JP2018186582A - Antenna device - Google Patents

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JP2018186582A
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孝之 曽根
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wide-band antenna device that can be used in a wide frequency range.SOLUTION: An antenna device comprises: a wide-band antenna 10 based on a bow tie antenna that has a first plate-like metal 20 and a second plate-like metal extending in mutually opposite directions on both sides of a power feeding point; and a patch antenna 50 provided at a second portion folded substantially at a right angle from a first portion 21 at the power feeding point side of the first plate-like metal 20. The second portion also serves as a ground plate for the patch antenna 50. The portion including the patch antenna 50 is housed in a radome 60.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ボウタイアンテナを基にした広帯域アンテナを含むアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device including a broadband antenna based on a bowtie antenna.

近年、テレマティクス(以下「TEL」)用広帯域アンテナと、グローバル・ナビゲーション・サテライトシステム(Global Navigation Satellite System;以下「GNSS」)用アンテナとを車両に設置することが要望されるようになってきている。   In recent years, it has been demanded to install a wideband antenna for telematics (hereinafter “TEL”) and an antenna for global navigation satellite system (hereinafter “GNSS”) in a vehicle. .

特開2011-193432号公報 特許文献1はボウタイアンテナの例示であり、小型化を図った構成を示す。JP, 2011-193432, A The patent documents 1 are illustrations of a bow tie antenna, and show the composition which aimed at size reduction.

TEL用アンテナとGNSS用アンテナとを複合化した場合、従来はTEL用アンテナの広帯域化や指向性利得の制御が難しいという問題があった。また、TEL用アンテナの広帯域特性の向上についての検討も不十分であった。   When the TEL antenna and the GNSS antenna are combined, there has been a problem that it is difficult to control the bandwidth of the TEL antenna and the directivity gain. In addition, studies on improving the broadband characteristics of the TEL antenna have been insufficient.

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、広い周波数範囲での使用が可能な広帯域のアンテナ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a broadband antenna device that can be used in a wide frequency range.

本発明の第1の態様はアンテナ装置である。このアンテナ装置は、給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子及び第2導体素子を有するボウタイアンテナを基とした広帯域アンテナを備え、
前記広帯域アンテナと、前記広帯域アンテナに給電する同軸ケーブルとの間に広帯域アンテナ用回路基板が介在しており、前記広帯域アンテナ用回路基板のグラウンドが前記第1又は第2導体素子に重ねて接続されて一体化されている。
The first aspect of the present invention is an antenna device. The antenna device includes a broadband antenna based on a bow tie antenna having a first conductor element and a second conductor element extending in opposite directions with respect to a feeding point,
A broadband antenna circuit board is interposed between the broadband antenna and a coaxial cable that feeds the broadband antenna, and a ground of the broadband antenna circuit board is overlapped and connected to the first or second conductor element. Integrated.

本発明の第2の態様はアンテナ装置である。このアンテナ装置は、給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子及び第2導体素子を有するボウタイアンテナを基とした広帯域アンテナを備え、
前記第1導体素子と前記第2導体素子は、互いに異なる形状で、前記給電点に対し非対称配置である。
A second aspect of the present invention is an antenna device. The antenna device includes a broadband antenna based on a bow tie antenna having a first conductor element and a second conductor element extending in opposite directions with respect to a feeding point,
The first conductor element and the second conductor element have different shapes and are asymmetrically arranged with respect to the feeding point.

第1又は第2の態様において、直交三軸をそれぞれX軸、Y軸、Z軸とした場合に、
前記第1導体素子は、前記給電点から+Z方向に伸びXZ平面と略平行な部分を有し、かつ前記第2導体素子は、前記給電点から−Z方向に伸びXZ平面と略平行な部分を有し、
前記第1導体素子、前記第2導体素子の一方若しくは両方が、前記給電点に近い第1部分と、
前記第1部分に対して非平行となる領域を有するように、前記第1部分から延在する第2部分と、を有するとよい。
In the first or second aspect, when the three orthogonal axes are the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively,
The first conductor element has a portion extending in the + Z direction from the feeding point and substantially parallel to the XZ plane, and the second conductor element extends in the −Z direction from the feeding point and substantially parallel to the XZ plane. Have
One or both of the first conductor element and the second conductor element is a first portion close to the feeding point;
It is good to have a 2nd part extended from the 1st part so that it may have a field which is not parallel to the 1st part.

前記第1及び第2導体素子の少なくとも一方は、前記第1及び第2導体素子相互間の対向空間面積が狭くなるように前記給電点に向かって凸となる曲線の輪郭を有するとよい。   At least one of the first and second conductor elements may have a curved outline that protrudes toward the feeding point so that an opposing space area between the first and second conductor elements is narrowed.

本発明の第3の態様はアンテナ装置である。このアンテナ装置は、給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子及び第2導体素子を有するボウタイアンテナを基とした広帯域アンテナを備え、
前記第1及び第2導体素子の少なくとも一方は、前記第1及び第2導体素子相互間の対向空間面積が狭くなるように前記給電点に向かって凸となる曲線の輪郭を有し、
前記第1導体素子及び前記第2導体素子はそれぞれ板状金属であり、
直交三軸をそれぞれX軸、Y軸、Z軸とした場合に、
前記第1導体素子は、前記給電点から+Z方向に伸びXZ平面と略平行な部分を有し、かつ前記第2導体素子は、前記給電点から−Z方向に伸びXZ平面と略平行な部分を有し、
前記第1導体素子、前記第2導体素子の一方若しくは両方が、前記給電点に近い第1部分と、
前記第1部分に対して非平行となる領域を有するように、前記第1部分から折り曲げられて延在する第2部分と、を有する。
A third aspect of the present invention is an antenna device. The antenna device includes a broadband antenna based on a bow tie antenna having a first conductor element and a second conductor element extending in opposite directions with respect to a feeding point,
At least one of the first and second conductor elements has a contour of a curve that protrudes toward the feeding point so that an opposing space area between the first and second conductor elements is narrowed;
Each of the first conductor element and the second conductor element is a plate metal,
When the three orthogonal axes are the X, Y, and Z axes,
The first conductor element has a portion extending in the + Z direction from the feeding point and substantially parallel to the XZ plane, and the second conductor element extends in the −Z direction from the feeding point and substantially parallel to the XZ plane. Have
One or both of the first conductor element and the second conductor element is a first portion close to the feeding point;
A second portion that is bent from the first portion and extends so as to have a region that is non-parallel to the first portion.

前記第2部分は、XY平面に略平行に、若しくは前記第1部分と90°以下の角度をなすように前記第1部分から延在するとよい。   The second portion may extend from the first portion so as to be substantially parallel to the XY plane or to form an angle of 90 ° or less with the first portion.

前記第2部分に対して非平行となる領域を有するように、前記第2部分から延在する第3部分を有するとよい。   It is good to have the 3rd part extended from the 2nd part so that it may have the field which is not parallel to the 2nd part.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by converting the expression of the present invention between methods and systems are also effective as aspects of the present invention.

本発明によれば、車両に設置するTEL用アンテナ等として利用可能な、ボウタイアンテナを含む広帯域のアンテナ装置を実現できる。また、GNSS用アンテナ等として利用可能なパッチアンテナを、ボウタイアンテナを基にした広帯域アンテナの一部に設けて複合化することも可能となる。   According to the present invention, it is possible to realize a broadband antenna device including a bowtie antenna that can be used as a TEL antenna or the like installed in a vehicle. It is also possible to provide a patch antenna that can be used as a GNSS antenna or the like in a part of a wideband antenna based on a bow tie antenna to be combined.

