JP2020080527A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device.
航空機や車両等に搭載されるレーダーやセンサー装置をはじめ、無線LANや第5世代移動通信システム(5G)におけるMIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)伝送等では、電波を特定方向に送受信することができる小型で単一指向性のアンテナの役割は重要である。 Transmitting and receiving radio waves in a specific direction, such as radar and sensor devices mounted on aircraft and vehicles, wireless LAN and MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) transmission in 5G mobile communication systems (5G) The role of a small, unidirectional antenna that can do this is important.
金属地板上に放射素子を直線状に並べた低背指向性アンテナの一つとして、例えば八木・宇田モノポールアレイアンテナが知られている(例えば特許文献1を参照)。図15は、八木・宇田モノポールアレイアンテナ100hの構造斜視図であり、1本の棒状の放射器3h及び1本の棒状の反射器7hと、複数本(図示の例では10本)の金属体50hで構成される導波器5hと、を地板1h上に一直線方向に所定間隔で配置したものである。八木・宇田モノポールアレイアンテナの動作原理はよく知られており、放射器3hから放射される電磁波と、反射器7h及び導波器5hから再放射される電磁波の重ね合わせで特定方向の電磁波強度を高めるものである。
A Yagi-Uda monopole array antenna, for example, is known as one of low-profile directional antennas in which radiating elements are linearly arranged on a metal ground plane (see, for example, Patent Document 1). FIG. 15 is a structural perspective view of the Yagi-Uda
一方で見方を変えると、八木・宇田モノポールアレイアンテナにおける導波器の配列は、地板上に金属壁を周期的に配列した、いわゆるコルゲート構造の一種と捉えることができる。コルゲート構造は金属壁の高さや間隔(ピッチ)により伝播定数が変化し、地板上に1/4波長よりも小さい高さのコルゲートを配列すると表面波が伝播することが知られている。このような表面波伝播を利用した事例として、表面波伝送線路(特許文献2を参照)や表面波アンテナ(非特許文献1を参照)がある。また、反対にコルゲート壁の高さを1/4波長以上とした場合はチョークまたはシールドとして機能し、地板上の表面波伝播を抑えることができる(非特許文献2を参照)。 On the other hand, from a different point of view, the array of directors in the Yagi-Uda monopole array antenna can be regarded as a kind of so-called corrugated structure in which metal walls are arrayed periodically on the ground plane. It is known that in a corrugated structure, the propagation constant changes depending on the height and spacing (pitch) of the metal walls, and surface waves propagate when corrugations having a height smaller than ¼ wavelength are arranged on the ground plane. Examples of using such surface wave propagation include a surface wave transmission line (see Patent Document 2) and a surface wave antenna (see Non-Patent Document 1). On the other hand, when the height of the corrugated wall is ¼ wavelength or more, it functions as a choke or a shield and can suppress the propagation of surface waves on the ground plane (see Non-Patent Document 2).
八木・宇田モノポールアレイアンテナは導波器の数を増やすほど水平方向利得を高くすることができるが、その分アンテナの全長が大きくなってしまう。 The Yagi-Uda monopole array antenna can increase the horizontal gain as the number of directors increases, but the total length of the antenna increases accordingly.
また、特許文献2や非特許文献1のコルゲート線路は、金属壁の配列方向に対して垂直な平面波のみが伝播可能なため、モノポールアンテナのような放射源から放射状に広がっていく電磁波に対しては反射が大きくなってしまう。その場合は、放射状に広がる電磁波を、例えば電磁ホーンのようなもので一旦平面波に変換した後にコルゲート線路に導く必要があるが、装置の肥大化を招く。
Further, in the corrugated line of
本発明が解決しようとする課題は、利得の高い単一指向性のアンテナ装置を実現するための技術を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a technique for realizing a unidirectional antenna device having a high gain.
本発明の第1の態様は、地板と、前記地板に設けられた放射素子と、前記放射素子から所定の配列方向に沿って前記地板に配列されたN個(N≧2)の金属体の凸状部と、を備え、前記放射素子からの距離が近い順にi+1番目(i=1〜(N−1))の凸状部は、地板面において前記配列方向に直交する幅方向の長さが、i番目の凸状部より長い、アンテナ装置である。 A first aspect of the present invention includes a ground plate, a radiation element provided on the ground plate, and N (N≧2) metal bodies arranged on the ground plate along a predetermined arrangement direction from the radiation element. A convex portion, and the i+1-th (i=1 to (N-1)) convex portion in the order of decreasing distance from the radiating element has a length in the width direction orthogonal to the arrangement direction on the main plate surface. Is an antenna device that is longer than the i-th convex portion.
