JP2023079846A - antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device.
従来、車両用のガラスアンテナが知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, glass antennas for vehicles are known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1のガラスアンテナは、VHF帯(30MHz~300MHz)およびUHF帯(300MHz~3GHz)の電波の送受信に適するように構成されている。
The glass antenna of
ここで、第5世代移動通信システムでは、3.1GHz~4.99GHzのサブ6GHz帯が用いられるため、そのサブ6GHz帯に適したアンテナ装置が要望される。 Here, since the 5th generation mobile communication system uses the sub-6 GHz band of 3.1 GHz to 4.99 GHz, there is a demand for an antenna device suitable for the sub-6 GHz band.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、第5世代移動通信システムにおけるサブ6GHz帯での広帯域通信を好適に行うことが可能なアンテナ装置を提供することである。このアンテナ装置は、ガラスアンテナに適している。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of suitably performing wideband communication in the sub-6 GHz band in the 5th generation mobile communication system. It is to be. This antenna device is suitable for a glass antenna.
本発明によるアンテナ装置は、基板と、基板に形成されたアンテナエレメントとを備える。アンテナエレメントは、電極部と、ダイポール部と、電極部とダイポール部とを接続する伝送路部とを含む。 An antenna device according to the present invention comprises a substrate and an antenna element formed on the substrate. The antenna element includes an electrode section, a dipole section, and a transmission line section connecting the electrode section and the dipole section.
このように構成することによって、ダイポール部が主要な放射要素として機能するとともに、伝送路部を追加の放射要素として機能させることにより、第5世代移動通信システムにおけるサブ6GHz帯での広帯域通信を好適に行うことができる。 With this configuration, the dipole section functions as a main radiation element, and the transmission line section functions as an additional radiation element, making it suitable for broadband communication in the sub-6 GHz band in the 5th generation mobile communication system. can be done.
本発明のアンテナ装置によれば、第5世代移動通信システムにおけるサブ6GHz帯での広帯域通信を好適に行うことができる。 According to the antenna device of the present invention, broadband communication in the sub-6 GHz band in the fifth generation mobile communication system can be preferably performed.
以下、本発明の一実施形態を説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
まず、図1~図4を参照して、本発明の一実施形態によるアンテナ装置100の構成について説明する。
First, the configuration of an
アンテナ装置100は、車両や建物などで用いられるガラスアンテナである。たとえば、アンテナ装置100は、車両のフロントガラス、車両のガラスルーフ、車両のリアガラス、車両の側面の窓ガラス、および、建物の窓ガラスなどに適用可能である。このアンテナ装置100は、小型であり、視界を遮りにくくされている。
The
また、アンテナ装置100は、第5世代移動通信システム用であり、3.1GHz~4.99GHzのサブ6GHz帯での通信に適するように構成されている。アンテナ装置100は、図1および図2に示すように、基板1と、アンテナエレメント2と、アダプタ3と、コネクタ4とを備えている。
Also, the
基板1は、ホウケイ酸ガラスなどのガラス製であり、透明である。基板1は、たとえば、矩形板状に形成され、1mmの厚みを有する。基板1の一方面(Z1方向側の面)には、アンテナエレメント2、アダプタ3およびコネクタ4が設けられている。
The
アンテナエレメント2は、導電性を有するシート(薄膜)によって構成されている。アンテナエレメント2は、透明な材料で形成されていてもよいし、銅のような不透明な材料で形成されていてもよい。アンテナエレメント2は、図3に示すように、電極部21と、ダイポール部22と、伝送路部23と、拡張ライン24とを含んでいる。
The
電極部21には、上側にアダプタ3を介してコネクタ4が設けられるようになっている。電極部21は、コプレーナ型であり、第1電極(給電電極)211および第2電極(アース電極)212を有する。第1電極211は、平面的に見てL字状に形成され、直線部211aおよび211bを有する。直線部211aは、基板1の短手方向(Y1およびY2方向)に直線的に延びるように形成されている。直線部211bは、基板1の長手方向(X1およびX2方向)に直線的に延びるように形成されている。直線部211aの一方端部(Y1方向側の端部)は、直線部211bの一方端部(X1方向側の端部)と接続されている。第2電極212は、平面的に見てU字状(凹状)に形成され、開放端がY1方向側を向くように配置されている。U字状の第2電極212の間に直線部211aが配置され、第2電極212に対してY1方向側に直線部211bが配置されている。