本発明に係るアンテナ装置の実施の形態1の前方斜め上視点の斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of an antenna device according to a first embodiment of the present invention, obliquely viewed from the upper front. 同じく後方斜め下視点の斜視図。The perspective view of a back diagonally lower viewpoint similarly. 実施の形態1の平面図。FIG. 3 is a plan view of the first embodiment. 同底面図。The bottom view. 同正面図。The front view. 同背面図。The rear view. 同右側面図。The right side view. 同左側面図。The left side view. 実施の形態1におけるTELアンテナ用回路基板の背面図。FIG. 3 is a rear view of the TEL antenna circuit board according to the first embodiment. 実施の形態1におけるTEL用アンテナの第1及び第2板状金属であって、給電点を含む部分を拡大して示す斜視図。The perspective view which expands and shows the part which is 1st and 2nd plate-shaped metal of the antenna for TEL in Embodiment 1, and includes a feeding point. 実施の形態1におけるGNSSアンテナ用回路基板の底面図。FIG. 3 is a bottom view of the GNSS antenna circuit board according to the first embodiment. 実施の形態1の場合のアンテナ利得等の測定時の配置図。FIG. 5 is a layout diagram at the time of measurement of antenna gain and the like in the case of the first embodiment. 実施の形態1におけるTEL用アンテナのアンテナ特性であって、VSWRの周波数特性を示すグラフ。3 is a graph showing antenna characteristics of the TEL antenna according to Embodiment 1 and frequency characteristics of VSWR. 実施の形態1におけるTEL用アンテナのアンテナ特性であって、θ=90°(水平面)におけるθ偏波(垂直偏波)の平均利得(dBic)の周波数特性を示すグラフ。6 is a graph showing the frequency characteristics of the average gain (dBic) of the θ polarization (vertical polarization) at θ = 90 ° (horizontal plane), which is the antenna characteristics of the TEL antenna in the first embodiment. 実施の形態1における低雑音増幅部を含まないGNSS用アンテナのアンテナ特性であって、VSWRの周波数特性を示すグラフ。3 is a graph showing antenna characteristics of a GNSS antenna that does not include a low-noise amplification unit in Embodiment 1, and shows frequency characteristics of VSWR. 同じくθ=0°における右旋偏波の軸比(dB)の周波数特性を示すグラフ。Similarly, the graph which shows the frequency characteristic of the axial ratio (dB) of right-handed polarized wave in theta = 0 degree. 同じくθ=0°における右旋偏波の利得(dBic)の周波数特性を示すグラフ。Similarly, the graph which shows the frequency characteristic of the gain (dBic) of a right-handed polarized wave in theta = 0 degree. ボウタイアンテナの第1及び第2導体素子(アンテナエレメント)の形状の例をそれぞれ示す説明図。Explanatory drawing which shows the example of the shape of the 1st and 2nd conductor element (antenna element) of a bow tie antenna, respectively. 図17の形状1〜3をパラメータとしたVSWRとd/λ(但し、d=各導体素子の幅、λ=TEL電波の波長)との関係を示すグラフ。FIG. 18 is a graph showing the relationship between VSWR and parameters d / λ (where d = width of each conductor element, λ = wavelength of TEL radio wave) using shapes 1 to 3 of FIG. 17 as parameters. ボウタイアンテナの第1及び第2導体素子の形状の他の例をそれぞれ示す説明図。Explanatory drawing which shows the other example of the shape of the 1st and 2nd conductor element of a bow tie antenna, respectively. 図19の形状3,3−1,3−2をパラメータとしたVSWRとd/λとの関係を示すグラフ。20 is a graph showing the relationship between VSWR and d / λ using the shapes 3, 3-1 and 3-2 of FIG. 19 as parameters. 本発明に係るアンテナ装置の実施の形態2の前方斜め上視点の斜視図。The perspective view from the front diagonal upper viewpoint of Embodiment 2 of the antenna device which concerns on this invention. 実施の形態2の後方斜め下視点の斜視図。FIG. 6 is a perspective view of a rear oblique lower viewpoint according to the second embodiment. 実施の形態2の正面図。The front view of Embodiment 2. FIG. 同背面図。The rear view. 同平面図。FIG. 同底面図。The bottom view. 同右側面図。The right side view. 同左側面図。The left side view. 実施の形態2におけるTEL用アンテナの第1及び第2板状金属であって、給電点を含む部分を拡大して示す斜視図。The perspective view which expands and shows the part which is 1st and 2nd plate-shaped metal of the antenna for TEL in Embodiment 2, and includes a feeding point. 実施の形態2の場合のアンテナ利得等の測定時の配置図。FIG. 10 is a layout diagram at the time of measurement of antenna gain and the like in the case of the second embodiment. 実施の形態2におけるTEL用アンテナのアンテナ特性であって、VSWRの周波数特性を示すグラフ。6 is a graph showing the antenna characteristics of the TEL antenna according to Embodiment 2 and showing the frequency characteristics of VSWR. 実施の形態2におけるTEL用アンテナのアンテナ特性であって、θ=90°(水平面)におけるθ偏波(垂直偏波)の平均利得(dBic)の周波数特性を示すグラフ。10 is a graph showing the frequency characteristics of the average gain (dBic) of θ polarization (vertical polarization) at θ = 90 ° (horizontal plane), which is antenna characteristics of the TEL antenna according to the second embodiment.

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent component, member, process, etc. which are shown by each drawing, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably. In addition, the embodiments do not limit the invention but are exemplifications, and all features and combinations thereof described in the embodiments are not necessarily essential to the invention.

図1から図8は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態であって、ボウタイアンテナを基(ベース)にしたTEL用広帯域アンテナ10の導体素子(アンテナエレメント)上に、GNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50を設けた複合アンテナ装置1を示す。説明の便宜上、図1及び図11のように、複合アンテナ装置1に対して直交三軸であるX軸、Y軸、Z軸を定義する。また、図11において、Z軸と観測点とのなす角をθ°とし、観測点からXY平面に下した垂線とXY平面との交点と原点とを結ぶ直線がX軸となす角を方位角φとする。ここでは、説明の便宜上、+Z方向=上方向、−Z方向=下方向として説明する場合がある。   1 to 8 show an embodiment of an antenna device according to the present invention, in which a GNSS antenna as a GNSS antenna is formed on a conductor element (antenna element) of a TEL broadband antenna 10 based on a bowtie antenna (base). The composite antenna apparatus 1 provided with the patch antenna 50 is shown. For convenience of explanation, as shown in FIGS. 1 and 11, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to the composite antenna device 1 are defined. In FIG. 11, the angle between the Z axis and the observation point is θ °, and the angle between the intersection of the perpendicular line from the observation point to the XY plane and the origin of the XY plane and the origin is the azimuth angle. Let φ. Here, for convenience of explanation, the description may be made assuming that + Z direction = upward and −Z direction = downward.

ボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ10は、後述する給電点45を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子としての第1板状金属20及び第2導体素子としての第2板状金属30と、広帯域アンテナ用回路基板してのTELアンテナ用回路基板40とを含む。   The TEL broadband antenna 10 based on the bow tie antenna includes a first plate metal 20 as a first conductor element and a second plate metal as a second conductor element extending in opposite directions with a feeding point 45 to be described later interposed therebetween. 30 and a TEL antenna circuit board 40 as a broadband antenna circuit board.

