JP2021093705A - Microstrip antenna, microstrip antenna unit, and microstrip antenna unit group - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロストリップアンテナ、マイクロストリップアンテナユニット、及びマイクロストリップアンテナユニット群に関する。 The present invention relates to a microstrip antenna, a microstrip antenna unit, and a group of microstrip antenna units.
マイクロ波及びミリ波と呼ばれる電磁波が属する帯域を動作帯域とするアンテナの一態様として、マイクロストリップアンテナが知られている。マイクロストリップアンテナは、誘電体製の基板と、該基板の一方の主面に形成された導体層をパターニングすることによって得られた放射素子と、前記基板の他方の主面に形成された導体層をパターニングすることによって得られた地導体と、を備えている。地導体は、平面視した場合に、放射素子を包含する領域に形成されている。 A microstrip antenna is known as an aspect of an antenna whose operating band is a band to which electromagnetic waves called microwaves and millimeter waves belong. The microstrip antenna has a dielectric substrate, a radiation element obtained by patterning a conductor layer formed on one main surface of the substrate, and a conductor layer formed on the other main surface of the substrate. It is provided with a ground conductor obtained by patterning. The ground conductor is formed in a region including a radiating element when viewed in a plan view.
ところで、マイクロ波からミリ波へと電磁波の周波数が高周波化することに伴い、電磁波は回折しにくくなる。そのため、ミリ波を用いて移動通信を行う場合、ビルのような障害物に遮蔽された領域において、基地局と携帯端末との通信が困難になる場合がある。このような領域は、不感地帯と呼ばれる。このような不感地帯を解消するために、マイクロストリップアンテナを中継用のアンテナとして高層ビルの窓ガラスに貼り付けることが試みられている。 By the way, as the frequency of electromagnetic waves increases from microwaves to millimeter waves, it becomes difficult for electromagnetic waves to be diffracted. Therefore, when mobile communication is performed using millimeter waves, it may be difficult to communicate between the base station and the mobile terminal in an area shielded by an obstacle such as a building. Such areas are called dead zones. In order to eliminate such a dead zone, attempts have been made to attach a microstrip antenna to the window glass of a high-rise building as a relay antenna.
しかしながら、放射素子及び地導体の各々が、何れも、ベタパターンの導体層により構成されたマイクロストリップアンテナは、透光性を持たない。そのため、このようなマイクロストリップアンテナは、窓ガラスに貼り付けた場合に、目立ってしまうため、高層ビルの美観を損ねる場合がある。なお、ベタパターンの導体層とは、開口が形成されておらず、透光性を持たない導体層を意味する。 However, a microstrip antenna in which each of the radiating element and the ground conductor is composed of a solid pattern conductor layer does not have translucency. Therefore, such a microstrip antenna becomes conspicuous when attached to a window glass, which may spoil the aesthetic appearance of a high-rise building. The solid pattern conductor layer means a conductor layer having no openings and no translucency.
特許文献1には、放射素子及び地導体の少なくとも一方として、メッシュパターンの導体層を採用したマイクロストリップアンテナが記載されている。メッシュパターンの導体層には、複数の開口が規則的に形成されている。そのため、放射素子及び地導体としてメッシュパターンの導体層を採用することによって、透光性を有するマイクロストリップアンテナを提供することができる。すなわち、窓ガラスに貼り付けた場合であっても目立ちにくいマイクロストリップアンテナを提供することができる。
しかしながら、メッシュパターンの導体層には、上述したように複数の開口が規則的に形成されている。したがって、導体層の厚さが同じで有る場合、メッシュパターンの導体層における電気抵抗は、ベタパターンの導体層における電気抵抗を上回る。そのため、放射素子及び地導体としてメッシュパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナは、放射素子及び地導体としてベタパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナと比較して、放射特性が低下しやすい。 However, as described above, a plurality of openings are regularly formed in the conductor layer of the mesh pattern. Therefore, when the thickness of the conductor layers is the same, the electric resistance in the conductor layer of the mesh pattern exceeds the electric resistance in the conductor layer of the solid pattern. Therefore, a microstrip antenna using a mesh pattern conductor layer as a radiating element and a ground conductor tends to have lower radiation characteristics than a microstrip antenna using a solid pattern conductor layer as a radiating element and a ground conductor.
本発明の一態様は、上述した課題に鑑み成されたものであり、その目的は、放射素子及び地導体としてメッシュパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナ、マイクロストリップアンテナユニット、及びマイクロストリップアンテナユニット群において、放射特性を向上させることである。 One aspect of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is a microstrip antenna, a microstrip antenna unit, and a microstrip antenna using a conductor layer of a mesh pattern as a radiation element and a ground conductor. It is to improve the radiation characteristics in the unit group.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様に係るマイクロストリップアンテナは、透光性を有する誘電体製の基板と、前記基板の一方の主面に形成され、且つ、メッシュパターンの導体層により構成された主要部を含み、且つ、平面視した場合に長方形状である放射素子と、前記基板の他方の主面のうち、平面視した場合に少なくとも前記放射素子を包含する領域に形成され、且つ、メッシュパターンの導体層により構成された主要部を含む地導体と、前記放射素子と同一面上に設けられ、且つ、前記放射素子に外接する長方形の一辺である第1の辺において、一端が前記放射素子に接続された給電線と、を備えている。第1の態様において、前記放射素子には、少なくとも前記第1の辺に沿って該放射素子を縁取る帯状の外枠であって、前記放射素子の前記主要部よりも電気抵抗が低い導体層により構成された外枠が設けられている。 In order to solve the above problems, the microstrip antenna according to the first aspect of the present invention is formed on a light-transmitting dielectric substrate and one main surface of the substrate, and has a mesh pattern. A radiating element that includes the main part composed of the conductor layer of the above and is rectangular when viewed in a plan view, and a region of the other main surface of the substrate that includes at least the radiating element when viewed in a plan view. The first side, which is one side of a rectangle formed on the same surface as the ground conductor including the main part formed of the conductor layer of the mesh pattern and circumscribing the radiating element and circumscribing the radiating element. On the side, one end is provided with a feeding line connected to the radiating element. In the first aspect, the radiating element is a conductor layer having a band-shaped outer frame that borders the radiating element at least along the first side and having a lower electric resistance than the main part of the radiating element. An outer frame composed of is provided.
平面視した場合に外接する図形が長方形である放射素子を、該長方形の第1の辺において該放射素子に接続された給電線を用いて励振する場合、給電線から放射素子に供給された電流は、長方形状である放射素子の4辺に沿ったエッジ領域を流れやすい。特に、4辺に沿ったエッジ領域のなかでも、第1の辺に対応するエッジ領域を、電流は流れやすい。 When an radiating element whose circumscribing figure is rectangular when viewed in a plan view is excited by using a feeder connected to the radiating element on the first side of the rectangle, the current supplied to the radiating element from the feeder is used. Is easy to flow in the edge region along the four sides of the rectangular radiating element. In particular, among the edge regions along the four sides, the current easily flows through the edge region corresponding to the first side.
上記の構成によれば、特に電流が流れやすい第1の辺に対応するエッジ領域に、前記放射素子の前記主要部よりも電気抵抗が低い導体層により構成された外枠が設けられている。その結果、外枠の電気抵抗は、メッシュパターンの導体層を用いた外枠以外の部分の電気抵抗と比較して低い。 According to the above configuration, an outer frame formed of a conductor layer having a lower electrical resistance than the main portion of the radiating element is provided in an edge region corresponding to a first side in which a current easily flows. As a result, the electrical resistance of the outer frame is lower than that of the portion other than the outer frame using the conductor layer of the mesh pattern.
したがって、第1の態様は、主要部がメッシュパターンの導体層により構成された放射素子及び地導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、放射特性を向上させることができる。換言すれば、第1の態様は、窓ガラスに貼り付けた場合であっても目立ちにくく、且つ、放射特性が優れたマイクロストリップアンテナである。 Therefore, in the first aspect, the radiation characteristics can be improved in a microstrip antenna including a radiation element and a ground conductor whose main part is composed of a conductor layer having a mesh pattern. In other words, the first aspect is a microstrip antenna that is inconspicuous even when attached to a window glass and has excellent radiation characteristics.
また、本発明の第2の態様に係るマイクロストリップアンテナは、上述した第1の態様において、前記外枠は、少なくとも、前記第1の辺と、該第1の辺を挟み込む第2の辺及び第3の辺とに沿って 、該放射素子を縁取る、構成を採用している。 Further, in the microstrip antenna according to the second aspect of the present invention, in the first aspect described above, the outer frame includes at least the first side, the second side sandwiching the first side, and the second side. A configuration is adopted in which the radiating element is bordered along the third side.
上記の構成によれば、特に電流が流れやすい第1の辺に対応するエッジ領域に加えて、電流が流れやすい第2の辺及び第3の辺に対応するエッジ領域にも外枠が設けられている。したがって、第2の態様は、窓ガラスに貼り付けた場合であっても目立ちにくく、且つ、更に放射特性が優れたマイクロストリップアンテナである。 According to the above configuration, in addition to the edge region corresponding to the first side where the current easily flows, the outer frame is also provided in the second side and the edge region corresponding to the third side where the current easily flows. ing. Therefore, the second aspect is a microstrip antenna that is inconspicuous even when attached to a window glass and has excellent radiation characteristics.
また、本発明の第3の態様に係るマイクロストリップアンテナは、上述した第2の態様において、前記外枠は、前記長方形の4辺の全てに沿って前記放射素子を縁取る帯状の外枠である、構成を採用している。 Further, in the microstrip antenna according to the third aspect of the present invention, in the second aspect described above, the outer frame is a band-shaped outer frame that borders the radiating element along all four sides of the rectangle. There is a configuration adopted.
上記の構成によれば、放射素子には、4辺の全てに沿って外枠が設けられているため、主要部がメッシュパターンの導体層により構成された放射素子及び地導体を備えたマイクロストリップアンテナにおいて、放射特性をより一層向上させることができる。 According to the above configuration, since the radiating element is provided with an outer frame along all four sides, the microstrip including the radiating element and the ground conductor whose main part is composed of a conductor layer having a mesh pattern. In the antenna, the radiation characteristics can be further improved.
また、本発明の第4の態様に係るマイクロストリップアンテナは、上述した第1の態様〜第3の態様の何れかにおいて、前記放射素子には、一端が前記外枠のうち前記第1の辺に沿った部分に接続され、前記第1の辺と垂直な方向に延伸された帯状の内枠であって、前記放射素子の前記主要部よりも電気抵抗が低い導体層により構成された内枠が更に設けられている、構成を採用している。 Further, in any of the above-mentioned first to third aspects, the microstrip antenna according to the fourth aspect of the present invention has one end of the radiating element on the first side of the outer frame. An inner frame formed of a conductor layer which is connected to a portion along the above and extended in a direction perpendicular to the first side and has a lower electric resistance than the main part of the radiating element. The configuration is adopted, which is further provided with.
上記の構成によれば、内枠の本数や幅や長さを適宜調整することによって、放射素子と地導体との間に生じる静電容量を、所望の値にする又は所望の値に近づけることができる。 According to the above configuration, by appropriately adjusting the number, width, and length of the inner frame, the capacitance generated between the radiating element and the ground conductor can be set to a desired value or approached to a desired value. Can be done.
また、本発明の第5の態様に係るマイクロストリップアンテナは、上述した第1の態様〜第4の態様の何れか一態様において、前記給電線の幅は、前記第1の辺のうち前記給電線が接続されている接続点に近づくにしたがって細くなる、構成を採用している。 Further, in the microstrip antenna according to the fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects described above, the width of the feeder line is the supply of the first side. A configuration is adopted in which the wire becomes thinner as it approaches the connection point to which it is connected.
上記の構成によれば、給電線の幅を適宜調整することによって、給電線と放射素子との間におけるインピーダンスの整合を、よくすることができる。 According to the above configuration, the impedance matching between the feeder line and the radiating element can be improved by appropriately adjusting the width of the feeder line.
また、本発明の第6の態様に係るマイクロストリップアンテナは、上述した第1の態様〜第5の態様の何れか一態様において、前記第1の辺のうち前記給電線が接続されている接続点の両脇には、一対の切り欠きが形成されている、構成を採用している。 Further, the microstrip antenna according to the sixth aspect of the present invention is a connection in which the feeding line is connected among the first side in any one of the first to fifth aspects described above. A pair of notches are formed on both sides of the point.
上記の構成によれば、一対の切り欠きの形状及びサイズを適宜調整することによって、給電線と放射素子とにおけるインピーダンスの整合を、よくすることができる。 According to the above configuration, the impedance matching between the feeder line and the radiating element can be improved by appropriately adjusting the shape and size of the pair of notches.
