JP2023086626A - antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアンテナを有し、アンテナ間の結合を低減したアンテナ装置に関する。
The present invention relates to an antenna device having a plurality of antennas and reducing coupling between the antennas.
複数のアンテナを有するアンテナ装置が知られている。
例えば、ドナーアンテナとサービスアンテナを有するレピータ装置では、基地局アンテナとの送受信はドナーアンテナを有するドナーユニットにより行う。そして、直接、基地局からの電波が届かないエリアをサービスアンテナによりエリア化している。
ドナーアンテナとサービスアンテナを、基体の両面に配置することができれば、レピータ装置を小型することができる。しかし、ドナーアンテナとサービスアンテナ間の結合が大きいと、例えばドナーからの信号やドナーへの信号まで増幅してしまうなど、レピータ装置内での干渉問題が発生する。特に、ドナーアンテナとサービスアンテナで同一方向の偏波を使用するＭＩＭＯなどでは、この影響が大きい。なお、ドナー・サービスが分離しているレピータ装置では、ドナーアンテナとサービスアンテナを物理的に離すことで、結合を低減することができる。
一方、アンテナ結合低減のためＥＢＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏ ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ）が用いられることがあり、同一面内に配置したアンテナ間の結合が低減されている。
特許文献１には、既存のＥ Ｂ Ｇ 構造を設計変更することなく、所定の周波数帯域の電磁ノイズの伝搬を抑制する、構造体および配線基板が記載されている（特許文献１の段落０００９）。
特許文献２には、第１と第２の放射器の間に配置される第１の電磁バンドギャップ
を備え、第１の電磁バンドギャップは、パッチと接地電極とビアとを備える、アンテナ装置が記載されている（特許文献２の請求項１）。
Antenna devices having multiple antennas are known.
For example, in a repeater device having a donor antenna and a service antenna, transmission and reception with a base station antenna are performed by a donor unit having a donor antenna. Areas where radio waves from base stations do not directly reach are made into areas by service antennas.
If the donor antenna and service antenna can be arranged on both sides of the substrate, the size of the repeater device can be reduced. However, if the coupling between the donor antenna and the service antenna is large, interference problems occur in the repeater device, for example, the signal from the donor and also the signal to the donor are amplified. In particular, this effect is significant in MIMO, etc., in which the donor antenna and the service antenna use polarized waves in the same direction. Note that in a repeater device with separate donor and service, coupling can be reduced by physically separating the donor and service antennas.
On the other hand, an EBG (Electromagnetic Band Gap) is sometimes used to reduce antenna coupling, and coupling between antennas arranged in the same plane is reduced.
Patent Document 2 discloses an antenna device comprising a first electromagnetic bandgap disposed between first and second radiators, the first electromagnetic bandgap comprising a patch, a ground electrode and a via. (
複数のアンテナを有するレピータ装置では、アンテナを基体の両面に配置できれば小型化できるが、アンテナ同士が近接するため、アンテナ同士の結合を低減することが必要となる。
特許文献１に記載の構造は、多層基板の内層信号線路間の電磁ノイズ低減のために利用されるものであり、目的も構成も異なる。
特許文献２に記載の構造は、同一面内に配置したアンテナ間の結合を低減するものであり、アンテナを基体の両面に配置する構造では、－１０ｄＢ程度しか結合を低減できない。また、同一面内の場合、改善しても－３０ｄＢ程度の結合が発生するが、レピータ装置では、―７０ｄＢ以下などの、非常に低い結合値が求められる。
そこで、本発明は、複数のアンテナを基体の二つの面に有するアンテナにおいて、物理的距離が近く、非常に低いレベルでのアンテナ間結合（回り込み）が問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することを目的とする。
本発明のその他の目的は、発明を実施するための形態においても説明される。
A repeater device having a plurality of antennas can be miniaturized if the antennas can be arranged on both sides of a base, but since the antennas are close to each other, it is necessary to reduce coupling between the antennas.
The structure described in
The structure described in Patent Document 2 reduces the coupling between antennas arranged in the same plane, and the structure in which the antennas are arranged on both sides of the substrate can reduce the coupling by only about -10 dB. Further, in the case of the same plane, coupling of about -30 dB occurs even with improvement, but in a repeater device, a very low coupling value such as -70 dB or less is required.
Therefore, the present invention provides an antenna having a plurality of antennas on two sides of a base, in which the physical distance is short, and even when the coupling between the antennas (wraparound) at a very low level is a problem, the amount of coupling reduction The purpose is to ensure sufficient
Other objects of the present invention are also described in the detailed description.
