は、エレメント層における磁界分布を示しており、図24は、図14に対応する断面での電界分布を表している。
Then, when the inductor Lp and the capacitor Cp3 resonate in parallel, the
図23には、エレメント部の中心部にはエレメント層と平行に磁流が発生していることが示されている。電界は、磁流と直交する向きに生じる。そのため、図23からは、エレメント部とグランドパターン20との間に垂直電界が生じることが分かる。
FIG. 23 shows that a magnetic current is generated in the center of the element portion in parallel with the element layer. The electric field is generated in a direction orthogonal to the magnetic current. Therefore, it can be seen from FIG. 23 that a vertical electric field is generated between the element portion and the
[第2の実施形態の効果]
本実施形態の構成によれば、第1の実施形態と同様の効果を奏することができる。つまり、或る所定の周波数を対象周波数Fとする場合には、第1の実施形態の説明で述べた第1比較構成に比べて、アンテナ装置を小型化することができる。言い換えれば、同じアンテナサイズにおいて、より低い周波数を対象周波数Fとすることができる。
[Effects of Second Embodiment]
According to the configuration of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. That is, when a certain predetermined frequency is the target frequency F, the antenna device can be downsized as compared with the first comparison configuration described in the description of the first embodiment. In other words, a lower frequency can be set as the target frequency F in the same antenna size.
また、本実施形態の構成によれば、2つの直列回路を容量性リアクタンスとして作用させ、その結果定まる等価容量値(キャパシタC3の容量)を給電パターン30に由来する静電容量に追加することで、目標静電容量を達成する。したがって、アンテナサイズを同じとした場合、第1の実施形態に比べて、給電パターン30に由来する静電容量に追加される静電容量を大きくすることができる。言い換えれば、同じ周波数を対象周波数Fとする場合には、第2の実施形態の構成によれば、第1の実施形態よりも小型化することができる。
In addition, according to the configuration of the present embodiment, two series circuits act as capacitive reactances, and an equivalent capacitance value (capacitance of the capacitor C3) determined as a result is added to the capacitance derived from the
例えば、760MHzを対象周波数Fとする場合、本実施形態の構成によれば、第1の実施形態のアンテナ装置100からさらに、30%程度サイズを縮小することができる。また、第1の実施形態の効果で述べた第1比較構成の4分の1程度のサイズで実現することができる。
For example, when the target frequency F is 760 MHz, according to the configuration of the present embodiment, the size can be further reduced by about 30% from the
また、第2の実施形態の構成によれば、第2環状パターン80を第1環状パターン60の外側に設けることで、アンテナ装置200の外縁部における容量成分を、第1実施形態におけるアンテナ装置100よりも増加させることができる。図24に示すように、並列共振時において、垂直電界は主としてアンテナ装置200の外縁部近傍に発生する。電界を誘起させる要因は、アンテナ装置200の外縁部近傍における容量性構造である。
Further, according to the configuration of the second embodiment, by providing the second
したがって、アンテナ装置200の外縁部近傍における静電容量を増加させた本実施形態のアンテナ装置200によれば、第1の実施形態のアンテナ装置100よりも利得を増加させることができる。シミュレーションによれば、本実施形態の方が第1の実施形態よりも0.8dBほど、利得を向上させることができる。
Therefore, according to the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following modification is also contained in the technical scope of this invention, Furthermore, the summary other than the following is also included. Various modifications can be made without departing from the scope.
