JP2023159471A

JP2023159471A - antenna device

Info

Publication number: JP2023159471A
Application number: JP2020147366A
Authority: JP
Inventors: 太樹五十嵐; Hiroki Igarashi; 大輔高井; Daisuke Takai; 幸夫大瀧; Yukio Otaki
Original assignee: Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2023-11-01
Also published as: WO2022049951A1

Abstract

To provide an antenna device capable of equalizing a phase difference of reception waves.SOLUTION: An antenna device 100 comprises: N (N≥2) antenna elements 140 that are arranged with a predetermined interval; and a ground layer 120 that is arranged under each of the antenna elements 140. On both outer sides of each antenna element 140 to an arrangement direction of each antenna element 140, a plurality of ground layers 120 in which each antenna element 140 is not arranged is arranged. Thus, a phase difference of a reception wave of each antenna element 140 at the center and each antenna element 140 on both side can be equalized.SELECTED DRAWING: Figure 1

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、四個のアンテナを、異なった一定距離を各一辺の長さとする長方形、または平行四辺形の頂点にそれぞれ配設して、到来電波を受信信号として検出し、到来時間差に基づいて電波が到来する方位を計算する到来電波方位計測方法がある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, four antennas are placed at the vertices of a rectangle or parallelogram whose side lengths are each a different fixed distance from each other, and incoming radio waves are detected as received signals, and radio waves are detected based on the arrival time difference. There is a method for measuring the direction of arriving radio waves that calculates the direction of arrival (for example, see Patent Document 1).

特開平０６－３０８２１２号公報Japanese Patent Application Publication No. 06-308212

ところで、従来の到来電波方位計測方法に用いられるアンテナは、アンテナ同士の間における受信電波の位相差を均等化するものではない。 Incidentally, the antennas used in the conventional incoming radio wave azimuth measurement method do not equalize the phase difference of received radio waves between the antennas.

そこで、受信電波の位相差を均等化できるアンテナ装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide an antenna device that can equalize the phase difference of received radio waves.

本発明の実施形態のアンテナ装置は、所定間隔をおいてアレイ状に配列されるＮ（Ｎ≧２）個のアンテナ素子と、前記Ｎ個のアンテナ素子の配列方向において、前記Ｎ個のアンテナ素子の両外側に配置される複数の第１グランド部とを含む。 An antenna device according to an embodiment of the present invention includes N (N≧2) antenna elements arranged in an array at predetermined intervals, and in an arrangement direction of the N antenna elements. a plurality of first ground portions disposed on both outer sides of the ground portion.

受信電波の位相差を均等化できるアンテナ装置を提供することができる。 An antenna device that can equalize the phase difference of received radio waves can be provided.

実施形態のアンテナ装置１００を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an antenna device 100 according to an embodiment. 図１におけるＡ－Ａ矢視断面を示す図である。2 is a diagram showing a cross section taken along the line AA in FIG. 1. FIG. 基板１３０及びアンテナ素子１４０を拡大して示す図である。FIG. 2 is an enlarged view of a substrate 130 and an antenna element 140. アンテナ装置１００のＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100 changes with respect to angle in the YZ plane. 比較用のアンテナ装置のＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing how the phase changes with respect to the angle in the YZ plane of the antenna device for comparison. 実施形態の第１変形例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。It is a figure showing antenna device 100A of the 1st modification of an embodiment. アンテナ装置１００ＡのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100A changes with respect to angle in the YZ plane. アンテナ装置１００ＡのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100A changes with respect to angle in the YZ plane. 実施形態の第２変形例のアンテナ装置１００Ｂを示す図である。It is a figure showing antenna device 100B of the 2nd modification of an embodiment. アンテナ装置１００ＢのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100B changes with respect to the angle in the YZ plane. 実施形態の第３変形例のアンテナ装置１００Ｃを示す図である。It is a figure showing antenna device 100C of the 3rd modification of an embodiment. アンテナ装置１００ＣのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100C changes with respect to the angle in the YZ plane.

以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施形態について説明する。以下では、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。 Embodiments to which the antenna device of the present invention is applied will be described below. Below, similar components are given the same reference numerals, and their descriptions may be omitted.

＜実施形態＞
図１は、実施形態のアンテナ装置１００を示す図である。図２は、図１におけるＡ－Ａ矢視断面を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下、＋Ｚ方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。また、平面視とはＸＹ面視をいう。 <Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an antenna device 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In the following, the XYZ coordinate system will be defined and explained. Further, in the following description, for convenience of explanation, the −Z direction side will be referred to as the lower side or lower side, and the +Z direction side will be referred to as the upper side or upper side, but this does not represent a universal vertical relationship. Moreover, a planar view refers to an XY plane view.