A
ダイポール部22は、主要な放射要素として機能するように構成されている。ダイポール部22は、電極部21に対して、基板1の長手方向の他方側(X2方向側)に配置されている。ダイポール部22は、第1アーム221および第2アーム222を有する。第1アーム221および第2アーム222は、同一直線上に配置され、基板1の長手方向に直線的に延びるように形成されている。たとえば、第1アーム221は、長さLd1が13.5mmであり、幅Wd1が2mmである。第2アーム222は、長さLd2が13.5mmであり、幅Wd2が2mmである。また、第1アーム221と第2アーム222との間の隙間Gdは、0.25mmである。
伝送路部23は、電極部21とダイポール部22とを接続するとともに、追加の放射要素として機能するように構成されている。伝送路部23は、非対称に形成され、不平衡な伝送路となっている。伝送路部23は、隣り合って延びるように形成された第1ライン231および第2ライン232を有する。第1ライン231および第2ライン232は、平面的に見てL字状に形成され、電極部21とダイポール部22の基端部とを接続している。
The
第1ライン231は、直線部231aおよび231bを有し、第1電極211と第1アーム221とを接続するように構成されている。直線部231aは、基板1の長手方向に直線的に延びるように形成されている。直線部231bは、基板1の短手方向に直線的に延びるように形成されている。直線部231aの一方端部(X1方向側の端部)は、直線部211bの他方端部(X2方向側の端部)と接続されている。直線部231bの一方端部(Y1方向側の端部)は、直線部231aの他方端部(X2方向側の端部)と接続されている。直線部231bの他方端部(Y2方向側の端部)は、第1アーム221の基端部(X1方向側の端部)と接続されている。すなわち、直線部231aは、ダイポール部22と平行に配置され、直線部231bは、ダイポール部22と直交するように配置されている。
The
第2ライン232は、直線部232aおよび232bを有し、第2電極212と第2アーム222とを接続するように構成されている。直線部232aは、基板1の長手方向に直線的に延びるように形成されている。直線部232bは、基板1の短手方向に直線的に延びるように形成されている。直線部232aの一方端部(X1方向側の端部)は、第2電極212のY1方向側の端部と接続されている。直線部232bの一方端部(Y1方向側の端部)は、直線部232aの他方端部(X2方向側の端部)と接続されている。直線部232bの他方端部(Y2方向側の端部)は、第2アーム222の基端部(X2方向側の端部)と接続されている。すなわち、直線部232aは、ダイポール部22と平行に配置され、直線部232bは、ダイポール部22と直交するように配置されている。
The
たとえば、第1ライン231は、直線部231aの長さLta1が24.625mmであり、直線部231bの長さLtb1が5.2mmであり、幅Wt1が1mmである。第2ライン232は、直線部232aの長さLta2が23.375mmであり、直線部232bの長さLtb2が3.95mmであり、幅Wt2が1mmである。また、第1ライン231と第2ライン232との間の隙間Gtは、0.25mmである。
For example, the
拡張ライン24は、ダイポール部22と不平衡な伝送路部23との相互結合を高めるために設けられている。拡張ライン24は、伝送路部23をよりアンバランスにして帯域を広げるための追加の放射要素として機能させるためのものである。拡張ライン24は、第2電極212のY2方向側の端部からダイポール部22に向けて延びるように形成されている。拡張ライン24は、基板1の長手方向に直線的に延びるように形成され、ダイポール部22と同一直線上に配置されている。たとえば、拡張ライン24は、長さLeが9mmであり、幅Weが2mmである。また、拡張ライン24とダイポール部22との間隔Dは、0.875mmである。
The
図1に示すように、コネクタ4は、SMA型であり、50Ωの同軸ケーブル(図示省略)を取り付け可能に構成されている。同軸ケーブルは、内部導体と、内部導体の周囲を覆う絶縁体と、絶縁体の周囲を覆う外部導体と、外部導体の周囲を覆うシースとを有する。この同軸ケーブルは、一端が高周波電源に接続され、他端にプラグが設けられている。同軸ケーブルのプラグは、コネクタ4に取り付け可能に構成されている。たとえば、同軸ケーブルのプラグは、雌ねじ部と、雌ねじ部の内側(中心)に設けられた接続ピンと、雌ねじ部および接続ピンを絶縁する絶縁体とを含んでいる。接続ピンが内部導体と接続され、雌ねじ部が外部導体と接続されている。
As shown in FIG. 1, the
また、コネクタ4は、雄ねじ部と、雄ねじ部の内側(中心)に設けられた接続端子と、雄ねじ部および接続端子を絶縁する絶縁体とを含んでいる。プラグの雌ねじ部がコネクタ4の雄ねじ部に螺合されることにより、プラグがコネクタ4に取り付けられる。このとき、プラグの接続ピンがコネクタ4の接続端子に挿入されることにより、その接続ピンおよび接続端子が電気的に接続される。なお、雌ねじ部および雄ねじ部も電気的に接続される。
The
アダプタ3は、アンテナエレメント2の電極部21とコネクタ4との間に介在されている。アダプタ3は、コネクタ4の接続端子と電極部21の第1電極211とを導通させるとともに、コネクタ4の雄ねじ部と電極部21の第2電極212とを導通させるために設けられている。
The
具体的に、アダプタ3は、図4に示すように、絶縁体からなる基板31と、基板31の一方面(Z1方向側の面)に形成される導電層32と、基板31の他方面(Z2方向側の面)に形成される導電層33と、導電層32および33を接続する複数のピン34とを含んでいる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
基板31には、挿通孔311および複数のビアホール312が形成されている。挿通孔311は、第1電極211の直線部211a(図3参照)と対応する位置に配置され、コネクタ4の接続端子が挿通されるように構成されている。コネクタ4の接続端子が挿通孔311に挿通され、その接続端子が第1電極211と接続されている。ビアホール312は、挿通孔311の周囲に配置され、ピン34が挿入されるように構成されている。
A through
導電層32は円孔321を有し、その円孔321の内側に挿通孔311が配置されている。導電層32は、コネクタ4の雄ねじ部とピン34とを電気的に接続するために設けられている。導電層33は、第2電極212(図3参照)と対応するようにU字状に形成されている。U字状の導電層33の内側に、挿通孔311が配置されている。導電層33は、ピン34と第2電極212とを電気的に接続するために設けられている。
The
したがって、コネクタ4に同軸ケーブルが取り付けられた場合には、同軸ケーブルの内部導体が電極部21の第1電極211に接続されるとともに、同軸ケーブルの外部導体が電極部21の第2電極212に接続されるようになっている。