また、本発明の第7の態様に係るマイクロストリップアンテナは、上述した第1の態様〜第6の態様の何れか一態様において、前記放射素子を保持する第1誘電体層と、前記地導体を保持する第2誘電体層と、前記基板の一方の主面に前記第1誘電体層及び前記放射素子の少なくとも何れか一方を固定する第1固定部材と、前記基板の他方の主面に前記第2誘電体層及び前記地導体の少なくとも何れか一方を固定する第2固定部材と、を更に備えている、構成を採用している。 Further, the microstrip antenna according to the seventh aspect of the present invention has the first dielectric layer holding the radiating element and the ground conductor in any one of the first to sixth aspects described above. On the other main surface of the substrate, the second dielectric layer for fixing at least one of the first dielectric layer and the radiation element on one main surface of the substrate, and the first fixing member for fixing at least one of the radiation elements. A configuration is adopted in which the second dielectric layer and the second fixing member for fixing at least one of the ground conductors are further provided.
上記の構成によれば、マイクロストリップアンテナを容易に製造することができる。 According to the above configuration, the microstrip antenna can be easily manufactured.
また、本発明の第8の態様に係るマイクロストリップアンテナユニットは、上述した第1の態様〜第7の態様の何れか一態様に係るマイクロストリップアンテナを複数備えたマイクロストリップアンテナユニットであって、各マイクロストリップアンテナを構成する基板が単一の基板である、構成を採用している。 Further, the microstrip antenna unit according to the eighth aspect of the present invention is a microstrip antenna unit including a plurality of microstrip antennas according to any one of the first to seventh aspects described above. The configuration is adopted in which the substrate constituting each microstrip antenna is a single substrate.
上記の構成によれば、本発明の何れか一態様に係るマイクロストリップアンテナと比較して、放射特性を更に高めることができる。また、各マイクロストリップアンテナが単一の基板を用いて構成されていることにより、各マイクロストリップアンテナの指向性を揃えやすくなる、あるいは、制御し易くなる。 According to the above configuration, the radiation characteristics can be further enhanced as compared with the microstrip antenna according to any one aspect of the present invention. Further, since each microstrip antenna is configured by using a single substrate, it becomes easy to align the directivity of each microstrip antenna or to control it.
また、本発明の第9の態様に係るマイクロストリップアンテナユニットは、上述した第8の態様に係るマイクロストリップアンテナユニットにおいて、前記複数のマイクロストリップアンテナは、各々が長方形状の各頂点に対応する位置に設けられた第1〜第4のマイクロストリップアンテナにより構成されており、前記第1マイクロストリップアンテナ及び前記第2マイクロストリップアンテナの各々の給電線を第1副給電線にまとめる第1分岐部と、前記第3マイクロストリップアンテナ及び前記第4マイクロストリップアンテナの各々の給電線を第2副給電線にまとめる第2分岐部と、前記第1副給電線及び前記第2副給電線を主給電線にまとめる第3分岐部と、を更に備え、前記第1分岐部から前記第1マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離、前記第1分岐部から前記第2マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離、前記第2分岐部から前記第3マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離、及び前記第2分岐部から前記第4マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離は、等しく、且つ、前記第3分岐部から前記第1分岐部までの距離、及び、前記第3分岐部から前記第2分岐部までの距離は、異なる、構成を採用している。 Further, the microstrip antenna unit according to the ninth aspect of the present invention is the microstrip antenna unit according to the eighth aspect described above, and the plurality of microstrip antennas are located at positions corresponding to the respective apex of the rectangular shape. It is composed of the first to fourth microstrip antennas provided in the above, and has a first branch portion that combines the feeding lines of the first microstrip antenna and the second microstrip antenna into a first sub feeding line. , The second branch portion that combines the feeding lines of the third microstrip antenna and the fourth microstrip antenna into the second sub feeding line, and the first sub feeding line and the second sub feeding line are the main feeding lines. The distance from the first branch to the radiating element of the first microstrip antenna, the distance from the first branch to the radiating element of the second microstrip antenna, The distance from the second branch to the radiating element of the third microstrip antenna and the distance from the second branch to the radiating element of the fourth microstrip antenna are equal and from the third branch. The distance to the first branch portion and the distance from the third branch portion to the second branch portion are different.
上記の構成によれば、第3分岐部から第1分岐部までの距離、及び、第3分岐部から第2分岐部までの距離が等しい場合、すなわち、第3分岐部から第1〜第4のマイクロストリップアンテナの各放射素子までの距離が等しい場合と比較して、マイクロストリップアンテナユニットの指向性を変化させることができる。したがって、第3分岐部の位置を調整することによって、マイクロストリップアンテナユニットの指向性を調整することができる。 According to the above configuration, when the distance from the third branch to the first branch and the distance from the third branch to the second branch are equal, that is, from the third branch to the first to fourth branches. The directivity of the microstrip antenna unit can be changed as compared with the case where the distances to the respective radiating elements of the microstrip antenna are equal. Therefore, the directivity of the microstrip antenna unit can be adjusted by adjusting the position of the third branch portion.
また、本発明の第10の態様に係るマイクロストリップアンテナユニットは、上述した第8又は第9の態様に係るマイクロストリップアンテナユニットにおいて、前記単一の基板の一方の主面側に設けられたスペーサであって、前記単一の基板と、他の構造物との間に所定の間隔を設けるスペーサを更に備えている、構成を採用している。 Further, the microstrip antenna unit according to the tenth aspect of the present invention is the spacer provided on one main surface side of the single substrate in the microstrip antenna unit according to the eighth or ninth aspect described above. However, a configuration is adopted in which the single substrate is further provided with a spacer for providing a predetermined distance between the single substrate and another structure.
上記の構成によれば、マイクロストリップアンテナユニットを他の構造物の表面近傍に設置する場合に、マイクロストリップアンテナユニットを他の構造物から所定の間隔だけ離間させることができる。したがって、所定の距離を適宜設計することによって、他の構造物の内部に金属などの導体が存在する場合であっても、放射特性の低下を抑制することができる。 According to the above configuration, when the microstrip antenna unit is installed near the surface of another structure, the microstrip antenna unit can be separated from the other structure by a predetermined distance. Therefore, by appropriately designing a predetermined distance, it is possible to suppress a decrease in radiation characteristics even when a conductor such as metal is present inside another structure.
また、本発明の第10の態様に係るマイクロストリップアンテナユニット群は、上述した第7〜第9の態様に係るマイクロストリップアンテナユニットを複数備えたマイクロストリップアンテナユニット群であって、各マイクロストリップアンテナユニットを構成する単一の基板が、各マイクロストリップアンテナユニットのあいだにおいて共有されている、構成を採用している。 Further, the microstrip antenna unit group according to the tenth aspect of the present invention is a microstrip antenna unit group including a plurality of microstrip antenna units according to the seventh to ninth aspects described above, and each microstrip antenna. The single substrate that makes up the unit adopts a configuration that is shared between each microstrip antenna unit.
上記の構成によれば、複数のマイクロストリップアンテナユニットが単一の基板を共有することによって集積化できる。 According to the above configuration, a plurality of microstrip antenna units can be integrated by sharing a single substrate.
本発明の一態様によれば、放射素子及び地導体としてメッシュパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナにおいて、放射特性を向上させることができる。 According to one aspect of the present invention, the radiation characteristics can be improved in a microstrip antenna using a conductor layer having a mesh pattern as a radiation element and a ground conductor.
〔第1の実施形態〕
本発明の第1の実施形態に係るマイクロストリップアンテナ10について、図1を参照して説明する。図1の(a)は、マイクロストリップアンテナ10の斜視図であり、(b)及び(c)の各々は、それぞれ、マイクロストリップアンテナ10の平面図及び下面図である。なお、本実施形態において、マイクロストリップアンテナ10が備えている放射素子13の平面図を平面図と呼び、マイクロストリップアンテナ10が備えている地導体12の平面図を下面図と呼ぶ。また、マイクロストリップアンテナ10の一態様であるマイクロストリップアンテナ10’について、図2を参照して説明する。図2は、マイクロストリップアンテナ10’の一態様を示す平面図である。
[First Embodiment]
The
マイクロストリップアンテナ10は、各設計パラメータを適宜設計することによりマイクロ波又はミリ波と呼ばれる電磁波が属する帯域を動作帯域として、良好な放射特性を得ることができる。マイクロストリップアンテナ10が動作帯域とする帯域は、マイクロ波又はミリ波と呼ばれる電磁波が属する帯域に含まれていれば限定されない。なお、本実施形態では、マイクロストリップアンテナ10の動作帯域は、3.5GHz帯であるものとする。
By appropriately designing each design parameter, the
<マイクロストリップアンテナ10の構成>
図1の(a)〜(c)に示すように、マイクロストリップアンテナ10は、基板11、地導体12、放射素子13、及び給電線14を備えている。
<Structure of
As shown in FIGS. 1A to 1C, the
(基板11)
基板11は、透光性を有する誘電体製である。本実施形態では、基板11を構成する誘電体としてアクリル系樹脂を採用している。ただし、基板11を構成する誘電体は、これに限定されない。基板11を構成する誘電体は、比誘電率や誘電正接などの物性値を考慮して適宜選択すればよい。基板11を構成する誘電体の他の例としては、液晶ポリマー(LCP,Liquid Crystal Polymer)樹脂やガラスなどが挙げられる。また、基板11としては、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP,Glass Fiber Reinforced Plastic)を用いたプリント基板を好適に用いることもできる。プリント基板を構成するGFRPは、限定されないが、一例としてガラスエポキシ基板(規格名称としてはFR−4)などが挙げられる。
(Board 11)
The
基板11を構成する一対の主面のうち、一方の主面(図1の(a)において上側に配置されている主面)を主面11aと称し、他方の主面(図1の(a)において下側に配置されている主面)を主面11bと称する。
Of the pair of main surfaces constituting the
(地導体12)
地導体12は、メッシュパターンの導体層により構成されている。ただし、本発明の一態様において、地導体12は、少なくとも主要部がメッシュパターンの導体層により構成されていてもよい。このような場合、例えば、地導体12の外縁領域は、ベタパターンの導体層又はベタパターンの導体層と同等の電気抵抗を有する導体層により構成されていてもよい。
(Ground conductor 12)
The
本実施形態では、地導体12を構成する導体として銅を採用している。ただし、地導体12を構成する導体は、これに限定されない。地導体12を構成する導体は、導電率や加工のしやすいさなどを考慮して適宜選択すればよい。地導体12を構成する導体の他の例としては、抵抗率が小さな金属(例えば、銀、アルミ、及び金)が挙げられる。また、地導体12を構成する導体は、導体ペーストのように樹脂や有機溶媒などの誘電体を含んでいてもよい。
In this embodiment, copper is used as the conductor constituting the
本実施形態では、地導体12は、平面視において正方形状である複数の開口がマトリクス状に形成されたメッシュパターン(図1の(c)参照)であって、開口率が85%であるメッシュパターンを採用している。ただし、地導体12において採用するメッシュパターンは、これに限定されない。地導体12において採用するメッシュパターンは、透光性(換言すれば開口率)を考慮して適宜選択すればよい。例えば、平面視における複数の開口の形状は、円形状及び正六角形状であってもよい。また、開口率は、どの程度目立ちにくくするか、及び、地導体のシート抵抗をどの程度に設定するのかに応じて、適宜選択することができる。
In the present embodiment, the
また、メッシュパターンの導体層の構成及び製造方法は、限定されるものではない。例えば、誘電体製の基板の一対の主面にベタパターンの導体層が形成された両面基板を用いて、ベタパターンの導体層をパターニングすることによってメッシュパターンの導体層を得ることができる。ベタパターンの導体層をパターニングする方法は限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法を好適に利用できる。また、銀ペーストや銅ペーストなどに代表される導体ペーストを用いてメッシュパターンの導体層を描画することができる。また、市販されているメッシュパターンの導体層の中から適宜選択することもできる。 Further, the structure and manufacturing method of the conductor layer of the mesh pattern are not limited. For example, a mesh pattern conductor layer can be obtained by patterning a solid pattern conductor layer using a double-sided substrate in which a solid pattern conductor layer is formed on a pair of main surfaces of a dielectric substrate. The method for patterning the solid pattern conductor layer is not limited, but for example, a photolithography method can be preferably used. Further, the conductor layer of the mesh pattern can be drawn by using a conductor paste typified by silver paste or copper paste. Further, it can be appropriately selected from commercially available conductor layers having a mesh pattern.