アンテナ装置１００は、基板１１０、グランド層１２０、基板１３０、アンテナ素子１４０を含む。アンテナ装置１００は、一例としてＡＯＡ(Angle Of Arrival)形式でスマートフォン等のビーコン信号を受信し、ＲＴＬＳ(Real Time Location System)での測位を行う測位装置に受信信号を出力する。アンテナ装置１００は、Ｎ（Ｎ≧２）個の（複数の）アンテナ素子１４０を含んでいればよいが、ここでは３つのアンテナ素子１４０を含む形態について説明する。なお、ビーコン信号の周波数帯は、一例として２．４ＧＨｚ帯である。以下では、基板１３０及びアンテナ素子１４０については図１及び図２に加えて図３を用いて説明する。図３は、基板１３０及びアンテナ素子１４０を拡大して示す図である。 Antenna device 100 includes a substrate 110, a ground layer 120, a substrate 130, and an antenna element 140. For example, the antenna device 100 receives a beacon signal from a smartphone or the like in an AOA (Angle Of Arrival) format, and outputs the received signal to a positioning device that performs positioning using RTLS (Real Time Location System). Although the antenna device 100 only needs to include N (N≧2) (plural) antenna elements 140, a configuration including three antenna elements 140 will be described here. Note that the frequency band of the beacon signal is, for example, a 2.4 GHz band. Below, the substrate 130 and the antenna element 140 will be explained using FIG. 3 in addition to FIGS. 1 and 2. FIG. 3 is an enlarged view of the substrate 130 and the antenna element 140.

基板１１０は第１基板の一例である。５つのグランド層１２０のうち、－Ｙ方向側の端にあるグランド層１２０と、＋Ｙ方向側の端にあるグランド層１２０とは第１グランド部の一例であり、Ｙ方向における中央の３つのグランド層１２０（基板１３０及びアンテナ素子１４０が＋Ｚ方向側に配置されるグランド層１２０）は、第２グランド部の一例である。第２グランド部としてのグランド層１２０の数は、アンテナ素子１４０の数（Ｎ）と等しい。基板１３０は第２基板の一例である。３つのアンテナ素子１４０が配列されるＹ方向は、配列方向の一例であり、Ｘ方向は、平面視で配列方向に直交する直交方向の一例である。 Substrate 110 is an example of a first substrate. Among the five ground layers 120, the ground layer 120 at the end on the -Y direction side and the ground layer 120 at the end on the +Y direction side are examples of the first ground part, and the three ground layers at the center in the Y direction The layer 120 (the ground layer 120 in which the substrate 130 and the antenna element 140 are arranged on the +Z direction side) is an example of the second ground section. The number of ground layers 120 serving as the second ground section is equal to the number (N) of antenna elements 140. The substrate 130 is an example of a second substrate. The Y direction in which the three antenna elements 140 are arranged is an example of an arrangement direction, and the X direction is an example of an orthogonal direction that is orthogonal to the arrangement direction in plan view.

基板１１０は、絶縁体製であり、一例としてガラスエポキシ基板（ＦＲ４(Flame Retardant type 4)基板）を用いることができる。基板１１０は、Ｙ方向に長手方向を有し、基板１１０の上面には５つのグランド層１２０がＹ方向に等間隔で設けられている。 The substrate 110 is made of an insulator, and for example, a glass epoxy substrate (FR4 (Flame Retardant type 4) substrate) can be used. The substrate 110 has a longitudinal direction in the Y direction, and five ground layers 120 are provided on the upper surface of the substrate 110 at equal intervals in the Y direction.

グランド層１２０は、基板１１０の上面に設けられている。グランド層１２０は、一例として銅箔で構成され、基板１１０の図示しない配線によってグランド電位点に接続されてグランド電位に保持される。なお、グランド層１２０は、銅以外の金属製であってもよい。 Ground layer 120 is provided on the upper surface of substrate 110. The ground layer 120 is made of copper foil, for example, and is connected to a ground potential point by wiring (not shown) on the substrate 110 and held at the ground potential. Note that the ground layer 120 may be made of metal other than copper.