<変形例2−1>
第1、第2の実施形態では、支持基板10を、樹脂の充填密度が均一な板状の部材とした態様を例示したが、これに限らない。例えば、第2の実施形態のアンテナ装置200の支持基板10は、第1環状パターン60及び第2環状パターン80を支持するように環状に形成され、図25に示すように中央部に中空部10Aを備得る構成としてもよい。
<Modification 2-1>
In the first and second embodiments, an example in which the
また、図26に示すように、アンテナ装置200は、2枚の対向する支持基板11、12を備え、支持基板11にエレメント部を形成し、支持基板12にグランドパターン20を形成してもよい。なお、支持基板11と、支持基板12は、短絡部40または、図示しない部材によって、互いに対向するように支持されればよい。
As shown in FIG. 26, the
<変形例2−2>
第2の実施形態では、給電パターン30の平面形状を楕円形とし、それにともなってアンテナ装置200全体の平面形状も略相似な楕円形とする態様を例示したが、これに限らない。変形例1−1で述べたように、アンテナ装置200は、給電パターン30を長方形とし、それに伴って、アンテナ装置200全体の平面形状も略相似な長方形としてもよい。
<Modification 2-2>
In the second embodiment, the planar shape of the
もちろん、アンテナ装置200全体の平面形状は、楕円形や長方形に限らず、三角形や真円、その他の多角形であってもよい。
Of course, the planar shape of the
<変形例2−3>
第1環状パターン60は、図27に示すように、1箇所又は複数箇所にギャップが設けられていても良い。図27には、3つのギャップG1、G2、G3を設けた態様を例示している。
<Modification 2-3>
As shown in FIG. 27, the first
<変形例2−4>
また、変形例2−3において第1環状パターン60に設けられたギャップに、抵抗素子やインダクタ、キャパシタが挿入されていてもよい。図28は、ギャップに抵抗素子が挿入された態様を例示している。
<Modification 2-4>
Moreover, a resistance element, an inductor, and a capacitor may be inserted into the gap provided in the first
<変形例2−5>
接続部70もまた、部分的にギャップが設けられ、そのギャップを形成する端部同士がインダクタ、キャパシタによって接続されていても良い。図29は、接続部70に設けられたギャップにインダクタを挿入した態様を例示している。なお、変形例2−3、変形例2−4、変形例2−5は第1の実施形態にも適用することができる。
<Modification 2-5>
The
<変形例2−6>
第2環状パターン80は、変形例2−3で述べた第1環状パターン60と同様に、1箇所又は複数箇所にギャップが設けられていても良い。
<Modification 2-6>
Similarly to the first
<変形例2−7>
また、変形例2−6において第2環状パターン80に設けられたギャップに、抵抗素子やインダクタ、キャパシタが挿入されていてもよい。
<Modification 2-7>
Moreover, a resistance element, an inductor, or a capacitor may be inserted into the gap provided in the second
<変形例2−8>
第1環状パターン60と第2環状パターン80とは、1つ又は複数の抵抗素子、インダクタ、又はキャパシタによって、接続されていても良い。図30には、3つのインダクタ91によって、第1環状パターン60と第2環状パターン80とを接続した態様を例示している。なお、第1環状パターン60と第2環状パターン80とは、複数種類の素子によって接続されてもよい。
<Modification 2-8>
The first
<変形例2−9>
第1環状パターン60と第2環状パターン80とは、1箇所又は複数箇所において、導電性を有する導体線路92によって電気的に接続されていても良い。図31には、第1環状パターン60と第2環状パターン80とを3箇所で接続した態様を例示している。この変形例2−9の構成によれば、導体線路92の幅W3やその数によって、第1環状パターン60と第2環状パターン80との間に生じる静電容量を調整することができる。また、導体線路92を追加することで、第2環状パターン80に静電気が帯電することを抑制する効果も得られる。
<Modification 2-9>
The 1st
なお、第1環状パターン60と第2環状パターン80と導体線路92によって接続すると、アンテナ装置200の等価回路において、導体線路92の幅に応じて定まるインダクタンスを備えるインダクタが、キャパシタCgに並列接続されることになる。
When the first
ここで、導体線路92の幅W3が、第1環状パターン60の幅W1や、第2環状パターン80の幅W2に対して相対的に大きいと、導体線路92に由来するインダクタンスが小さくなる。その結果、等価回路において第1環状パターン60と第2環状パターン80との離隔がキャパシタCgとして機能しなくなってしまう。つまり、上述した第2の実施形態として動作しなくなってしまう。
Here, when the width W3 of the
したがって、導体線路92の幅W3は、第1環状パターン60の幅W1や、第2環状パターン80の幅W2よりも小さくし、キャパシタCgに並列接続するインダクタンスを大きい値とする必要がある。導体線路92が請求項に記載の架橋部に相当する。また、第1環状パターン60の幅W1が請求項に記載の第1幅、第2環状パターン80の幅W2が請求項に記載の第2幅に相当する。
Therefore, the width W3 of the
<変形例2−10>
第1環状パターン60と第2環状パターン80との間隙が、一定の幅を維持する正弦波形又はミアンダ状となるように、第1環状パターン60及び第2環状パターン80を形成してもよい。
<Modification 2-10>
The first
<変形例2−11>
第1環状パターン60と、第2環状パターン80の位置関係は入れ替えても良い。つまり、第1環状パターン60の内側に第2環状パターン80を設けても良い。そのような態様の一例としてアンテナ装置200Aの構成を図32に示す。
<Modification 2-11>
The positional relationship between the first
アンテナ装置200Aにおける第2環状パターン80は、その外周部が第1環状パターン60の内周部と一定の離隔を有するように、第1環状パターン60の内側に形成される。また、第2環状パターン80は、接続部70との電気的な非接続を保つために、接続部70付近においてギャップを設ける。
The second
<変形例2−12>
