JP2023024146A - antenna device - Google Patents
antenna device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023024146A JP2023024146A JP2021130262A JP2021130262A JP2023024146A JP 2023024146 A JP2023024146 A JP 2023024146A JP 2021130262 A JP2021130262 A JP 2021130262A JP 2021130262 A JP2021130262 A JP 2021130262A JP 2023024146 A JP2023024146 A JP 2023024146A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna device
- patch
- ground plane
- short
- patch portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本開示は、アンテナ装置に関する。 The present disclosure relates to antenna devices.
特許文献1に記載のアンテナ装置は、導電部材の地板と、地板と対向する正方形状のパッチ部と、地板を貫通し先端がパッチ部に接続された給電ビアと、地板とパッチ部とに接続された短絡ビアと、を備える。
The antenna device described in
上記アンテナ装置において、給電ビアと短絡ビアとのビア間距離が短いほど、放射波の周波数が高くなる。しかしながら、ビア間距離が所定値よりも短くなると、短絡ビアのランドを形成できなくなる。一方で、短絡ビアのランドを形成できるようにビア間距離を広げると、アンテナ装置は高周波帯域で共振しなくなる。 In the above antenna device, the shorter the via-to-via distance between the feed via and the short-circuit via, the higher the frequency of the radiated wave. However, when the via-to-via distance is shorter than a predetermined value, it becomes impossible to form a short-circuited via land. On the other hand, if the via-to-via distance is increased so as to form a short-circuit via land, the antenna device will not resonate in a high frequency band.
本開示は、製造性を高めた高周波用のアンテナ装置を提供する。 The present disclosure provides a high-frequency antenna device with improved manufacturability.
本開示の1つの局面は、0次共振を利用したミリ波帯のアンテナ装置(100,110,120)であって、地板(P2)と、パッチ部(P1,P1a,P1b)と、給電部(20,50)と、短絡ビア(30)と、を備える。地板は、平板状の導体部材である。パッチ部は、地板から離間して地板と対向するように設置された導体部材である。給電部は、パッチ部に接続され、パッチ部に信号を供給する。短絡ビアは、地板とパッチ部とを接続する。パッチ部は、第1辺と第1辺よりも長い第2辺とを有する長方形の全ての辺に内接し、且つ、短絡ビアの直径に沿った中心線(CL)に対して非線対称な形状を有する。 One aspect of the present disclosure is a millimeter-wave band antenna device (100, 110, 120) using 0th-order resonance, comprising: a ground plane (P2); patch sections (P1, P1a, P1b); (20,50) and a shorting via (30). The ground plane is a flat conductor member. The patch portion is a conductor member that is spaced apart from and opposed to the ground plane. The power supply unit is connected to the patch unit and supplies a signal to the patch unit. The short via connects the ground plane and the patch section. The patch portion is inscribed in all sides of a rectangle having a first side and a second side longer than the first side, and is asymmetrical with respect to a center line (CL) along the diameter of the short-circuit via. have a shape.
