JP4234645B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、移動体用の小型アンテナ、例えば車載アンテナとして好適するアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a small antenna for a moving body, for example, an antenna device suitable as a vehicle-mounted antenna.
小型化や薄型化を実現できるアンテナ装置の一例として、特許文献1に記載された角型スパイラルアンテナが知られている。この角型スパイラルアンテナは、角型スパイラル状マイクロストリップラインからなる放射エレメントを有している。そして、この角型スパイラル状マイクロストリップラインの外周部の経路長は、受信する電波の1波長以上2波長以下となるように構成されている。
上記特許文献1に記載の角型スパイラルアンテナ(アンテナ装置)の場合、角型スパイラル状マイクロストリップラインの外周部の経路長が、受信する電波の1波長以上必要であることから、上記角型スパイラルアンテナの本体の1辺部のサイズも、1/4波長程度必要となる。このため、電波の周波数が低くなると(波長が長くなると)、アンテナサイズが増大するという問題点があった。
In the case of the rectangular spiral antenna (antenna device) described in
そこで、本発明の目的は、線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメントを備えた構成でありながら、アンテナサイズを小さくすることができるアンテナ装置を提供するにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an antenna device that can reduce the antenna size while having a radiating element formed by winding a linear conductor in a spiral shape.
本発明のアンテナ装置は、基板と、この基板上に設定距離だけ離間して設けられ線状導体をスパイラル状に巻回して構成された放射エレメントとを備えたものにおいて、前記基板に設けられ、スパイラルの中心に対してほぼ点対称となると共に前記スパイラル状の線状導体に沿うように配置された複数個の導電性ラインを備え、前記放射エレメントの線状導体の複数個の途中部位に、経路長を長くするために、前記複数個の導電性ラインを迂回用の経路として接続するように構成したものである。この構成の場合、放射エレメントの線状導体の経路長が長くなるから、アンテナ装置の基板の大きさを小さくすることができ、したがって、アンテナサイズを小さくすることができる。 The antenna device of the present invention includes a substrate and a radiating element that is provided on the substrate by being spaced apart by a set distance and is configured by winding a linear conductor in a spiral shape . A plurality of conductive lines that are substantially point-symmetric with respect to the center of the spiral and are arranged along the spiral linear conductor, and a plurality of intermediate portions of the linear conductor of the radiation element, In order to increase the path length, the plurality of conductive lines are connected as a detour path. In the case of this configuration, since the path length of the linear conductor of the radiating element becomes long, the size of the substrate of the antenna device can be reduced, and therefore the antenna size can be reduced.
上記構成の場合、前記放射エレメントの形状を、ほぼ四角形状とすると共に、前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の4つの辺部において前記線状導体に接続するように構成することが好ましい。また、前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の2つの辺部において前記線状導体に接続するように構成しても良い。
一方、前記導電性ラインをストリップラインで構成することが好ましい。また、前記導電性ラインをマイクロストリップラインで構成しても良い。
In the case of the above configuration, the shape of the radiating element may be a substantially square shape, and the conductive line may be configured to be connected to the linear conductor at four sides of the outer peripheral portion of the radiating element. preferable. Moreover, you may comprise the said electroconductive line so that it may connect to the said linear conductor in two edge parts of the outer peripheral part of the said radiation element.
Meanwhile, it is preferable that the conductive line is a strip line. The conductive line may be a microstrip line.
更に、線状導体をスパイラル状に巻回して構成されたグランドエレメントを備え、前記グランドエレメントの線状導体を、前記放射エレメントの線状導体の間に配置するように構成することがより一層好ましい。更にまた、前記基板のうちの前記放射エレメントが設けられていない側の面に接地板を配設することが良い構成である。また、前記放射エレメントの形状を、ほぼ円形状とするように構成することが好ましい。 Furthermore, it is even more preferable that a ground element is formed by winding a linear conductor in a spiral shape, and the linear conductor of the ground element is arranged between the linear conductors of the radiating element. . Furthermore, it is preferable that a ground plate is disposed on the surface of the substrate where the radiation element is not provided. Further, it is preferable that the radiating element has a substantially circular shape.