第1の態様によれば、地板に、放射素子から所定の配列方向に沿ってN個(N≧2)の金属体の凸状部を配列することができる。そして、当該凸状部の地板面において配列方向に直交する幅方向の長さを、放射素子からの距離が近い凸状部から順に次第に長くなるように設定して、電波の導波路を形成することができる。これによれば、配列方向の利得を高めることができ、利得の高い単一指向性のアンテナ装置を実現できる。 According to the first aspect, it is possible to arrange N (N≧2) convex portions of the metal body on the main plate along the predetermined arrangement direction from the radiation element. Then, the length of the convex portion in the width direction orthogonal to the array direction on the main plate surface is set so as to gradually increase from the convex portion closer to the radiating element in order to form a radio wave waveguide. be able to. According to this, the gain in the array direction can be increased, and a unidirectional antenna device with high gain can be realized.
前記N個の凸状部は、前記地板面に直交する方向から見た平面視において、前記放射素子を基準とした中心角90度以内に収まるとしてもよい。 The N convex portions may be included within a central angle of 90 degrees with respect to the radiating element in a plan view seen from a direction orthogonal to the main plate surface.
これにより、N個の凸状部を、前記地板面に直交する方向から見た平面視において、放射素子を基準とした中心角90度以内に収めることができる。 Thereby, the N convex portions can be accommodated within a central angle of 90 degrees with respect to the radiating element in a plan view seen from a direction orthogonal to the base plate surface.
前記凸状部は、前記地板面に直交する方向から見た平面視の形状が、前記放射素子に向かう凸状形状であってもよい。 The projecting portion may have a projecting shape facing the radiating element in a plan view viewed from a direction orthogonal to the main plate surface.
これにより、各凸状部の平面視の形状を、放射素子に向かう凸状形状とすることができる。凸状形状とは、例えば弧状でもよいし、V字状でもよい。 Thereby, the shape of each convex portion in a plan view can be a convex shape toward the radiating element. The convex shape may be, for example, an arc shape or a V shape.
前記Nは3以上であってもよい。 The N may be 3 or more.
これにより、3個以上の凸状部を配列して導波路を形成することができる。 This makes it possible to form a waveguide by arranging three or more convex portions.
前記地板は、傾斜面を有してもよい。 The base plate may have an inclined surface.
これにより、地板が傾斜面を有する場合であっても、その傾斜面に沿って配列方向にN個の凸状部を設けることで、上記の何れかと同様の効果を奏することができる。傾斜面は、勾配が一定で平坦な傾斜面の他、勾配が断続的に変化する屈曲しているような傾斜面や、勾配が連続的に変化する湾曲している傾斜面も含む。 Accordingly, even when the base plate has an inclined surface, by providing N convex portions in the arrangement direction along the inclined surface, the same effect as any of the above can be obtained. The inclined surface includes a flat inclined surface with a constant gradient, a curved inclined surface with a continuous gradient change, and a curved inclined surface with a continuous gradient change.
前記地板において前記放射素子を挟んで前記N個の凸状部とは反対側に設けられた反射器、を更に備えてもよい。 The base plate may further include a reflector provided on the opposite side of the N convex portions with the radiating element interposed therebetween.
これにより、反射器を備えたアンテナ装置を実現でき、配列方向の利得をより向上させることが可能となる。 As a result, it is possible to realize an antenna device including a reflector and further improve the gain in the array direction.
前記N個の凸状部は、前記地板に設けられた複数の溝状部によって、前記配列方向における前記地板面からの高さが相対的に変化することで形成されていてもよい。 The N convex portions may be formed by a plurality of groove-shaped portions provided on the base plate, in which a height from the base plate surface in the arrangement direction relatively changes.
これにより、地板に複数の溝状部を設けてN個の凸状部を形成することができる。 This makes it possible to provide a plurality of groove-shaped portions on the base plate to form N convex portions.
前記N個の凸状部に続けて前記配列方向に沿って前記地板に配列された複数の金属体の凸状部であって、前記幅方向の長さが、前記N個の凸状部のうちのN番目の凸状部の前記幅方向の長さ以下である複数の凸状部、を更に備えてもよい。 A convex portion of a plurality of metal bodies arranged on the base plate along the arrangement direction following the N convex portions, wherein the length in the width direction is equal to that of the N convex portions. You may further provide the some convex part below the length of the said N direction of the convex part of the said width direction.
これにより、N個の凸状部に続けて、幅方向の長さがN番目の凸状部の当該幅方向の長さ以下である複数の凸状部を配列した導波路を設けることができる。 This makes it possible to provide a waveguide in which a plurality of convex portions whose length in the width direction is equal to or less than the length of the N-th convex portion in the width direction are arranged subsequent to the N convex portions. ..