基板１３０は、絶縁体製であり、一例としてＦＲ４基板を用いることができる。基板１３０は、Ｙ方向に５つ配列されるグランド層１２０のうちの中央の３つのグランド層１２０の上にアンテナ素子１４０を配置するために設けられている。基板１３０は、平面視でグランド層１２０よりも小さく、基板１３０とグランド層１２０とは、平面視で中心を合わせるとともに、四辺の方向の揃えた状態で配置されている。基板１３０の上面にはアンテナ素子１４０が設けられている。 The substrate 130 is made of an insulator, and an FR4 substrate can be used as an example. The substrate 130 is provided to arrange the antenna element 140 on the central three ground layers 120 among the five ground layers 120 arranged in the Y direction. The substrate 130 is smaller than the ground layer 120 in a plan view, and the substrate 130 and the ground layer 120 are arranged with their centers aligned and their four sides aligned in the same direction in a plan view. An antenna element 140 is provided on the upper surface of the substrate 130.

アンテナ素子１４０は、一例として銅箔製であり、基板１３０の上面に設けられている。アンテナ素子１４０は、基板１３０を介してグランド層１２０の上に設けられている。このため、アンテナ素子１４０及びグランド層１２０は、パッチアンテナを構成する。アンテナ素子１４０のＸ方向の長さは、共振周波数における波長の電気長の１／４に相当する長さである。アンテナ素子１４０は、平面視における中心から＋Ｘ方向にオフセットした位置に給電点１４１を有する。アンテナ素子１４０は、給電点１４１に接続される同軸ケーブル又はマイクロストリップライン等によって給電される。アンテナ素子１４０の励振方向は、Ｘ方向である。また、Ｙ方向において隣り合うアンテナ素子１４０同士のピッチ（アンテナ素子１４０のＹ方向の中心同士の間隔）は、共振周波数における波長の電気長の１／２未満の長さである。 The antenna element 140 is made of copper foil, for example, and is provided on the upper surface of the substrate 130. Antenna element 140 is provided on ground layer 120 via substrate 130. Therefore, the antenna element 140 and the ground layer 120 constitute a patch antenna. The length of the antenna element 140 in the X direction is equivalent to 1/4 of the electrical length of the wavelength at the resonant frequency. The antenna element 140 has a feeding point 141 at a position offset in the +X direction from the center in plan view. The antenna element 140 is fed with power by a coaxial cable, microstrip line, or the like connected to a feeding point 141. The excitation direction of antenna element 140 is the X direction. Further, the pitch between the antenna elements 140 adjacent to each other in the Y direction (the distance between the centers of the antenna elements 140 in the Y direction) is less than 1/2 the electrical length of the wavelength at the resonant frequency.

図４は、アンテナ装置１００のＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。横軸の角度は、受信電波の到来方向であり、０度が＋Ｚ方向、－９０度が－Ｙ方向、＋９０度が＋Ｙ方向を表す。アンテナ１～３は、３つのアンテナ素子１４０及び３つのグランド層１２０で構成される３つのパッチアンテナであり、アンテナ１は－Ｙ方向側,アンテナ２は真ん中,アンテナ３が＋Ｙ方向側である。縦軸の位相は、アンテナ１～３が受信する電波に基づいて算出される位相であり、アンテナ１の受信電波の位相を実線、アンテナ２の受信電波の位相を破線、アンテナ３の受信電波の位相を一点鎖線で示す。図４に示すように、横軸の角度の変化に対してアンテナ１～３の受信電波の位相は殆ど揃っており、良好な特性が得られていることが分かる。アンテナ１～３の受信電波の位相の最大の誤差は、例えば、約１０度と十分に小さい値である。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100 changes with respect to the angle in the YZ plane. The angle on the horizontal axis is the arrival direction of the received radio waves, with 0 degrees representing the +Z direction, −90 degrees representing the −Y direction, and +90 degrees representing the +Y direction. Antennas 1 to 3 are three patch antennas composed of three antenna elements 140 and three ground layers 120, with antenna 1 on the −Y direction side, antenna 2 in the middle, and antenna 3 on the +Y direction side. The phase on the vertical axis is the phase calculated based on the radio waves received by antennas 1 to 3. The phase is indicated by a dash-dot line. As shown in FIG. 4, the phases of the radio waves received by antennas 1 to 3 are almost the same with respect to the change in the angle of the horizontal axis, and it can be seen that good characteristics are obtained. The maximum error in the phase of the radio waves received by the antennas 1 to 3 is, for example, about 10 degrees, which is a sufficiently small value.