本開示の1つの局面のアンテナ装置は、パッチ部が、短絡ビアの直径に沿った中心線に対して非線対称な形状を有することにより、中心線に対して線対称な形状を有する場合よりも、パッチ部の面積を低減することができる。ひいては、ビア間距離を大きくしつつ、パッチ部と地板との間の静電容量を低減することができる。そのため、給電部と短絡ビアとのビア間距離を大きくしても、共振周波数を高くすることができる。したがって、製造性を高めた高周波用のアンテナ装置を実現できる。さらに、パッチ部が非線対称な形状を有することにより、電界の分布が中心線に対して非線対称になることを利用して、放射波の指向性を制御することができる。 In the antenna device according to one aspect of the present disclosure, the patch portion has a non-symmetrical shape with respect to the centerline along the diameter of the short-circuit via. Also, the area of the patch portion can be reduced. As a result, the capacitance between the patch portion and the ground plane can be reduced while increasing the distance between vias. Therefore, even if the via-to-via distance between the power supply portion and the short-circuit via is increased, the resonance frequency can be increased. Therefore, it is possible to realize a high-frequency antenna device with improved manufacturability. Furthermore, the directivity of the radiated wave can be controlled by utilizing the fact that the patch portion has an asymmetrical shape so that the distribution of the electric field becomes asymmetrical with respect to the center line.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
(1.第1実施形態)
<1-1.構成>
本実施形態に係るアンテナ装置100について、図面を参照して説明する。アンテナ装置100は、移動体、例えば車両に搭載される。アンテナ装置100は、電波の送信及び/又は受信を行う。アンテナ装置100は、0次共振を利用した、高周波用のアンテナ装置である。アンテナ装置100は、例えば、同軸ケーブルを介して無線機と接続される。本実施形態では、アンテナ装置100は、79GHzの動作周波数を有する、ミリ波帯のアンテナ装置である。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
(1. First embodiment)
<1-1. Configuration>
An
アンテナ装置100は、無線機から供給される高周波の電気信号を電波に変換して空間に放射する。また、アンテナ装置100は、受信した電波を電気信号に変換して無線機へ出力する。
The
図1及び図2に示すように、アンテナ装置100は、パッチ部P1と、地板P2と、支持板L1と、給電ビア20と、短絡ビア30と、を備える。
パッチ部P1は、板状に構成された銅などの導体である。パッチ部P1は、後述する中心線CLに対して非線対称な形状を有する。パッチ部P1の形状の詳細については、後述する。パッチ部P1は、箔などの薄い部材でもよい。すなわち、パッチ部P1は、プリント配線板等の樹脂製の板の表面に形成された導体パターンでもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The patch portion P1 is a conductor such as copper configured in a plate shape. The patch portion P1 has an asymmetrical shape with respect to a center line CL, which will be described later. Details of the shape of the patch portion P1 will be described later. The patch portion P1 may be a thin member such as foil. That is, the patch portion P1 may be a conductor pattern formed on the surface of a resin plate such as a printed wiring board.
地板P2は、平板状に構成された銅などの導体である。地板P2は、アンテナ装置100におけるグランド電位を形成する。なお、地板P2は、箔などの薄い部材でもよい。すなわち、地板P2は、プリント配線板等の樹脂製の板の表面に形成された導電パターンでもよい。
The ground plane P2 is a flat conductor such as copper. Ground plane P2 forms a ground potential in
支持板L1は、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料である。パッチ部P1は、支持板L1を介して、地板P2から離間して、地板P2に対向するように配置される。パッチ部P1は、支持板L1の表面に配置され、地板P2は、支持板L1の裏面に配置される。 The support plate L1 is an insulating material such as glass epoxy resin. The patch portion P1 is spaced apart from the base plate P2 via the support plate L1 so as to face the base plate P2. The patch portion P1 is arranged on the front surface of the support plate L1, and the base plate P2 is arranged on the rear surface of the support plate L1.
支持板L1は、矩形平板形状を有し、地板P2と略同じ大きさを有する。地板P2は、パッチ部P1以上の大きさを有する。支持板L1の形状は、板形状に限らない。支持板L1は、パッチ部P1を地板P2から離間して、地板P2に対向するように支持する複数の
柱であってもよい。また、パッチ部P1と地板P2との間は、樹脂(すなわち支持板L1)で充填する構造に限らず、中空や真空の構造でもよい。また、パッチ部P1と地板P2との間は、所定の誘電比率を有する誘電体で充填された構造でもよい。さらに、パッチ部P1と地板P2との間の構造は、これらの構造の組み合わせであってもよい。
The support plate L1 has a rectangular flat plate shape and has substantially the same size as the base plate P2. The ground plane P2 has a size equal to or larger than that of the patch portion P1. The shape of the support plate L1 is not limited to a plate shape. The support plate L1 may be a plurality of pillars that support the patch portion P1 so as to separate it from the base plate P2 so as to face the base plate P2. Moreover, the space between the patch portion P1 and the base plate P2 is not limited to the structure filled with resin (that is, the support plate L1), and may be a hollow structure or a vacuum structure. Also, the space between the patch portion P1 and the ground plane P2 may be filled with a dielectric material having a predetermined dielectric ratio. Furthermore, the structure between the patch portion P1 and the ground plane P2 may be a combination of these structures.