第1板状金属20は、給電点45から+Z方向に伸び、XZ平面と略平行な、給電点45を頂点とする三角形、半円若しくは半楕円に近似した形状の第1部分21と、この第1部分21からXY平面に略平行に折り曲げられた第2部分22とを有する。第2部分22のY軸方向に離間した両側位置には+Z方向に立ち上がったリブ23,24が形成されている。但し、第2部分22は、第1部分21の上縁より一段下がった位置から第1部分21に対し略直角に折り曲げられており、リブ23は第1部分21の上辺部で構成されている。   The first plate-shaped metal 20 extends from the feeding point 45 in the + Z direction, is substantially parallel to the XZ plane, and has a first portion 21 having a shape approximating a triangle, semicircle, or semi-ellipse with the feeding point 45 as a vertex. And a second portion 22 that is bent substantially parallel to the XY plane from the first portion 21. Ribs 23 and 24 rising in the + Z direction are formed at both side positions of the second portion 22 that are separated in the Y-axis direction. However, the second portion 22 is bent at a substantially right angle with respect to the first portion 21 from a position one step below the upper edge of the first portion 21, and the rib 23 is configured by the upper side portion of the first portion 21. .

第2板状金属30は、給電点45から−Z方向に伸び、XZ平面と略平行な、給電点45を頂点とする三角形、半円若しくは半楕円に近似した形状を有する。   The second plate-shaped metal 30 has a shape that extends in the −Z direction from the feeding point 45 and is approximately parallel to the XZ plane and approximates a triangle, a semicircle, or a semi-ellipse with the feeding point 45 as a vertex.

TEL用広帯域アンテナ10の第1板状金属20及び第2板状金属30は電波を透過させる樹脂製のレドーム60に固定される。第1板状金属20及び第2板状金属30の給電側には図9AのTELアンテナ用回路基板40が接続されており、第1板状金属20及びTELアンテナ用回路基板40はレドーム60内に収容されている。   The first plate metal 20 and the second plate metal 30 of the TEL broadband antenna 10 are fixed to a resin radome 60 that transmits radio waves. The TEL antenna circuit board 40 of FIG. 9A is connected to the feeding side of the first plate metal 20 and the second plate metal 30, and the first plate metal 20 and the TEL antenna circuit board 40 are in the radome 60. Is housed in.

図9Aに示すように、インピーダンス整合のためのTELアンテナ用回路基板40は、基板40上の帯状導体パターンP,P,P(基板裏面はグラウンドパターンであり、マイクロストリップ線路を構成する)と、チップコンデンサC,Cと、チップコイルL,Lとを有する整合回路41を含む。帯状導体パターンP,P 間にチップコイルLが接続され、帯状導体パターンP,P 間にチップコンデンサCが接続されている。TELアンテナ用回路基板40の図9Aに図示の面の裏面はグラウンドパターンであり、チップコンデンサCは帯状導体パターンP、グラウンドパターン間に、チップコイルLは帯状導体パターンP、グラウンドパターン間にそれぞれ接続されている。 As shown in FIG. 9A, the circuit board for TEL antenna 40 for impedance matching has strip-like conductor patterns P 1 , P 2 , and P 3 on the board 40 (the back side of the board is a ground pattern and constitutes a microstrip line. ), Chip capacitors C 1 , C 2 , and chip coils L 1 , L 2 . A chip coil L 1 is connected between the strip-shaped conductor patterns P 1 and P 2 , and a chip capacitor C 2 is connected between the strip-shaped conductor patterns P 2 and P 3 . 9A of the circuit board for TEL antenna 40 is a ground pattern, the chip capacitor C 1 is a strip conductor pattern P 2 , and between the ground patterns, the chip coil L 2 is a strip conductor pattern P 3 , a ground pattern. Each connected in between.

TEL用広帯域アンテナ10に給電するための給電線路としての同軸ケーブル47の中心導体47aは帯状導体パターンPに接続され、同軸ケーブル47の外部導体47bはグラウンドパターンに接続されている。すなわち、同軸ケーブル47は、整合回路41を介して第1板状金属20の給電側端部20a及び第2板状金属30の給電側端部30aに接続される。図9Bに示す第1板状金属20の給電側端部20aはTELアンテナ用回路基板40裏面のグラウンドパターンと重なるようにして電気的に接続されている。また、第2板状金属30の給電側端部30aは図9Aの帯状導体パターンPに接続されている。ここでは、図9の第2板状金属30の給電側端部30aと帯状導体パターンPとの接続点が給電点45となり、同軸ケーブル47の中心導体47aが第2板状金属30側に電気的に接続され、外部導体47bが第1板状金属20側に電気的に接続されることになる。 The center conductor 47a of the coaxial cable 47 as a feed line for supplying power to the TEL for a broadband antenna 10 is connected to a strip conductor pattern P 1, the outer conductor 47b of the coaxial cable 47 is connected to the ground pattern. That is, the coaxial cable 47 is connected to the power supply side end 20 a of the first plate metal 20 and the power supply side end 30 a of the second plate metal 30 via the matching circuit 41. The feeding-side end 20a of the first plate-shaped metal 20 shown in FIG. 9B is electrically connected so as to overlap the ground pattern on the back surface of the TEL antenna circuit board 40. Further, the feeding-side end portion 30a of the second sheet metal 30 is connected to a strip conductor pattern P 3 of Figure 9A. Here, the second sheet metal 30 the feeding end 30a and the strip conductor pattern P 3 and the connection point next feed point 45 in FIG. 9, the center conductor 47a of the coaxial cable 47 and the second sheet metal 30 side The external conductor 47b is electrically connected to the first plate-shaped metal 20 side.

GNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50は、第1板状金属20におけるXY平面に平行な第2部分22上に設けられる。パッチアンテナ50は、誘電体上面に方形導体52を設けたパッチアンテナ素子51と、パッチアンテナ素子51底面側のグラウンド導体板となる第2部分22と、第2部分22の下面に設けられるGNSSアンテナ用回路基板55とを有し、これらは、レドーム60内に収容されている。第2部分22の両側位置のリブ23,24には、パッチアンテナ50が受信する電波の磁束の通りを妨げないように、パッチアンテナ素子51のY軸方向に直交する両方の側面に対向する切欠23a,24aがそれぞれ形成されている。   The patch antenna 50 as the GNSS antenna is provided on the second portion 22 of the first plate metal 20 parallel to the XY plane. The patch antenna 50 includes a patch antenna element 51 provided with a rectangular conductor 52 on a dielectric upper surface, a second portion 22 serving as a ground conductor plate on the bottom surface side of the patch antenna element 51, and a GNSS antenna provided on the lower surface of the second portion 22. Circuit board 55, and these are housed in radome 60. The ribs 23 and 24 on both sides of the second portion 22 have notches facing both side surfaces perpendicular to the Y-axis direction of the patch antenna element 51 so as not to obstruct the passage of the magnetic flux of radio waves received by the patch antenna 50. 23a and 24a are formed, respectively.