本発明の請求項１に係るアンテナ装置は、
基体、第一のアンテナ、および、第二のアンテナ、を備え、
第一のアンテナは基体の一方の側に配置され、
第二のアンテナは基体の他方の側に配置され、
第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有し、
電磁結合低減部は、第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置され、
電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有し、
電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、
ビアは金属部を接地導体に接続しており、
電磁結合低減部は、第一のアンテナおよび第二のアンテナ間の電磁結合を低減することを特徴するアンテナ装置である。
本発明の請求項２に係るアンテナ装置は、
金属部が略多角形であり、多角形の一辺の方向が第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項３に係るアンテナ装置は、
金属部が略長方形であり、長方形の一辺の方向が第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項４に係るアンテナ装置は、
電磁バンドギャップ体の配置方向が、第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波方向に略一致することを特徴する、請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項５に係るアンテナ装置は、
電磁バンドギャップ体の配置間隔が、第一のアンテナおよび第二のアンテナの偏波の波長λに対して０．０５以上０．３λ以下であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項６に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナの両方が電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項７に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが偏波共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし６のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項８に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが略長方形であり、偏波方向が略長方形の辺の方向に対応し、電磁結合低減部は略長方形の四隅方向に設けられていることを特徴する、請求項１ないし７のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項９に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナが、それぞれ、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナを有する、周波数共用アンテナであることを特徴する、請求項１ないし８のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１０に係るアンテナ装置は、
第一周波数帯用アンテナを有する第一周波数帯対応層と、第二周波数帯用アンテナを有する第二周波数帯対応層を有し、
第一周波数帯対応層は第一周波数帯用アンテナに対応する第一周波数用電磁結合低減部を有し、
第二周波数帯対応層は第二周波数帯用アンテナに対応する第二周波数用電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項９に記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１１に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナにおける、第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット方向と、第二のアンテナにおける、第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット方向とが、略直交することを特徴とする、請求項９または１０のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１２に係るアンテナ装置は、
第一周波数帯用アンテナおよび第二周波数帯用アンテナのオフセット量が、低周波側の波長の１０分の１以下であることを特徴する、請求項９ないし１１のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明の請求項１３に係るアンテナ装置は、
第一のアンテナおよび第二のアンテナの一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナであることを特徴する、請求項１ないし１２のいずれかに記載のアンテナ装置である。
本発明は、以上の構成により、第一、第二のアンテナを近接して配置することで小型化を実現しつつ、第一、第二のアンテナ間の電磁波の回り込みを低減できる。
本発明のその他の効果は、発明を実施するための形態においても説明される。
An antenna device according to
comprising a base, a first antenna, and a second antenna;
a first antenna disposed on one side of the substrate;
a second antenna disposed on the other side of the substrate;
The first antenna has an electromagnetic coupling reduction section on substantially the same plane,
The electromagnetic coupling reduction unit is arranged in a direction different from the polarization direction of the radio waves transmitted or received by the first antenna,
The electromagnetic coupling reduction unit has electromagnetic bandgap bodies arranged in a substantially grid pattern,
The electromagnetic bandgap body has a metal portion and a via,
The via connects the metal part to the ground conductor,
The electromagnetic coupling reduction unit is an antenna device characterized by reducing electromagnetic coupling between the first antenna and the second antenna.
An antenna device according to claim 2 of the present invention,
2. The antenna device according to
An antenna device according to claim 3 of the present invention,
2. The antenna device according to
An antenna device according to claim 4 of the present invention,
4. The antenna device according to any one of
An antenna device according to claim 5 of the present invention,
5. Any one of
An antenna device according to claim 6 of the present invention,
6. The antenna device according to any one of
An antenna device according to claim 7 of the present invention,
7. An antenna device according to any one of
An antenna device according to claim 8 of the present invention,
The first antenna and the second antenna are substantially rectangular, the polarization direction corresponds to the direction of the substantially rectangular sides, and the electromagnetic coupling reduction part is provided in the direction of the four corners of the substantially rectangular shape. Item 8. An antenna device according to any one of
An antenna device according to claim 9 of the present invention,
The first antenna and the second antenna are frequency sharing antennas having a first frequency band antenna and a second frequency band antenna corresponding to a first frequency and a second frequency, respectively, which are different frequencies. The antenna device according to any one of
An antenna device according to claim 10 of the present invention,
Having a first frequency band corresponding layer having a first frequency band antenna and a second frequency band corresponding layer having a second frequency band antenna,
The first frequency band corresponding layer has a first frequency electromagnetic coupling reduction section corresponding to the first frequency band antenna,
10. The antenna device according to claim 9, wherein the layer corresponding to the second frequency band has an electromagnetic coupling reduction section for the second frequency corresponding to the antenna for the second frequency band.