なお、メッシュパターンの開口率を大きくすればするほど、窓ガラスなどのガラス板に貼り付けた場合であっても地導体12(結果としてマイクロストリップアンテナ10)を目立ちにくくすることができる。その一方で、地導体12と放射素子13との間に生じる静電容量が小さくなり、マイクロストリップアンテナ10の放射特性が低下する場合がある。マイクロストリップアンテナ10を目立ちにくくさせるために、地導体12において採用するメッシュパターンの開口率は、80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。ただし、開口率を大きくしすぎてしまうと、メッシュパターンのシート抵抗値が大きくなるため、良好な放射特性を得ることが難しくなる。良好な放射特性を得るために、メッシュパターンのシート抵抗値は、1Ω/sq以下であることが好ましく、0.1Ω/sq以下であることがより好ましい。これらの条件に鑑みると、地導体12を構成する導体として銅を採用した場合、マイクロストリップアンテナ10を目立ちにくくさせつつ良好な放射特性を得るために、地導体12において採用するメッシュパターンの開口率は、80%以上90%以下であることが好ましい。
As the aperture ratio of the mesh pattern is increased, the ground conductor 12 (as a result, the microstrip antenna 10) can be made less noticeable even when the mesh pattern is attached to a glass plate such as a window glass. On the other hand, the capacitance generated between the
本実施形態において、地導体12は、図1の(c)に示すように、基板11の主面11bの全面に形成されている。一方、後述する放射素子13は、図1の(b)に示すように、基板11の主面11aの一部に形成されている。したがって、地導体12は、平面視した場合に、放射素子を包含する領域に形成されている。このように、地導体12は、平面視した場合に、放射素子を包含する領域に形成されていればよく、地導体12を形成する領域の形状及び大きさは、適宜設計することができる。
In the present embodiment, the
なお、主面11bと地導体12とを互いに接合する手段は、限定されるものではなく適宜選択することができる。
The means for joining the
基板11の主面11a,11bの各々にベタパターンの導体層が形成された、いわゆる両面板を用いてマイクロストリップアンテナ10を製造する場合、主面11bと地導体12とは、分子間力により接合されている。すなわち、主面11bと地導体12との間に介在する接着層は、存在しない。本実施形態においては、主面11bと地導体12との間に接着層が介在しないものとしてマイクロストリップアンテナ10を図示している。
When the
一方、基板11と、基板11とは接合されていない銅箔を用いてマイクロストリップアンテナ10を製造する場合、メッシュパターンの地導体12を成形したうえで、接着層を用いて主面11bと地導体12とを接合すればよい。
On the other hand, when the
(放射素子13)
放射素子13は、主要部と外枠131とを含んでいる。主要部(外枠131以外の部分)は、メッシュパターンの導体層により構成されている。本実施形態においては、放射素子13の主要部を構成するメッシュパターンの導体層として、以下のように地導体12を構成するメッシュパターンの導体層と同一のものを採用している。
(Radiation element 13)
The radiating
本実施形態では、放射素子13は、平面視において正方形状である複数の開口がマトリクス状に形成されたメッシュパターン(図1の(b)参照)であって、開口率が85%であるメッシュパターンを採用している。ただし、放射素子13において採用するメッシュパターンは、これに限定されない。放射素子13において採用するメッシュパターンは、透光性(換言すれば開口率)を考慮して適宜選択すればよい。例えば、平面視における複数の開口の形状は、円形状及び正六角形状であってもよい。また、開口率は、どの程度目立ちにくくするか、及び、地導体のシート抵抗をどの程度に設定するのかに応じて、適宜選択することができる。
In the present embodiment, the radiating
また、メッシュパターンの導体層の構成及び製造方法は、限定されるものではない。例えば、誘電体製の基板の一対の主面にベタパターンの導体層が形成された両面基板を用いて、ベタパターンの導体層をパターニングすることによってメッシュパターンの導体層を得ることができる。ベタパターンの導体層をパターニングする方法は限定されないが、例えばフォトリソグラフィー法を好適に利用できる。また、銀ペーストや銅ペーストなどに代表される導体ペーストを用いてメッシュパターンの導体層を描画することができる。また、市販されているメッシュパターンの導体層の中から適宜選択することもできる。 Further, the structure and manufacturing method of the conductor layer of the mesh pattern are not limited. For example, a mesh pattern conductor layer can be obtained by patterning a solid pattern conductor layer using a double-sided substrate in which a solid pattern conductor layer is formed on a pair of main surfaces of a dielectric substrate. The method for patterning the solid pattern conductor layer is not limited, but for example, a photolithography method can be preferably used. Further, the conductor layer of the mesh pattern can be drawn by using a conductor paste typified by silver paste or copper paste. Further, it can be appropriately selected from commercially available conductor layers having a mesh pattern.
なお、メッシュパターンの開口率を大きくすればするほど、窓ガラスなどのガラス板に貼り付けた場合であっても放射素子13(結果としてマイクロストリップアンテナ10)を目立ちにくくすることができる。その一方で、地導体12と放射素子13との間に生じる静電容量が小さくなり、マイクロストリップアンテナ10の放射特性が低下する場合がある。マイクロストリップアンテナ10を目立ちにくくさせるために、放射素子13において採用するメッシュパターンの開口率は、80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。ただし、開口率を大きくしすぎてしまうと、メッシュパターンのシート抵抗値が大きくなるため、良好な放射特性を得ることが難しくなる。良好な放射特性を得るために、メッシュパターンのシート抵抗値は、1Ω/sq以下であることが好ましく、0.1Ω/sq以下であることがより好ましい。これらの条件に鑑みると、放射素子13を構成する導体として銅を採用した場合、マイクロストリップアンテナ10を目立ちにくくさせつつ良好な放射特性を得るために、放射素子13において採用するメッシュパターンの開口率は、80%以上90%以下であることが好ましい。
The larger the aperture ratio of the mesh pattern, the less noticeable the radiating element 13 (as a result, the microstrip antenna 10) can be even when the mesh pattern is attached to a glass plate such as a window glass. On the other hand, the capacitance generated between the
放射素子13は、上述したように、基板11の主面11aの一部に形成されている(図1の(b)参照)。なお、主面11aと放射素子13とを互いに接合する手段は、限定されるものではなく適宜選択することができる。この点については、上述した主面11bと地導体12との接合と同様である。本実施形態においては、主面11aと放射素子13との間に接着層は、介在しない。
As described above, the radiating
本実施形態において、放射素子13は、平面視した場合に長方形である。したがって、平面視した場合に、放射素子13に外接する図形は、長方形である。以下において、放射素子13に外接する長方形のことを長方形Cと称する。本実施形態の場合、放射素子13が長方形なので、放射素子13と長方形Cとは同一となる。長方形Cにおいて、互いに対向する一対の長辺を辺C1,C4と呼び、互いに対向する一対の短辺を辺C2,C3と呼ぶ。すなわち、辺C2,C3は、辺C1を挟み込む。辺C1,C2,C3の各々は、それぞれ、特許請求の範囲における第1の辺、第2の辺、及び第3の辺の一例である。
In the present embodiment, the radiating
なお、本実施形態において、放射素子13は、長方形である。ただし、本発明の一態様において、放射素子13は、長方形状であればよい。長方形状である放射素子13の例としては、長方形の4つの頂点が丸められた角丸長方形が挙げられる。また、長方形状である放射素子13の別の例としては、辺C1〜C4の何れか一辺に切り欠きが形成された形状が挙げられる。以上のように、本発明の一態様において、放射素子13が長方形状である場合であっても、放射素子13に外接する図形は、長方形である。
In this embodiment, the radiating
長方形Cの辺C1〜C4に沿った放射素子13のエッジ領域のうち、辺C1〜C3に沿ったエッジ領域には、放射素子13を縁取る帯状の外枠131であって、ベタパターンの導体層により構成された外枠131が設けられている。外枠131を構成するベタパターンの導体層は、放射素子13の主要部を構成するメッシュパターンの導体層と同じ導体により構成されていることが好ましい。すなわち、外枠131の辺C1〜C3の各々に沿った部分の各々と、主要部とは、単一の導体を用いて一体成形されていることが好ましい。本実施形態においては、放射素子13は、主要部及び外枠131ともに銅により一体成形されている。主要部と外枠131とが一体成形されていることによって、主要部と外枠131とを別個の導体により構成し、各々を電気的に接続した場合に生じ得る抵抗を低減することができる。なお、ベタパターンの導体層とは、開口が形成されておらず、透光性を持たない導体層を意味する。
Of the edge regions of the radiating
ただし、外枠131の辺C1〜C3の各々に沿った部分の各々と、主要部とは、それぞれ、別個の導体により形成されており、それらを電気的に接続することによって放射素子13を構成してもよい。
However, each of the portions along the sides C1 to C3 of the
本実施形態においては、外枠131は、辺C1〜C3を縁取るように設けられているが、それに限らない。図2に、マイクロストリップアンテナ10の一態様であるマイクロストリップアンテナ10’を示す。マイクロストリップアンテナ10’は、マイクロストリップアンテナ10が備えている放射素子13を放射素子13’に置き換えることによって得られる。放射素子13’が備えている外枠131’は、長方形Cの辺C1〜C4に沿った放射素子13’のエッジ領域のうち辺C1に沿ったエッジ領域に、放射素子13’を縁取るように設けられている。このように、本発明の一態様において、放射素子13’には、少なくとも辺C1に沿って放射素子13’を縁取る帯状の外枠131’が設けられていればよい。特に電流が流れやすい辺C1を縁取るように外枠131’が設けられていれば、十分に放射特性を向上させることができる。
In the present embodiment, the
また、本発明の一態様において、放射素子13には、一端が外枠131の辺C1に沿った部分に接続され、辺C1と垂直な方向に延伸された帯状の内枠であって、ベタパターンの導体層により構成された内枠が更に設けられていてもよい。なお、内枠の本数は、限定されず、1本であってもよいし、複数本であってもよい。本発明のこれらの態様については、図3及び図4を参照して後述する。
Further, in one aspect of the present invention, the radiating
なお、本実施形態において、外枠131は、ベタパターンの導体層により構成されている。ただし、外枠131は、ベタパターンの導体層に限らない。外枠131は、放射素子13の主要部よりも電気抵抗が低い導体層により構成されていればよく、例えば、微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層であって、ベタパターンの導体層と同等の電気抵抗を有する導体層により構成することもできる。微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層の一例としては、メッシュパターンの導体層であって、線幅をピッチにできるだけ近づけた状態で形成したメッシュパターンの導体層が挙げられる。この構成によれば、放射素子13の主要部と、外枠131とを、同じ形成プロセスを用いて形成することができる。これは、放射素子13の主要部と、外枠131との違いがメッシュパターンの線幅及びピッチの違いだけであるためである。
In the present embodiment, the
また、外枠131の抵抗率をできるだけ小さくするために、微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層の開口率は、できるだけ小さいことが好ましい。
Further, in order to reduce the resistivity of the
微細な複数の開口の大きさが十分に小さい場合、微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層のシート抵抗は、ベタパターンの導体層に近い値となる。そのため、外枠131を微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層により構成した場合であっても、マイクロストリップアンテナ10は、良好な放射特性を示す。
When the size of the plurality of fine openings is sufficiently small, the sheet resistance of the conductor layer in which the plurality of fine openings are formed in a matrix becomes a value close to that of the solid pattern conductor layer. Therefore, the
なお、導体層の電気抵抗の一例としては、シート抵抗を用いることができる。また、ベタパターンの導体層と同等と見做せるシート抵抗は、100mΩ/sq以下であることが好ましく、10mΩ/sq以下であることがより好ましい。なお、後述するように、メッシュパターンの導体層のシート抵抗の一例としては、1Ω/sqが挙げられる。 As an example of the electrical resistance of the conductor layer, a sheet resistance can be used. Further, the sheet resistance that can be regarded as equivalent to the solid pattern conductor layer is preferably 100 mΩ / sq or less, and more preferably 10 mΩ / sq or less. As will be described later, 1Ω / sq can be mentioned as an example of the sheet resistance of the conductor layer of the mesh pattern.