図10に示すように、GNSSアンテナ用回路基板55は、基板55の帯状導体パターンP11,P12,P13,P14(基板裏面はグラウンドパターンであり、マイクロストリップ線路を構成する)と、帯状導体パターンP11の分岐された一方のパターンと帯状導体パターンP12とを接続するチップコイルL11と、帯状導体パターンP12,P13を接続するチップコイルL12と、帯状導体パターンP11の分岐された他方のパターンと帯状導体パターンP14とを接続するチップコイルL13と、チップコンデンサC11,C12,C13,C14,C15,C16と、帯状導体パターンP12,P14間のチップ抵抗Rを含む。GNSSアンテナ用回路基板55の図10に図示の面の裏面はグラウンドパターンであり、チップコンデンサC11は帯状導体パターンP11の分岐された一方のパターンとグラウンドパターン間に、チップコンデンサC12,C13は帯状導体パターンP12、グラウンドパターン間に、チップコンデンサC14は帯状導体パターンP13、グラウンドパターン間に、チップコンデンサC15は帯状導体パターンP11の分岐された他方のパターンとグラウンドパターン間に、チップコンデンサC16は帯状導体パターンP14、グラウンドパターン間にそれぞれ接続されている。2つに分岐した帯状導体パターンP11の分岐された一方側の伝送路(チップコイルL11及びチップコンデンサC11,C12を含む部分)と分岐された他方側の伝送路(チップコイルL13及びチップコンデンサC15,C16を含む部分)とが結合回路58を構成している。また、チップコイルL12、帯状導体パターンP13、及びチップコンデンサC13,C14は位相調整回路59を構成している。円偏波を受信するためにパッチアンテナ素子51の方形導体52に接続する2箇所の給電ピン53a,53bがパッチアンテナ素子51及び第2部分22の貫通穴22a,22b(図9B)をそれぞれ貫通し、さらにGNSSアンテナ用回路基板55を貫通するように設けられており、給電部56において、給電ピン53a,53bが帯状導体パターンP13,P14にそれぞれ接続されている。なお、GNSSアンテナ用回路基板55の裏面のグラウンドパターンは第1板状金属20における第2部分に重ねられて電気的に接続されることによって、第1板状金属20がパッチアンテナ50のグラウンドを兼ねている。GNSSアンテナ用回路基板55にはさらにバンドバスフィルタや低雑音増幅部が設けられる場合もあるが本実施の形態では省略した。 As shown in FIG. 10, the circuit board 55 for the GNSS antenna has a strip-like conductor pattern P 11 , P 12 , P 13 , P 14 of the board 55 (the back side of the board is a ground pattern and constitutes a microstrip line); a chip coil L 11 connecting the branched one pattern strip conductor pattern P 11 and strip conductor pattern P 12, a chip coil L 12 connecting the strip conductor pattern P 12, P 13, strip conductor pattern P 11 other branched pattern and the strip conductor pattern P 14 and chip coil L 13 which connects, the chip capacitors C 11, C 12, C 13 , C 14, C 15, C 16, strip conductor pattern P 12, It includes a chip resistor R 1 between P 14. The back surface of the GNSS antenna circuit board 55 shown in FIG. 10 is a ground pattern, and the chip capacitor C 11 is arranged between one of the striped conductor pattern P 11 and the ground pattern between the chip capacitors C 12 , C 13 is between the strip conductor pattern P 12 and the ground pattern, the chip capacitor C 14 is between the strip conductor pattern P 13 and the ground pattern, and the chip capacitor C 15 is between the other branched pattern of the strip conductor pattern P 11 and the ground pattern. in, the chip capacitor C 16 strip conductor pattern P 14, it is connected between the ground pattern. Transmission line branched one side of the strip conductor pattern P 11 which branches into two transmission paths (chip coil L 11 and the chip capacitor C 11, the portion including the C 12) and the other branched side (chip coil L 13 And a portion including chip capacitors C 15 and C 16 ) constitute a coupling circuit 58. The chip coil L 12 , the strip-shaped conductor pattern P 13 , and the chip capacitors C 13 and C 14 constitute a phase adjustment circuit 59. Two feeding pins 53a and 53b connected to the rectangular conductor 52 of the patch antenna element 51 for receiving circularly polarized waves penetrate the patch antenna element 51 and the through holes 22a and 22b (FIG. 9B) of the second portion 22, respectively. Further, it is provided so as to penetrate the circuit board 55 for the GNSS antenna, and in the power feeding section 56, the power feeding pins 53a and 53b are connected to the strip-shaped conductor patterns P 13 and P 14 , respectively. The ground pattern on the back surface of the circuit board 55 for the GNSS antenna is overlapped with and electrically connected to the second portion of the first plate metal 20 so that the first plate metal 20 can connect the ground of the patch antenna 50. Also serves as. The GNSS antenna circuit board 55 may be further provided with a band-pass filter and a low-noise amplification unit, but are omitted in this embodiment.

パッチアンテナ50に給電するための給電線路としての同軸ケーブル57の中心導体57aは帯状導体パターンP11の分岐されていない側のパターンに接続され、同軸ケーブル57の外部導体57bはグラウンドパターンに接続されている。すなわち、同軸ケーブル57は、GNSSアンテナ用回路基板55上の結合回路58及び位相調整回路59を介してパッチアンテナ50の2箇所の給電ピン53a,53bに電気的に接続されている。2箇所の給電ピン53a,53bはパッチアンテナ素子51の方形導体52に接続されている。 The center conductor 57a of the coaxial cable 57 as a feed line for feeding the patch antenna 50 is connected to the side of the pattern that are not branched strip conductor pattern P 11, the outer conductor 57b of the coaxial cable 57 is connected to the ground pattern ing. That is, the coaxial cable 57 is electrically connected to the two feeding pins 53 a and 53 b of the patch antenna 50 through the coupling circuit 58 and the phase adjustment circuit 59 on the GNSS antenna circuit board 55. The two feeding pins 53 a and 53 b are connected to the rectangular conductor 52 of the patch antenna element 51.

不要の結合を防止するため、GNSSアンテナ用回路基板55の下面を覆うように、導体のシールドケース70が基板55底面に配置、固定されている。   In order to prevent unnecessary coupling, a conductor shield case 70 is disposed and fixed on the bottom surface of the substrate 55 so as to cover the lower surface of the circuit substrate 55 for the GNSS antenna.

同軸ケーブル47,57の外部導体に漏洩電流が流れるのを抑制するために、同軸ケーブル47,57の外周には磁気コア75,76(例えばフェライトコア)が設けられている(同軸ケーブル47,57が磁気コア75,76を貫通している。)。磁気コア75,76も好ましくはレドーム60内に収容されている。   In order to prevent leakage current from flowing through the outer conductors of the coaxial cables 47 and 57, magnetic cores 75 and 76 (for example, ferrite cores) are provided on the outer periphery of the coaxial cables 47 and 57 (coaxial cables 47 and 57). Passes through the magnetic cores 75 and 76). The magnetic cores 75 and 76 are also preferably accommodated in the radome 60.

複合アンテナ装置1が備えるボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ10は、送信と受信の両方で動作するが、送信アンテナとして動作する場合について説明する。まず高周波信号は同軸ケーブル47を伝搬し、次にTELアンテナ用回路基板40上のマイクロストリップ線路を伝搬し、最後にTEL用広帯域アンテナ10の第1及び第2板状金属20,30に給電され、電波として空間に放射される。   The TEL broadband antenna 10 based on the bow tie antenna included in the composite antenna device 1 operates in both transmission and reception, and a case in which it operates as a transmission antenna will be described. First, the high-frequency signal propagates through the coaxial cable 47, then propagates through the microstrip line on the TEL antenna circuit board 40, and is finally fed to the first and second plate-like metals 20 and 30 of the TEL broadband antenna 10. , And radiated into the space as radio waves.

複合アンテナ装置1が備えるGNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50は、受信動作を行う。まずパッチアンテナ50が該当する衛星波を受信し、次にパッチアンテナ50からGNSSアンテナ用回路基板55に伝搬した高周波信号は位相調整回路59や、結合回路58(必要に応じて設けられるバンドパスフィルタや低雑音増幅器等の回路)を経て、最後にGNSSアンテナ用回路基板55から同軸ケーブル57に伝搬し、外部に高周波信号が導出される。   The patch antenna 50 as a GNSS antenna provided in the composite antenna device 1 performs a receiving operation. First, the patch antenna 50 receives the corresponding satellite wave, and then the high-frequency signal propagated from the patch antenna 50 to the GNSS antenna circuit board 55 is converted into a phase adjustment circuit 59 or a coupling circuit 58 (a band-pass filter provided as necessary). And a circuit such as a low noise amplifier), and finally propagates from the circuit board 55 for the GNSS antenna to the coaxial cable 57, and a high frequency signal is derived to the outside.