An antenna device according to claim 11 of the present invention,
The offset direction of the first frequency band antenna and the second frequency band antenna in the first antenna and the offset direction of the first frequency band antenna and the second frequency band antenna in the second antenna are approximately 11. Antenna arrangement according to claim 9 or 10, characterized in that they are orthogonal.
An antenna device according to claim 12 of the present invention,
The antenna device according to any one of claims 9 to 11, wherein the offset amount of the first frequency band antenna and the second frequency band antenna is 1/10 or less of the wavelength on the low frequency side. be.
An antenna device according to claim 13 of the present invention,
13. Antenna arrangement according to any of the preceding claims, characterized in that one of the first antenna and the second antenna is a donor antenna and the other is a service antenna.
With the configuration described above, the present invention realizes miniaturization by arranging the first and second antennas close to each other, and can reduce the wraparound of electromagnetic waves between the first and second antennas.
Other effects of the present invention will also be described in the mode for carrying out the invention.
図１および図２は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
図１に示されるように、アンテナ装置１００は、基体１１０、第一のアンテナ２００、および、第二のアンテナ３００を備える。
1 and 2 show a configuration example of an
As shown in FIG. 1, the
本実施例で、基体１１０は、略直方体状であるが、第一のアンテナ２００と第二のアンテナ３００を所定方向に固定するものであれば、例えば、２枚の板状体を接続したものなど、他の構成であってもよい。
第一のアンテナ２００は基体１１０の一方の側に配置され、第二のアンテナ３００は基体１１０の他方の側に配置される。本実施例では、基体１１０の両面に２つのアンテナが配置されている。
In this embodiment, the
A first antenna 200 is located on one side of the
第一のアンテナ２００は、アンテナと略同一平面上に電磁結合低減部４００を有する。
電磁結合低減部４００は、アンテナから見て、第一のアンテナ２００が送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置されている。本実施例では、アンテナから見て、図における縦方向および横方向には、電磁結合低減部４００が存在しない。
つまり、アンテナの送受信する偏波方向について、十字型のクロスダイポールの場合、十字方向には電磁結合低減部が存在せず、十字方向とは異なる四隅方向に電磁結合低減部４００が配置されている。
The first antenna 200 has an electromagnetic coupling reduction section 400 on substantially the same plane as the antenna.
The electromagnetic coupling reduction unit 400 is arranged in a direction different from the polarization direction of radio waves transmitted or received by the first antenna 200 when viewed from the antenna. In this embodiment, the electromagnetic coupling reduction section 400 does not exist in the vertical and horizontal directions in the figure as viewed from the antenna.
In other words, in the case of a cross-shaped cross dipole, there is no electromagnetic coupling reduction unit in the cross direction, and the electromagnetic coupling reduction units 400 are arranged in the four corner directions different from the cross direction. .
電磁結合低減部４００は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体４１０を有する。
本実施例では、３×３の格子であるが、図３に示されるように、アンテナ側の１格子が欠けた構成とすることもできる。「略格子状」とは、完全に格子状ではなくとも、本構成のように、おおよそ格子を構成するものを含む。
The electromagnetic coupling reduction section 400 has electromagnetic bandgap bodies 410 arranged in a substantially grid pattern.
In this embodiment, the lattice is 3×3, but as shown in FIG. 3, one lattice on the antenna side may be omitted. The term "substantially grid-shaped" includes those that roughly form a grid like this configuration, even if they are not completely grid-shaped.
図４に示されるように、電磁バンドギャップ体４１０は、金属部４１１およびビア４１２を有する。ビア４１２は金属部４１１を接地導体４０３に接続している。
なお、図４は１つの電磁バンドギャップ体４１０を中心に抜粋したものであり、実際には、金属体４１１と接地導体４０３の間にはアンテナを構成する層が存在し、また、金属体４１１も複数配置されている。
上記の電磁結合低減部４００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００間の電磁結合を低減する。
As shown in FIG. 4, the electromagnetic bandgap body 410 has metal portions 411 and
Note that FIG. 4 is an excerpt centering on one electromagnetic bandgap body 410. Actually, a layer constituting an antenna exists between the metal body 411 and the ground conductor 403, and the metal body 411 are also arranged in multiple numbers.