なお、アンテナ装置100をプリント配線基板により構成する場合、プリント配線基板が備える複数の導体層を、地板P2やパッチ部P1として利用するとともに、導体層を隔てる樹脂層を支持板L1としてもよい。
When the
給電ビア20は、銅などの導体材料でメッキされた円柱形状の部材であり、ビア径φaを有する。給電ビア20は、地板P2及び支持板L1を貫通し、パッチ部P1に接続している。給電ビア20は、パッチ部P1及び地板P2に対して垂直な軸心を有する。給電ビア20は、第1ランド21と第2ランド22とを備える。第1ランド21は、給電ビア20の上端に設けられ、パッチ部P1に接触し、パッチ部P1と導通している。第2ランド22は、給電ビア20の下端に設けられている。第1ランド21及び第2ランド22は、円柱形状の本体部の外縁から径方向に延伸している。本実施形態では、第2ランド22の外径は、第1ランド21の外径よりも大きい。
The feed via 20 is a cylindrical member plated with a conductive material such as copper and has a via diameter φa. The feed via 20 passes through the ground plate P2 and the support plate L1 and connects to the patch portion P1. The feed via 20 has an axis perpendicular to the patch portion P1 and the ground plane P2. The feed via 20 has a
第2ランド22は、パッチ部P1に給電する同軸ケーブルが接続され、第2ランド22の給電点23からパッチ部P1へ高周波信号が給電される。ここで、地板P2は、グランド電位を形成する。そのため、第2ランド22と地板P2とが導通しないように、地板P2に、第2ランド22及びその周囲を収容する穴が形成されている。したがって、地板P2と第2ランド22との間に隙間が形成され、地板P2は、第2ランド22と導通していない。
A coaxial cable for feeding power to the patch portion P1 is connected to the
短絡ビア30は、銅などの導体材料でメッキされた円柱形状の部材であり、ビア径φbを有する。短絡ビア30は、支持板L1を貫通し、パッチ部P1と地板P2とに接続している。短絡ビア30は、パッチ部P1及び地板P2に対して垂直な軸心を有する。短絡ビア30は、2つのランド31を備える。2つのランド31は、短絡ビア30の上端と下端に設けられている。上端のランド31は、パッチ部P1に接触してパッチ部P1と導通し、下端のランド31は、地板P2に接触して地板P2と導通している。
The short-circuit via 30 is a cylindrical member plated with a conductive material such as copper and has a via diameter φb. The short-circuit via 30 passes through the support plate L1 and connects the patch portion P1 and the ground plane P2. The short via 30 has an axis perpendicular to the patch portion P1 and the ground plane P2. The short via 30 has two
給電ビア20は、第1ランド21及び第2ランド22が2つのランド31と干渉しないように、短絡ビア30から離間して配置されている。
次に、パッチ部P1の形状について、図3を参照して説明する。図3に示す平面で、互いに直交する2方向を、第1方向と第2方向とする。給電ビア20と短絡ビア30は、第2方向に沿って並べて配置されている。第2方向において、給電ビア20が配置されている側を左側、短絡ビア30が配置されている側を右側とする。
The feed via 20 is spaced apart from the short via 30 so that the
Next, the shape of the patch portion P1 will be described with reference to FIG. Two directions perpendicular to each other on the plane shown in FIG. 3 are defined as a first direction and a second direction. The feed via 20 and the short via 30 are arranged side by side along the second direction. In the second direction, the side on which the feed via 20 is arranged is the left side, and the side on which the short via 30 is arranged is the right side.
パッチ部P1は、中心線CLに対して非線対称な形状を有し、第1ランド21とランド31を覆う。中心線CLは、短絡ビア30の直径に沿った線であり、詳しくは、短絡ビア30の中心を通り、第1方向に沿った線である。
The patch portion P<b>1 has a non-symmetrical shape with respect to the center line CL, and covers the
パッチ部P1は、台形部P11と、方形部P12と、半円部P13とを備える。半円部P13が左側に配置され、方形部P12が右側に配置されている。台形部P11は、半円部P13と方形部P12の間に配置されている。 The patch portion P1 includes a trapezoidal portion P11, a rectangular portion P12, and a semicircular portion P13. A semicircular portion P13 is arranged on the left side, and a rectangular portion P12 is arranged on the right side. The trapezoidal portion P11 is arranged between the semicircular portion P13 and the rectangular portion P12.