(給電線14)
給電線14は、放射素子13と同一面上、すなわち、主面11aに形成された帯状の導体層である。給電線14は、ベタパターンの導体層により構成されている。給電線14を構成するベタパターンの導体層は、放射素子13の外枠131と同じ導体により構成されていることが好ましい。本実施形態においては、給電線14は、放射素子13の主要部及び外枠131と同じ銅により構成されている。給電線14は、地導体12とともにマイクロストリップ線路を構成する。
(Feed line 14)
The
給電線14は、辺C1と直交する方向(すなわち辺C2,C3と平行な方向)に延伸されており、その一端が辺C1において放射素子13に接続されている。本実施形態においては、放射素子13及び給電線14をまとめて一体成形している。そのため、放射素子13と給電線14との間に物理的な境界は存在しない。図1の(a)においては、外枠131と給電線14との仮想的な境界を二点鎖線により図示している。また、その仮想的な境界上の点を接続点CPとして図示している。接続点CPは、外枠131と給電線14との接続点の一例である。
The
本実施形態において、給電線14は、中心軸(給電線14の幅方向を二等分する軸)が辺C1の中点を通るように配置されている。すなわち、放射素子13及び給電線14は、平面視において、給電線14の中心軸を対称線として、線対称な形状となるように構成されている。ただし、本発明の一態様において、給電線14は、中心軸が辺C1の中点からずれるように構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
なお、給電線14は、外枠131と同様に、放射素子13の主要部よりも電気抵抗が低い導体層により構成されていればよい。したがって、ベタパターンの導体層の代わりに、微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層であって、ベタパターンの導体層と同等の電気抵抗を有する導体層により構成することもできる。この構成によれば、放射素子13の主要部及び外枠131と、給電線14とを、同じ形成プロセスを用いて形成することができる。
As with the
<マイクロストリップアンテナ10の効果>
以上のように、マイクロストリップアンテナ10において、放射素子13には、辺C1,C2,C3を縁取る帯状の外枠131であって、ベタパターンの導体層により構成された外枠131が設けられている。
<Effect of
As described above, in the
平面視した場合に外接する図形が長方形である放射素子13を、給電線14を用いて励振する場合、給電線14から放射素子13に供給された電流は、放射素子13のうち、長方形Cの辺C1〜C4に沿ったエッジ領域を流れやすい。特に、4辺に沿ったエッジ領域のなかでも、給電線14が接続されている辺C1と、辺C1を挟み込む辺C2及び辺C3とに対応するエッジ領域を、電流は流れやすい。
When the radiating
マイクロストリップアンテナ10においては、特に電流が流れやすい辺C1〜C3に対応するエッジ領域に、ベタパターンの導体層により構成された外枠131が設けられている。その結果、外枠131の電気抵抗は、メッシュパターンの導体層を用いた放射素子13の主要部の電気抵抗と比較して低い。
In the
したがって、マイクロストリップアンテナ10は、放射素子13及び地導体12としてメッシュパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナ10において、放射特性を向上させることができる。換言すれば、マイクロストリップアンテナ10は、窓ガラスに貼り付けた場合であっても目立ちにくく、且つ、放射特性が優れたマイクロストリップアンテナである。
Therefore, the
<変形例>
マイクロストリップアンテナ10の第1の変形例〜第8の変形例について、図3〜図5を参照して説明する。図3の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、マイクロストリップアンテナ10の第1の変形例及び第2の変形例であるマイクロストリップアンテナ10A、10Bの平面図である。図4の(a)〜(c)の各々は、それぞれ、マイクロストリップアンテナ10の第3の変形例〜第5の変形例であるマイクロストリップアンテナ10C、10D、10Eの平面図である。図5の(a)〜(c)の各々は、それぞれ、マイクロストリップアンテナ10の第6の変形例〜第8の変形例であるマイクロストリップアンテナ10F、10G、10Hの平面図である。
<Modification example>
The first modification to the eighth modification of the
なお、マイクロストリップアンテナ10A〜10Fの各々は、マイクロストリップアンテナ10が備えている放射素子13を、それぞれ、放射素子13A〜13Fに置換することによって得られる。したがって、マイクロストリップアンテナ10A〜10Fの各々においても、マイクロストリップアンテナ10と同様に構成された基板11、地導体12(図2〜5には不図示)、及び給電線14については、同じ符号を用い、その説明を繰り返さない。
Each of the
また、マイクロストリップアンテナ10Gは、マイクロストリップアンテナ10Dをベースにし、マイクロストリップアンテナ10Dが備えている給電線14を給電線14Gに置換することによって得られる。同様に、マイクロストリップアンテナ10Hは、マイクロストリップアンテナ10Eをベースにし、マイクロストリップアンテナ10Eが備えている給電線14を給電線14Hに置換することによって得られる。
Further, the
(第1の変形例及び第2の変形例)
マイクロストリップアンテナ10Aが備えている放射素子13Aは、マイクロストリップアンテナ10が備えている放射素子13をベースにして、内枠132Aを更に設けることによって得られる(図3の(a)参照)。内枠132Aは、一端が外枠131Aのうち辺C1に沿った部分に接続され、他端が開放されている帯状の導体である。内枠132Aは、辺C2,C3と平行な方向に延伸され、他端が辺C4まで至っている。内枠132Aは、外枠131に対応する外枠131Aと同様に、ベタパターンの導体層により構成されている。マイクロストリップアンテナ10Aにおいて、内枠132Aは、給電線14の延長線上に配置されている。したがって、放射素子13A及び給電線14は、平面視において、給電線14の中心軸を対称線として、線対称な形状となるように構成されている。
(First modification and second modification)
The radiating
マイクロストリップアンテナ10Bが備えている放射素子13Bは、放射素子13をベースにして、内枠132B1,132B2,132B3を更に設けることによって得られる(図3の(b)参照)。内枠132B1,132B2,132B3は、一端が外枠131Bのうち辺C1に沿った部分に接続され、他端が開放されている帯状の導体である。内枠132B1,132B2,132B3は、辺C2,C3と平行な方向に延伸され、他端が辺C4まで至っている。内枠132B1,132B2,132B3は、外枠131に対応する外枠131Bと同様に、ベタパターンの導体層により構成されている。マイクロストリップアンテナ10Bにおいて、内枠132B2は、給電線14の延長線上に配置されており、内枠132B1は、辺C2と内枠132B2との中間に配置されており、内枠132B3は、内枠132B2と辺C3との中間に配置されている。したがって、放射素子13B及び給電線14は、平面視において、給電線14の中心軸を対称線として、線対称な形状となるように構成されている。
The radiating
以上のようにベタパターンの導体膜により構成されている内枠132A,132B1〜132B3は、メッシュパターンの導体膜により構成されている主要部と比較して、地導体12との間に生じる静電容量を容易に大きくすることができる。したがって、マイクロストリップアンテナ10A,10Bによれば、内枠132A,132B1〜132B3の本数や幅や長さを適宜調整することによって、放射素子13A,13Bと地導体12との間に生じる静電容量を、所望の値にする又は所望の値に近づけることができる。
As described above, the
なお、内枠132A,132B1,132B2,132B3の各々は、外枠131A,131B及び給電線14と同様に、ベタパターンの導体層の代わりに、微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層であって、ベタパターンの導体層と同等の電気抵抗を有する導体層により構成することもできる。この構成によれば、放射素子13A,13Bの主要部、外枠131A,131B、及び内枠132A,132B1,132B2,132B3と、給電線14とを、同じ形成プロセスを用いて形成することができる。
As with the
(第3の変形例〜第5の変形例)
マイクロストリップアンテナ10Cが備えている放射素子13Cには、辺C1〜C4の全てに沿って設けられた外枠131Cであって、帯状の外枠131Cが設けられている(図4の(a)参照)。したがって、外枠131Cは、辺C1〜C4に沿ったエッジ領域の全周に亘って設けられた環状の導体層である。外枠131Cは、外枠131と同様に、ベタパターンの導体層により構成されている。
(Third modification to fifth modification)
The radiating
マイクロストリップアンテナ10Cによれば、辺C1〜C4の全てに沿って外枠131Cが設けられているため、すなわち、エッジ領域の全周に亘って外枠131Cが設けられているため、放射素子及び地導体としてメッシュパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナにおいて、放射特性を更に向上させることができる。 According to the microstrip antenna 10C, since the outer frame 131C is provided along all the sides C1 to C4, that is, because the outer frame 131C is provided over the entire circumference of the edge region, the radiating element and In a microstrip antenna using a conductor layer of a mesh pattern as a ground conductor, the radiation characteristics can be further improved.
マイクロストリップアンテナ10Dが備えている放射素子13Dは、放射素子13Cをベースにして、内枠132Dを追加することによって得られる。また、マイクロストリップアンテナ10Eが備えている放射素子13Eは、放射素子13Cをベースにして、内枠132E1,132E2,132E3を追加することによって得られる。
The
放射素子13Dにおける内枠132Dは、放射素子13Aにおける内枠132Aに対応する。ただし、内枠132Dは、その他端が外枠131Dの辺C4に沿った部分に接続されている。
The
放射素子13Eにおける内枠132E1,132E2,132E3は、放射素子13Bにおける内枠132B1,132B2,132B3に対応する。ただし、内枠132E1,132E2,132E3の各々は、それぞれの他端が外枠131Eの辺C4に沿った部分に接続されている。
The inner frames 132E1, 132E2, 132E3 in the
本発明の一態様においては、放射素子13D,13Eのように、環状である外枠131D,131Eと、1又は複数の内枠132D、内枠132E1,132E2,132E3とを併用することもできる。
In one aspect of the present invention, like the
マイクロストリップアンテナ10D,10Eによれば、放射素子及び地導体としてメッシュパターンの導体層を用いたマイクロストリップアンテナにおいて、放射特性を更に向上させつつ、放射素子13D,13Eと地導体12との間に生じる静電容量を、所望の値にする又は所望の値に近づけることができる。
According to the
なお、内枠132D,132E1,132E2,132E3の各々は、外枠131D,131E及び給電線14と同様に、ベタパターンの導体層の代わりに、微細な複数の開口がマトリクス状に形成された導体層であって、ベタパターンの導体層と同等の電気抵抗を有する導体層により構成することもできる。この構成によれば、放射素子13D,13Eの主要部、外枠131D,131E、及び内枠132D,132E1,132E2,132E3と、給電線14とを、同じ形成プロセスを用いて形成することができる。
As with the
(第6の変形例〜第8の変形例)
図5(a)に示すように、マイクロストリップアンテナ10Fが備えている放射素子13Fは、放射素子13Aをベースにして、(1)辺C1に近接する部分のうち、給電線14が接続されている接続点CPの両脇に一対の切り欠きの一例である切り欠き133F,134Fを形成し、且つ、(2)外枠131Fの辺C1に近接する部分の形状を、切り欠き133F,134Fに沿って主要部を縁取るように外枠131Fを構成することによって得られる。
(6th modification to 8th modification)
As shown in FIG. 5A, the
マイクロストリップアンテナ10Fによれば、切り欠き133F,134Fの形状及びサイズを適宜調整し、接続点CPの位置を変更することで、接続点CPにおけるインピーダンスを変更することができる。したがって、切り欠き133F,134Fの形状及びサイズを適宜調整することによって、給電線14と放射素子13Fとにおけるインピーダンスの整合を、よくすることができる。
According to the
マイクロストリップアンテナ10Gが備えている給電線14Gは、帯状導体の幅が一定である給電線14をベースにしている。ただし、給電線14Gは、その幅が接続点CPに近づくにしたがって離散的に(すなわち段階的に)細くなるように構成されている。具体的には、給電線14Gは、幅が異なる3つの区間14G1,14G2,14G3からなる。区間14G1,14G2,14G3の各々から接続点CPまでの距離は、区間14G1,14G2,14G3の順番で短くなる。また、区間14G1の幅W1、区間14G2の幅W2、及び区間14G3の幅W3の大小関係は、W1>W2>W3となっている。
The feeder line 14G included in the
マイクロストリップアンテナ10Hが備えている給電線14Hは、帯状導体の幅が一定である給電線14をベースにしている。ただし、給電線14Hは、その幅が接続点CPに近づくにしたがって離散的に(すなわち段階的に)細くなるように構成されている。具体的には、給電線14Hは、幅が異なる2つの区間14H1,14H2からなる。区間14H1,14H2の各々から接続点CPまでの距離は、区間14H1,14H2の順番で短くなる。また、区間14H1の幅W1及び区間14H2の幅W2の大小関係は、W1>W2となっている。
The
マイクロストリップアンテナ10G,10Hによれば、給電線14G,14Hの幅を適宜調整することによって、給電線14Gと放射素子13Dとの間におけるインピーダンスの整合、及び、給電線14Hと放射素子13Eとの間におけるインピーダンスの整合を、よくすることができる。
According to the
なお、給電線14G,14Hの各々は、幅が、接続点CPに近づくにしたがって離散的に細くなるように構成されている。ただし、給電線14G,14Hの各々は、幅が、接続点CPに近づくにしたがって連続的に細くなるように構成されていてもよい。
Each of the
〔第2の実施形態〕
本発明の第2の実施形態に係るマイクロストリップアンテナモジュール1について、図6を参照して説明する。図6の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、マイクロストリップアンテナモジュール1の平面図及び断面図である。なお、図6の(b)に示した断面図は、図6の(a)に示したA−A’線に沿った断面を矢印の方向から見た場合に得られる。また、図6の(b)に示した断面図においては、マイクロストリップアンテナ10Hの厚さ方向の寸法を誇張して描いている。
[Second Embodiment]
The
図6の(a)及び(b)に示すように、マイクロストリップアンテナモジュール1は、マイクロストリップアンテナ10H、コネクタ50、及び半田60を備えている。本実施形態のマイクロストリップアンテナ10Hは、図5の(c)に示したマイクロストリップアンテナ10Hをベースにし、図6の(b)に示すように給電線14Hの区間14H1の端部に貫通孔を形成したものである。したがって、ここでは、マイクロストリップアンテナ10Hの説明を省略し、コネクタ50及び半田60について説明する。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
コネクタ50は、ミリ波用の同軸コネクタであり、二導体線路の一態様である。図6の(b)に示すように、コネクタ50は、内側導体51、絶縁部材52、外側導体53、及び座板54を備えている。
The
コネクタ50は、座板54を介して基板11の主面11bに固定されている。本実施形態においては、ねじを用いて主面11bに座板54を固定している。ただし、主面11bと座板54とを固定する固定手段は、ねじに限定されず、例えば接着剤であってもよい。なお、図6においては、この固定手段の図示を省略している。
The
座板54から突出した内側導体51は、主面11bの側から、区間14H1の端部に形成された貫通孔を通って、主面11aの側へ至る。内側導体51の先端は、半田60により区間14H1の端部に固定されている。
The
なお、本実施形態において、コネクタ50は、内側導体51及び外側導体53により構成された二導体線路がほぼ直角に曲がったL字型コネクタである。ただし、コネクタ50において、二導体線路の形状は、限定されるものではない。
In the present embodiment, the
また、図6においては、コネクタ50の座板54と逆側の端部(すなわち同軸ケーブルを接続する側の端部)の図示を省略している。コネクタ50において、同軸ケーブルを接続する側の端部の形状あるいは規格は、同軸ケーブルの端部に設けられたコネクタの形状あるいは規格に適合するように適宜選択することができる。
Further, in FIG. 6, the end portion of the
このように構成されたマイクロストリップアンテナモジュール1は、同軸ケーブルにおけるモードと、マイクロストリップアンテナ10Hにおけるモードとをコネクタ50を介して電磁気的に結合することができる。
The
〔参考例及び実施例〕
本発明の第1の参考例〜第3の参考例であるマイクロストリップアンテナ、本発明の第1の実施例〜第3の実施例であるマイクロストリップアンテナ、及び第1の比較例であるマイクロストリップアンテナ110について、図7〜図9を参照して説明する。図7の(a)は、第1の参考例であるマイクロストリップアンテナ及びマイクロストリップアンテナ110(図7の(b)参照)のSパラメータを示すグラフである。図7の(b)は、マイクロストリップアンテナ110の平面図である。図8は、第1の参考例〜第3の参考例であるマイクロストリップアンテナのSパラメータを示すグラフである。図9は、第1の実施例〜第3の実施例であるマイクロストリップアンテナ10のSパラメータを示すグラフである。
[Reference Examples and Examples]
A microstrip antenna which is a first reference example to a third reference example of the present invention, a microstrip antenna which is a first embodiment to a third embodiment of the present invention, and a microstrip which is a first comparative example. The
<第1の比較例の構成>
まず、第1の比較例であるマイクロストリップアンテナ110について、図7の(b)を参照して説明する。マイクロストリップアンテナ110は、図1に示したマイクロストリップアンテナ10の構成をベースにし、以下の変形を行うことによって得られた。なお、マイクロストリップアンテナ110が備えている基板111、地導体112(図7の(b)には不図示)、放射素子113、及び給電線114の各々は、それぞれ、マイクロストリップアンテナ10が備えている基板11、地導体12、放射素子13、及び給電線14と対比できる。
<Structure of the first comparative example>
First, the
(1)マイクロストリップアンテナ10が備えている放射素子13の外枠131を削除する。すなわち、放射素子113は、メッシュパターンの導体層により構成された主要部からなる。このメッシュパターンのシート抵抗は、1Ω/sqである。
(1) The
(2)地導体112としては、メッシュパターンの導体層の代わりにベタパターンの導体層である銅箔を用いた。 (2) As the ground conductor 112, a copper foil, which is a solid pattern conductor layer, was used instead of the mesh pattern conductor layer.