本発明の第2の態様は、車両の所定位置に所定向きに設置される筐体と、前記筐体に内蔵された上記の何れかのアンテナ装置であって、前記筐体が前記所定位置に前記所定向きに設置されたときに前記アンテナ装置の前記配列方向が前記車両を基準とする規定方向となる位置に内蔵されたアンテナ装置と、を具備する車載用アンテナ装置である。 A second aspect of the present invention is a housing installed in a predetermined position of a vehicle in a predetermined direction, and any one of the above antenna devices built in the housing, wherein the housing is provided at the predetermined position. An in-vehicle antenna device, comprising: an antenna device that is installed at a position where the arrangement direction of the antenna devices is a specified direction with respect to the vehicle when installed in the predetermined direction.
第2の態様によれば、上記の何れかと同様の効果を奏するアンテナ装置を、その凸状部の配列方向が車両を基準とする規定方向となるように車両に設置することができる。規定方向は、例えば車両の前方方向とするなど、車両を基準とした通信方向として定められる。 According to the second aspect, it is possible to install the antenna device having the same effect as any of the above in the vehicle such that the array direction of the convex portions is the specified direction with respect to the vehicle. The specified direction is defined as a communication direction based on the vehicle, such as the front direction of the vehicle.
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態の一例について説明する。以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and modes to which the present invention is applicable are not limited to the following embodiments. In the description of the drawings, the same parts are designated by the same reference numerals.
先ず、本実施形態では、方向を次のように定義する。凸状部となる金属体50が配列される「配列方向」である導波路60の方向をX軸方向とし、金属地板1の板面に垂直な方向をZ軸方向とし、これらに直交する方向をY軸方向とする。そして、X軸正方向を、放射器3から見て導波器5の金属体50が配列されている側に向かう方向とし、Z軸正方向を、金属地板1から見て金属体50が設けられた側に向かう方向とする。この直交3軸の方向が分かり易いように、各軸方向に平行な方向を示す参照方向を各図に付記した。あくまで方向の参照用として示しているものであり、各図に示した参照方向の交点は座標原点を意味するものではない。直交3軸の座標原点は、金属地板1上の放射器3の設置位置とする。
First, in this embodiment, the direction is defined as follows. The X-axis direction is the direction of the
図1は、本実施形態におけるアンテナ装置100の構成例を示す斜視図である。また、図2は、金属地板1を平面にして図1のアンテナ装置100を見た平面視(Z軸正方向からみたXY平面)の図である平面図であり、図3は、当該アンテナ装置100の側面図である。各図に示すように、本実施形態のアンテナ装置100は、平板状の金属地板(地板)1と、金属地板1上に設置された放射器3、導波器5、及び反射器7と、を備える。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an
放射器3は、地板に放射素子として設けられ、所定の周波数(以下、「動作周波数」という)の電波信号を送信又は受信する。本実施形態では、放射器3としてモノポールアンテナを用い、放射器3の高さを2.5[mm]とし、その動作周波数を例えば28.5[GHz](1波長が約10.5[mm])とした。モノポールアンテナに限らず、例えば、パッチアンテナや、ホーンアンテナ等を用いることもできる。 The radiator 3 is provided as a radiating element on the ground plane and transmits or receives a radio signal having a predetermined frequency (hereinafter, referred to as “operating frequency”). In the present embodiment, a monopole antenna is used as the radiator 3, the height of the radiator 3 is 2.5 [mm], and the operating frequency thereof is, for example, 28.5 [GHz] (one wavelength is about 10.5 [ mm]). Not only a monopole antenna, but also a patch antenna, a horn antenna, or the like can be used.