第1環状パターン60の内側に第2環状パターン80を設けた構成は、図32に例示する構成に限らない。第1環状パターン60の内側に第2環状パターン80を備える別の構成としてのアンテナ装置200Bの構成を図33及び図34に示す。
<Modification 2-12>
The configuration in which the second
図33は、アンテナ装置200Bの上面図であり、図34は、図33に示す一点鎖線におけるアンテナ装置200Bの断面図である。アンテナ装置200Bは、変形例2−1で例示したように、互いに対向する2枚の支持基板11、12を備える。そして、支持基板11の一方の面(第1上面とする)に、給電パターン30、第1環状パターン60、接続部70を形成し、支持基板11の他方の面(第1下面とする)に第2環状パターン80を形成する。
FIG. 33 is a top view of the
このとき、第2環状パターン80は、第1環状パターン60と平面方向において、前述と同様の離隔を保持するように第1下面に設ける。ここでの平面方向における第2環状パターン80と第1環状パターン60との離隔とは、アンテナ装置200を上面視における第2環状パターン80と第1環状パターン60との最短距離を表す。厳密には、第1上面(及び第1下面)に平行な平面へ、第2環状パターン80と第1環状パターン60を正射影した時の離隔を指す。
At this time, the second
このような構成によれば、第2環状パターン80にギャップを設けること無く、接続部70と第2環状パターン80との電気的な非接触を保持しつつ、第1環状パターン60の内側に第2環状パターン80を設けることができる。なお、グランドパターン20は、支持基板12のどちらの面に配置されても良い。図34では、支持基板12が備える面のうち、支持基板11と対向しない側の面(第2下面とする)にグランドパターン20を設けた態様を例示している。もちろん、グランドパターン20は、支持基板12が備える面のうち、支持基板11と対向する側の面(第2上面とする)に設けられていても良い。
According to such a configuration, without providing a gap in the second
<変形例2−13>
また、第1環状パターン60の内側に第2環状パターン80を備える別の構成としてのアンテナ装置200Cの構成を図35及び図36に示す。図35は、アンテナ装置200Cの上面図であり、図36は、図35に示す一点鎖線におけるアンテナ装置200Cの断面のうち、接続部70付近の拡大図である。
<Modification 2-13>
Moreover, the structure of 200 C of antenna apparatuses as another structure provided with the 2nd
アンテナ装置200Bは、変形例2−12と同様に、互いに対向する2枚の支持基板11、12を備える。そして、第1上面に、給電パターン30、第1環状パターン60、及び第2環状パターン80を備え、第2下面にグランドパターン20を備える。
The
この変形例2−13における接続部70は、第1上面に形成される上面側接続部71と、第1下面に形成される下面側接続部72と、支持基板11を貫通し、上面側接続部71と下面側接続部72とを電気的に接続する貫通ビア73、74を備える。
The
上面側接続部71は、所定の幅を有する線路状の導体であり、一端は給電パターン30と電気的に接続されて、他端は第2環状パターン80との離隔が所定値となるまで延設される。下面側接続部72は、例えば所定の幅を有する線路状の導体であり、第1下面において、上面側接続部71の第2環状パターン80側の端部の下方に相当する位置から、第1環状パターン60の下方に相当する位置まで延設される。そして、上面側接続部71と下面側接続部72とは、貫通ビア73、74で電気的に接続されることによって、接続部70として機能する。このような態様によっても第2の実施形態と同様の効果を奏する。
The upper surface
100・100A・200・200A〜200C アンテナ装置、10〜12 支持基板、20 グランドパターン、30 給電パターン、40 短絡部、50 給電部、60 環状パターン(第1環状パターン)、70 接続部、80 第2環状パターン、G1〜G3 ギャップ、91 インダクタ、92 導体線路(架橋部) 100 · 100A · 200 · 200A to 200C Antenna device, 10 to 12 Support substrate, 20 Ground pattern, 30 Feeding pattern, 40 Short circuit part, 50 Feeding part, 60 Annular pattern (first annular pattern), 70 Connection part, 80 2-ring pattern, G1-G3 gap, 91 inductor, 92 conductor line (bridge)
Claims (11)
前記第1の平面と平行な第2の平面において前記グランドパターンと対向するように配置された平板状の導体であって、給電線と接続された給電パターン(30)と、
前記給電パターンの中央部において前記給電パターンと前記グランドパターンとを電気的に接続する短絡部(40)と、
前記第2の平面において、前記給電パターンの縁部と所定の間隔を有するように環形状に形成された、導体を用いて実現される第1環状パターン(60)と、
前記給電パターンと前記第1環状パターンとを電気的に接続する接続部(70)と、を備えることを特徴とするアンテナ装置。 A ground pattern (20), which is a flat conductor disposed on the first plane;
A planar conductor disposed so as to face the ground pattern in a second plane parallel to the first plane, the feeding pattern (30) connected to a feeding line;
A short-circuit portion (40) for electrically connecting the power supply pattern and the ground pattern at a central portion of the power supply pattern;
A first annular pattern (60) realized using a conductor formed in a ring shape so as to have a predetermined distance from an edge of the power feeding pattern in the second plane;
An antenna device comprising: a connection portion (70) for electrically connecting the power feeding pattern and the first annular pattern.