Therefore, when the coaxial cable is attached to the
-効果-
本実施形態では、上記のように、ダイポール部22と、不平衡な伝送路部23とが設けられたガラスアンテナであることによって、ダイポール部22が主要な放射要素として機能するとともに、伝送路部23を追加の放射要素として機能させることにより、第5世代移動通信システムにおけるサブ6GHz帯での広帯域通信を好適に行うことができる。
-effect-
In this embodiment, as described above, the
ここで、本実施形態によるアンテナ装置100のSパラメータのS11(入力反射係数)について解析した結果を図5に示す。図5のグラフにおいて、横軸が周波数であり、縦軸がSパラメータのS11の値であり、3.1GHz~4.99GHzのサブ6GHz帯を矢印で示した。図5に示すように、アンテナ装置100では、サブ6GHz帯の大部分においてS11が-10dB未満であった。
FIG. 5 shows the result of analyzing S11 (input reflection coefficient) of the S parameter of the
また、本実施形態によるアンテナ装置100のVSWR(電圧定在波比)について解析した結果を図6に示す。VSWRは、電圧の定在波の最大の振幅と最小の振幅との比率である。図6のグラフにおいて、横軸が周波数であり、縦軸がVSWRの値であり、3.1GHz~4.99GHzのサブ6GHz帯を矢印で示した。図6に示すように、アンテナ装置100では、サブ6GHz帯の大部分においてVSWRが2未満であった。
FIG. 6 shows the result of analyzing the VSWR (voltage standing wave ratio) of the
また、本実施形態では、基板1にアダプタ3を介してコネクタ4が設けられることによって、コネクタ4に同軸ケーブルが取り付けられることにより、電極部21と同軸ケーブルとを電気的に接続することができる。すなわち、電極部21に同軸ケーブルをはんだ付けする必要がない。
In addition, in the present embodiment, the
-他の実施形態-
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
-Other embodiments-
In addition, the embodiment disclosed this time is an example in all respects, and does not serve as a basis for a restrictive interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not to be interpreted only by the above-described embodiments, but is defined based on the claims. In addition, the technical scope of the present invention includes all modifications within the meaning and range of equivalence to the claims.
たとえば、上記実施形態では、基板1がガラス製である例を示したが、これに限らず、基板がPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などの樹脂製であってもよい。
For example, in the above embodiment, the example in which the
また、上記実施形態では、基板1が透明である例を示したが、これに限らず、基板が不透明であってもよい。
Moreover, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、拡張ライン24が設けられる例を示したが、これに限らず、図7に示す第1変形例によるアンテナエレメント2aのように、拡張ラインが設けられていなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上記実施形態では、L字状の第1電極211が、電極に対して遠い側の第1アーム221に接続されるとともに、U字状の第2電極212が、電極に対して近い側の第2アーム222に接続される例を示したが、これに限らず、図8に示す第2変形例によるアンテナエレメント2bのように形成されていてもよい。アンテナエレメント2bは、電極部21bと、ダイポール部22bと、伝送路部23bと、拡張ライン24とを含む。電極部21bは、L字状の電極と、U字状の電極とを有する。ダイポール部22bは、電極に対して近い側のアームと、電極に対して遠い側のアームとを有する。伝送路部23bは、L字状の電極と、電極に対して近い側のアームとを接続するとともに、U字状の電極と、電極に対して遠い側のアームとを接続するように構成されている。
Further, in the above embodiment, the L-shaped
また、上記実施形態において、アダプタ3およびコネクタ4は、はんだや接着剤によらずに基板1に設けられていてもよいし、はんだや接着剤を用いて基板1に設けられていてもよい。
In the above embodiment, the
本発明は、アンテナ装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to antenna devices.
1 基板
2、2a、2b アンテナエレメント
21、21b 電極部
22、22b ダイポール部
23、23b 伝送路部
100 アンテナ装置
1
Claims (1)
前記基板に形成されたアンテナエレメントとを備えるアンテナ装置であって、
前記アンテナエレメントは、電極部と、ダイポール部と、前記電極部と前記ダイポール部とを接続する伝送路部とを含むことを特徴とするアンテナ装置。 a substrate;
An antenna device comprising an antenna element formed on the substrate,
The antenna device, wherein the antenna element includes an electrode section, a dipole section, and a transmission line section connecting the electrode section and the dipole section.
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