The electromagnetic coupling reduction unit 400 described above reduces electromagnetic coupling between the first antenna 200 and the second antenna 300 .
図５および図６は、比較例として、電磁結合低減部４００を有しない例を示す。
本比較では、基体１１０は金属である。
図中のｘ方向の偏波をＨとし、ｙ方向の偏波をＶとする。
アンテナは、略十字状であり、Ｈ偏波およびＶ偏波に対応する。そして、Ｄ－Ｖｐｏｌは第一アンテナのＶ偏波を示し、Ｄ－Ｈｐｏｌは第一アンテナのＨ偏波を示す。同様に、Ｓ－Ｖｐｏｌは第二アンテナのＶ偏波を示し、Ｓ－Ｈｐｏｌは第二アンテナのＨ偏波を示す。そして、Ｄ－Ｖｐｏｌ－Ｓ－Ｖｐｏｌは、Ｄ－ＶｐｏｌとＳ－Ｖｐｏｌの結合を示し、他も同様である。結合量は、正規化された周波数で示されている。
5 and 6 show an example without the electromagnetic coupling reduction section 400 as a comparative example.
In this comparison,
In the figure, H is the polarized wave in the x direction, and V is the polarized wave in the y direction.
The antenna is substantially cross-shaped and corresponds to H-polarization and V-polarization. D-Vpol indicates the V polarization of the first antenna, and D-Hpol indicates the H polarization of the first antenna. Similarly, S-Vpol denotes the V polarization of the second antenna and S-Hpol denotes the H polarization of the second antenna. And D-Vpol-S-Vpol denotes the combination of D-Vpol and S-Vpol, and so on. The amount of coupling is shown in normalized frequency.
図６に示されるように、本構成では、正規化周波数１付近で示される、必要周波数帯において、－６３ｄＢ程度であり、－７０ｄＢの電磁結合低減は得られていない。
電磁波を解析したところ、アンテナ面に対して垂直方向、つまりｚ方向の電界成分の回り込みの影響が大きいことが分かった。
従来は、特許文献２のように、結合を低減したいアンテナの間に、ＥＢＧを配置することが一般的であるが、本構成では、これと異なる位置に設けることで、アンテナの出力そのものへの影響は抑えつつ、アンテナ間の効率よく結合を低減する。
As shown in FIG. 6, in this configuration, the reduction in electromagnetic coupling is about -63 dB in the required frequency band shown near the normalized
An analysis of the electromagnetic wave revealed that the wraparound of the electric field component in the direction perpendicular to the antenna surface, that is, in the z-direction, had a large effect.
Conventionally, as in Patent Document 2, it is common to place an EBG between antennas whose coupling is to be reduced. To efficiently reduce coupling between antennas while suppressing influence.
図７は、本構成による、電磁結合低減部４００を有する例での結果を示す。
正規化周波数１付近で示される、必要周波数帯において、全て－７０ｄＢ以下が得られている。
本実施例では、３×３の格子としている。
FIG. 7 shows the results of an example having the electromagnetic coupling reduction section 400 according to this configuration.
-70 dB or less is obtained in all necessary frequency bands shown in the vicinity of the normalized
In this embodiment, a grid of 3×3 is used.
移動通信で用いられる無線中継器（レピータ）のように、小形化のため、第一のアンテナ２００と第二のアンテナ３００を近接して配置するアンテナの構成が考えられる。本実施例では、背中合わせで配置した、偏波共用アンテナなどのアンテナの周囲に、３×３配列のＥＢＧ構造を４角に配置することで、約１５ｄＢの結合低減を実現できる。 As in a radio repeater used in mobile communication, an antenna configuration in which a first antenna 200 and a second antenna 300 are arranged close to each other is conceivable for miniaturization. In the present embodiment, a coupling reduction of about 15 dB can be achieved by arranging the EBG structures in a 3×3 array at the four corners around the antenna, such as a dual-polarized antenna, arranged back-to-back.
図８は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、金属部４１１が略多角形であり、本実施例では、十字型である。
そして、多角形の一辺の方向が第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。
FIG. 8 shows a configuration example of an
In the
The direction of one side of the polygon substantially matches the polarization directions of the first antenna 200 and the second antenna 300 .
なお、「多角形の一辺」とは、アンテナとして機能する長さ方向の辺を意味し、例えば本構成のように中央で他の辺と交差する十字型などでは、十字型の一辺の長さを意味する。また、直線状の一辺を含む構成であれば、他の部位に曲線部など直線状以外の形状が含まれていてもよい。
本構成により、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波を効率よく抑えることができ、アンテナ間の結合を低減することができる。
In addition, "one side of the polygon" means a side in the length direction that functions as an antenna. means Also, as long as the configuration includes one straight side, the other portion may include a shape other than a straight line such as a curved portion.