半円部P13は、半円形状に構成されており、第1ランド21の半分と略同一の面積を有し、第1ランド21の左側半分を覆う。台形部P11は、台形形状に構成されており、第1方向に沿った平行な短辺と長辺を有する。台形部P11の短辺は、半円部P13の直
線部分に接続されており、台形部P11の長辺は、方形部P12に接続されている。台形部P11は、第1ランド21の右半分を覆う。方形部P12は、正方形状に構成されており、ランド31を覆う。
The semicircular portion P13 is formed in a semicircular shape, has approximately the same area as half of the
パッチ部P1は、長さDaの第1辺と、長さDbの第2辺とを有する長方形の全ての辺に内接する。また、Da<Dbである。すなわち、方形部P12の第1方向の辺の長さはDaである。また、第2方向において、半円部P13の端部から、方形部P12の端部までの長さはDbである。 The patch portion P1 is inscribed on all sides of a rectangle having a first side of length Da and a second side of length Db. Also, Da<Db. That is, the length of the side of the square portion P12 in the first direction is Da. Also, in the second direction, the length from the end of the semicircular portion P13 to the end of the square portion P12 is Db.
<1-2.動作>
短絡ビア30は、短絡ビア30の長さ及びビア径φbに応じたインダクタンスLを提供する。また、パッチ部P1は、静電容量Cを提供する。パッチ部P1に供給された高周波信号は、主に短絡ビア30の側面上を流れ、短絡ビア30の内部はほとんど流れないため、パッチ部P1のうち短絡ビア30の外側部分と地板P2との間が、静電容量Cの形成に寄与する。短絡ビア30の長さやビア径φbは、インダクタンスLが静電容量Cと並列共振する値となるように調整されている。
<1-2. Operation>
The short-circuit via 30 provides an inductance L corresponding to the length of the short-circuit via 30 and the via diameter φb. Also, the patch portion P1 provides a capacitance C. As shown in FIG. Since the high-frequency signal supplied to the patch portion P1 mainly flows on the side surface of the short-circuit via 30 and hardly flows inside the short-circuit via 30, there is a high-frequency signal between the outer portion of the short-circuit via 30 and the ground plane P2 in the patch portion P1. contributes to the formation of capacitance C. The length of the short-circuit via 30 and the diameter φb of the via are adjusted so that the inductance L and the capacitance C are parallel-resonated.
アンテナ装置100では、静電容量Cと、インダクタンスLと、給電点23とが並列に接続された0次並列共振回路が形成される。アンテナ装置100の動作周波数は、この並列共振回路が共振する周波数により定まる。
In the
パッチ部P1は、中心線CLの右側の面積よりも、中心線CLの左側の面積の方が大きい。そのため、パッチ部P1に供給される電流の分布は左側へ偏り、パッチ部P1から放射される放射波の電界ベクトルは左側へ偏る。したがって、図4に示すように、アンテナ装置100は、左方向に指向性を有し、左方向の電力は、右方向の電力に対して9dB大きい。また、アンテナ装置100の最大利得は、3.4dBiになる。
The area of the patch portion P1 on the left side of the center line CL is larger than the area on the right side of the center line CL. Therefore, the distribution of the current supplied to the patch portion P1 is biased to the left, and the electric field vector of the radiation wave emitted from the patch portion P1 is biased to the left. Therefore, as shown in FIG. 4, the
アンテナ装置100は、移動体の進行方向と指向性を有する方向とが一致するように、移動体に搭載されている。例えば、移動体が車両である場合は、アンテナ装置100は、車両の前方方向と指向性を有する方向とが一致するように、車両に搭載されている。
ここで、静電容量Cは、パッチ部P1の面積が増加すると大きくなる。静電容量Cが大きくなると、アンテナ装置100に形成される0次並列共振回路の共振周波数が低くなる。したがって、動作周波数を高くするためには、パッチ部P1の面積を低減する必要がある。
Here, the capacitance C increases as the area of the patch portion P1 increases. As the capacitance C increases, the resonance frequency of the zero-order parallel resonance circuit formed in the