図12は、本実施の形態におけるボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ10のVSWRの周波数特性を示し、LTE(Long Term Evolution)の広い周波数帯域(699〜3800MHz)にわたり、充分低いVSWRが実現できている。但し、特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを接続した場合である。   FIG. 12 shows the frequency characteristics of VSWR of the TEL broadband antenna 10 based on the bow tie antenna in this embodiment, and a sufficiently low VSWR is realized over a wide frequency band (699 to 3800 MHz) of LTE (Long Term Evolution). is made of. However, this is a case where a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is connected.

複合アンテナ装置1を図11のように配置し、Z軸の+Z方向を天頂方向とすれば、TEL用広帯域アンテナ10は、図13のように、θ=90°(水平面)のθ偏波の平均利得が高くなる。なお、方位角φにおける利得の偏差は小さくなる。   When the composite antenna device 1 is arranged as shown in FIG. 11 and the + Z direction of the Z axis is the zenith direction, the TEL broadband antenna 10 has a θ polarization of θ = 90 ° (horizontal plane) as shown in FIG. Average gain increases. The gain deviation at the azimuth angle φ is small.

図13は、TEL用広帯域アンテナ10のθ=90°(水平面)におけるθ偏波(垂直偏波)の平均利得(dBic)の周波数特性を示し、LTEにおける所望の周波数帯域にわたり、充分な平均利得が確保できている。但し、平均利得(dBic)は図11の方位角φを0°から360°にわたって変化させたときの利得の平均値である。   FIG. 13 shows the frequency characteristic of the average gain (dBic) of the θ polarization (vertical polarization) at θ = 90 ° (horizontal plane) of the TEL broadband antenna 10, and a sufficient average gain over a desired frequency band in LTE. Is secured. However, the average gain (dBic) is an average value of gain when the azimuth angle φ in FIG. 11 is changed from 0 ° to 360 °.

図14は、本実施の形態における低雑音増幅部を含まないGNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50のVSWRの周波数特性を示し、GPS(Global Positioning System;周波数帯1575.397〜1576.443MHz)及びGLONASS(Global Navigation Satellite System;周波数帯1597.807〜1605.6305MHz)の周波数帯にわたって充分低いVSWRが実現できている。但し、特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを接続した場合である。   FIG. 14 shows the frequency characteristics of the VSWR of the patch antenna 50 as a GNSS antenna that does not include the low-noise amplification unit in the present embodiment, and includes GPS (Global Positioning System; frequency bands 1575.397 to 1576.4443 MHz) and GLONASS. A sufficiently low VSWR can be realized over the frequency band (Global Navigation Satellite System; frequency band 159.807 to 1605.6305 MHz). However, this is a case where a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is connected.

複合アンテナ装置1を図11のように配置し、Z軸の+Z方向を天頂方向とすれば、GNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50は、図15、図16のように天頂方向において右旋偏波の利得が高くなる。   When the composite antenna device 1 is arranged as shown in FIG. 11 and the + Z direction of the Z axis is the zenith direction, the patch antenna 50 as a GNSS antenna is polarized in the right-handed direction in the zenith direction as shown in FIGS. The gain becomes higher.

図15は、本実施の形態で示したGNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50のθ=0°における右旋偏波の軸比(dB)の周波数特性を示し、GPS及びGLONASSの周波数帯で充分良好な軸比が得られている。   FIG. 15 shows the frequency characteristic of the axial ratio (dB) of right-handed polarization at θ = 0 ° of the patch antenna 50 as the GNSS antenna shown in this embodiment, which is sufficiently good in the GPS and GLONASS frequency bands. A reasonable axial ratio is obtained.

図16は、本実施の形態で示したGNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50のθ=0°における右旋偏波の利得(dBic)の周波数特性を示し、GPS及びGLONASSの周波数帯で充分良好な利得が得られている。   FIG. 16 shows the frequency characteristics of the right-hand polarized wave gain (dBic) at θ = 0 ° of the patch antenna 50 as the GNSS antenna shown in this embodiment, which is sufficiently good in the GPS and GLONASS frequency bands. Gain has been obtained.

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。   According to the present embodiment, the following effects can be achieved.

(1) 給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子としての第1板状金属20と、第2導体素子としての第2板状金属30とを有する、ボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ10を構成し、第1板状金属20上にGNSS用アンテナとしてのパッチアンテナ50を設け、第1板状金属20をパッチアンテナ50のグラウンド板を兼ねるようにしたので、使用周波数帯域が広帯域で小型の複合アンテナ装置が得られる。 (1) A TEL based on a bow tie antenna having a first plate metal 20 as a first conductor element extending in opposite directions with a feeding point interposed therebetween and a second plate metal 30 as a second conductor element. Band antenna 10 is configured, patch antenna 50 as a GNSS antenna is provided on first plate metal 20, and first plate metal 20 is also used as a ground plate for patch antenna 50. A wide band and small composite antenna device can be obtained.

(2) TEL用広帯域アンテナ10の第1板状金属20は、給電側の第1部分21と、この第1部分21から直角に折り曲げられた第2部分22とを有し、第2部分にパッチアンテナ50を設けることで、TEL用広帯域アンテナ10の第1及び第2板状金属20,30の主要部を、垂直偏波が送受信可能なように垂直配置したときに(Z軸の+Z方向を天頂方向としたときに)、GNSS用のパッチアンテナ50の上面(方形導体52の配置面)は衛星からの電波受信に適したθ=0°方向に向けることができる。 (2) The first plate-like metal 20 of the TEL broadband antenna 10 has a first portion 21 on the power feeding side and a second portion 22 bent at a right angle from the first portion 21. By providing the patch antenna 50, when the main parts of the first and second plate metals 20 and 30 of the TEL broadband antenna 10 are vertically arranged so that vertical polarization can be transmitted and received (+ Z direction of the Z axis) ), The upper surface of the GNSS patch antenna 50 (the surface on which the rectangular conductor 52 is disposed) can be directed in the direction of θ = 0 ° suitable for radio wave reception from a satellite.

つまり、ボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ10はθ=90°(水平面)のθ偏波(垂直偏波)の平均利得が高く、かつ方位角φにおいて利得の偏差が小さいので、TEL基地局の方向が図11の方位角φのどこに存在するか不明な車載の場合などでTEL基地局との通信に有利に働く。また、GNSS用アンテナであるパッチアンテナ50は、天頂方向において右旋偏波の利得が高いので、衛星波との通信に有利に働く。   That is, the TEL broadband antenna 10 based on the bow tie antenna has a high average gain of θ polarization (vertical polarization) of θ = 90 ° (horizontal plane) and a small gain deviation at the azimuth angle φ. This is advantageous for communication with a TEL base station when the station direction is unknown in the azimuth angle φ of FIG. The patch antenna 50, which is a GNSS antenna, has a high gain of right-handed polarization in the zenith direction, and thus works advantageously for communication with satellite waves.