前記第1環状パターン及び前記接続部は、送信及び受信の少なくとも何れか一方の対象とする所定の対象周波数よりも高い周波数において共振する直列回路を形成することを特徴とするアンテナ装置。 In claim 1,
The antenna apparatus, wherein the first annular pattern and the connection portion form a series circuit that resonates at a frequency higher than a predetermined target frequency that is a target of at least one of transmission and reception.
前記給電パターンは楕円形であることを特徴とするアンテナ装置。 In claim 1 or 2,
The antenna device according to claim 1, wherein the feeding pattern is elliptical.
平面方向において前記第1環状パターンと所定の離隔を有するように、前記第1の平面に平行な平面において環形状に形成された、導電性の第2環状パターン(80)を備えることを特徴とするアンテナ装置。 In claim 1,
A conductive second annular pattern (80) formed in an annular shape in a plane parallel to the first plane so as to have a predetermined separation from the first annular pattern in a planar direction, Antenna device to do.
前記第1環状パターン及び前記接続部は、送信及び受信の少なくとも何れか一方の対象とする所定の対象周波数よりも高い周波数において共振する直列回路を形成することを特徴とするアンテナ装置。 In claim 4,
The antenna apparatus, wherein the first annular pattern and the connection portion form a series circuit that resonates at a frequency higher than a predetermined target frequency that is a target of at least one of transmission and reception.
前記第2環状パターンは、送信及び受信の少なくとも何れか一方の対象とする所定の対象周波数よりも高い周波数において直列共振することを特徴とするアンテナ装置。 In claim 4 or 5,
The antenna device, wherein the second annular pattern resonates in series at a frequency higher than a predetermined target frequency that is a target of at least one of transmission and reception.
前記第1環状パターン、前記接続部、及び前記第2環状パターンを含む系は、前記対象周波数よりも高い周波数において共振する直列回路を形成することを特徴とするアンテナ装置。 In claim 6,
The antenna device, wherein the system including the first annular pattern, the connection portion, and the second annular pattern forms a series circuit that resonates at a frequency higher than the target frequency.
前記第2環状パターンは、前記第2の平面に設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 In any one of Claims 4-7,
The antenna device, wherein the second annular pattern is provided on the second plane.
前記第2環状パターンは、前記第2の平面において、前記第1環状パターンの外側に設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 In claim 8,
The antenna device, wherein the second annular pattern is provided outside the first annular pattern in the second plane.
平面方向における前記第1環状パターンと前記第2環状パターンとの離隔は、前記第1環状パターンの幅である第1幅よりも小さく、かつ、前記第2環状パターンの幅である第2幅よりも小さいことを特徴とするアンテナ装置。 In any one of Claims 4-9,
The separation between the first annular pattern and the second annular pattern in the planar direction is smaller than the first width that is the width of the first annular pattern and more than the second width that is the width of the second annular pattern. An antenna device characterized by being small.
前記第1環状パターンと前記第2環状パターンとを接続する架橋部(92)を少なくとも1つ備え、
前記架橋部の幅は、前記第1幅及び前記第2幅の何れよりも十分に小さいことを特徴とするアンテナ装置。 In claim 10,
Comprising at least one bridging portion (92) connecting the first annular pattern and the second annular pattern;
The width of the bridging portion is sufficiently smaller than any of the first width and the second width.
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