図5に、参考例に係るアンテナ装置400を示す。アンテナ装置400は、パッチ部P100と、地板P200と、支持板L11と、給電ビア200と、短絡ビア300と、を備える。パッチ部P100は、正方形状に構成されている。
FIG. 5 shows an
ここで、パッチ部P100の面積を低減するために、給電ビア200と短絡ビア300とのビア間距離を小さくすると、ランドを設けられなくなる。すなわち、図6に示すように、ビア間距離を小さくすると、給電ビア200のランド210と短絡ビア300のランド310が干渉する。
Here, if the inter-via distance between the power supply via 200 and the short-circuit via 300 is reduced in order to reduce the area of the patch portion P100, the land cannot be provided. That is, as shown in FIG. 6, when the via-to-via distance is reduced, the
そのため、アンテナ装置400では、給電ビア200と短絡ビア300のビア間隔を、ランドが設けられる程度に大きくしている。パッチ部P100は、正方形状に形成されているため、ビア間隔を大きくすると、パッチ部P100の面積が増大し、静電容量Cが増大する。ひいては、図8に示すように、79GHzでは0次共振せず、67GHzで0次共振する。その結果、図7に示すように、アンテナ装置400は、79GHzでの最大利
得が-1.1dBiとなる。
Therefore, in the
これに対して、アンテナ装置100のパッチ部P1では、給電ビア20と短絡ビア30との間に、台形部P11を配置して、ビア間距離を大きくしつつパッチ部P1の全体の面積を低減している。これにより、静電容量Cを小さくして、共振周波数を高くしている。これにより、アンテナ装置100は、79GHzでの最大利得が、アンテナ装置400の最大利得よりも12dBi大きい。
On the other hand, in the patch portion P1 of the
<1-3.設計>
次に、アンテナ装置100の放射効率を最大化した0次共振が可能となるパッチ部P1の寸法(具体的には、第1辺の長さDa及び第2辺の長さDb)と、給電ビア20のビア径φaと、短絡ビア30のビア径φbについて、図9~12を参照して説明する。
<1-3. Design>
Next, the dimensions of the patch portion P1 (specifically, the length of the first side Da and the length of the second side Db) that enable zero-order resonance that maximizes the radiation efficiency of the
図9に、第1辺の長さDa/λeに対する放射電波の平均電力のグラフを示す。λeは、波長λを実効誘電率の平方根で除算した実効波長である。グラフから、長さDaは、0.4λe<Da<0.6λeの範囲が望ましい。ただし、波長λにより、0.9mm<Da<0.583λeの制約がある。そこで、長さDaは、0.458λe(すなわち、1.1mm)を設計値とする。 FIG. 9 shows a graph of the average power of radiated radio waves versus the length of the first side Da/λe. λe is the effective wavelength obtained by dividing the wavelength λ by the square root of the effective dielectric constant. From the graph, the length Da is preferably in the range of 0.4λe<Da<0.6λe. However, there is a restriction of 0.9 mm<Da<0.583 λe depending on the wavelength λ. Therefore, the design value of the length Da is 0.458λe (that is, 1.1 mm).
図10に、第2辺の長さDb/λeに対する放射電波の平均電力のグラフを示す。グラフから、長さDbは、0.5λe<Da<0.9λeの範囲が望ましい。ただし、波長λにより、0.625λe<Dbの制約がある。そこで、長さDbは、0.688λe(すなわち、1.65mm)を設計値とする。 FIG. 10 shows a graph of the average power of radiated radio waves with respect to the length Db/λe of the second side. From the graph, the length Db is desirably in the range of 0.5λe<Da<0.9λe. However, there is a restriction of 0.625λe<Db depending on the wavelength λ. Therefore, the design value of the length Db is 0.688λe (that is, 1.65 mm).
図11に、ビア径φaに対する放射電波の平均電力のグラフを示す。グラフから、ビア径φaは、0.05λe<Da<0.3λeの範囲が望ましい。ただし、波長λにより、φa<0.208λeの制約がある。そこで、ビア径φaは、0.125λe(すなわち、0.3mm)を設計値とする。 FIG. 11 shows a graph of the average power of radiated radio waves with respect to the via diameter φa. From the graph, it is desirable that the via diameter φa is in the range of 0.05λe<Da<0.3λe. However, there is a restriction of φa<0.208λe depending on the wavelength λ. Therefore, the design value of the via diameter φa is 0.125λe (that is, 0.3 mm).