導波器5は、放射器3から離れる方向である配列方向(X軸正方向)に沿って、当該アンテナ装置100が送信又は受信する電波の導波路60を形成する。本実施形態では、放射器3を挟んで反射器7と反対側であるX軸正方向が配列方向とされる。そして、導波器5は、金属地板1上に、配列方向に沿って配列されたN個(N≧2)の金属体50の凸状部を備えて構成されている。このN個の金属体50の凸状部によって一種のコルゲート構造が構成される。本実施形態では、導波器5は、N個の凸状部となるN個の金属体50を金属地板1上に設けて構成される。具体的には、導波器5は、平面視(平面図である図2を参照)の形状が台形形状の柱状体である金属体50をN個(N≧2)有し、N個の金属体50を金属地板1上において導波路60となる配列方向に並べて設置することで、金属地板1上にN個の凸状部を配列する。
The
金属体50の平面視形状は、例示した台形形状に限らず、長方形形状であってもよい。また、金属体50のXZ平面に平行な断面形状は、長方形形状に限らず、半円形状や台形状、三角形状等としてもよい。
The planar view shape of the
ここで、コルゲート構造の導波路60を伝播する電波の伝播速度vは、角周波数ωを用いた次式(1)で表され、各金属体50のX軸方向の長さである厚さtや、隣り合う金属体50の間隔pに応じて真空中の伝播速度cよりも小さくなることが知られている。
そこで、式(1)の関係を所定の規則として用い、使用する周波数に基づいて、アンテナのサイズや要求される利得等から厚さt、高さh及び間隔pの最適値を求めて設定する。ただし、高さhについては、1/4波長未満の高さとする。また、金属体50の数は2個以上(N≧2)であればよいが、数を増やせば利得が向上するため、アンテナのサイズ等を考慮して3個以上(N≧3)が好適である。一例を挙げると、動作周波数を28.5[GHz]とするならば、例えば、厚さtは1.8[mm]とし、高さhは1.6[mm]とし、間隔pは2.8[mm]とすることが考えられる。また、金属体50の数は図1等では10個(N=10)として図示している。
Therefore, the relationship of Expression (1) is used as a predetermined rule, and the optimum values of the thickness t, the height h, and the interval p are set based on the size of the antenna, the required gain, etc., based on the frequency used. .. However, the height h is set to be less than a quarter wavelength. Further, the number of the
次に、各金属体50(50−1〜50−10)の幅wは、それぞれ異なる長さに設定される。幅wは、金属地板1の地板面において凸状体である金属体50の配列方向に直交するY軸方向を金属体50の幅方向とした場合、その幅方向の長さである。各金属体50の幅wは、放射器3との距離が近い方から数えてi+1番目(i=1〜(N−1))の金属体50の幅wが、i番目の金属体50の幅よりも長く設定される。すなわち、各金属体50は、配列方向(X軸正方向)に沿って、その幅wが放射器3の側から次第に長く(広く)なるように構成されている。また、各金属体50は、金属地板1の地板面に直交する方向(Z軸正方向)から見た平面視(平面(XY平面)図である図2を参照)において、放射素子である放射器3の位置を基準とした中心角θが90度以内に収まるように構成すると好適である。
Next, the width w of each metal body 50 (50-1 to 50-10) is set to a different length. The width w is a length in the width direction of the
本実施形態では、例えば角度θを約20度とした。そして、各金属体50の幅wは、放射器3に最も近い導波路60の一端側から順に、例えば金属体50−1が1[mm]、金属体50−2が2[mm]、金属体が3[mm]といった具合で徐々に長くなるように設定し、導波路60の他端の金属体50−10の幅wを10.5[mm]とした。
In this embodiment, for example, the angle θ is set to about 20 degrees. The width w of each
反射器7は、金属地板1において、放射器3を挟んで、N個の金属体50を有する導波器5とは反対側に設けられ、N個の金属体50の配列方向とは反対の延長方向(X軸負方向)に位置する。この反射器7は、金属地板1からの高さが1/4波長以上となる1つ又は複数の金属壁70(70−1,70−2)で構成される。本実施形態では、金属壁70は、平面視(平面図である図2を参照)の形状が略半円弧状の形状を有し、放射器3から見て放射方向の後方を囲うように配置される。また、半径の異なる金属壁70が所定の設置間隔を隔てて2つ並べて設置される。動作周波数を28.5[GHz]とするならば、各金属壁70−1,70−2の高さは例えば3.5[mm]とし、設置間隔は例えば2.5[mm]とすることができる。金属壁70は1つでもよいし、3つ以上設置する構成としてもよい。また、反射特性の優劣はあるものの、平面視の形状は半円弧状ではなく、長方形形状であってもよい。また、反射器7を設置しないアンテナ装置100を構成してもよい。
The
本実施形態のアンテナ装置100では、例えば、電波を送信する場合であれば、放射器3から電波が送信(放射)されて導波器5に入射し、導波路60の一端側から表面波として他端側へと伝播する。他端側へと伝播した電波は、例えば、外部の導波路(伝送路)や自由空間を媒体として更に伝播していく。本実施形態のアンテナ装置100では、導波器5を構成するN個の金属体50によって、放射器3の側からコルゲート構造の突起の幅が次第に広がるように導波路60が形成される。したがって、導波器5は、放射器3から放射状に広がる電波(球面波)の一部の位相を遅らせるレンズのような作用を発揮することで、球面波を平面波に整形して射出することができる。配列方向(X軸正方向)の利得を他の方向に比べて高めることができるため、単一指向性のアンテナとして作用することになる。
In the
ここで、図4に示すように、比較のために、Y軸方向の長さである幅が全て同じ角柱状の金属体50aを用いて導波器5aを構成したアンテナ装置100aを用意した。そして、本実施形態のアンテナ装置100と、図4に示した比較例のアンテナ装置100aとについて、それぞれ地板方向(XY平面)の指向性パターンを測定した。図5に、本実施形態のアンテナ装置100について測定した地板方向の指向性パターンを示す。また、図6に、比較例のアンテナ装置100aについて測定した地板方向の指向性パターンを示す。図5と図6とを比較すると、本実施形態のアンテナ装置100は、比較例のアンテナ装置100aよりも配列方向(X軸正方向)で利得が向上し、X軸正方向を中心とした一定の方位角に10[dBi]以上の利得が得られていることが分かる。
Here, as shown in FIG. 4, for comparison, an
以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置によれば、利得の高い単一指向性のアンテナ装置を実現できる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, a unidirectional antenna device with high gain can be realized.