図５は、比較用のアンテナ装置のＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。横軸と縦軸は、図４と同様である。比較用のアンテナ装置は、アンテナ装置１００における５つのグランド層１２０に代えて、基板１１０と同一サイズのグランド層を有するものである。一点鎖線、破線、実線は、図４と同様に、アンテナ１、アンテナ２、アンテナ３の受信電波から算出された位相を示す。図５に示すように、横軸の角度の変化に対してアンテナ１～３の受信電波の位相は約±６０度までは殆ど揃っているが、約－６０度以下と約＋６０度以上の角度領域では、３つの受信電波の誤差は大きくなり、アンテナ３の受信電波は値が大きく変動している。アンテナ１～３の受信電波の最大の位相誤差は、例えば、約１００度と非常に大きい値である。 FIG. 5 is a characteristic diagram showing how the phase changes with respect to the angle in the YZ plane of the antenna device for comparison. The horizontal and vertical axes are the same as in FIG. 4. The comparative antenna device has a ground layer of the same size as the substrate 110 instead of the five ground layers 120 in the antenna device 100. The dashed line, broken line, and solid line indicate the phases calculated from the received radio waves of antenna 1, antenna 2, and antenna 3, as in FIG. As shown in Figure 5, the phases of the received radio waves from antennas 1 to 3 are almost the same up to approximately ±60 degrees with respect to changes in the angle of the horizontal axis, but at angles of approximately -60 degrees or less and approximately +60 degrees or more, In this region, the errors in the three received radio waves become large, and the values of the received radio waves from the antenna 3 fluctuate greatly. The maximum phase error of the radio waves received by the antennas 1 to 3 is, for example, a very large value of about 100 degrees.

以上のように、実施形態のアンテナ装置１００は、３つのアンテナ素子１４０の受信電波の位相が揃っており、均等化されている。アンテナ素子１４０を３つ並べると、中央のアンテナ素子１４０から見ると２つのアンテナ素子１４０が両側にあるが、両側のアンテナ素子１４０から見ると片側に１つのアンテナ素子１４０があるだけである。このような３つのアンテナ素子１４０の放射特性を均等化するために、実施形態のアンテナ装置１００は、３つのアンテナ素子１４０のさらに両外側にグランド層１２０を配置している。３つのアンテナ素子１４０の受信電波の位相が均等化されたのは、３つのアンテナ素子１４０のうちの中央を除いた両側の２つのアンテナ素子１４０についても、中央のアンテナ素子１４０と同様に、Ｙ方向における両側にグランド層１２０が配置されたことによってＹ方向におけるインピーダンスのバランスが改善されたためと考えられる。 As described above, in the antenna device 100 of the embodiment, the phases of the received radio waves of the three antenna elements 140 are aligned and equalized. When three antenna elements 140 are lined up, there are two antenna elements 140 on both sides when viewed from the central antenna element 140, but there is only one antenna element 140 on one side when viewed from the antenna elements 140 on both sides. In order to equalize the radiation characteristics of the three antenna elements 140, the antenna device 100 of the embodiment further arranges the ground layers 120 on both outer sides of the three antenna elements 140. The reason why the phases of the received radio waves of the three antenna elements 140 are equalized is that for the two antenna elements 140 on both sides excluding the center among the three antenna elements 140, as well as for the central antenna element 140, Y This is considered to be because the impedance balance in the Y direction was improved by arranging the ground layers 120 on both sides in the Y direction.

したがって、受信電波の位相差を均等化できるアンテナ装置１００を提供することができる。なお、以上では、アンテナ装置１００が３つのアンテナ素子１４０を含む形態について説明したが、アンテナ素子１４０の数は２つであってもよい。アンテナ装置１００が２つのアンテナ素子１４０を含む場合は、グランド層１２０の数は４つでよい。２つのアンテナ素子１４０の両側にグランド層１２０を配置できるからである。 Therefore, it is possible to provide the antenna device 100 that can equalize the phase difference of received radio waves. Note that although the antenna device 100 includes three antenna elements 140 in the above description, the number of antenna elements 140 may be two. When antenna device 100 includes two antenna elements 140, the number of ground layers 120 may be four. This is because the ground layer 120 can be placed on both sides of the two antenna elements 140.