なお、基板111を構成する誘電体としては、比誘電率が2.23であり、誘電正接が0.0003であるアクリル樹脂を用いた。また、基板111の厚さは、2mmとした。また、放射素子113の主要部と、給電線114とは、別個の導体により形成されており、それらを電気的に接続することによって放射素子113を構成している。
As the dielectric material constituting the
<第1の参考例〜第3の参考例及び第1の実施例〜第3の実施例の構成>
第1の参考例〜第3の参考例及び第1の実施例〜第3の実施例の各々は、マイクロストリップアンテナ110をベースにして、放射素子113に対してベタパターンの導体層を用いて帯状の導体パターンを追加することにより、図1に示したマイクロストリップアンテナ10、図3の(a)及び(b)に示したマイクロストリップアンテナ10A,10B、図4の(a)〜(c)に示したマイクロストリップアンテナ10C,10D,10Eの各々が備えている各放射素子の形状を模したものである。すなわち、各放射素子において、主要部、外枠、内枠、及び給電線の各々は、それぞれ、別個の導体により形成されており、それらを電気的に接続することによって各放射素子を構成している。
<Structure of 1st Reference Example to 3rd Reference Example and 1st Example to 3rd Example>
Each of the first reference example to the third reference example and the first embodiment to the third embodiment uses a solid pattern conductor layer with respect to the
なお、第1の参考例〜第3の参考例においては、地導体12としてメッシュパターンの導体層の代わりにベタパターンの導体層である銅箔を用いた。第1の実施例〜第3の実施例においては、地導体12としてメッシュパターンの導体層を用いた。
In the first reference example to the third reference example, a copper foil, which is a solid pattern conductor layer, was used as the
第1の参考例〜第3の参考例及び第1の実施例〜第3の実施例の各々の各放射素子の形状は、以下の通りである。なお、追加した帯状の導体パターンの幅は、何れも0.4mmである。 The shapes of the respective radiating elements of the first reference example to the third reference example and the first embodiment to the third embodiment are as follows. The width of the added strip-shaped conductor pattern is 0.4 mm.
第1の参考例が備えている放射素子は、図4の(b)に示した放射素子13Dと同じ形状である。第2の参考例が備えている放射素子は、図4の(a)に示した放射素子13Cと同じ形状である。第3の参考例が備えている放射素子は、図4の(c)に示した放射素子13Eと同じ形状である。第1の実施例が備えている放射素子は、図1に示した放射素子13と同じ形状である。第2の実施例が備えている放射素子は、図3の(a)に示した放射素子13Aと同じ形状である。第3の実施例が備えている放射素子は、図3の(b)に示した放射素子13Dと同じ形状である。
The radiating element provided in the first reference example has the same shape as the
以上のように構成した第1の参考例〜第3の参考例及び第1の実施例〜第3の実施例を用いて、本発明の一態様に係るマイクロストリップアンテナの効果を検証した。 The effect of the microstrip antenna according to one aspect of the present invention was verified by using the first reference example to the third reference example and the first embodiment to the third embodiment configured as described above.
<放射特性>
図7の(a)には、第1の参考例のSパラメータS11,S12と、第1の比較例のSパラメータS11,S12をプロットしている。第1の参考例のSパラメータS12と、第1の比較例のSパラメータS12とを比較すると、第1の参考例のSパラメータS12の方が第1の比較例のSパラメータS12を顕著に上回っていることが分かった。すなわち、第1の参考例は、第1の比較例よりも放射特性が向上していることが分かった。これは、図4の(b)に示すマイクロストリップアンテナ10Dの放射素子13Dのように、環状の外枠131D及び1本の内枠132Dの各々に対応する帯状の導体パターンを、第1の参考例のマイクロストリップアンテナが備えているためだと考えられる。
<Radiation characteristics>
In FIG. 7A, S-parameters S11 and S12 of the first reference example and S-parameters S11 and S12 of the first comparative example are plotted. Comparing the S-parameter S12 of the first reference example and the S-parameter S12 of the first comparative example, the S-parameter S12 of the first reference example significantly exceeds the S-parameter S12 of the first comparative example. It turned out that. That is, it was found that the first reference example had improved radiation characteristics as compared with the first comparative example. This is a band-shaped conductor pattern corresponding to each of the annular
図8には、第1の参考例のSパラメータS11,S12と、第2の参考例のSパラメータS11,S12と、第3の参考例のSパラメータS11,S12と、を示している。なお、図8に示した第1の参考例のSパラメータS11,S12は、図7の(a)に示した第1の参考例のSパラメータS11,S12と同一である。図8を参照すれば、第1の参考例〜第3の参考例の各々は、SパラメータS11では、多少の違いが見られるものの、SパラメータS12では、ほぼ同じ放射特性を示すことが分かった。したがって、第2の参考例及び第3の参考例の各々も、第1の参考例と同様に、第1の比較例よりも放射特性が向上していることが分かった。 FIG. 8 shows S-parameters S11 and S12 of the first reference example, S-parameters S11 and S12 of the second reference example, and S-parameters S11 and S12 of the third reference example. The S-parameters S11 and S12 of the first reference example shown in FIG. 8 are the same as the S-parameters S11 and S12 of the first reference example shown in FIG. 7 (a). With reference to FIG. 8, it was found that each of the first reference example to the third reference example showed almost the same radiation characteristics in the S parameter S12, although some differences were observed in the S parameter S11. .. Therefore, it was found that each of the second reference example and the third reference example, like the first reference example, had improved radiation characteristics as compared with the first comparative example.
図9には、第4の参考例のSパラメータS11,S12と、第5の参考例のSパラメータS11,S12と、第6の参考例のSパラメータS11,S12と、を示している。図9を参照すれば、内枠の本数を0本(第4の参考例)、1本(第5の参考例)、3本(第6の参考例)と変化させることによって、動作帯域の中心周波数が高周波側にシフトしていくことが分かった。また、第4の参考例〜第6の参考例のSパラメータS12は、少なくとも3.5GHz以上3.9GHz以下の帯域において0dBiを上回ることが分かった。したがって、第4の参考例〜第6の参考例の各々は、第1の比較例よりも放射特性が向上していることが分かった。また、第1の参考例〜第3の参考例においても、3.5GHz以上3.7GHz以下の帯域において0dBiを上回り、動作帯域が3.5GHz帯であるマイクロストリップアンテナとして良好な性能を有することが確認できた。 FIG. 9 shows S-parameters S11 and S12 of the fourth reference example, S-parameters S11 and S12 of the fifth reference example, and S-parameters S11 and S12 of the sixth reference example. With reference to FIG. 9, by changing the number of inner frames to 0 (fourth reference example), one (fifth reference example), and three (sixth reference example), the operating band can be changed. It was found that the center frequency shifts to the high frequency side. Further, it was found that the S-parameter S12 of the fourth reference example to the sixth reference example exceeds 0 dBi in a band of at least 3.5 GHz or more and 3.9 GHz or less. Therefore, it was found that each of the fourth reference example to the sixth reference example had improved radiation characteristics as compared with the first comparative example. Further, also in the first reference example to the third reference example, the microstrip antenna having a band of 3.5 GHz or more and 3.7 GHz or less exceeds 0 dBi and has an operating band of 3.5 GHz band has good performance. Was confirmed.
〔更なる実施形態など〕
<第9の変形例>
マイクロストリップアンテナ10の第9の変形例であるマイクロストリップアンテナ10Iについて、図10を参照して説明する。図10の(a)は、マイクロストリップアンテナ10Iの一部の断面図である。図10の(a)においては、マイクロストリップアンテナ10Iのうち放射素子13の主要部の断面を示している。図10の(b)は、マイクロストリップアンテナ10Iの一部の拡大断面図であって、放射素子13の近傍及び地導体12の近傍の拡大断面図である。なお、図10の(a)及び(b)においては、地導体12及び放射素子13がメッシュパターンの導体層により構成されていることは図示していない。
[Further embodiments, etc.]