図12に、ビア径φbに対する放射電波の平均電力のグラフを示す。グラフから、ビア径φbは、0.2λe<Da<0.4λeの範囲が望ましい。ただし、波長λにより、φa<0.375λeの制約がある。そこで、ビア径φbは、0.25λe(すなわち、0.6mm)を設計値とする。 FIG. 12 shows a graph of the average power of radiated radio waves with respect to the via diameter φb. From the graph, it is desirable that the via diameter φb is in the range of 0.2λe<Da<0.4λe. However, there is a restriction of φa<0.375λe depending on the wavelength λ. Therefore, the design value of the via diameter φb is 0.25λe (that is, 0.6 mm).
<1-4.別例>
アンテナ装置100は、パッチ部P1の代わりに、図13に示すパッチ部P1aを備えていてもよい。パッチ部P1aは、多角形状を有し、長さDaの第1辺と、長さDbの第2辺とを有する長方形の全ての辺に内接する。また、アンテナ装置100は、パッチ部P1の代わりに、図14に示すパッチ部P1bを備えていてもよい。パッチ部P1bは、楕円形状を有し、長さDaの第1辺と、長さDbの第2辺とを有する長方形の全ての辺に内接する。すなわち、アンテナ装置100は、長さDaの第1辺と、長さDbの第2辺とを有する長方形の全ての辺に内接する形状を有するパッチ部を備えていればよい。
<1-4. Example>
The
<1-4.効果>
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)パッチ部P1が、中心線CLに対して非線対称な形状を有することにより、中心線CLに対して線対称な形状を有する場合よりも、パッチ部P1の面積を低減できる。ひいては、ビア間距離を大きくしつつ、パッチ部P1と地板P2との間の静電容量を低減できる。そのため、給電ビア20と短絡ビア30とのビア間距離を大きくしても、共振周波数を高くすることができる。したがって、製造性を高めた高周波用のアンテナ装置100
を実現できる。
<1-4. Effect>
According to 1st Embodiment detailed above, there exist the following effects.
(1) The area of the patch portion P1 can be reduced compared to the case where the patch portion P1 has an asymmetric shape with respect to the center line CL, compared with a case where the patch portion P1 has a line symmetric shape with respect to the center line CL. As a result, the capacitance between the patch portion P1 and the ground plane P2 can be reduced while increasing the via-to-via distance. Therefore, even if the via-to-via distance between the feed via 20 and the short-circuit via 30 is increased, the resonance frequency can be increased. Therefore, the high-
can be realized.
(2)パッチ部P1が非線対称な形状を有することにより、電界ベクトルの分布が中心線CLに対して非線対称になることを利用して、放射波の指向性を制御することができる。
(3)給電ビア20の径φa、短絡ビア30の径φb、及び実効波長λeが、0.05λe<φa<0.3λe及び0.2λe<φb<0.4λeの条件を満たすことにより、製造性を高めつつ、放射効率を最大化した0次共振を実現できる。
(2) Directivity of radiated waves can be controlled by utilizing the fact that the distribution of the electric field vector becomes asymmetrical with respect to the center line CL due to the asymmetrical shape of the patch portion P1. .
(3) The diameter φa of the feed via 20, the diameter φb of the short-circuit via 30, and the effective wavelength λe satisfy the conditions of 0.05λe<φa<0.3λe and 0.2λe<φb<0.4λe. It is possible to realize the 0th-order resonance that maximizes the radiation efficiency while improving the efficiency.
(4)長さDa、長さDb、及び実効波長λeが、0.4λe<a<0.6λe及び0.5λe<b<0.9λeの条件を満たすことにより、製造性を高めつつ、放射効率を最大化した0次共振を実現できる。 (4) The length Da, the length Db, and the effective wavelength λe satisfy the conditions of 0.4λe<a<0.6λe and 0.5λe<b<0.9λe, thereby improving the manufacturability and radiation. A zero-order resonance that maximizes efficiency can be realized.