本発明を適用可能な形態は上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜構成要素の追加・省略・変更を施すことができる。 The mode to which the present invention is applicable is not limited to the above-described embodiment, and constituent elements can be appropriately added, omitted, or changed.
[第1変形例]
例えば、上記実施形態では、反射器7を構成する金属壁70の平面視形状として半円弧状の例を示したが(図2等を参照)、金属壁70の形状は特に限定されない。図7は、第1変形例におけるアンテナ装置100bの構成例を示す斜視図である。図7では、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して示している。
[First Modification]
For example, in the above-described embodiment, an example in which the metal wall 70 forming the
本変形例では、反射器7bは、複数の角柱状の金属棒70bで構成される。そして、各金属棒70bは、放射器3から見て放射方向の反対側に放射器3を囲うように円弧状に複数並べて金属地板1上に立設される。金属棒70bの数は1つでもよいし、2つ以上としてもよく、その数は特に限定されない。また、配列形状は、円弧状ではなく、金属体50と平行な直線状であってもよい。
In this modification, the
[第2変形例]
また、上記実施形態では、導波器5を構成する全ての金属体50の幅wが異なる例を示したが、一部の幅を変える構成としてもよい。但し、その場合であっても、放射器3に近いN個(N≧2)の金属体50の凸状部を、放射器3との距離が近い方から数えてi+1番目(i=1〜(N−1))の幅wが、i番目の金属体50の幅よりも長く設定することとする。そして、N個の金属体50の凸状部に続けて、その幅wがN番目の金属体50の幅w以下である複数の凸状部(例えば、図8の金属体50cの凸状部)を配列方向(X軸正方向)に配列した構成としてもよい。
[Second Modification]
Further, in the above-described embodiment, an example in which the width w of all the
図8は、第2変形例におけるアンテナ装置100cの構成例を示す斜視図である。図8では、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して示している。本変形例のアンテナ装置100cでは、導波器5cは、上記実施形態と同様の要領で放射器3の側から幅を次第に広くした第1の導波路601を形成する部分と、この第1の導波路601で平面波とされた電波を伝播するための第2の導波路603を形成する部分と、で構成される。第2の導波路603の部分を構成する各金属体50cは、第1の導波路601の部分において最も幅の広い金属体50と略同じ幅である。本変形例のアンテナ装置100cにおいても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。第2の導波路603の部分を構成する各金属体50cの幅は、第1の導波路601の部分において最も幅の広い金属体50の幅以下としてもよい。
FIG. 8: is a perspective view which shows the structural example of the
[第3変形例]
また、上記実施形態では、平板状の金属地板1を例示したが(図1等を参照)、地板が平坦でなく、導波路の一部又は全部が傾斜している場合であっても、同様に適用可能である。傾斜面は、勾配が一定で平坦な傾斜面の他、勾配が断続的に変化する屈曲しているような傾斜面や、勾配が連続的に変化する湾曲している傾斜面であってもよい。
[Third Modification]
Further, in the above-described embodiment, the flat
図9は、第3変形例におけるアンテナ装置100dの構成例を示す斜視図である。図9では、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して示している。図9に示すように、本変形例のアンテナ装置100dの金属地板1dは、金属体50が配列されて導波路60を形成する部分が傾斜面10dを有する形状となっている。
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration example of an
上記実施形態と同様に、本変形例のアンテナ装置100dにおいても、送信又は受信する電波は表面波として導波路60に沿って伝播する。したがって、金属地板1dが傾斜面を有しており導波路60の一部が傾斜している場合であっても、その傾斜面に沿って導波器5を設ければよい。すなわち、上記実施形態と同様の要領で金属体50の形状、サイズを設定し、同様の要領で設定した間隔pで金属体50を配列することによって、上記実施形態と同様の効果を奏する。
Similarly to the above embodiment, also in the
ここでいう傾斜は、図9に示した上り坂の傾斜面に限らず、下り坂の傾斜面であってもよいし、上り/下り両方の傾斜を含むものでもよい。具体的には、導波路の一部が盛り上がって高くなっていたり、逆にすり鉢状に凹んでいたりしてもよく、その傾斜の緩急についても特に影響されない。地板の方向に沿って電波が伝播するだけで、上記実施形態の作用効果は同様に発揮される。したがって、設置場所を選ぶことなく、配列方向(X軸正方向)に高い利得を有する単一指向性のアンテナ装置を実現することができる。 The slope here is not limited to the slope of the uphill shown in FIG. 9, but may be the slope of the downhill, or may include the slope of both the uphill and the downhill. Specifically, a part of the waveguide may be raised and raised, or may be recessed like a mortar, and the inclination of the waveguide is not particularly affected. Only by propagating the radio wave along the direction of the ground plane, the effects of the above-described embodiment can be similarly exhibited. Therefore, it is possible to realize a unidirectional antenna device having a high gain in the arrangement direction (X-axis positive direction) without selecting the installation location.