以下、本発明の第1の実施例について、図1ないし図7を参照しながら説明する。まず、図1は、本実施例のアンテナ装置1の全体構成を概略的に示す斜視図である。このアンテナ装置1は、例えばGPS用のアンテナ装置であり、GPSの電波の周波数帯(例えば1.57542GHz)で整合がとれるように構成されている。上記アンテナ装置1は、図1に示すように、基板2と、この基板2上に設けられた放射エレメント3とから構成されている。
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a perspective view schematically showing the overall configuration of the
基板2は、2枚の基板4、5を貼り合わせて構成されている。これら基板4、5は、例えば誘電体製の板により形成されている。上側の基板4の上面のほぼ全面には、導体箔例えば銅箔(図示しない)が設けられている。下側の基板5の下面のほぼ全面には、導体箔例えば銅箔(図示しない)が設けられている。2枚の基板4、5の間には、4個のコ字状をなすストリップライン(導電性ライン)6a〜6dが図示する位置に配設されている。これらストリップライン6a〜6dは、基板4、5のいずれか一方の面に導体パターンを例えば印刷することにより形成されている。
The
一方、放射エレメント3は、線状導体を全体として角型(ほぼ四角形状)のスパイラル状に巻回して構成されている。具体的には、放射エレメント3は、中心から角型に4回折れ曲がった第1の線状導体7と、L字状に曲がった第2の線状導体8と、L字状に曲がった第3の線状導体9と、L字状に曲がった第4の線状導体10と、真っ直ぐな第5の線状導体11と、前記4個のストリップライン6a〜6dとから構成されている。
On the other hand, the
この構成の場合、第1の線状導体7の両端部には、下方に向けて折曲された延設部7a、7bが設けられている。中心部の延設部7aは基板2の給電点12に例えば半田付けにより接続されており、外周部の延設部7bはストリップライン6aの一端部に例えば半田付けにより接続されている。そして、第2の線状導体8の両端部にも、下方に向けて折曲された延設部8a、8bが設けられている。一端部の延設部8aが上記ストリップライン6aの他端部に例えば半田付けにより接続されており、他右端部の延設部8bがストリップライン6bの一端部に例えば半田付けにより接続されている。
In the case of this configuration, extended
また、第3の線状導体9の両端部にも、下方に向けて折曲された延設部9a、9bが設けられている。一端部の延設部9aが上記ストリップライン6bの他端部に例えば半田付けにより接続されており、他端部の延設部9bがストリップライン6cの一端部に例えば半田付けにより接続されている。更に、第4の線状導体10の両端部にも、下方に向けて折曲された延設部10a、10bが設けられている。一端部の延設部10aが上記ストリップライン6cの他端部に例えば半田付けにより接続されており、他端部の延設部10bがストリップライン6dの一端部に例えば半田付けにより接続されている。
In addition, extended
そして、第5の線状導体11の一端部には、下方に向けて折曲された延設部11aが設けられている。この一端部の延設部10aは上記ストリップライン6dの他端部に例えば半田付けにより接続されている。このように構成することにより、放射エレメント3の線状導体の途中部位に、経路長を長くするために、基板2に設けられたストリップライン6a〜6dを迂回用の経路として接続する構成が実現されている。
An extension portion 11 a that is bent downward is provided at one end portion of the fifth
更に、本実施例においては、放射エレメント3の外周部の経路長がλ(λは電波の波長)となるように構成されている(尚、放射エレメント3の経路長の全長(中心部からスパイラル状の全長)は、2λとなるように構成されている)。ここで、放射エレメント3の線状導体の4箇所の途中部位に、基板2に設けられた4個のストリップライン6a〜6dを接続したので、その分、経路長が長くなる。このため、ストリップライン6a〜6dを接続しない構成に比べて、放射エレメント3の線状導体の長さを短くすることができる。本実施例の放射エレメント3の場合、外周部の線状導体の1辺部の長さ(図1において示す寸法L1)は、25mm(0.125λ)に設定されている。
Furthermore, in the present embodiment, the path length of the outer peripheral portion of the
ちなみに、放射エレメント3を線状導体13だけで構成した場合、図3に示すような構成(比較例)となる。この構成の場合、放射エレメント3の外周部の線状導体の1辺部の長さ(図3において示す寸法L2)は、60mm(0.3λ)となる。従って、本実施例のアンテナ装置1(図1参照)のサイズは、比較例(図3参照)に比べて1/2以下になることがわかる。
Incidentally, when the
一方、本実施例において、放射エレメント3の5つの線状導体7〜11は、基板2上に設けられた複数の支持部(図示しない)により支持されることにより、基板2上に設定距離だけ離間して設けられる構成となっている。
そして、上記した構成のアンテナ装置1のリターンロスを測定した結果を図2に示す。この図2によれば、GPSの電波の周波数帯(例えば1.57542GHz)でリターンロスが低減して整合がとれていることがわかり、上記アンテナ装置1はGPS用のアンテナとして良好に動作することがわかる。尚、上記比較例(図3参照)のアンテナ装置1のリターンロスを測定した結果を図4に示す。この図4から、比較例のアンテナ装置1も、GPS用のアンテナとして良好に動作することがわかる。
On the other hand, in this embodiment, the five
And the result of having measured the return loss of the
次に、本実施例のアンテナ装置1の指向性を測定した。この場合の測定面を、図5に示す。そして、この測定面における指向性の測定結果を図6に示す。また、比較例(図3参照)のアンテナ装置1について、上記測定面における指向性の測定結果を図7に示す。これら図6及び図7から、アンテナ正面方向に円偏波が同様に放射されていることがわかり、本実施例及び比較例共に良好な指向性を有していることがわかる。