With this configuration, the polarization of the first antenna 200 and the second antenna 300 can be efficiently suppressed, and the coupling between the antennas can be reduced.
図９は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、図に示されるように電磁バンドギャップ体４１０を構成する金属部４１１が略長方形であり、本実施例では、正方形である。
本構成により、長方形の一辺の方向が第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。
第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する一辺の長さは、波長λに対して０．０２λ以上０．５λ以下であることが望ましく、０．１λ以上０．４λ以下がさらに好ましい。
FIG. 9 shows a configuration example of an
In the
With this configuration, the direction of one side of the rectangle substantially matches the polarization directions of the first antenna 200 and the second antenna 300 .
The length of one side of the first antenna 200 and the second antenna 300 that substantially coincides with the polarization direction is preferably 0.02λ or more and 0.5λ or less, more preferably 0.1λ or more and 0.5λ or less with respect to the wavelength λ. 4λ or less is more preferable.
アンテナ装置１００は、電磁バンドギャップ体４１０の配置方向が、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向と必ずしも一致する必要はなく、図１０に示されるように、４５度など異なる方向でもよい。
本構成によれば、第一のアンテナ素子２０１の送受信する電波に対し、電磁バンドギャップ体４１０による影響を減らすことができる。
他方、略一致する場合には、電磁結合の低減効果をさらに高くすることができるうえ、加工方向が例えば縦横の二方向で統一できるなど、製造上も有利である場合が多い。
In the
According to this configuration, the influence of the electromagnetic bandgap body 410 on radio waves transmitted and received by the first antenna element 201 can be reduced.
On the other hand, when they substantially match, the effect of reducing the electromagnetic coupling can be further enhanced, and in many cases, it is advantageous in terms of manufacturing, such as being able to unify the processing directions in two directions, for example, vertical and horizontal.
図２に示される例では、アンテナ装置１００は、電磁バンドギャップ体４１０の配置方向が、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の偏波方向に略一致する。ここで、電磁バンドギャップ体４１０の配置方向とは、最も近接する電磁バンドギャップ体４１０の方向を意味する。
電磁バンドギャップ体４１０の配置間隔は、０．０５λ以上０．３λ以内が好ましい。
In the example shown in FIG. 2 , in
The arrangement interval of the electromagnetic bandgap bodies 410 is preferably 0.05λ or more and 0.3λ or less.
図１１は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の両方が電磁結合低減部４００を有する。第一のアンテナ２００の図は既述の例と同様であり、図１１に示されるように第二のアンテナ３００もまた、電磁結合低減部４００を有する。
本構成により、電磁結合を一層低減することができる。また、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の構成を同様とすることもでき、コストも削減できるうえ、安定性も向上させることが可能となる。
FIG. 11 shows a configuration example of an
In the
With this configuration, electromagnetic coupling can be further reduced. In addition, the first antenna 200 and the second antenna 300 can be configured in the same manner, so that the cost can be reduced and the stability can be improved.
一実施例において、アンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が偏波共用アンテナである。
本構成により、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）に対応できる
In one embodiment, in the
This configuration can support MIMO (Multi Input Multi Output)
一実施例において、アンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が略長方形であり、偏波方向が長方形の辺の方向に対応し、電磁結合低減部４００は長方形の四隅方向に設けられている。
本構成により、アンテナ自体の入出力性能はなるだけ維持したまま、不要な電磁結合を効率よく低減することができる。また、アンテナのスペースを有効に活用することができる。
In one embodiment of the
With this configuration, it is possible to efficiently reduce unnecessary electromagnetic coupling while maintaining the input/output performance of the antenna itself as much as possible. Also, the space for the antenna can be effectively utilized.
図１２は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００が、異なる周波数に対応した別周波数帯用アンテナを有した周波数共用アンテナである。本実施例では、第一のアンテナ２００は、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナ２１１および第二周波数帯用アンテナ２２１を有する。また、第二のアンテナ３００は、互いに異なる周波数である第一周波数および第二周波数に対応した第一周波数帯用アンテナ３１１および第二周波数帯用アンテナ３２１を有する。
FIG. 12 shows a configuration example of an
The
本実施例では、第一周波数用アンテナ２１１と第二周波数用アンテナ２２１が、それぞれオフセット量だけアンテナ中央からオフセットされている。
ここで、アンテナ中央とは、第一周波数用アンテナ２１１の中心と第二周波数用アンテナ２２１の中心との中間点を示すが、厳密に一致する必要はない。また、アンテナの基体１１０の中央からオフセットする構成でもよい。
当然ながら、第一周波数用アンテナ２１１と第二周波数用アンテナ２２１のオフセット量は、同じでも良く、異なる量でも良い。
In this embodiment, the first frequency antenna 211 and the second frequency antenna 221 are each offset from the center of the antenna by an offset amount.