(3) 第1板状金属20の第2部分22に、パッチアンテナ50のY軸方向に離間する両側位置で+Z方向に立ち上がったリブ23,24が形成されているため、第1板状金属20の全体面積を増大させて感度の向上に寄与でき、またパッチアンテナ50のY軸方向に直交する両方の側面に対向するリブ23,24の部分に切欠23a,24aを設けることでパッチアンテナ50が受信する電波の磁束の通りを妨げないようにすることが可能で、パッチアンテナ50の性能低下を回避できる。また、切欠23a,24aの大きさによって、パッチアンテナ50の共振周波数の調整が可能である。 (3) Since the ribs 23 and 24 rising in the + Z direction are formed on the second portion 22 of the first plate-like metal 20 at both side positions spaced apart in the Y-axis direction of the patch antenna 50, the first plate-like metal The patch antenna 50 can be contributed to an improvement in sensitivity by increasing the entire area of the patch antenna 50, and the notches 23a and 24a are provided in the portions of the ribs 23 and 24 facing both side surfaces orthogonal to the Y-axis direction of the patch antenna 50. It is possible not to obstruct the passage of the magnetic flux of the received radio wave, and the performance degradation of the patch antenna 50 can be avoided. Further, the resonance frequency of the patch antenna 50 can be adjusted depending on the size of the notches 23a and 24a.

(4) TEL用広帯域アンテナ10及びパッチアンテナ50にそれぞれ給電する同軸ケーブル47,57の外周に磁気コア75,76をそれぞれ設けることで、同軸ケーブル47,57の外部導体に漏洩電流が流れるのを抑制することができる。 (4) By providing the magnetic cores 75 and 76 on the outer circumferences of the coaxial cables 47 and 57 that respectively feed the TEL broadband antenna 10 and the patch antenna 50, leakage current flows through the outer conductors of the coaxial cables 47 and 57. Can be suppressed.

(5) 図2や図6からわかるように、TEL用広帯域アンテナ10の第1板状金属20と、TELアンテナ用回路基板40とを重ねて、第1板状金属20と回路基板40のグラウンドとを接続して一体化することで、構造の簡素化を行っている。また、このような構成にしない場合、アンテナ導体素子外の近傍に例えば基板のような導体を含む回路要素を設ける必要があるため、導体の影響でアンテナ特性を劣化させるという不都合が生じる。 (5) As can be seen from FIG. 2 and FIG. 6, the first plate metal 20 of the TEL broadband antenna 10 and the circuit board 40 for the TEL antenna are overlapped to ground the first plate metal 20 and the circuit board 40. Is connected and integrated to simplify the structure. In addition, when such a configuration is not used, it is necessary to provide a circuit element including a conductor, such as a substrate, in the vicinity of the outside of the antenna conductor element, which causes a disadvantage that the antenna characteristics are deteriorated due to the influence of the conductor.

図17は給電点を挟んで互いに反対方向に延びる一対の導体素子を有するボウタイアンテナの基本形状(形状1)、及び変形例(形状2,3)を示す。ここでは、解析を簡単にするために、一対の導体素子は同一形状(合同)で、給電点に対し対称配置である場合を述べる。   FIG. 17 shows a basic shape (shape 1) and a modification (shapes 2 and 3) of a bow tie antenna having a pair of conductor elements extending in opposite directions with a feeding point interposed therebetween. Here, in order to simplify the analysis, a case will be described in which the pair of conductor elements have the same shape (congruent) and are symmetrically arranged with respect to the feeding point.

図17(a)の形状1は給電点を頂点に持つ三角形状であり、同図(b)の形状2は三角形の頂点を挟む二辺を外側に凸となるように直線的に変形した輪郭(換言すれば、一対の導体素子相互間の対向空間面積が狭くなるようにした輪郭)、同図(c)の形状3は一対の導体素子相互間の対向空間面積が狭くなるように給電点に向かって凸状に膨らんだ曲線の輪郭を有する半円形状の導体素子を示す。さらに、半楕円形状導体素子とすることも可能である。一対の導体素子相互間の対向空間面積が小さく、導体素子相互間のキャパシタンスの大きい方が広帯域にわたってより良好な帯域特性が得られる。   The shape 1 in FIG. 17A is a triangular shape having a feeding point as a vertex, and the shape 2 in FIG. 17B is a contour that is linearly deformed so that two sides sandwiching the vertex of the triangle are convex outward. (In other words, the outline in which the opposing space area between the pair of conductor elements is reduced), the shape 3 in FIG. 5C is a feeding point so that the opposing space area between the pair of conductor elements is reduced. The semicircle-shaped conductor element which has the outline of the curve which protruded convexly toward is shown. Furthermore, a semi-elliptical conductor element can be used. When the facing space area between the pair of conductor elements is small and the capacitance between the conductor elements is large, better band characteristics can be obtained over a wide band.

なお、図17において、一対の導体素子の面積を増やす場合には、輪郭を直線にするよりも曲線を用いた方が、周波数が変化した場合に、非相似形変化に起因するインピーダンス特性の急激な変動を抑制しやすい。   In FIG. 17, when the area of a pair of conductor elements is increased, the impedance characteristic caused by the non-similar shape change is sharper when the frequency is changed when the frequency is changed than when the contour is made a straight line. It is easy to suppress various fluctuations.

図18は形状1〜3をパラメータとしたVSWRとd/λ(但し、d=各導体素子の幅、d/2=各導体素子の長さ、λ=TEL電波の波長)との関係を示すグラフであり、VSWRは形状1より形状2が低く安定し、さらに形状3はそれより低く安定していることがわかる。但し、特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを接続した場合である。   FIG. 18 shows the relationship between VSWR using shapes 1 to 3 as parameters and d / λ (where d = width of each conductor element, d / 2 = length of each conductor element, λ = wavelength of TEL radio wave). It is a graph, and it can be seen that VSWR is stable in shape 2 lower than shape 1 and further stable in shape 3 lower than that. However, this is a case where a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is connected.

図19は一対の半円形状(半径を2/dとした半円)の導体素子を用いる形状3に対して、高さを増大させないでインダクタンス及びキャパシタンスを増加させる構成(形状3−1,3−2)を示し、実施の形態1のTEL用広帯域アンテナ10の導体素子として採用可能なものである。   FIG. 19 shows a configuration in which inductance and capacitance are increased without increasing the height (shapes 3-1 and 3 with respect to shape 3 using a pair of semicircular conductor elements (semicircle having a radius of 2 / d). 2), which can be employed as the conductor element of the TEL broadband antenna 10 of the first embodiment.

図19(a)は前記形状3であって、給電点を挟んで対向する一対の導体素子80,90は、半円形である。図19(b)の形状3−1は一方の導体素子90が、給電点に近い半円形の第1部分91と、第1部分90から略90°乃至90°以下の角度をなすように延在する第2部分92とを有する構成となっている。図19(c)の形状3−2は他方の導体素子80も、給電点に近い半円形の第1部分81と、第1部分80から略90°乃至90°以下の角度をなすように延在する第2部分82とを有する構成となっている。   FIG. 19A shows the shape 3, and the pair of conductor elements 80 and 90 facing each other across the feeding point are semicircular. The shape 3-1 in FIG. 19B extends so that one conductor element 90 forms an angle of approximately 90 ° to 90 ° with the semicircular first portion 91 close to the feeding point and the first portion 90. The second portion 92 is present. In the shape 3-2 of FIG. 19C, the other conductor element 80 also extends so as to form an angle of approximately 90 ° to 90 ° from the semicircular first portion 81 close to the feeding point and the first portion 80. The second portion 82 is present.

図20は形状3,3−1,3−2をパラメータとしたVSWRとd/λとの関係を示すグラフであり、VSWRは形状3より形状3−1が低い周波数域まで低く安定し、形状3−2はさらにそれより低い周波数域まで低く安定していることがわかる。但し、特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを接続した場合である。   FIG. 20 is a graph showing the relationship between VSWR and d / λ using the shapes 3, 3-1 and 3-2 as parameters. The shape of the VSWR is lower than that of the shape 3 in a lower frequency range and is stable. It can be seen that 3-2 is further stable to a lower frequency range. However, this is a case where a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is connected.