[第4変形例]
また、上記実施形態では、金属体50の平面視形状(図2参照)を台形形状とし、Y軸方向に直線状の形状の例を示した(図1等を参照)。金属体50のY軸方向の形状は直線状でなく、放射器3の方向へ凸状に形成した形状であってもよい。
[Fourth Modification]
Further, in the above embodiment, the planar view shape (see FIG. 2) of the
図10は、この第4変形例におけるアンテナ装置100eの構成例を示す斜視図である。図10では、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して示している。図10に示すように、本変形例のアンテナ装置100eでは、導波器5eを構成する各金属体50eの平面視形状が放射器(放射素子)3に向かう凸状の湾曲形状(或いは弧状形状とも言える)とされている。また、湾曲形状ではなく、V字状の凸状形状としてもよい。湾曲形状やV字状の場合、導波器5を構成する凸状部である金属体50eの幅方向の長さを、その湾曲形状やV字形状に沿った長さとしてもよい。本変形例のアンテナ装置100eにおいても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
FIG. 10: is a perspective view which shows the structural example of the
[第5変形例]
また、第2変形例で例示したようなN個の金属体50の凸状部に続けて、その幅wがN番目の金属体50の幅w以下である複数の溝状部(例えば、図11の溝状部8i)を配列方向(X軸正方向)に配列した構成としてもよい。
[Fifth Modification]
In addition, a plurality of groove-shaped portions whose width w is equal to or less than the width w of the N-th metal body 50 (for example, in the figure Alternatively, the eleven groove-shaped
図11は、第5変形例におけるアンテナ装置100iの構成例を示す斜視図である。図11では、上記実施形態と同様の構成には同一の符号を付して示している。本変形例のアンテナ装置100iは、上記実施形態と同様の要領で放射器3の側から金属体50の幅を次第に広くして導波器5を構成する第1の導波路601iの部分と、この第1の導波路601iで平面波とされた電波を伝播するために溝状部8iが配列された第2の導波路603iを形成する部分と、を備える。第2の導波路603iの部分を構成する各溝状部8iは、第1の導波路601iの部分において最も幅の広い金属体50と略同じ幅である。
FIG. 11: is a perspective view which shows the structural example of the
そして、本変形例のアンテナ装置100iの金属地板1iは、中央に放射器3と導波器5とを配置するための凹部111iを有しており、その底面の導波器5の配置部分(金属体50が配列される第1の導波路601iの部分)が、放射器3に向かって下り勾配の傾斜を有する形状となっている。また、放射器3から見て放射方向の後方となる凹部111iの壁部分113iの形状が平面視(Z軸正方向からみたXY平面)において略半円状とされており、この壁部分113iが反射器として機能する。
The metal base plate 1i of the
本変形例のアンテナ装置100iにおいても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。第2の導波路603iの部分を構成する各溝状部8iの幅は、第1の導波路601iの部分において最も幅の広い金属体50の幅以下としてもよい。
Also in the
[第6変形例]
また、上記実施形態では、動作周波数として28.5[GHz]を例示したが、これに限定されるものではなく10[GHz]や30[GHz]であってもよい。ただし、動作周波数が小さいと装置が1/4波長以上の高さ等を確保するために大型化するため、反射器や放射器に要求される地板からの高さを考慮して20[GHz]以上の動作周波数に本実施形態のアンテナ装置を適用するのが好適である。具体的には、例えば、航空機や車両等に搭載されるレーダーやセンサー装置、車両等に設置される無線LANや5G等のレピータ装置、リフレクタ装置のアンテナ装置等に適用することができる。また、屋内の壁面・天井面、屋外の壁面等に設置される無線LANや5G等のマイクロ波・ミリ波通信の小型基地局及びレピータ装置、リフレクタ装置のアンテナ装置等に適用することができる。
[Sixth Modification]
Further, in the above embodiment, the operating frequency is 28.5 [GHz], but the operating frequency is not limited to this and may be 10 [GHz] or 30 [GHz]. However, if the operating frequency is small, the size of the device will increase in order to secure a height of 1/4 wavelength or more. Therefore, considering the height from the ground plane required for reflectors and radiators, 20 [GHz] It is preferable to apply the antenna device of this embodiment to the above operating frequencies. Specifically, it can be applied to, for example, a radar or sensor device mounted in an aircraft or a vehicle, a repeater device such as a wireless LAN or 5G installed in a vehicle, an antenna device of a reflector device, or the like. Further, the present invention can be applied to a wireless LAN or a small base station for microwave/millimeter wave communication such as 5G, a repeater device, an antenna device of a reflector device, etc., which is installed on an indoor wall surface/ceiling surface, an outdoor wall surface, or the like.