Here, the center of the antenna indicates the middle point between the center of the antenna for the first frequency 211 and the center of the antenna for the second frequency 221, but it does not have to be exactly the same. Also, it may be configured to be offset from the center of the
Of course, the offset amounts of the first frequency antenna 211 and the second frequency antenna 221 may be the same or different.
図１３、図１４、および、図１５は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００のそれぞれが、異なる周波数である第一の周波数および第二の周波数に対応した周波数共用アンテナである。
13, 14, and 15 show configuration examples of the
The
具体的には、図１３に示されるように、アンテナ装置１００は、第一周波数帯用アンテナ２１１を有する第一周波数帯対応層２１０と、第二周波数帯用アンテナ２２１を有する第二周波数帯対応層２２０を有する。第一周波数帯用アンテナ２１１と第二周波数帯用アンテナ２２１が第一のアンテナ２００を構成する。同様に、第二のアンテナ３００は、第一周波数帯用アンテナ３１１と第二周波数帯用アンテナ３２１を有する。
図１４に示されるように、第一周波数帯対応層２１０は第一周波数帯用アンテナ２１１に対応する第一周波数用電磁結合低減部４０１を有する。また、図１５に示されるように、第二周波数帯対応層２２０は第二周波数帯用アンテナ２２１に対応する第二周波数用電磁結合低減部４０２を有する。
なお、図１４に示される第二周波数帯用アンテナ２２１は、実際には第二周波数帯対応層２２０に形成されており、位置関係の理解を容易とするために本図に示したものである。
Specifically, as shown in FIG. 13, the
As shown in FIG. 14 , the first frequency band corresponding layer 210 has a first frequency electromagnetic coupling reduction section 401 corresponding to the first frequency band antenna 211 . Further, as shown in FIG. 15 , the second frequency band corresponding layer 220 has a second frequency electromagnetic coupling reduction section 402 corresponding to the second frequency band antenna 221 .
It should be noted that the second frequency band antenna 221 shown in FIG. 14 is actually formed in the second frequency band corresponding layer 220, and is shown in this drawing to facilitate understanding of the positional relationship. .
本実施例では、４つの電磁結合低減部４００を備えた第一の周波数用のアンテナと、４つの電磁結合低減部４００を備えた第二の周波数用のアンテナが、積層されている。そして、第一の周波数用のアンテナと第二の周波数用のアンテナが、それぞれオフセット量だけアンテナ中央からオフセットされている。
当然ながら、第一の周波数用のアンテナと第二の周波数用のアンテナのオフセット量は、同じでも良く、異なる量でも良い。
本実施例では、２つのアンテナが、アンテナ中央から略反対方向にオフセットしている。これにより、電磁気学的なバランスが良くなるが、装置の構成に合わせて、アンテナ中央から略反対方向以外の、例えば、互いに９０度異なる方向など、異なる方向にオフセットしてもよい。また、一方がアンテナ中央であり、他方だけがオフセットしてもよい。
In this embodiment, a first frequency antenna having four electromagnetic coupling reduction units 400 and a second frequency antenna having four electromagnetic coupling reduction units 400 are stacked. The antenna for the first frequency and the antenna for the second frequency are each offset from the center of the antenna by an offset amount.
Of course, the offset amounts of the antenna for the first frequency and the antenna for the second frequency may be the same or different.
In this embodiment, the two antennas are offset in substantially opposite directions from the center of the antenna. This improves the electromagnetic balance, but may be offset from the center of the antenna in different directions, for example, in directions different from each other by 90 degrees, in accordance with the configuration of the device. Alternatively, one may be the center of the antenna and only the other may be offset.