(5)ビア間距離を大きくしつつ静電容量Cを低減するパッチ部P1の形状として、給電ビア20に接続するパッチ部P1を台形形状にすることにより、製造性を更に高めることができる。
(6)放射波の指向性を移動体の進行方向に向けることで、移動体の前方に存在する物体の検知性能を高めることができる。
(5) Manufacturability can be further improved by making the patch portion P1 connected to the power supply via 20 trapezoidal as the shape of the patch portion P1 that reduces the capacitance C while increasing the inter-via distance.
(6) By orienting the directivity of the radiated waves in the traveling direction of the moving body, it is possible to improve the detection performance of an object existing in front of the moving body.
(2.第2実施形態)
<2-1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(2. Second embodiment)
<2-1. Difference from First Embodiment>
Since the basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, differences will be described below. Note that the same reference numerals as in the first embodiment indicate the same configurations, and refer to the preceding description.
前述した第1実施形態では、アンテナ装置100は、給電ビア20を備えていた。これに対し、図15に示すように、第2実施形態では、アンテナ装置110は、給電ビア20の代わりに同軸芯線50を備える点で、第1実施形態と相違する。
In the first embodiment described above, the
同軸芯線50は、地板P2及び支持板L1を貫通し、パッチ部P1に接続している。同軸芯線50と共に同軸線路を構成する同軸グランド40は、地板P2に導通している。第2実施形態では、同軸芯線50を介して、パッチ部P1へ高周波信号を供給する。
The
<2-2.効果>
以上詳述した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1)~(6)と同様の効果を奏する。
<2-2. Effect>
According to the second embodiment described in detail above, the same effects as the effects (1) to (6) of the first embodiment described above are obtained.
(2.第3実施形態)
<3-1.第1実施形態との相違点>
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(2. Third Embodiment)
<3-1. Difference from First Embodiment>
Since the basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, differences will be described below. Note that the same reference numerals as in the first embodiment indicate the same configurations, and refer to the preceding description.
前述した第1実施形態では、アンテナ装置100は、給電ビア20を備えていた。これに対し、図16に示すように、第3実施形態では、アンテナ装置120は、何も備えていない点で、第1実施形態と相違する。
In the first embodiment described above, the
すなわち、第3実施形態では、パッチ部P1と地板P2との間の容量結合により、高周波信号をパッチ部P1へ供給する。
<3-2.効果>
以上詳述した第3実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1)~(6)と同様の効果を奏する。
That is, in the third embodiment, a high frequency signal is supplied to the patch section P1 by capacitive coupling between the patch section P1 and the ground plane P2.
<3-2. Effect>
According to the third embodiment described in detail above, the same effects as the effects (1) to (6) of the first embodiment described above are obtained.
(3.他の実施形態)
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(3. Other Embodiments)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
(a)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。 (a) A plurality of functions possessed by one component in the above embodiment may be realized by a plurality of components, or a function possessed by one component may be realized by a plurality of components. . Also, a plurality of functions possessed by a plurality of components may be realized by a single component, or a function realized by a plurality of components may be realized by a single component. Also, part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Moreover, at least part of the configuration of the above embodiment may be added or replaced with respect to the configuration of the other above embodiment.
20…給電ビア、23…給電点、30…短絡ビア、40…同軸グランド、50…同軸芯線、100,110,120…アンテナ装置、CL…中心線、P1,P1a,P1b,…パッチ部、P2…地板、P11…台形部、P12…方形部、P13…半円部。
20 Feeding via 23
Claims (7)
平板状の導体部材である地板(P2)と、
前記地板から離間して前記地板と対向するように設置された導体部材であるパッチ部(P1,P1a,P1b)と、
前記パッチ部に接続され、前記パッチ部に信号を供給する給電部(20,50)と、
前記地板と前記パッチ部とを接続する短絡ビア(30)と、を備え、
前記パッチ部は、第1辺と前記第1辺よりも長い第2辺とを有する長方形の全ての辺に内接し、且つ、前記短絡ビアの直径に沿った中心線(CL)に対して非線対称な形状を有する、
アンテナ装置。 A millimeter-wave band antenna device (100, 110, 120) using zero-order resonance,
a base plate (P2), which is a flat conductor member;
a patch portion (P1, P1a, P1b), which is a conductor member installed so as to be spaced from the ground plane and opposed to the ground plane;
a power supply unit (20, 50) connected to the patch unit and supplying a signal to the patch unit;
a short-circuit via (30) connecting the ground plane and the patch section,
The patch portion is inscribed in all sides of a rectangle having a first side and a second side longer than the first side, and is non-linear with respect to a center line (CL) along the diameter of the short-circuit via. having a symmetrical shape,
antenna device.