図12は、アンテナ装置100を車両200に適用した車載用アンテナ装置10の一例を示す図である。ここで、車載用アンテナ装置10の前後・左右・上下は、車両200への設置時における車両200の前後・左右・上下の方向と同じとする。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a vehicle-mounted
図12に示すように、本変形例の車載用アンテナ装置10は、上記実施形態のアンテナ装置100が筐体11に内蔵されて構成され、乗用車である車両200のルーフ201の後方上面に所定向きで設置される。車載用アンテナ装置10は、上記実施形態のアンテナ装置100に限らず、第1変形例〜第4変形例の何れかのアンテナ装置100b,100c,100d,100eや、これらの構成を組み合わせたアンテナ装置を内蔵して構成することもできる。
As shown in FIG. 12, a vehicle-mounted
具体的には、車載用アンテナ装置10の外形は、走行時の走行風を整流し流体抵抗を低減するフィン形状を有しており、前方が先細りで後方へ向かうに高さが高くなるようにデザインされている。そして、車載用アンテナ装置10は、先の細い方を前方にし、高さの高い方を後方にした向きで車両200の所定位置(ルーフ201の後方上面)に設置される。
Specifically, the outer shape of the vehicle-mounted
アンテナ装置100は、車載用アンテナ装置10が車両200の所定位置に設置されたときに所定向きになるように筐体11内に配置されている。具体的には、アンテナ装置100を用いて車両200が電波を送信又は受信する方向は、想定方向として、車両200を基準とする規定方向A1に定められている。また、アンテナ装置100が設置される車両200の位置も定められている。そこで、アンテナ装置100が車両200に設置されたときの配列方向(X軸正方向)が、その規定方向A1となるように、アンテナ装置100が筐体11に内蔵される位置及び姿勢が設定されている。
The
[第7変形例]
また、車両への適用は、第6変形例に示したフィン形状の車載用アンテナ装置10に限定されない。図13は、本変形例の車載用アンテナ装置10fを示す図であり、図14は、車載用アンテナ装置10fが備える一方のアンテナ装置100f−1の構成例を示す斜視図である。ここで、車載用アンテナ装置10の前後・左右・上下は、車両200fへの設置時における車両200fの前後・左右・上下の方向と同じとする。
[Seventh Modification]
Further, the application to the vehicle is not limited to the fin-shaped vehicle-mounted
本変形例の車載用アンテナ装置10fは、2つのアンテナ装置100f(100f−1,100f−2)が筐体11fに内蔵されて構成され、車両200fのルーフ201fの中央付近に設置される。そして、本変形例のアンテナ装置100fは、第3変形例のアンテナ装置100dと同様の構成を有する。第3変形例のアンテナ装置100dに、第1変形例、第2変形例、及び第4変形例の何れかのアンテナ装置100b,100c,100eの構成を組み合わせたアンテナ装置を内蔵して構成することもできる。
The vehicle-mounted
具体的には、車載用アンテナ装置10fは、車両200fのルーフ201fの中央付近において、傾斜面を有する凹部203fに所定向きで設置される。そして、2つのアンテナ装置100fは、図13中に拡大して示すように、凹部203fの形状に沿うように一部が傾斜面とされた金属地板1fを備える。傾斜面は平坦な面である必要はなく、湾曲面を含む。すなわち、凹部の形状が湾曲面を含む場合には、金属地板1fの形状を、当該湾曲面に沿う形状とすることができる。
Specifically, the vehicle-mounted
また、2つのアンテナ装置100fは、金属地板1f上の中央付近に配置された反射器7fが共通とされ、各アンテナ装置100fの放射器3fが、それぞれ反射器7fを挟んで前後に配置される。そして、放射器3fを挟んで反射器7fと反対側に、各々の導波器5fを構成する金属体50fが前後方向に沿って配列される。より詳細には、放射器3fの側から金属体50fの幅方向の長さが次第に広くされて導波路60が形成される。電波を送信する場合には、放射器3からの電波を平面波としてルーフ201fの表面に沿って導出して、前後方向に放出する。本構成の車載用アンテナ装置10fによれば、アンテナ装置100fの各構成をルーフ201fに形成された凹部203fに配置することができる。アンテナ装置100fの高さを低く抑えることができるため、車体の形状(意匠)を阻害せず、空力特性に優れたアンテナ装置を提供することができる。
Further, the two
[第8変形例]
また、上記実施形態では、金属地板1上にN個(N≧2)の金属体50を配列することでN個の凸状部を構成した導波器5の例を示した。導波器5は、地板面を基準とする高さが配列方向(X軸正方向)に規則的に変化する形状であれば、上記実施形態と同様の作用効果を発揮し得る。そのため、隣り合う金属体50の間の金属地板1の部分を凹部として、金属地板1と導波器5とを合わせた凹凸形状が波状になるように形成してもよい。金属体50を不要とし、金属地板1に溝状の複数の凹部を並行に設けて構成することとしてもよい。その場合、凹部は溝状であるが、各凹部の間は相対的に凸状部となる。したがって、相対的に形成されるN個(N≧2)の凸状部について、放射素子からの距離が近い順にi+1番目(i=1〜(N−1))の凸状部の幅方向の長さが、i番目の凸状部の幅方向の長さより長くなるように構成すればよい。
[Eighth Modification]
Further, in the above embodiment, an example of the
100,100b,100c,100d,100e,100f,100i…アンテナ装置
1,1d,1f,1i…金属地板
3,3f…放射器
5,5c,5e,5f…導波器
50,50c,50e,50f…金属体
60…導波路
601…第1の導波路
603…第2の導波路
7,7b,7f…反射器
70,70b…金属壁
8i…溝状部
10,10f…車載用アンテナ装置
200,200f…車両
A1…規定方向
100, 100b, 100c, 100d, 100e, 100f, 100i...
Claims (9)
前記地板に設けられた放射素子と、