図１６、および、図１７は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００における、第一周波数帯用アンテナ２１１および第二周波数帯用アンテナ２２１のオフセット方向と、第二のアンテナ３００における、第一周波数帯用アンテナ３１１および第二周波数帯用アンテナ３２１のオフセット方向とが、略直交する。
16 and 17 show a configuration example of the
The
具体的には、第一のアンテナ２００においては、第一周波数帯用アンテナ素子２１１と第二周波数帯用アンテナ２２１はｘ方向にオフセットしている。これに対して、第二のアンテナ３００においては、第一周波数帯用アンテナ素子３１１と第二周波数帯用アンテナ３２１はｙ方向にオフセットしており、第一のアンテナ２００におけるオフセット方向と直交している。
なお、両図に示される第一周波数帯用アンテナ２２１および３１１は、実際には、それぞれ、第一周波数帯対応層２１０および３１０に形成されており、位置関係の理解を容易とするために本図に示したものである。
本構成により、アンテナ特性がより大きく改善される。
Specifically, in the first antenna 200, the first frequency band antenna element 211 and the second frequency band antenna 221 are offset in the x direction. On the other hand, in the second antenna 300, the first frequency band antenna element 311 and the second frequency band antenna 321 are offset in the y direction. there is
Note that the first frequency band antennas 221 and 311 shown in both figures are actually formed in the first frequency band corresponding layers 210 and 310, respectively. It is shown in the figure.
With this configuration, the antenna characteristics are greatly improved.
一実施例において、オフセット量が、低周波側の波長の１０分の１以下である。
異なる周波数帯用のアンテナを用いる場合、オフセットが必要となるが、そのオフセット量を低周波側の波長の１０分の１以下に抑えることにより、電磁結合を有効に低減できることが分かった。これは、電磁結合低減部４００から見た、２つのアンテナの双方の位置がほぼ同様となるため、電磁結合を低減する効果が同じように活かされるためと考えられる。
In one embodiment, the amount of offset is 1/10 or less of the wavelength on the low frequency side.
When using antennas for different frequency bands, an offset is required, and it was found that electromagnetic coupling can be effectively reduced by suppressing the amount of offset to 1/10 or less of the wavelength on the low frequency side. It is considered that this is because the two antennas are located at approximately the same position as viewed from the electromagnetic coupling reduction unit 400, and thus the effect of reducing the electromagnetic coupling is utilized in the same manner.
図１８は、本発明の一実施例におけるアンテナ装置１００の構成例を示す。
本実施例におけるアンテナ装置１００は、第一のアンテナ２００および第二のアンテナ３００の一方がドナーアンテナであり、他方がサービスアンテナである。つまり、レピータ装置として機能するものである。
ドナーアンテナは、基地局５アンテナと通信信号の送受信を行う。また、サービスアンテナは、携帯端末６などの端末６と通信信号の送受信を行う。これにより、直接、基地局５からの電波が届かないエリアをエリア化する。
FIG. 18 shows a configuration example of an
In the
The donor antenna transmits and receives communication signals to and from the base station 5 antenna. Also, the service antenna transmits and receives communication signals to and from a terminal 6 such as a mobile terminal 6 . As a result, an area where radio waves from the base station 5 do not directly reach is made into an area.
本構成では、ＥＢＧ構造によりアンテナ間の結合を低減しながら、ドナーアンテナとサービスアンテナを基体１１０の両面に配置することができるため、レピータ装置を小型することができる。
例えば、移動通信の宅内不感地の改善に用いられる、小電力レピータにおいて、小型化のためにドナー／サービスの双方で偏波共用アンテナを配置するなど、第一アンテナと第二のアンテナ３００を近接して配置しても、レピータシステムなどアンテナ装置１００内での回り込みの低減量を十分に確保できる。
このように、本構成によれば、物理的距離が近く、アンテナ間結合、つまり回り込みが問題となる場合においても、結合の低減量を十分確保することができる。
In this configuration, the donor antenna and the service antenna can be arranged on both sides of the
For example, in a low-power repeater used to improve in-home blind spots in mobile communications, the first antenna and the second antenna 300 are placed close to each other, such as by arranging dual-polarized antennas for both the donor and the service for miniaturization. Even if they are arranged in such a manner, a sufficient reduction amount of wraparound in the
Thus, according to this configuration, even when the physical distance is short and coupling between antennas, that is, wraparound becomes a problem, it is possible to secure a sufficient amount of reduction in coupling.
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うでもない。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above examples, and includes various examples without departing from the scope of the present invention.