図21から図28は、本発明に係るアンテナ装置の実施の形態2であって、ボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ100を備えるアンテナ装置2を示す。説明の便宜上、図21及び図29Bのように、アンテナ装置2に対して直交三軸であるX軸、Y軸、Z軸を定義する。また、図29Bにおいて、Z軸と観測点とのなす角をθ°とし、観測点からXY平面に下した垂線とXY平面との交点と原点とを結ぶ直線がX軸となす角を方位角φとする。   FIGS. 21 to 28 show an antenna apparatus 2 according to a second embodiment of the antenna apparatus according to the present invention, which includes a TEL broadband antenna 100 based on a bowtie antenna. For convenience of explanation, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to the antenna device 2 are defined as shown in FIGS. In FIG. 29B, the angle between the Z axis and the observation point is θ °, and the angle between the intersection of the perpendicular line from the observation point to the XY plane and the origin of the XY plane and the origin is the azimuth angle. Let φ.

ボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ100は、給電点145を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子としての第1板状金属120及び第2導体素子としての第2板状金属130と、広帯域アンテナ用回路基板してのTELアンテナ用回路基板40(実施の形態1の図9Aと同構造)とを含む。   The TEL broadband antenna 100 based on the bow tie antenna includes a first plate metal 120 serving as a first conductor element and a second plate metal 130 serving as a second conductor element extending in opposite directions with the feeding point 145 interposed therebetween. And a TEL antenna circuit board 40 (same structure as FIG. 9A of the first embodiment) as a broadband antenna circuit board.

第1板状金属120は、給電点145から+Z方向に伸び、XZ平面と略平行な、給電点145を頂点とする略半円若しくは略半楕円形状の第1部分121と、この第1部分21からXY平面に略平行になるように−Y方向に折り曲げられて延在する第2部分122と、さらに第2部分から−Z方向に折り曲げられて延在する第3部分123とを有する。   The first plate-like metal 120 extends from the feeding point 145 in the + Z direction, is substantially parallel to the XZ plane, and has a substantially semicircular or substantially semi-elliptical first part 121 having the feeding point 145 as the apex, and the first part. 21 has a second portion 122 bent and extended in the −Y direction so as to be substantially parallel to the XY plane, and a third portion 123 bent and extended in the −Z direction from the second portion.

第2板状金属130は、給電点145を挟んで第1板状金属120と対称的な構造であり、給電点から−Z方向に伸び、XZ平面と略平行な、給電点145を頂点とする半円若しくは半楕円に近似した形状の第1部分131と、この第1部分131からXY平面に略平行になるように−Y方向に折り曲げられて延在する第2部分132と、さらに第2部分から+Z方向に折り曲げられて延在する第3部分133とを有する。   The second plate-like metal 130 has a symmetrical structure with the first plate-like metal 120 across the feeding point 145, extends in the −Z direction from the feeding point, and is substantially parallel to the XZ plane, with the feeding point 145 as the apex. A first portion 131 having a shape approximating a semicircle or semi-ellipse, a second portion 132 bent and extended in the −Y direction so as to be substantially parallel to the XY plane from the first portion 131, and And a third portion 133 that is bent in the + Z direction from the two portions and extends.

TEL用広帯域アンテナ100の第1板状金属120及び第2板状金属130は電波を透過させる樹脂製のレドーム160に固定される。第1板状金属120及び第2板状金属130の給電側には図9AのTELアンテナ用回路基板40が接続されており、第1及び第2板状金属120,130及びTELアンテナ用回路基板40はレドーム160内に収容されている。   The first plate metal 120 and the second plate metal 130 of the TEL broadband antenna 100 are fixed to a resin radome 160 that transmits radio waves. 9A is connected to the feeding side of the first plate metal 120 and the second plate metal 130, and the first and second plate metals 120 and 130 and the TEL antenna circuit board are connected. 40 is accommodated in the radome 160.

インピーダンス整合のためのTELアンテナ用回路基板40は実施の形態1の図9Aに示した通りであり、整合回路が搭載されており、TELアンテナ用回路基板40の整合回路を介してTEL用広帯域アンテナ100と同軸ケーブル47とが接続されている。すなわち、同軸ケーブル47は、整合回路41を介して図29Aの第1板状金属120の給電側端部120a及び第2板状金属130の給電側端部130aに接続される。図22や図24からわかるように、TEL用広帯域アンテナ100の第1板状金属120と、TELアンテナ用回路基板40とは重ねられ、第1板状金属120と回路基板40のグラウンドとが接続されて一体化されている。   The TEL antenna circuit board 40 for impedance matching is as shown in FIG. 9A of the first embodiment. The matching circuit is mounted on the TEL antenna circuit board 40 through the matching circuit of the TEL antenna circuit board 40. 100 and the coaxial cable 47 are connected. That is, the coaxial cable 47 is connected to the power supply side end 120a of the first plate metal 120 and the power supply side end 130a of the second plate metal 130 of FIG. As can be seen from FIGS. 22 and 24, the first plate metal 120 of the TEL broadband antenna 100 and the circuit board 40 for the TEL antenna are overlapped, and the first plate metal 120 and the ground of the circuit board 40 are connected. Have been integrated.

同軸ケーブル47の外部導体に漏洩電流が流れるのを抑制するために、同軸ケーブル47の外周には磁気コア75(例えばフェライトコア)が設けられている。磁気コア75も好ましくはレドーム160内に収容される。   In order to suppress leakage current from flowing through the outer conductor of the coaxial cable 47, a magnetic core 75 (for example, a ferrite core) is provided on the outer periphery of the coaxial cable 47. The magnetic core 75 is also preferably housed within the radome 160.

図30は、実施の形態2におけるボウタイアンテナを基にしたTEL用広帯域アンテナ100のVSWRの周波数特性を示し、LTEの広い周波数帯域にわたり、充分低いVSWRが実現できている。但し、特性インピーダンス50Ωの同軸ケーブルを接続した場合である。   FIG. 30 shows the frequency characteristics of VSWR of the TEL broadband antenna 100 based on the bow tie antenna in the second embodiment, and a sufficiently low VSWR can be realized over a wide frequency band of LTE. However, this is a case where a coaxial cable having a characteristic impedance of 50Ω is connected.

実施の形態2のアンテナ装置2を図29Bのように配置し、Z軸の+Z方向を天頂方向とすれば、TEL用広帯域アンテナ100は、図31のように、θ=90°(水平面)のθ偏波の平均利得が高くなる。なお、方位角φにおける利得の偏差は小さくなる。   When antenna apparatus 2 of Embodiment 2 is arranged as shown in FIG. 29B and the + Z direction of the Z axis is the zenith direction, TEL broadband antenna 100 has θ = 90 ° (horizontal plane) as shown in FIG. The average gain of θ polarization increases. The gain deviation at the azimuth angle φ is small.

図31は、TEL用広帯域アンテナ100のθ=90°(水平面)におけるθ偏波(垂直偏波)の平均利得(dBic)の周波数特性を示し、LTEの周波数帯域にわたり、充分な平均利得が確保できている。但し、平均利得(dBic)は図29Bの方位角φを0°から360°にわたって変化させたときの利得の平均値である。   FIG. 31 shows the frequency characteristics of the average gain (dBic) of the θ polarization (vertical polarization) at θ = 90 ° (horizontal plane) of the TEL broadband antenna 100, and a sufficient average gain is ensured over the LTE frequency band. is made of. However, the average gain (dBic) is an average value of gains when the azimuth angle φ in FIG. 29B is changed from 0 ° to 360 °.