前記放射素子から所定の配列方向に沿って前記地板に配列されたN個(N≧2)の金属体の凸状部と、
を備え、
前記放射素子からの距離が近い順にi+1番目(i=1〜(N−1))の凸状部は、地板面において前記配列方向に直交する幅方向の長さが、i番目の凸状部より長い、
アンテナ装置。 The ground plane,
A radiating element provided on the ground plane,
N (N≧2) convex portions of metal bodies arranged on the base plate along a predetermined arrangement direction from the radiating element,
Equipped with
The i+1-th (i=1 to (N-1)) convex portion in the order of decreasing distance from the radiating element has an i-th convex portion whose length in the width direction orthogonal to the arrangement direction on the main plate surface. Longer,
Antenna device.
請求項1に記載のアンテナ装置。 The N convex portions fit within a central angle of 90 degrees with respect to the radiating element in a plan view seen from a direction orthogonal to the main plate surface,
The antenna device according to claim 1.
請求項1又は2に記載のアンテナ装置。 The convex portion has a shape in plan view seen from a direction orthogonal to the main plate surface, and is a convex shape toward the radiating element,
The antenna device according to claim 1.
請求項1〜3の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The N is 3 or more,
The antenna device according to claim 1.
請求項1〜4の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The main plate has an inclined surface,
The antenna device according to claim 1.
を更に備えた請求項1〜5の何れか一項に記載のアンテナ装置。 A reflector provided on the base plate on the side opposite to the N convex portions with the radiating element interposed therebetween;
The antenna device according to claim 1, further comprising:
請求項1〜6の何れか一項に記載のアンテナ装置。 The N convex portions are formed by a plurality of groove-shaped portions provided on the base plate, and a height of the base plate surface in the arrangement direction relatively changes.
The antenna device according to any one of claims 1 to 6.
を更に備えた請求項1〜7の何れか一項に記載のアンテナ装置。 A convex portion of a plurality of metal bodies arranged on the main plate along the arrangement direction following the N convex portions, wherein the length in the width direction is equal to that of the N convex portions. A plurality of convex portions having a length in the width direction of the N-th convex portion,
The antenna device according to claim 1, further comprising:
前記筐体に内蔵された請求項1〜8の何れか一項に記載のアンテナ装置であって、前記筐体が前記所定位置に前記所定向きに設置されたときに前記アンテナ装置の前記配列方向が前記車両を基準とする規定方向となる位置に内蔵されたアンテナ装置と、
を具備する車載用アンテナ装置。 A casing installed in a predetermined position of the vehicle in a predetermined direction,
The antenna device according to any one of claims 1 to 8, which is built in the housing, wherein the arrangement direction of the antenna devices when the housing is installed at the predetermined position in the predetermined direction. An antenna device built in a position that is a specified direction with respect to the vehicle,
An in-vehicle antenna device comprising:
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