１００ アンテナ装置
１１０ 基体
２００ 第一のアンテナ
２０１ 第一のアンテナ素子
２１０ 第一周波数帯対応層
２１１ 第一周波数帯用アンテナ
２２０ 第二周波数帯対応層
２２１ 第二周波数帯用アンテナ
３００ 第二のアンテナ
３０１ 第二のアンテナ素子
３１１ 第一周波数帯用アンテナ
３２０ 第二周波数帯対応層
３２１ 第二周波数帯用アンテナ
４００ 電磁結合低減部
４０１ 第一周波数用電磁結合低減部
４０２ 第二周波数用電磁結合低減部
４０３ 接地導体
４１０ 電磁バンドギャップ体
４１１ 金属部
４１２ ビア
５ 基地局
６ 端末
100
Claims (13)
前記第一のアンテナは前記基体の一方の側に配置され、
前記第二のアンテナは前記基体の他方の側に配置され、
前記第一のアンテナは、略同一平面上に電磁結合低減部を有し、
前記電磁結合低減部は、前記第一のアンテナが送信または受信する電波の偏波方向とは異なる方向に配置され、
前記電磁結合低減部は、略格子状に配置された電磁バンドギャップ体を有し、
前記電磁バンドギャップ体は、金属部およびビアを有し、
前記ビアは金属部を接地導体に接続しており、
前記電磁結合低減部は、前記第一のアンテナおよび前記第二のアンテナ間の電磁結合を低減することを特徴するアンテナ装置。
comprising a base, a first antenna, and a second antenna;
said first antenna disposed on one side of said base;
the second antenna is positioned on the other side of the base;
The first antenna has an electromagnetic coupling reduction section on substantially the same plane,
The electromagnetic coupling reduction unit is arranged in a direction different from the polarization direction of the radio wave transmitted or received by the first antenna,
The electromagnetic coupling reduction section has electromagnetic bandgap bodies arranged in a substantially grid pattern,
The electromagnetic bandgap body has a metal portion and a via,
the via connects the metal portion to a ground conductor;
The antenna device, wherein the electromagnetic coupling reduction section reduces electromagnetic coupling between the first antenna and the second antenna.
2. The antenna device according to claim 1, wherein the metal portion is substantially polygonal, and the direction of one side of the polygon substantially matches the polarization directions of the first antenna and the second antenna.
2. The antenna device according to claim 1, wherein the metal portion is substantially rectangular, and the direction of one side of the rectangular substantially coincides with the polarization directions of the first antenna and the second antenna.
4. The antenna device according to claim 1, wherein the direction of arrangement of said electromagnetic bandgap body substantially coincides with the polarization direction of said first antenna and said second antenna.
5. An arrangement interval of said electromagnetic band gap body is 0.05 or more and 0.3λ or less with respect to the wavelength λ of the polarized waves of said first antenna and said second antenna. The antenna device according to any one of 1.
6. The antenna device according to claim 1, wherein both said first antenna and said second antenna have said electromagnetic coupling reduction section.
7. The antenna device according to claim 1, wherein said first antenna and said second antenna are dual-polarized antennas.
The first antenna and the second antenna are substantially rectangular, the polarization direction corresponds to the direction of the sides of the substantially rectangular, and the electromagnetic coupling reduction section is provided in the direction of four corners of the substantially rectangular. The antenna device according to any one of claims 1 to 7, characterized by:
A frequency sharing antenna in which the first antenna and the second antenna have a first frequency band antenna and a second frequency band antenna corresponding to a first frequency and a second frequency, respectively, which are different frequencies 9. The antenna device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that:
前記第一周波数帯対応層は前記第一周波数帯用アンテナに対応する第一周波数用電磁結合低減部を有し、
前記第二周波数帯対応層は前記第二周波数帯用アンテナに対応する第二周波数用電磁結合低減部を有することを特徴する、請求項９に記載のアンテナ装置。
Having a first frequency band corresponding layer having the first frequency band antenna and a second frequency band corresponding layer having the second frequency band antenna,
The first frequency band corresponding layer has a first frequency electromagnetic coupling reduction section corresponding to the first frequency band antenna,
10. The antenna device according to claim 9, wherein the layer corresponding to the second frequency band has an electromagnetic coupling reduction section for the second frequency corresponding to the antenna for the second frequency band.
The offset direction of the first frequency band antenna and the second frequency band antenna in the first antenna, and the offset direction of the first frequency band antenna and the second frequency band antenna in the second antenna 11. The antenna device according to claim 9, wherein the offset direction is substantially perpendicular to the offset direction.
12. The antenna according to any one of claims 9 to 11, wherein the offset amount of said first frequency band antenna and said second frequency band antenna is 1/10 or less of the wavelength on the low frequency side. Device.
13. Antenna arrangement according to any one of claims 1 to 12, characterized in that one of said first antenna and said second antenna is a donor antenna and the other is a service antenna.
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