また、以上では、アンテナ素子１４０とグランド層１２０がパッチアンテナを構成する形態について説明したが、アンテナ装置１００は、パッチアンテナ以外のアンテナを含んでもよい。例えば、５つのグランド層１２０のうちの中央寄りの３つを含まずに，アンテナ素子１４０としてダイポールアンテナやモノポールアンテナ等を含んでもよい。 Moreover, although the above description has been made regarding the form in which the antenna element 140 and the ground layer 120 constitute a patch antenna, the antenna device 100 may include an antenna other than a patch antenna. For example, a dipole antenna, a monopole antenna, or the like may be included as the antenna element 140 without including the three central ones among the five ground layers 120.

また、以上では、アンテナ装置１００が基板１３０と、基板１３０と基板１１０との間に設けられる３つのグランド層１２０とを含む形態について説明した。しかしながら、アンテナ装置１００は、基板１１０の表面に直接的に複数のアンテナ素子１４０が形成されていて、２つのグランド層１２０（図１におけるＹ方向の両端の２つのグランド層１２０）が基板１１０の表面に直接的に設けられている構成であってもよい。 Furthermore, in the above description, the antenna device 100 includes the substrate 130 and the three ground layers 120 provided between the substrate 130 and the substrate 110. However, in the antenna device 100, a plurality of antenna elements 140 are formed directly on the surface of the substrate 110, and the two ground layers 120 (the two ground layers 120 at both ends in the Y direction in FIG. 1) are connected to the substrate 110. The structure may be provided directly on the surface.

＜第１変形例＞
図６は、実施形態の第１変形例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。アンテナ装置１００Ａは、５つのグランド層１２０の間を接続する接続部１２０Ａをさらに含む点が図１に示すアンテナ装置１００と異なる。５つのグランド層１２０の間を接続するために、４つの接続部１２０Ａが設けられている。接続部１２０Ａは、グランド層１２０と同様に、一例として銅箔製である。 <First modification example>
FIG. 6 is a diagram showing an antenna device 100A according to a first modification of the embodiment. The antenna device 100A differs from the antenna device 100 shown in FIG. 1 in that it further includes a connecting portion 120A that connects five ground layers 120. Four connection parts 120A are provided to connect between the five ground layers 120. The connecting portion 120A is made of copper foil, for example, similarly to the ground layer 120.

接続部１２０Ａは、グランド層１２０のＸ方向の中心を接続している。接続部１２０ＡのＸ方向の両端は、アンテナ素子１４０のＸ方向の両端よりも内側に位置していればよい。アンテナ素子１４０は、Ｘ方向に励振するため、アンテナ素子１４０が送信又は受信する電波の偏波方向はＸ方向である。このようなアンテナ素子１４０の放射特性を阻害しないようにするために、接続部１２０ＡのＸ方向の両端をアンテナ素子１４０のＸ方向の両端よりも内側に位置させればよい。 The connecting portion 120A connects the center of the ground layer 120 in the X direction. Both ends of the connecting portion 120A in the X direction may be located inside of both ends of the antenna element 140 in the X direction. Since the antenna element 140 is excited in the X direction, the polarization direction of the radio waves transmitted or received by the antenna element 140 is in the X direction. In order not to impede such radiation characteristics of the antenna element 140, both ends of the connecting portion 120A in the X direction may be located inside both ends of the antenna element 140 in the X direction.

図７及び図８は、アンテナ装置１００ＡのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。横軸は図４と同様であり、縦軸の位相は、アンテナ装置１００Ａのアンテナ１～３が受信する電波に基づいて算出される位相であり、アンテナ１の受信電波の位相を実線、アンテナ２の受信電波の位相を破線、アンテナ３の受信電波の位相を一点鎖線で示す。図７及び図８では、接続部１２０ＡのＸ方向の幅が異なる。接続部１２０Ａの幅は、図７ではアンテナ素子１４０のＸ方向の長さの約１／２、図８ではアンテナ素子１４０のＸ方向の長さよりも少し長い。すべての場合において接続部１２０ＡのＸ方向の幅の中心は、グランド層１２０のＸ方向の中心と一致している。なお、図７の場合の接続部１２０ＡのＸ方向の両端は、グランド層１２０のＸ方向の両端よりも内側にあるが、図８の場合は接続部１２０ＡのＸ方向の両端は、グランド層１２０のＸ方向の両端よりも外側にある。 7 and 8 are characteristic diagrams showing how the phase of the antenna device 100A changes with respect to the angle in the YZ plane. The horizontal axis is the same as in FIG. 4, and the phase on the vertical axis is the phase calculated based on the radio waves received by antennas 1 to 3 of the antenna device 100A. The phase of the radio waves received by the antenna 3 is shown by a broken line, and the phase of the radio waves received by the antenna 3 is shown by a dashed line. In FIGS. 7 and 8, the width of the connecting portion 120A in the X direction is different. The width of the connecting portion 120A is approximately 1/2 the length of the antenna element 140 in the X direction in FIG. 7, and is slightly longer than the length of the antenna element 140 in the X direction in FIG. In all cases, the center of the width of the connecting portion 120A in the X direction coincides with the center of the ground layer 120 in the X direction. Note that both ends of the connection portion 120A in the X direction in the case of FIG. 7 are located inside both ends of the ground layer 120 in the X direction, but in the case of FIG. outside both ends of the X direction.