実施の形態2に示すアンテナ装置2の構成によれば、給電点145を挟んで反対側に延びる第1及び第2板状金属120,130の第1部分121,131を、給電点145に向かって凸状に膨らんだ曲線の輪郭を有する略半円若しくは略半楕円形状とし、さらに第1部分121,131から折り曲げられた第2部分122,132及び第3部分123,133を有することで、キャパシタンス及びインダクタンスを増加させることができ、いっそう低い周波数域での特性改善が得られ、アンテナ装置2の外形の低背化が可能になる。   According to the configuration of the antenna device 2 shown in the second embodiment, the first portions 121 and 131 of the first and second plate-like metals 120 and 130 extending on the opposite side across the feeding point 145 are directed toward the feeding point 145. By having a substantially semicircular or substantially semi-elliptical shape having a curved contour bulging in a convex shape, and further having second portions 122 and 132 and third portions 123 and 133 bent from the first portions 121 and 131, Capacitance and inductance can be increased, characteristics can be improved in a lower frequency range, and the profile of the antenna device 2 can be reduced.

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。   The present invention has been described above by taking the embodiment as an example. However, it is understood by those skilled in the art that various modifications can be made to each component and each processing process of the embodiment within the scope of the claims. By the way. Hereinafter, modifications will be described.

上記各実施の形態のアンテナ装置を車載用とする場合、図1、図11及び図29BのXY平面が水平面に、Z軸における+Z方向を天頂方向に配置するのが普通であるが、このようなアンテナ装置の配置に限定されず、用途に応じて変更可能である。   When the antenna device of each of the above-described embodiments is mounted on a vehicle, the XY plane of FIGS. 1, 11 and 29B is generally arranged on the horizontal plane, and the + Z direction on the Z axis is arranged in the zenith direction. The arrangement of the antenna device is not limited and can be changed according to the application.

上記各実施の形態では、ボウタイアンテナを基にする広帯域アンテナの導体素子としての板状金属は、第1部分に対して第2部分を折曲して形成されている場合を例示したが、第1部分と第2部分との間を湾曲させて形成してもよい。上記実施の形態2の場合における第2部分と第3部分との間も湾曲させて形成しても差し支えない。   In each of the above embodiments, the case where the plate-like metal as the conductor element of the broadband antenna based on the bow tie antenna is formed by bending the second portion with respect to the first portion is exemplified. It may be formed by bending between the first portion and the second portion. In the case of the second embodiment, the second portion and the third portion may be formed to be curved.

上記実施の形態1では、ボウタイアンテナを基にする広帯域アンテナ10の導体素子の主要部はZ軸方向に沿った配置で、パッチアンテナ50はZ軸に略直交する平面に配置したが、広帯域アンテナ10とパッチアンテナ50の配置角度の設定は任意である。   In the first embodiment, the main part of the conductor element of the broadband antenna 10 based on the bow tie antenna is arranged along the Z-axis direction, and the patch antenna 50 is arranged on a plane substantially orthogonal to the Z-axis. 10 and the arrangement angle of the patch antenna 50 are arbitrary.

上記実施の形態2では第1及び第2板状金属200,300が略同一形状であるが、一方が例えば延在部分を持たない図17の形状1〜3等であってもよい。   In the second embodiment, the first and second plate-like metals 200 and 300 have substantially the same shape, but one of them may be, for example, the shapes 1 to 3 in FIG.

各実施の形態におけるTELアンテナ用回路基板やGNSS用アンテナ回路基板の回路構成は一例であって、その回路構成は適宜変更可能である。   The circuit configurations of the TEL antenna circuit board and the GNSS antenna circuit board in each embodiment are merely examples, and the circuit configurations can be changed as appropriate.

1 複合アンテナ装置
2 アンテナ装置
10,100 TEL用広帯域アンテナ
20,120 第1板状金属
21,121,131 第1部分
22,122,132 第2部分
23,24 リブ
23a,24a 切欠
30,130 第2板状金属
40 TELアンテナ用回路基板
41 整合回路
45,145 給電点
47,57 同軸ケーブル
50 パッチアンテナ
51 パッチアンテナ素子
55 GNSSアンテナ用回路基板
60,160 レドーム
70 シールドケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite antenna apparatus 2 Antenna apparatus 10,100 Broadband antenna 20,120 for TEL 1st plate-shaped metal 21,121,131 1st part 22,122,132 2nd part 23,24 Rib 23a, 24a Notch 30,130 1st Two-plate metal 40 TEL antenna circuit board 41 Matching circuits 45 and 145 Feed points 47 and 57 Coaxial cable 50 Patch antenna 51 Patch antenna element 55 GNSS antenna circuit board 60 and 160 Radome 70 Shield case

Claims (3)

給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子及び第2導体素子を有するボウタイアンテナを基とした広帯域アンテナを備え、
前記広帯域アンテナと、前記広帯域アンテナに給電する同軸ケーブルとの間に広帯域アンテナ用回路基板が介在しており、前記広帯域アンテナ用回路基板のグラウンドが前記第1又は第2導体素子に重ねて接続されて一体化されていることを特徴とするアンテナ装置。
A broadband antenna based on a bow tie antenna having a first conductor element and a second conductor element extending in opposite directions across the feed point;
A broadband antenna circuit board is interposed between the broadband antenna and a coaxial cable that feeds the broadband antenna, and a ground of the broadband antenna circuit board is overlapped and connected to the first or second conductor element. An antenna device characterized by being integrated.
給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子及び第2導体素子を有するボウタイアンテナを基とした広帯域アンテナを備え、
前記第1導体素子と前記第2導体素子は、互いに異なる形状で、前記給電点に対し非対称配置である、アンテナ装置。
A broadband antenna based on a bow tie antenna having a first conductor element and a second conductor element extending in opposite directions across the feed point;
The antenna device, wherein the first conductor element and the second conductor element have different shapes and are asymmetrically arranged with respect to the feeding point.
給電点を挟んで互いに反対方向に延びる第1導体素子及び第2導体素子を有するボウタイアンテナを基とした広帯域アンテナを備え、
前記第1及び第2導体素子の少なくとも一方は、前記第1及び第2導体素子相互間の対向空間面積が狭くなるように前記給電点に向かって凸となる曲線の輪郭を有し、
前記第1導体素子及び前記第2導体素子はそれぞれ板状金属であり、
直交三軸をそれぞれX軸、Y軸、Z軸とした場合に、
前記第1導体素子は、前記給電点から+Z方向に伸びXZ平面と略平行な部分を有し、かつ前記第2導体素子は、前記給電点から−Z方向に伸びXZ平面と略平行な部分を有し、
前記第1導体素子、前記第2導体素子の一方若しくは両方が、前記給電点に近い第1部分と、
前記第1部分に対して非平行となる領域を有するように、前記第1部分から折り曲げられて延在する第2部分と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
A broadband antenna based on a bow tie antenna having a first conductor element and a second conductor element extending in opposite directions across the feed point;
At least one of the first and second conductor elements has a contour of a curve that protrudes toward the feeding point so that an opposing space area between the first and second conductor elements is narrowed;
Each of the first conductor element and the second conductor element is a plate metal,
When the three orthogonal axes are the X, Y, and Z axes,
The first conductor element has a portion extending in the + Z direction from the feeding point and substantially parallel to the XZ plane, and the second conductor element extends in the −Z direction from the feeding point and substantially parallel to the XZ plane. Have
One or both of the first conductor element and the second conductor element is a first portion close to the feeding point;
An antenna device comprising: a second portion that is bent and extends from the first portion so as to have a region that is non-parallel to the first portion.
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