<9th variant>
The microstrip antenna 10I, which is a ninth modification of the
図1に示すように、マイクロストリップアンテナ10においては、放射素子13及び給電線14は、基板11の主面11aに直接形成されており、地導体12は、基板11の主面11bに直接形成されている。
As shown in FIG. 1, in the
それに対して、マイクロストリップアンテナ10Iは、図10の(a)に示すように、基板11、地導体12、放射素子13、及び給電線14(不図示)に加えて、接着層15,16と、誘電体層17,18とを更に備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 10A, the microstrip antenna 10I includes the
接着層15は、第2固定部材の一例であり、主面11bに後述する誘電体層17を固定する。
The
接着層16は、第1固定部材の一例であり、主面11aに後述する誘電体層18を固定する。
The
接着層15,16は、厚さが均一であり、後述する誘電体層17,18を固定した場合に、誘電体層17,18に歪みが生じにくく構成されていることが好ましい。本実施形態において、接着層15,16としては、透光性を有する材料により構成された粘着シートであり、OCA(Optical Clear Adhesive)と呼ばれる粘着シートを採用している。ただし、接着層15,16は、OCAに限定されるものではなく、市販されている粘着シートや接着剤などのなかから好適なものを選択することができる。
It is preferable that the
誘電体層17は、第2誘電体層の一例であり、図10の(b)に示すように、透光性を有する一対のラミネート層である第1ラミネート層171と第2ラミネート層172とにより構成されている。第1ラミネート層171及び第2ラミネート層172は、地導体12を挟持している、すなわち、ラミネートしている。
The
誘電体層18は、第1誘電体層の一例であり、図10の(b)に示すように、透光性を有する一対のラミネート層である第1ラミネート層181と第2ラミネート層182とにより構成されている。第1ラミネート層181及び第2ラミネート層182は、放射素子13を挟持している、すなわち、ラミネートしている。なお、図10には図示していないものの、給電線14も放射素子13と同様に、第1ラミネート層181及び第2ラミネート層182により挟持されている。
The
誘電体層17,18を構成する第1ラミネート層171、第2ラミネート層172、第1ラミネート層181、及び第2ラミネート層182は、厚さが均一であり、挟持する地導体12、放射素子13、及び給電線14に歪みが生じにくく構成されていることが好ましい。本実施形態において、第1ラミネート層171、第2ラミネート層172、第1ラミネート層181、及び第2ラミネート層182としては、紫外線硬化型の樹脂を採用している。ただし、第1ラミネート層171、第2ラミネート層172、第1ラミネート層181、及び第2ラミネート層182は、これに限定されるものではなく、透光性を有する樹脂材料のなかから適宜選択することができる。
The first
また、本実施形態において、誘電体層17は、一対のラミネート層171,172を備え、各々で地導体12を挟持することによって保持している。同様に、誘電体層18は、一対のラミネート層181,182を備え、各々で放射素子13及び給電線14を挟持することによって保持している。ただし、誘電体層17,18の各々は、単層のラミネート層により構成されていてもよい。この場合、地導体12、放射素子13、及び給電線14の一方の面は、ラミネート層に覆われず露出することになるが、露出している側が接着層15,16に近接するように固定することが好ましい。このように固定することによって、地導体12、放射素子13、及び給電線14を誘電体層17,18により保護することができる。
Further, in the present embodiment, the
マイクロストリップアンテナ10Iによれば、誘電体層18により保持された放射素子13及び給電線14、並びに、誘電体層17により保持された地導体12の各々を、基板11とは別個に製造しておき、接着層16を用いて誘電体層18(181)を主面11aに固定し、接着層15を用いて誘電体層17(172)を主面11bに固定することによってマイクロストリップアンテナ10Iを製造することができる。したがって、基板11とは無関係に放射素子13及び給電線14、並びに、地導体12を製造することができるので、マイクロストリップアンテナを製造する場合における自由度を高めることができる。延いては、マイクロストリップアンテナ10Iは、図1に示したマイクロストリップアンテナ10と比較して容易に製造することができる。
According to the microstrip antenna 10I, each of the
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態に係るマイクロストリップアンテナユニット2について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、マイクロストリップアンテナユニット2の平面図である。図12は、マイクロストリップアンテナユニット2を窓ガラス100の表面上に設置した状態の側面図である。
<Third embodiment>
The
(窓ガラス)
窓ガラス100は、他の構造物の一例である。図12に示すように、窓ガラス100は、板状部材101と、格子102とを備えている。
(Window glass)
The
板状部材101は、ガラス製である。本実施形態では、板状部材101の厚さを5mmとする。ただし、板状部材101の厚さは、これに限定されず適宜定めることができる。
The plate-shaped
格子102は、銅製の複数のワイヤを格子状に交差させることによって構成されている。格子102は、101の内部に埋設されている。本実施形態では、格子102の格子状におけるピッチとして20mmを採用している。格子102は、板状部材101が割れた場合に板状部材101の破片が飛散することを抑制する。格子102を構成するワイヤは、銅製に限定されるものではなく、他の金属製であってもよい。格子102におけるピッチは、20mmに限定されるものではなく、適宜さだめることができる。
The
(マイクロストリップアンテナユニット)
図11に示すように、マイクロストリップアンテナユニット2は、4つのマイクロストリップアンテナ20C1〜20C4と、スペーサ291〜294とを備えている。マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4は、第1〜第4マイクロストリップアンテナの一例である。
(Microstrip antenna unit)
As shown in FIG. 11, the
マイクロストリップアンテナユニット2において、4つのマイクロストリップアンテナ20C1〜20C4を構成する基板21は、単一の基板である。すなわち、基板21は、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4のあいだにおいて共有されている。なお、基板21は、平面視した場合のサイズを除いて、基板11と同様に構成されている。
In the
基板21の一方の主面である主面21aには、放射素子群23及び給電線群24が配置されている。また、基板21の他方の主面である主面21bには、地導体22が配置されている。なお、図10に示した第9の変形例の場合と同様に、放射素子群23及び給電線群24は、誘電体層18に対応する誘電体層28によりラミネートされており、地導体22は、誘電体層17に対応する誘電体層27によりラミネートされている。なお、図11においては、誘電体層28の図示を省略している。
A
マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4の各々は、図4の(a)に示したマイクロストリップアンテナ10Cと同様に構成されている。すなわち、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4の各々において、(1)放射素子23C1〜23C4の各々は、マイクロストリップアンテナ10Cの放射素子13Cに対応し、(2)給電線群24の一部を構成する給電線2411〜2414の各々は、マイクロストリップアンテナ10Cの給電線14に対応し、(3)接続点CP1〜CP4の各々は、マイクロストリップアンテナ10Cの接続点CPに対応する。したがって、本実施形態では、マイクロストリップアンテナユニット2の放射素子群23及び給電線2411〜2414に関する詳しい説明を省略する。
Each of the microstrip antennas 20C1 to 20C4 is configured in the same manner as the microstrip antenna 10C shown in FIG. 4 (a). That is, in each of the microstrip antennas 20C1 to 20C4, (1) each of the radiation elements 23C1 to 23C4 corresponds to the
なお、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4の各々は、何れも、放射素子23C1〜23C4の各々の長辺がx軸方向と平行になり、放射素子23C1〜23C4の各々の短辺がy軸方向と平行になるように、且つ、長方形状の各頂点に対応する位置に配置されている。本実施形態においては、マイクロストリップアンテナ20C3,20C4からマイクロストリップアンテナ20C1,20C2に向かう方向をy軸正方向と定め、x軸、y軸、及びz軸の各々が右手系の直交座標系を形成するように、x軸及びz軸の各方向を定めている。また、後述する分岐部B1と分岐部B2との中点に対応する位置に原点が位置するように直交座標系を定めている。 In each of the microstrip antennas 20C1 to 20C4, the long sides of the radiating elements 23C1 to 23C4 are parallel to the x-axis direction, and the short sides of the radiating elements 23C1 to 23C4 are parallel to the y-axis direction. It is arranged at a position corresponding to each vertex of the rectangular shape. In the present embodiment, the direction from the microstrip antennas 20C3 and 20C4 to the microstrip antennas 20C1 and 20C2 is defined as the y-axis positive direction, and each of the x-axis, y-axis, and z-axis forms a right-handed Cartesian coordinate system. Each direction of the x-axis and the z-axis is defined so as to be performed. Further, the Cartesian coordinate system is defined so that the origin is located at a position corresponding to the midpoint between the branch portion B1 and the branch portion B2, which will be described later.
本実施形態において、給電線2411,2413の各々は、それぞれ、接続点CP1,CP3の各々からy軸負方向に引き出されたあとに、90°折り曲げられ、x軸正方向に延伸されている。本実施形態において、給電線2412,2414の各々は、それぞれ、接続点CP2,CP4の各々からy軸負方向に引き出されたあとに、90°折り曲げられ、x軸負方向に延伸されている。
In the present embodiment, each of the
マイクロストリップアンテナユニット2の給電線群24は、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4の各々の給電線2411〜2414と、副給電線2421,2422と、主給電線243とにより構成されている。
The
マイクロストリップアンテナユニット2において、給電線2411〜2414の各々は、何れも長さが等しくなるように構成されている。給電線2411における接続点CP1と逆側の端部と、給電線2412における接続点CP2と逆側の端部とは、接続されている。給電線2413における接続点CP3と逆側の端部と、給電線2414における接続点CP4と逆側の端部とは、接続されている。
In the
副給電線2421,2422及び主給電線243は、給電線14に対応する給電線2411〜2414と同様に、帯状の導体層である。
The
副給電線2421,2422の各々は、直線状に形成されている。本実施形態において、副給電線2421,2422の各々の長さは、等しい。ただし、後述するように、副給電線2421,2422の各々の長さは、異なっていてもよい。
Each of the
副給電線2421の一方の端部は、給電線2411における接続点CP1と逆側の端部と、給電線2412における接続点CP2と逆側の端部とに接続されている。副給電線2422の一方の端部は、給電線2413における接続点CP3と逆側の端部と、給電線2414における接続点CP4と逆側の端部とに接続されている。副給電線2421は、一方の端部から他方の端部に向かってy軸負方向に向かって延伸されており、副給電線2422は、一方の端部から他方の端部に向かってy軸正方向に向かって延伸されている。副給電線2421の他方の端部と、副給電線2422の他方の端部とは、接続されている。
One end of the
主給電線243は、第1部分2431、第2部分2432、第3部分2433,及び第4部分2434がこの順番で接続されることによって構成されている。第1部分2431は、一方の端部を構成し、第4部分2434は、他方の端部を構成する。また、第2部分2432及び第3部分2433は、中間部を構成する。
The
第1部分2431は、x軸正方向に延伸された部分と、90°折り曲げられ、y軸正方向に延伸された部分とを有する。第2部分2432は、y軸正方向に延伸された部分と、90°折り曲げられ、x軸正方向に延伸された部分とを有する。第3部分2433及び第4部分2434は、x軸正方向に延伸されている。以上のように、主給電線243は、延伸されている方向が2箇所において90°折り曲げられることによって、クランク状に形成されている。第1部分2431の一方の端部は、副給電線2421の他方の端部と、副給電線2422の他方の端部とに接続されている。
The
以下において、給電線2411,2412と副給電線2421とが接続されている部分を分岐部B1と称し、給電線2413,2414と副給電線2422とが接続されている部分を分岐部B2と称する。また、副給電線2421,2422と、主給電線243とが接続されている部分を分岐部B3と称する。分岐部B1,B2,B3の各々は、それぞれ、第1分岐部、第2分岐部、及び第3分岐部の一例である。分岐部B1は、給電線2411,2412を副給電線2421にまとめ、分岐部B2は、給電線2413,2414を副給電線2422にまとめ、分岐部B3は、副給電線2421,2422を主給電線243にまとめる。
In the following, the portion where the
本実施形態においては、副給電線2421と副給電線2422との長さが等しく構成されているため、分岐部B3から分岐部B1までの距離と、分岐部B3から分岐部B2までの距離とは、等しい。すなわち、分岐部B3は、分岐部B1と分岐部B2との中点である直交座標系の原点に位置する。以下において、分岐部B3のy軸方向に沿った位置を位置y3と称する。本実施形態において、y3=0mmである。
In the present embodiment, since the lengths of the
したがって、本実施形態においては、分岐部B3から接続点CP1までの距離、分岐部B3から接続点CP2までの距離、分岐部B3から接続点CP3までの距離、及び分岐部B3から接続点CP4までの距離は、等しい、すなわち、給電線群24は、接続点CP1〜CP4の各々までの長さが等しい等長配線になるように構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the distance from the branch portion B3 to the connection point CP1, the distance from the branch portion B3 to the connection point CP2, the distance from the branch portion B3 to the connection point CP3, and the distance from the branch portion B3 to the connection point CP4. The distances are equal, that is, the
スペーサ291〜294は、円柱状の棒状部材である。スペーサ291〜294の各々の高さh(長さ)は、等しい。スペーサ291〜294の各々において、一方の端部は、誘電体層27を介して基板21の主面21bに固定されており、他方の端部は、窓ガラス100の一方の主面に固定されている。したがって、スペーサ291〜294は、基板21の主面21b側に設けられており、基板21と、窓ガラス100との間に、高さhと等しい所定の間隔を形成する。
本実施形態においては、高さhとして、85.4mmを採用している。85.4mmは、周波数が3.51GHzである電磁波の実行波長λeに対応する。この電磁波は、マイクロストリップアンテナユニット2の動作帯域である3.5GHz帯に含まれる。ただし、高さhは、85.4mmに限定されるものではなく、窓ガラス100が格子102を含んでいるか否か、及び、板状部材101を構成するガラスの組成に応じて適宜設定することができる。
In this embodiment, the height h is 85.4 mm. 85.4 mm corresponds to the execution wavelength λe of an electromagnetic wave having a frequency of 3.51 GHz. This electromagnetic wave is included in the 3.5 GHz band, which is the operating band of the
なお、本実施形態においては、放射素子23C1〜23C4の間隔のうち、y軸方向におけるピッチΔGaとして、上述した実行波長λeの1/2を採用している。 In this embodiment, of the intervals between the radiating elements 23C1 to 23C4, 1/2 of the execution wavelength λe described above is adopted as the pitch ΔGa in the y-axis direction.
(マイクロストリップアンテナユニットの効果)
以上のように、マイクロストリップアンテナユニット2においては、放射素子群23及び給電線群24が誘電体層28によりラミネートされており、且つ、地導体22が誘電体層27によりラミネートされている。
(Effect of microstrip antenna unit)
As described above, in the
この構成によれば、図10に示したマイクロストリップアンテナ10Iの場合と同様に、マイクロストリップアンテナを製造する場合における自由度が高めることができる。 According to this configuration, the degree of freedom in manufacturing the microstrip antenna can be increased as in the case of the microstrip antenna 10I shown in FIG.