図７に示すように、接続部１２０ＡのＸ方向の両端がグランド層１２０のＸ方向の両端よりも内側にある場合には、アンテナ１～３の受信電波の位相の最大の誤差は、例えば、約１５度であった。また図８に示すように、接続部１２０ＡのＸ方向の両端がグランド層１２０のＸ方向の両端よりも外側にある場合には、アンテナ１～３の受信電波の位相の最大の誤差は、例えば、約３０度であった。 As shown in FIG. 7, when both ends of the connecting portion 120A in the X direction are located inside both ends of the ground layer 120 in the X direction, the maximum error in the phase of the radio waves received by the antennas 1 to 3 is, for example, It was about 15 degrees. Further, as shown in FIG. 8, when both ends of the connecting portion 120A in the X direction are located outside both ends of the ground layer 120 in the X direction, the maximum error in the phase of the radio waves received by the antennas 1 to 3 is, for example , about 30 degrees.

以上より、アンテナ装置１００Ａは、接続部１２０ＡのＸ方向の両端がグランド層１２０のＸ方向の両端よりも内側にあれば、インピーダンスのバランスが良好で、放射特性のバランスが良好になるものと考えられる。したがって、受信電波の位相差を均等化できるアンテナ装置１００Ａを提供することができる。 From the above, it is considered that the antenna device 100A has a good impedance balance and a good radiation characteristic balance if both ends of the connection part 120A in the X direction are inside both ends of the ground layer 120 in the X direction. It will be done. Therefore, it is possible to provide an antenna device 100A that can equalize the phase difference of received radio waves.

＜第２変形例＞
図９は、実施形態の第２変形例のアンテナ装置１００Ｂを示す図である。アンテナ装置１００Ｂは、両端の２つのグランド層１２０の上に、２つのダミーアンテナ１４０Ｂを設けた点が図１に示すアンテナ装置１００と異なる。ダミーアンテナ１４０Ｂは、基板１３０Ｂの上面に設けられており、基板１３０Ｂは、両端の２つのグランド層１２０の上に設けられている。基板１３０Ｂは、第３基板の一例であり、基板１３０と同一のものである。ダミーアンテナ１４０Ｂは、アンテナ素子１４０と同一サイズを有する銅箔製の金属板であるが、給電点１４１（図１参照）を有しない。ダミーアンテナ１４０Ｂは、基板１３０Ｂ内に設けられた５０Ω抵抗を介してグランド層１２０に電気的に接続されている。 <Second modification example>
FIG. 9 is a diagram showing an antenna device 100B according to a second modification of the embodiment. Antenna device 100B differs from antenna device 100 shown in FIG. 1 in that two dummy antennas 140B are provided on two ground layers 120 at both ends. The dummy antenna 140B is provided on the upper surface of the substrate 130B, and the substrate 130B is provided on the two ground layers 120 at both ends. The substrate 130B is an example of a third substrate, and is the same as the substrate 130. Dummy antenna 140B is a copper foil metal plate having the same size as antenna element 140, but does not have feeding point 141 (see FIG. 1). Dummy antenna 140B is electrically connected to ground layer 120 via a 50Ω resistor provided within substrate 130B.