Next, the directivity of the
図8は、本発明の第2の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第2の実施例においては、放射エレメント3の外周部の線状導体の2辺部に、基板2に設けられた2つのストリップライン14a、14bを迂回用の経路として接続するように構成した。これ以外の第2の実施例の構成は、第1の実施例と同じ構成となっている。従って、第2の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, the two
図9は、本発明の第3の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第3の実施例においては、ストリップライン6a〜6dの代わりにマイクロストリップライン15a〜15dを用いるように構成した。具体的には、下面のほぼ全面に銅箔(図示しない)が設けられた基板16上面に、4個のコ字状をなすマイクロストリップライン(導電性ライン)15a〜15dが図示する位置に配設されている。これらマイクロストリップライン15a〜15dは、基板16の上面に導体パターンを例えば印刷することにより形成されている。
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment, the
そして、上述した以外の第3の実施例の構成は、第1の実施例と同じ構成となっている。従って、第3の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。 The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Accordingly, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained.
図10は、本発明の第4の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第4の実施例においては、線状導体17を角型(ほぼ四角形状)のスパイラル状に巻回して構成されたグランドエレメント18を備え、このグランドエレメント18の線状導体17を、放射エレメント3の線状導体の間に配置するように構成した。
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. The fourth embodiment includes a
尚、上記グランドエレメント18は、その端部または途中部位が基板4の上面または基板5の下面に設けられた銅箔(グランド)に接続されている。また、グランドエレメント18は、基板2上に設けられた複数の支持部(図示しない)により支持されることにより、放射エレメント3と同様に、基板2上に設定距離だけ離間して設けられる構成となっている。
Note that the end or middle portion of the
そして、上述した以外の第4の実施例の構成は、第1の実施例と同じ構成となっている。従って、第4の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第4の実施例においては、放射エレメント3の間にグランドエレメント18を配設するように構成したので、利得を向上させることができる。
The configuration of the fourth embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Accordingly, in the fourth embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, in the fourth embodiment, since the
図11は、本発明の第5の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第5の実施例においては、基板2のうちの放射エレメント3が設けられていない側の面、即ち、基板5の下面に導体板からなる接地板19を配設した。そして、上述した以外の第4の実施例の構成は、第1の実施例と同じ構成となっている。
FIG. 11 shows a fifth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the fifth embodiment, a
従って、第5の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第5の実施例においては、アンテナ装置1の背面(基板5の下面)に接地板19を配設するように構成したので、アンテナ正面方向の利得を向上させることができる。
Accordingly, in the fifth embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, in the fifth embodiment, since the
尚、上記各実施例においては、放射エレメント3の全体の形状をほぼ四角形状としたが、これに限られるものではなく、例えば円形状、楕円形状等に構成しても良い。このように構成した場合、基板2の形状も例えば円形状、楕円形状等に構成することが好ましい。
In each of the above embodiments, the overall shape of the radiating
ここで、図12は、本発明の第6の実施例を示すものである。尚、第1の実施例と同一構成には、同一符号を付している。この第6の実施例においては、放射エレメント3の全体の形状をほぼ円形状とするように構成した。そして、これ以外の第6の実施例の構成は、第1の実施例と同じ構成となっている。
従って、第6の実施例においても、第1の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。
Here, FIG. 12 shows a sixth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the sixth embodiment, the entire shape of the radiating
Accordingly, in the sixth embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained.