また、マイクロストリップアンテナユニット2においては、4つのマイクロストリップアンテナ20C1〜20C4を構成する基板21は、単一の基板である。
Further, in the
この構成によれば、例えばマイクロストリップアンテナ20C1の放射素子23C1が単独で励振される場合と比較して、放射特性を更に高めることができる。また、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4の各々が単一の基板である基板21を用いて構成されていることにより、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4の各々の指向性を揃えやすくなる、あるいは、制御し易くなる。
According to this configuration, for example, the radiation characteristics can be further improved as compared with the case where the radiation element 23C1 of the microstrip antenna 20C1 is excited independently. Further, since each of the microstrip antennas 20C1 to 20C4 is configured by using the
また、給電線群24は、分岐部B3から接続点CP1〜CP4の各々までの長さが等しい等長配線になるように構成されている。
Further, the
この構成によれば、放射素子23C1〜23C4の各々が同相で励振されるため、マイクロストリップアンテナユニット2の利得を、y3=0mmではない場合よりも高めることができる。なお、この構成によれば、マイクロストリップアンテナユニット2の利得は、z軸に沿った方向において最大となる。
According to this configuration, since each of the radiating elements 23C1 to 23C4 is excited in the same phase, the gain of the
また、給電線群24においては、分岐部B3から分岐部B1までの距離、及び、分岐部B3から分岐部B2までの距離が異なる構成を採用することもできる。すなわち、位置y3として0mm以外の値を採用することもできる。この場合、給電線群24は、分岐部B3から接続点CP1,CP2の各々までの長さが等しくなり、分岐部B3から接続点CP3,CP4の各々までの長さが等しくなるものの、これら2つの長さは、異なる。
Further, in the
この構成によれば、放射素子23C1,23C2と、放射素子23C3,23C4とがそれぞれ異なる位相で励振される。その結果、マイクロストリップアンテナユニット2の利得が最大になる方向を、z軸に沿った方向から、yz平面内において傾けることができる。したがって、マイクロストリップアンテナユニット2を設計する場合に、位置y3を変化させることによって、マイクロストリップアンテナユニット2の基本構造を変化させることなく、利得が最大になる方向を変化させることができる。
According to this configuration, the radiating elements 23C1, 23C2 and the radiating elements 23C3, 23C4 are excited in different phases. As a result, the direction in which the gain of the
また、マイクロストリップアンテナユニット2は、スペーサ291〜294を備えている。
Further, the
この構成によれば、マイクロストリップアンテナユニット2を窓ガラス100の表面上に設置する場合に、マイクロストリップアンテナユニット2を窓ガラス100から高さhに対応する所定の距離だけ離間させることができる。所定の距離を適宜設計することによって、窓ガラス100の内部に格子102のような金属などの導体が存在する場合であっても、窓ガラス100がマイクロストリップアンテナユニット2に与える影響を低減することができる。したがって、マイクロストリップアンテナユニット2の放射特性の低下を抑制することができる。
According to this configuration, when the
例えば、図12に示すように、窓ガラス100が格子102を含んでいる場合、高さhは、動作帯域に含まれる電磁波の実行波長λeの1/4を上回ることが好ましい。また、例えば、窓ガラス100が格子102を含んでいない場合、すなわち、板状部材101のみにより構成されている場合、高さhは、動作帯域に含まれる電磁波の実行波長λeの1/4以外であることが好ましい。これらの構成によれば、マイクロストリップアンテナユニット2を窓ガラス100の表面近傍に設置した場合であっても、放射特性の低下を抑制することができる。
For example, as shown in FIG. 12, when the
<第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態に係るマイクロストリップアンテナユニット群3について、図13を参照して説明する。図13は、マイクロストリップアンテナユニット群3の平面図である。
<Fourth Embodiment>
The microstrip
図13に示すように、マイクロストリップアンテナユニット群3は、4つのマイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dを備えている。マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々は、図11及び図12に示したマイクロストリップアンテナユニット2と同様に構成されている。なお、本実施形態では、符号「2」の後に符号「A]〜「D]を追記することによって、4つのマイクロストリップアンテナユニット2を区別している。
As shown in FIG. 13, the microstrip
ただし、マイクロストリップアンテナユニット群3を構成するマイクロストリップアンテナユニットの個数は、4個に限定されるものではなく、適宜設計することができる。
However, the number of microstrip antenna units constituting the microstrip
マイクロストリップアンテナユニット群3においては、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々を構成する単一の基板(図11及び図12に示した基板21)が、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dのあいだにおいて共有されている。本実施形態では、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dのあいだにおいて共有している単一の基板を基板31と称する。基板31は、平面視した場合のサイズを除いて、図11に示した基板21と同様に構成されている。
In the microstrip
また、マイクロストリップアンテナユニット群3は、マイクロストリップアンテナユニット2と同様にスペーサ291〜294を備えている。
Further, the microstrip
基板31の一方の主面である主面31aには、放射素子群23A、給電線群24A、放射素子群23B、給電線群24B、放射素子群23C、給電線群24C、放射素子群23D、及び給電線群24Dが、誘電体層(誘電体層28に対応)にラミネートされた状態で配置されている。また、基板31の他方の主面(図13には不図示)には、地導体22に対応する地導体が誘電体層(誘電体層27に対応)にラミネートされた状態で配置されている。これらの点について、マイクロストリップアンテナユニット群3は、図12に示したマイクロストリップアンテナユニット2と同様である。なお、図13においては、誘電体層28に対応する誘電体層の図示を省略している。
On the
なお、図13に示した直交座標系は、図11に示した直交座標系と同様に定められている。 The Cartesian coordinate system shown in FIG. 13 is defined in the same manner as the Cartesian coordinate system shown in FIG.
マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々は、y軸方向に沿って1列に配置されている。ただし、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々は、複数列に分けて配置されていてもよい。特に、マイクロストリップアンテナユニット群3を構成するマイクロストリップアンテナユニットの個数が多い場合には、マイクロストリップアンテナユニットの各々をマトリクス状に配置することが好ましい。
Each of the
また、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々は、隣接するマイクロストリップアンテナユニット(例えばマイクロストリップアンテナユニット2A及び2B)同士のピッチΔGuが等しくなるように配置されている。本実施形態においては、ピッチΔGuとして85.4mmを採用している。85.4mmは、周波数が3.51GHzである電磁波の実行波長λeに対応する。この電磁波は、マイクロストリップアンテナユニット群3の動作帯域である3.5GHz帯に含まれる。ただし、ピッチΔGuは、85.4mmに限定されるものではない。ピッチΔGuは、例えば、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々が備えている放射素子の数(図13においては4個)や配置の仕方などに応じて、適宜設計すればよい。
Further, each of the
以上のように、マイクロストリップアンテナユニット群3においては、基板31がマイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々の間において共有されていてもよい。すなわち、複数のマイクロストリップアンテナユニットが単一の基板31上に集積化されていてもよい。
As described above, in the microstrip
また、マイクロストリップアンテナユニット群3においては、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々において、それぞれが異なる位置y3の値を採用することもできる。
Further, in the microstrip
この構成によれば、各々が単一の基板31を共有しているにもかかわらず、マイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dの各々における利得が最大になる方向を異ならせることができる。したがって、例えば、マイクロストリップアンテナユニット群3をビルの窓ガラスに設置した場合に、全てのマイクロストリップアンテナユニット2A〜2Dにおいて同じ位置y3の値を採用した場合と比較して、それぞれが異なる位置y3の値を採用したマイクロストリップアンテナユニット群3は、より広い範囲をカバーすることができる。
According to this configuration, although each of them shares a
<第4の実施例>
本発明の第4の実施例であるマイクロストリップアンテナ10C(図4の(a)参照)及び第2の比較例であるマイクロストリップアンテナについて、図14を参照して説明する。図14の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、第4の実施例であるマイクロストリップアンテナ10C及び第2の比較例のSパラメータS11及び利得を示すグラフである。
<Fourth Example>
A microstrip antenna 10C (see (a) of FIG. 4), which is a fourth embodiment of the present invention, and a microstrip antenna, which is a second comparative example, will be described with reference to FIG. Each of FIGS. 14A and 14B is a graph showing the S-parameter S11 and the gain of the microstrip antenna 10C of the fourth embodiment and the second comparative example, respectively.
第2の比較例は、マイクロストリップアンテナ10Cをベースにし、マイクロストリップアンテナ10Cが備えている地導体12及び放射素子13Cの主部をメッシュパターンの導体層からベタパターンの導体層に置換することによって得られる。
The second comparative example is based on the microstrip antenna 10C, by replacing the main parts of the
なお、以下の各実施例において、SパラメータS11が−10dB以下となる帯域を動作帯域と判断する。 In each of the following embodiments, the band in which the S parameter S11 is −10 dB or less is determined to be the operating band.
第2の比較例は、図14の(a)に示すように、動作帯域の帯域幅が100MHzであり、利得の最大値が7.11dBiであった。 In the second comparative example, as shown in FIG. 14A, the operating bandwidth was 100 MHz and the maximum gain was 7.11 dBi.
一方、第4の実施例であるマイクロストリップアンテナ10Cは、動作帯域の帯域幅が225MHzであり、利得の最大値が2.9dBiであった。 On the other hand, the microstrip antenna 10C of the fourth embodiment had an operating bandwidth of 225 MHz and a maximum gain of 2.9 dBi.
以上のように、第4の実施例であるマイクロストリップアンテナ10Cは、窓ガラスに貼り付けた場合であっても目立ちにくくしたうえで、且つ、動作帯域の帯域幅を第2の比較例よりも広帯域化することができた。 As described above, the microstrip antenna 10C of the fourth embodiment is less noticeable even when attached to the window glass, and the bandwidth of the operating band is made larger than that of the second comparative example. It was possible to widen the bandwidth.
<第5の実施例>
本発明の第5の実施例であるマイクロストリップアンテナユニット2(図11及び図12参照)及び第3の比較例であるマイクロストリップアンテナユニットについて、図15を参照して説明する。図15の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、第5の実施例であるマイクロストリップアンテナユニット2及び第3の比較例のSパラメータS11及び利得を示すグラフである。
<Fifth Example>
The microstrip antenna unit 2 (see FIGS. 11 and 12), which is a fifth embodiment of the present invention, and the microstrip antenna unit, which is a third comparative example, will be described with reference to FIG. Each of FIGS. 15A and 15B is a graph showing the S-parameter S11 and the gain of the
第3の比較例は、マイクロストリップアンテナユニット2をベースにし、マイクロストリップアンテナ20C1〜20C4が備えている地導体22及び放射素子群23を構成する放射素子23C1〜C4の主部をメッシュパターンの導体層からベタパターンの導体層に置換することによって得られる。
In the third comparative example, the
また、第5の実施例においては、放射素子23C1〜23C4の外枠131C(図4の(a)参照)の幅として0.1mmを採用し、位置y3(図11参照)として0mmを採用した。また、第5の実施例と、後述する第5の実施例群及び第6の実施例群とにおいては、図12に示した窓ガラス100を考慮しない、マイクロストリップアンテナユニット2単体の放射特性についてシミュレーションした。
Further, in the fifth embodiment, 0.1 mm was adopted as the width of the outer frame 131C (see (a) of FIG. 4) of the radiating elements 23C1 to 23C4, and 0 mm was adopted as the position y3 (see FIG. 11). .. Further, in the fifth embodiment, the fifth embodiment group and the sixth embodiment group described later, the radiation characteristics of the
第3の比較例は、図15の(a)に示す様に、動作帯域の帯域幅が110MHzであり、利得の最大値が12.9dBiであった。 In the third comparative example, as shown in FIG. 15A, the operating bandwidth was 110 MHz and the maximum gain was 12.9 dBi.
一方、マイクロストリップアンテナユニット2は、動作帯域の帯域幅が510MHzであり、利得の最大値が9.5dBiであった。
On the other hand, the
以上のように、マイクロストリップアンテナユニット2は、窓ガラスに貼り付けた場合であっても目立ちにくくしたうえで、且つ、動作帯域の帯域幅を第3の比較例よりも広帯域化することができた。また、利得においても、第3の比較例には劣るものの、広い帯域において10dBiに迫る良好な値を示した。また、第4の実施例のマイクロストリップアンテナ10Cと、第5の実施例のマイクロストリップアンテナユニット2とを比較した場合に、マイクロストリップアンテナユニット2は、SパラメータS11及び利得の双方を改善できることが分かった。
As described above, the
<第5の実施例群>
本発明の第5の実施例群であるマイクロストリップアンテナユニット2(図11及び図12参照)について、図16を参照して説明する。図16の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、第5の実施例群であるマイクロストリップアンテナユニット2のSパラメータS11及び利得を示すグラフである。
<Fifth Example Group>
The microstrip antenna unit 2 (see FIGS. 11 and 12), which is the fifth embodiment group of the present invention, will be described with reference to FIG. Each of (a) and (b) of FIG. 16 is a graph showing the S-parameter S11 and the gain of the
第5の実施例群のマイクロストリップアンテナユニット2は、第5の実施例のマイクロストリップアンテナユニット2をベースにして、外枠131C(図4の(a)参照)の幅を、0mm、0.05mm、0.1mm、0.2mm、及び0.5mmと変化させることによって得られる。換言すれば、図16に示したマイクロストリップアンテナユニット2のうち、外枠131Cの幅が0.1mmであるマイクロストリップアンテナユニット2は、第5の実施例である。
The
図16の(a)及び(b)を参照すれば、外枠131Cの幅を0.05mmよりも広くすればするほどSパラメータS11及び利得が改善されることが分かった。 With reference to FIGS. 16A and 16B, it was found that the wider the width of the outer frame 131C than 0.05 mm, the better the S-parameter S11 and the gain.