３つのアンテナ素子１４０は、ＡＯＡ用の電波を受信するときにスイッチによって時分割で切り替えられ、３つのうちの１つのみが受信回路に接続される。このときに３つのうちの受信回路に接続されない２つは、５０Ω抵抗に接続される。すなわち、ダミーアンテナ１４０Ｂは、３つのアンテナ素子１４０のうちの受信回路に接続されない２つと同様の状態に保持されている。このため、３つのアンテナ素子１４０のうちのいずれか１つがスイッチによって受信回路に接続されるときには、受信回路に接続されるアンテナ素子１４０の両側に５０Ω抵抗を介してグランド層１２０に接続されるアンテナ素子１４０又はダミーアンテナ１４０Ｂが存在することになる。なお、ここでは、３つのアンテナ素子１４０の接続を切り替えるスイッチの未使用ポートが５０Ω終端されているためにダミーアンテナ１４０Ｂを基板１３０Ｂ内に設けられた５０Ω抵抗を介してグランド層１２０に接続したが、未使用ポートがオープンの場合は、ダミーアンテナ１４０Ｂもオープにすればよい。 The three antenna elements 140 are time-divisionally switched by a switch when receiving AOA radio waves, and only one of the three antenna elements 140 is connected to the receiving circuit. At this time, two of the three that are not connected to the receiving circuit are connected to a 50Ω resistor. That is, the dummy antenna 140B is maintained in the same state as the two antenna elements 140 that are not connected to the receiving circuit. Therefore, when any one of the three antenna elements 140 is connected to the receiving circuit by a switch, the antenna is connected to the ground layer 120 via a 50Ω resistor on both sides of the antenna element 140 connected to the receiving circuit. Element 140 or dummy antenna 140B will be present. Note that here, since the unused ports of the switch that switches the connection of the three antenna elements 140 are terminated with 50Ω, the dummy antenna 140B is connected to the ground layer 120 via a 50Ω resistor provided in the substrate 130B. , if the unused port is open, the dummy antenna 140B may also be opened.

図１０は、アンテナ装置１００ＢのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。横軸は図４と同様であり、縦軸の位相は、アンテナ装置１００Ｂのアンテナ１～３が受信する電波に基づいて算出される位相であり、アンテナ１の受信電波の位相を実線、アンテナ２の受信電波の位相を破線、アンテナ３の受信電波の位相を一点鎖線で示す。図１０に示すように、横軸の角度の変化に対してアンテナ１～３の受信電波の位相は殆ど揃っており、良好な特性が得られていることが分かる。アンテナ１～３の受信電波の位相の最大の誤差は、例えば、約５度と十分に小さい値である。 FIG. 10 is a characteristic diagram showing how the phase changes with respect to the angle in the YZ plane of the antenna device 100B. The horizontal axis is the same as in FIG. 4, and the phase on the vertical axis is the phase calculated based on the radio waves received by antennas 1 to 3 of the antenna device 100B. The phase of the radio waves received by the antenna 3 is shown by a broken line, and the phase of the radio waves received by the antenna 3 is shown by a dashed line. As shown in FIG. 10, the phases of the radio waves received by antennas 1 to 3 are almost the same with respect to the change in the angle of the horizontal axis, and it can be seen that good characteristics are obtained. The maximum error in the phase of radio waves received by antennas 1 to 3 is, for example, about 5 degrees, which is a sufficiently small value.

このように、第２変形例のアンテナ装置１００Ｂでは、ダミーアンテナ１４０Ｂをさらに含むことにより、アンテナ素子１４０の周囲におけるインピーダンスのバランスがより改善され、放射特性のバランスがより改善されたと考えられる。したがって、受信電波の位相差を均等化できるアンテナ装置１００Ｂを提供することができる。 In this way, in the antenna device 100B of the second modification, by further including the dummy antenna 140B, it is considered that the balance of impedance around the antenna element 140 is further improved, and the balance of the radiation characteristics is further improved. Therefore, it is possible to provide an antenna device 100B that can equalize the phase difference of received radio waves.

＜第３変形例＞
図１１は、実施形態の第３変形例のアンテナ装置１００Ｃを示す図である。第３変形例のアンテナ装置１００Ｃは、第１変形例のアンテナ装置１００Ａの構成と、第２変形例のアンテナ装置１００Ｂの構成とを合わせた構成を有する。具体的には、第３変形例のアンテナ装置１００Ｃは、接続部１２０Ａとダミーアンテナ１４０Ｂとの両方を含む点が図１に示すアンテナ装置１００と異なる。 <Third modification example>
FIG. 11 is a diagram showing an antenna device 100C according to a third modification of the embodiment. The antenna device 100C of the third modification has a configuration that combines the configuration of the antenna device 100A of the first modification and the configuration of the antenna device 100B of the second modification. Specifically, the antenna device 100C of the third modification differs from the antenna device 100 shown in FIG. 1 in that it includes both a connecting portion 120A and a dummy antenna 140B.