また、上記各実施例や変形例等においては、ストリップラインやマイクロストリップライン等を2つまたは4つ設けるように構成したが、1つ、3つ、または、5つ以上設けるように構成しても良い。 Further, in each of the above-described embodiments and modified examples, two or four strip lines or microstrip lines are provided. However, one, three, or five or more strip lines are provided. Also good.
図面中、1はアンテナ装置、2は基板、3は放射エレメント、6a〜6dはストリップライン(導電性ライン)、7は第1の線状導体、8は第2の線状導体、9は第3の線状導体、10は第4の線状導体、11は第5の線状導体、13は線状導体、14a、14bはストリップライン、15a〜15dはマイクロストリップライン、16は基板、17は線状導体、18はグランドエレメント、19は接地板を示す。
In the drawings, 1 is an antenna device, 2 is a substrate, 3 is a radiating element, 6a to 6d are strip lines (conductive lines), 7 is a first linear conductor, 8 is a second linear conductor, and 9 is a first line conductor. 3 linear conductors, 10 is a fourth linear conductor, 11 is a fifth linear conductor, 13 is a linear conductor, 14a and 14b are strip lines, 15a to 15d are microstrip lines, 16 is a substrate, 17 Is a linear conductor, 18 is a ground element, and 19 is a ground plate.
Claims (8)
前記基板に設けられ、スパイラルの中心に対してほぼ点対称となると共に前記スパイラル状の線状導体に沿うように配置された複数個の導電性ラインを備え、
前記放射エレメントの線状導体の複数個の途中部位に、経路長を長くするために、前記複数個の導電性ラインを迂回用の経路として接続するように構成したことを特徴とするアンテナ装置。 In an antenna device comprising a substrate and a radiating element that is provided on the substrate by being spaced apart by a set distance and configured by winding a linear conductor in a spiral shape,
A plurality of conductive lines provided on the substrate, being substantially point-symmetric with respect to the center of the spiral and arranged along the spiral linear conductor;
An antenna device, wherein the plurality of conductive lines are connected to a plurality of intermediate portions of the linear conductors of the radiating element as detour paths in order to increase a path length.
前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の4つの辺部において前記線状導体に接続するように構成したことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 The shape of the radiating element is substantially rectangular,
The antenna device according to claim 1, wherein the conductive line is configured to be connected to the linear conductor at four sides of an outer peripheral portion of the radiating element.
前記導電性ラインを、前記放射エレメントの外周部の2つの辺部において前記線状導体に接続するように構成したことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。 The shape of the radiating element is substantially rectangular,
2. The antenna device according to claim 1, wherein the conductive line is configured to be connected to the linear conductor at two sides of the outer peripheral portion of the radiating element.
前記グランドエレメントの線状導体を、前記放射エレメントの線状導体の間に配置するように構成したことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のアンテナ装置。 A ground element is formed by winding a linear conductor in a spiral shape,
6. The antenna device according to claim 1, wherein the linear conductor of the ground element is arranged between the linear conductors of the radiating element.
The antenna device according to claim 1, wherein the radiation element has a substantially circular shape.
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