<第6の実施例群>
本発明の第6の実施例群であるマイクロストリップアンテナユニット2(図11及び図12参照)について、図17を参照して説明する。図17は、第6の実施例群であるマイクロストリップアンテナユニット2の利得を示すグラフである。なお、図17に示す角度は、図11に示したyz平面内においてz軸正方向と、利得が最大になる方向とのなす角の角度である。
<Sixth Example Group>
The microstrip antenna unit 2 (see FIGS. 11 and 12), which is the sixth embodiment group of the present invention, will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a graph showing the gain of the
第6の実施例群のマイクロストリップアンテナユニット2は、第5の実施例のマイクロストリップアンテナユニット2をベースにして、位置y3を、−9mm、−7mm、−5mm、5mm、7mm、及び9mmと変化させることによって得られる。なお、図17に示していないものの、y3=0mmとした場合(すなわち第5の実施例のマイクロストリップアンテナユニット2の場合)、利得は、角度0°で最大となり、その値は9.5dBiであった。
The
図17を参照すれば、位置y3の値を−9mm以上9mm以下の範囲内で変化させた場合に、利得が最大となる角度がおよそ−15°以上15°以下の範囲内で変化することが分かった。すなわち、位置y3の値を調整することによって、マイクロストリップアンテナユニット2の指向性を調整できることが分かった。
With reference to FIG. 17, when the value of the position y3 is changed within the range of -9 mm or more and 9 mm or less, the angle at which the gain is maximized may change within the range of about -15 ° or more and 15 ° or less. Do you get it. That is, it was found that the directivity of the
<第7の実施例群及び第8の実施例群>
本発明の第7の実施例群及び第8の実施例群であるマイクロストリップアンテナユニット2(図11及び図12参照)について、図18及び図19を参照して説明する。図18の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、第7の実施例群のマイクロストリップアンテナユニット2のSパラメータS11及び利得を示すグラフである。図19の(a)及び(b)の各々は、それぞれ、第8の実施例群のマイクロストリップアンテナユニット2のSパラメータS11及び利得を示すグラフである。
<7th Example Group and 8th Example Group>
The microstrip antenna unit 2 (see FIGS. 11 and 12), which is the seventh embodiment group and the eighth embodiment group of the present invention, will be described with reference to FIGS. 18 and 19. Each of FIGS. 18A and 18B is a graph showing the S-parameter S11 and the gain of the
第7の実施例群においては、図12に示すように、スペーサ291〜294を介して、窓ガラス100の表面近傍に設置されたマイクロストリップアンテナユニット2の放射特性をシミュレーションした。なお、第7の実施例群においては、シミュレーションをする場合に、格子102を省略した窓ガラス100(板状部材101のみにより構成された窓ガラス100)を想定した。
In the seventh example group, as shown in FIG. 12, the radiation characteristics of the
第7の実施例群は、スペーサ291〜294の高さhを、5mm、10mm、21.35mm、42.7mm、及び85.4mmと変化させることによって得られる。
The seventh example group is obtained by changing the height h of the
第8の実施例群においては、第7の実施例群と同様に、スペーサ291〜294を介して、窓ガラス100の表面近傍に設置されたマイクロストリップアンテナユニット2の放射特性をシミュレーションした。なお、第8の実施例群においては、シミュレーションをする場合に、板状部材101及び格子102を備えた窓ガラス100を想定した。なお、格子102のピッチとして20mmを採用した。
In the eighth example group, similarly to the seventh example group, the radiation characteristics of the
第8の実施例群は、スペーサ291〜294の高さhを、10mm、21.35mm、42.7mm、及び85.4mmと変化させることによって得られる。
The eighth example group is obtained by changing the height h of the
85.4mmは、周波数が3.51GHzである電磁波の実行波長λeに対応する。したがって、42.7mm及び21.35mmの各々は、それぞれ、周波数が3.51GHzである電磁波の実行波長λeの1/2及び1/4に対応する。 85.4 mm corresponds to the execution wavelength λe of an electromagnetic wave having a frequency of 3.51 GHz. Therefore, each of 42.7 mm and 21.35 mm corresponds to 1/2 and 1/4 of the execution wavelength λe of the electromagnetic wave having a frequency of 3.51 GHz, respectively.
なお、第7の実施例群及び第8の実施例群において、板状部材101の厚さとしては5mmを採用し、Dk=2.5を採用した。
In the 7th example group and the 8th example group, 5 mm was adopted as the thickness of the plate-shaped
図18を参照すれば、板状部材101のみにより構成された窓ガラス100の表面近傍に設置されたマイクロストリップアンテナユニット2は、高さhを5mm以上85.4mm以下の範囲内で変化させた場合、h=21.35mmである場合を除いて良好なSパラメータ及び利得を示すことが分かった。したがって、この場合、高さhは、動作帯域に含まれる所定の波長を有する電磁波の実行波長λeの1/4以外に設定することが好ましいことが分かった。
Referring to FIG. 18, the
図19を参照すれば、板状部材101及び格子102により構成された窓ガラス100の表面近傍に設置されたマイクロストリップアンテナユニット2は、高さhを10mm以上85.4mm以下の範囲内で変化させた場合、高さhを42.7mm及び85.4mmに設定した場合に良好なSパラメータ及び利得を示すことが分かった。したがって、この場合、高さhは、動作帯域に含まれる所定の波長を有する電磁波の実行波長λeの1/2を上回るように設定することが好ましいことが分かった。
Referring to FIG. 19, the
なお、グラフは省略するものの、マイクロストリップアンテナユニット2において、格子102の格子状のピッチを広くすればするほど格子102の影響は弱くなり、ピッチを狭くすればするほど格子102の影響が強くなることも分かった。したがって、高さhは、ピッチの値を考慮して適宜設計することが好ましい。
Although the graph is omitted, in the
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 マイクロストリップアンテナモジュール
2、2A〜2D マイクロストリップアンテナユニット
3 マイクロストリップアンテナユニット群
10、10A〜10I マイクロストリップアンテナ
11、21、31 基板
12、22 地導体
13、13A〜13F 放射素子
23、23A〜23D 放射素子群
23C1〜23C4 放射素子
14、14G、14H 給電線
24、24A〜24D 給電線群
2411〜2414 給電線
2421、2422 副給電線(第1副給電線、第2副給電線)
243 主給電線
B1、B2、B3 分岐部(第1分岐部、第2分岐部、第3分岐部)
15、16 接着層(第2固定部材、第1固定部材)
17、18 誘電体層(第2誘電体層、第1誘電体層)
171、181 第1ラミネート層
172、182 第2ラミネート層
291〜294 スペーサ
50 コネクタ
51 内側導体
52 絶縁部材
53 外側導体
60 半田
1
243 Main feeder B1, B2, B3 branch (1st branch, 2nd branch, 3rd branch)
15, 16 Adhesive layer (second fixing member, first fixing member)
17, 18 Dielectric layers (second dielectric layer, first dielectric layer)
171 and 181
Claims (11)
前記基板の一方の主面に形成され、且つ、メッシュパターンの導体層により構成された主要部を含み、且つ、平面視した場合に長方形状である放射素子と、
前記基板の他方の主面のうち、平面視した場合に少なくとも前記放射素子を包含する領域に形成され、且つ、メッシュパターンの導体層により構成された主要部を含む地導体と、
前記放射素子と同一面上に設けられ、且つ、前記放射素子に外接する長方形の一辺である第1の辺において、一端が前記放射素子に接続された給電線と、を備えており、
前記放射素子には、少なくとも前記第1の辺に沿って該放射素子を縁取る帯状の外枠であって、前記放射素子の前記主要部よりも電気抵抗が低い導体層により構成された外枠が設けられている、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナ。 A transparent dielectric substrate and
A radiating element formed on one of the main surfaces of the substrate, including a main portion composed of a conductor layer having a mesh pattern, and having a rectangular shape when viewed in a plan view.
Of the other main surface of the substrate, a ground conductor formed in a region including at least the radiating element when viewed in a plan view and including a main portion composed of a conductor layer of a mesh pattern.
A feeder line provided on the same surface as the radiating element and having one end connected to the radiating element on a first side which is one side of a rectangle circumscribing the radiating element.
The radiating element has a band-shaped outer frame that borders the radiating element along at least the first side, and is composed of a conductor layer having a lower electrical resistance than the main part of the radiating element. Is provided,
A microstrip antenna that features that.
ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロストリップアンテナ。 The outer frame borders the radiating element at least along the first side and the second and third sides sandwiching the first side.
The microstrip antenna according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のマイクロストリップアンテナ。 The outer frame is a band-shaped outer frame that borders the radiating element along all four sides of the rectangle.
The microstrip antenna according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のマイクロストリップアンテナ。 The radiating element is a band-shaped inner frame having one end connected to a portion of the outer frame along the first side and extending in a direction perpendicular to the first side. An inner frame made of a conductor layer having a lower electric resistance than the main part of the above is further provided.
The microstrip antenna according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のマイクロストリップアンテナ。 The width of the feeder becomes narrower as it approaches the connection point to which the feeder is connected among the first sides.
The microstrip antenna according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のマイクロストリップアンテナ。 A pair of notches are formed on both sides of the connection point to which the feeder line is connected in the first side.
The microstrip antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein the microstrip antenna.
前記地導体を保持する第2誘電体層と、
前記基板の一方の主面に前記第1誘電体層及び前記放射素子の少なくとも何れか一方を固定する第1固定部材と、
前記基板の他方の主面に前記第2誘電体層及び前記地導体の少なくとも何れか一方を固定する第2固定部材と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のマイクロストリップアンテナ。 A first dielectric layer that holds the radiating element, a second dielectric layer that holds the ground conductor, and
A first fixing member for fixing at least one of the first dielectric layer and the radiating element to one main surface of the substrate.
The other main surface of the substrate is further provided with a second dielectric layer and a second fixing member for fixing at least one of the ground conductors.
The microstrip antenna according to any one of claims 1 to 6, wherein the microstrip antenna.
各マイクロストリップアンテナを構成する基板が単一の基板である、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナユニット。 A microstrip antenna unit including a plurality of microstrip antennas according to any one of claims 1 to 7.
The substrate that makes up each microstrip antenna is a single substrate,
A microstrip antenna unit characterized by that.
前記第1マイクロストリップアンテナ及び前記第2マイクロストリップアンテナの各々の給電線を第1副給電線にまとめる第1分岐部と、
前記第3マイクロストリップアンテナ及び前記第4マイクロストリップアンテナの各々の給電線を第2副給電線にまとめる第2分岐部と、
前記第1副給電線及び前記第2副給電線を主給電線にまとめる第3分岐部と、を更に備え、
前記第1分岐部から前記第1マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離、前記第1分岐部から前記第2マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離、前記第2分岐部から前記第3マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離、及び前記第2分岐部から前記第4マイクロストリップアンテナの放射素子までの距離は、等しく、且つ、
前記第3分岐部から前記第1分岐部までの距離、及び、前記第3分岐部から前記第2分岐部までの距離は、異なる、
ことを特徴とする請求項8に記載のマイクロストリップアンテナユニット。 The plurality of microstrip antennas are composed of first to fourth microstrip antennas, each of which is provided at a position corresponding to each of the rectangular vertices.
A first branch portion that combines the feed lines of the first microstrip antenna and the second microstrip antenna into a first sub-feed line, and
A second branch portion that combines the feeder lines of the third microstrip antenna and the fourth microstrip antenna into a second sub-feed line, and
Further provided with a third branch portion for combining the first sub-feed line and the second sub-feed line into a main feed line.
The distance from the first branch to the radiating element of the first microstrip antenna, the distance from the first branch to the radiating element of the second microstrip antenna, and the distance from the second branch to the third microstrip antenna. The distance to the radiating element of the above and the distance from the second branch to the radiating element of the fourth microstrip antenna are equal and
The distance from the third branch to the first branch and the distance from the third branch to the second branch are different.
The microstrip antenna unit according to claim 8.
ことを特徴とする請求項8又は9に記載のマイクロストリップアンテナユニット。 A spacer provided on one main surface side of the single substrate, further comprising a spacer that provides a predetermined distance between the single substrate and the other structure.
The microstrip antenna unit according to claim 8 or 9.
各マイクロストリップアンテナユニットを構成する単一の基板が、各マイクロストリップアンテナユニットのあいだにおいて共有されている、
ことを特徴とするマイクロストリップアンテナユニット群。 A group of microstrip antenna units including a plurality of microstrip antenna units according to any one of claims 8 to 10.
A single substrate constituting each microstrip antenna unit is shared among the microstrip antenna units.
A group of microstrip antenna units characterized by this.
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