図１２は、アンテナ装置１００ＣのＹＺ平面内における角度に対する位相の変化の様子を示す特性図である。横軸は図４と同様であり、縦軸の位相は、アンテナ装置１００Ｃのアンテナ１～３が受信する電波に基づいて算出される位相であり、アンテナ１の受信電波の位相を実線、アンテナ２の受信電波の位相を破線、アンテナ３の受信電波の位相を一点鎖線で示す。なお、接続部１２０Ａの幅は、アンテナ素子１４０のＸ方向の長さの約１／２である図１２に示すように、横軸の角度の変化に対してアンテナ１～３の受信電波の位相は殆ど揃っており、良好な特性が得られていることが分かる。アンテナ１～３の受信電波の位相の最大の誤差は、例えば、約５度と十分に小さい値である。 FIG. 12 is a characteristic diagram showing how the phase of the antenna device 100C changes with respect to the angle in the YZ plane. The horizontal axis is the same as in FIG. 4, and the phase on the vertical axis is the phase calculated based on the radio waves received by antennas 1 to 3 of the antenna device 100C. The phase of the radio waves received by the antenna 3 is shown by a broken line, and the phase of the radio waves received by the antenna 3 is shown by a dashed line. Note that the width of the connecting portion 120A is approximately 1/2 of the length of the antenna element 140 in the X direction.As shown in FIG. are almost the same, indicating that good characteristics are obtained. The maximum error in the phase of radio waves received by antennas 1 to 3 is, for example, about 5 degrees, which is a sufficiently small value.

このように、第３変形例のアンテナ装置１００Ｃでは、接続部１２０Ａとダミーアンテナ１４０Ｂをさらに含むことにより、アンテナ素子１４０の周囲におけるインピーダンスのバランスがより改善され、放射特性のバランスがより改善されたと考えられる。したがって、受信電波の位相差を均等化できるアンテナ装置１００Ｃを提供することができる。 In this way, in the antenna device 100C of the third modified example, by further including the connecting portion 120A and the dummy antenna 140B, the balance of impedance around the antenna element 140 is further improved, and the balance of the radiation characteristics is further improved. Conceivable. Therefore, it is possible to provide an antenna device 100C that can equalize the phase difference of received radio waves.

以上、本発明の例示的な実施形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the antenna device according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the claims. It is possible to transform and change.

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃアンテナ装置
１１０基板
１２０グランド層
１２０Ａ接続部
１３０基板
１４０アンテナ素子
１４０Ｂダミーアンテナ
１４１給電点 100, 100A, 100B, 100C Antenna device 110 Substrate 120 Ground layer 120A Connection part 130 Substrate 140 Antenna element 140B Dummy antenna 141 Feeding point

Claims

N (N≧2) antenna elements arranged in an array at predetermined intervals;
and a plurality of first ground sections disposed on both outer sides of the N antenna elements in the arrangement direction of the N antenna elements.

further comprising a first substrate and a second substrate,
The plurality of first ground portions are provided on the first substrate,
The second substrate is disposed on a side of the first substrate on which the plurality of first ground portions are provided,
The antenna device according to claim 1, wherein the N antenna elements are provided on the second substrate.

further comprising N second ground portions provided on the first substrate,
The antenna device according to claim 2, wherein the N antenna elements and the N second ground sections each constitute a patch antenna.

The antenna device according to claim 3, wherein the plurality of first ground sections and the N second ground sections are arranged at equal intervals in the arrangement direction.

5. The antenna device according to claim 3, wherein the excitation direction of the N antenna elements is an orthogonal direction that is perpendicular to the arrangement direction in plan view.

further comprising a plurality of connection lines connecting the plurality of first ground parts and the N second ground parts in the arrangement direction,
A dimension of the plurality of connection lines in the orthogonal direction is shorter than a dimension of the antenna element in the orthogonal direction, and both ends of the plurality of connection lines in the orthogonal direction are equal to both ends of the antenna element in the orthogonal direction. The antenna device according to claim 5, which is located inside the antenna device.

a plurality of third substrates each provided on the plurality of first ground portions;
The antenna device according to any one of claims 2 to 6, further comprising: a plurality of dummy antennas respectively provided on the plurality of third substrates.

further comprising a first substrate;
The antenna device according to claim 1, wherein the N antenna elements and the plurality of first ground portions are provided on the same surface of the first substrate.

further comprising a first substrate;
The antenna device according to claim 1, wherein the N antenna elements and the plurality of first ground portions are provided on different surfaces of the first substrate.