請求項1に記載のアンテナ装置。 The power supply portion (20) includes a power supply via penetrating the ground plane and connected to the patch portion,
The antenna device according to claim 1.
請求項1に記載のアンテナ装置。 The power supply portion (50) includes a coaxial core wire that penetrates the ground plane and is connected to the patch portion,
The antenna device according to claim 1.
0.05λe<φa<0.3λe
0.2λe<φb<0.4λe
の条件を満たす、
請求項2に記載のアンテナ装置。 The diameter φa of the feed via, the diameter φb of the short-circuit via, and the effective wavelength λe of the high-frequency signal fed to the patch section through the feed via are
0.05λe<φa<0.3λe
0.2λe<φb<0.4λe
satisfies the conditions of
The antenna device according to claim 2.
0.4λe<Da<0.6λe
0.5λe<Db<0.9λe
の条件を満たす、
請求項4に記載のアンテナ装置。 The first side length Da, the second side length Db, and the effective wavelength λe are
0.4λe<Da<0.6λe
0.5λe<Db<0.9λe
satisfies the conditions of
The antenna device according to claim 4.
前記台形部は、前記第1辺に平行な2つの辺を有し、
前記給電部は、前記台形部に接続されている、
請求項1~5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The patch part (P1) includes a trapezoidal part (P11) having a trapezoidal shape,
The trapezoidal portion has two sides parallel to the first side,
wherein the power feeding section is connected to the trapezoidal section;
The antenna device according to any one of claims 1-5.
前記アンテナ装置から放射される放射波は、前記移動体の進行方向に指向性を有する、
請求項1~6のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The antenna device is mounted on a mobile body,
Radiated waves emitted from the antenna device have directivity in a traveling direction of the moving object,
The antenna device according to any one of claims 1-6.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021130262A JP2023024146A (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021130262A JP2023024146A (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | antenna device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023024146A true JP2023024146A (en) | 2023-02-16 |
Family
ID=85204137
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021130262A Pending JP2023024146A (en) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | antenna device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023024146A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116914435A (en) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 上海英内物联网科技股份有限公司 | Broadband circularly polarized patch antenna |
-
2021
- 2021-08-06 JP JP2021130262A patent/JP2023024146A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116914435A (en) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 上海英内物联网科技股份有限公司 | Broadband circularly polarized patch antenna |
CN116914435B (en) * | 2023-09-12 | 2023-11-24 | 上海英内物联网科技股份有限公司 | Broadband circularly polarized patch antenna |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6528748B2 (en) | Antenna device | |
US10411337B2 (en) | Antenna device | |
Ghosh et al. | Miniaturization of slot antennas using wire loading | |
JP2012191318A (en) | Horizontal direction radiation antenna | |
WO2012160982A1 (en) | Antenna device | |
US20200295449A1 (en) | Antenna device | |
JP6258045B2 (en) | antenna | |
US11240909B2 (en) | Antenna device | |
JP2023024146A (en) | antenna device | |
WO2014122925A1 (en) | Antenna device | |
US20200328516A1 (en) | Antenna device | |
EP4205236A1 (en) | An antenna array | |
US11196166B2 (en) | Antenna device | |
JP6402310B2 (en) | Broadband small planar antenna | |
KR101390251B1 (en) | Slot antenna apparatus and providing method thereof | |
JP5078732B2 (en) | Antenna device | |
US10950928B2 (en) | Antenna device | |
CN114600315A (en) | Dual-polarized antenna module and electronic device comprising same | |
JP6201651B2 (en) | Antenna device and array antenna device | |
JP6398653B2 (en) | Patch antenna | |
JP6447119B2 (en) | Antenna device | |
JP6052344B2 (en) | 3 frequency antenna | |
US10826184B2 (en) | Unbalanced slot aperture (USA) radiator | |
JP7234732B2 (en) | antenna device | |
JP2011142542A (en) | Pattern antenna, and antenna device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231109 |