JP4378884B2

JP4378884B2 - Antenna device

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Publication number: JP4378884B2
Application number: JP2001046968A
Authority: JP
Inventors: 敦之湯浅; 茂一伊藤; 恒秋山; 一也川端
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002252515A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の単アンテナを集合して構成したアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車交通の高度な発展に伴って、人工衛星の電波を用いたＧＰＳ(Global Positioning System)が使用されており、また、新たに、道路交通に於いて走行する車輌から自動的に料金を収受するＥＴＣ(Electric Toll Collection)が用いられつつある。これらのシステムは、異なる周波数の電波を使用することから、夫々個別の無線通信機器として構成されているが、車両の適所に配置するために１つの無線通信機器として構成することが望ましい。
【０００３】
所で、複数の単アンテナを近接して配置すると、単アンテナ間に電界結合が生じ、一方又は双方のアンテナ特性が劣化する。このため、従来、各単アンテナを構成する基体の比誘電体率を高くすることにより、単アンテナ相互間の干渉を小さくしてアンテナ特性を改善することが知られている（１９９０年電子情報通信学会秋季全国大会、Ｂ−６１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単アンテナの基体の比誘電体率を過度に高くすると、単アンテナに於ける共振特性の電気的Ｑが高くなり、必要な周波数帯域幅を持った単アンテナを構成することが困難となる。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、必要なアンテナ特性を確保し且つアンテナ相互間の間隔を狭めて小型化したアンテナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次に示す構成をもって課題を解決する手段としている。即ち、第１の発明のアンテナ装置は、回路の形成が可能なアンテナ基板の面上に対を成す２個の単アンテナが近接して配置されているアンテナ装置において、前記単アンテナは、直方体状の誘電体の基体を備え、該基体の表面側の主面に面状を呈したストリップ状の放射電極を非接地の態様で設け、前記基体の裏面側の主面にグランド電極を設け、前記基体の長手方向の一側面には前記放射電極に静電容量を介して電気的に結合される給電放射電極を設けて構成されており、前記対を成す２個の単アンテナは、基体の裏面側の主面を底面として前記アンテナ基板の面上に、互いに間隔を介し長手方向の向きを同じ方向にし、かつ、前記給電放射電極が設けられている側面が互いに外側となる形態で配置されており、当該アンテナ基板面上に配置された対を成す２個の単アンテナの、互いに内向きに対向し合う側となる基体側面の少なくとも一方には前記基体の裏面側の主面に設けられたグランド電極と電気的に接続された側面グランド電極を設けた構成をもって課題を解決する手段としている。
【０００７】
この発明によれば、対を成す２個の単アンテナを近接して配置した場合に、単アンテナの対向する基体側面に接地電位となる側面グランド電極を設けているので、放射電極から発生する電気力線の多くは側面グランド電極で終端し、隣の単アンテナの放射電極と結合する割合が少なくなる。換言すれば、単アンテナの放射電極から発生する電界の広がりが側面グランド電極を設けていない基体側面と比べて著しく小さくなり、隣の単アンテナとの電界結合が弱くなる。
【０００８】
このため、対を成す２個の単アンテナを一層近接して配置することができると共に、単アンテナの基体自体の幅を狭く構成できる。また、単アンテナの基体の比誘電体率を過度に高くする必要がないので、単アンテナとして必要且つ十分な周波数帯域幅を確保することができる。ここで単アンテナは、アンテナとして必要な基体及び電極構造を備え、且つ独立のアンテナとして機能するアンテナである。
【０００９】
第２の発明のアンテナ装置は、上述の発明に於いて、対を成す２個の単アンテナを同じ周波数帯の共振周波数で励振する構成としたことを特徴としている。
【００１０】
この構成の採用により、単アンテナの数に相当する複数の通信システムに於ける送受信アンテナとして使用でき、また、１つの通信システムに於いて、送信と受信を別々の単アンテナで行う構成とすることが可能になる。
【００１１】
第３の発明のアンテナ装置は、対を成す２個のアンテナは、方形の基板面上の対角線の両端位置に夫々配置すると共に、前記各単アンテナの一方又は双方の基体の対向する短手側の側面にも側面グランド電極が設けられ、基体に設けられた側面グランド電極は、アンテナ基板に形成されたグランドパターンと電気的に接続されていることを特徴として構成されている。
【００１２】
この構成に於いて、単アンテナを設置する基板の大きさは、通常、アンテナ装置を搭載する無線通信機器の筐体内空間により限定される。このため、基板の対角線の位置に単アンテナを設置することにより、限られた大きさの基板に於いて複数の単アンテナを可能な限り離間して配置することができる。また、単アンテナの基体は直方体として構成されるが、側面グランド電極は、基体側面の内、最も近い側の側面に形成される。
【００１３】
例えば、隣の単アンテナの基体と近接する側面が２面ある場合には、側面グランド電極は近接する２つの側面に跨って設けられる。このとき、側面グランド電極は、基体側面全体に設けても良く、また、間近に向い合った側面部分に偏倚して設けても良い。何れの場合にも、単アンテナ間の間隔を広げたことと側面グランド電極設置の相乗効果により、近接する単アンテナ側への電界の広がりを大きく抑制して単アンテナ間の電界結合を大幅に弱めることができる。
【００１４】
第４の発明のアンテナ装置は、対を成す２個のアンテナのうちの一方側のアンテナは第１共振周波数で励振する第１単アンテナと成し、対を成す２個のアンテナのうちの他方側のアンテナは前記第１共振周波数よりも高い第２共振周波数で励振する第２単アンテナと成し、側面グランド電極は少なくとも第１単アンテナの基体の側面に設けたことを特徴として構成されている。
【００１５】
この発明に於いて、第２単アンテナは、第１単アンテナの共振周波数よりも高く構成されているが、第１単アンテナの高調波が第２単アンテナの共振周波数に近似するとき、第２単アンテナに対する干渉が発生する。この場合に、第２単アンテナと向い合う第１単アンテナの基体側面に側面グランド電極を設けることにより第２単アンテナとの電界結合を弱めて、第２単アンテナのアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。
【００１６】
第５の発明のアンテナ装置は、直方体状の誘電体の基体の表面側の主面に面状を呈したストリップ状の対を成す２個の放射電極が間隔を介して並列状に近接配置されると共に、当該２個の放射電極間の表面側の主面には基体の全幅にわたって分断溝が設けられ、当該分断溝によって前記対を成す２個の放射電極の一方が第１放射電極として、他方が第２放射電極として分離されており、前記基体の裏面側の主面にはグランド電極が設けられており、前記分断溝の互いに対向する側面の少なくとも一方側の面と分断溝の底面にはグランド電極が形成され、この分断溝に形成されているグランド電極は前記基体の裏面側に設けられたグランド電極に電気的に接続されており、前記分断溝を挟んで両外の一方側となる前記第１放射電極が設けられている側の基体側面には前記第１放射電極に静電容量を介して結合される第１給電電極が設けられ、前記分断溝を挟んで両外の他方側となる前記第２放射電極が設けられている側の基体側面には前記第２放射電極に静電容量を介して結合される第２給電電極が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この構成の発明によれば、１つの基体に、２つの放射電極を併設して夫々個別に機能する単アンテナを構成している。このため、必然的に２つの放射電極間の電界結合は強くなるが、２つの放射電極の間に設けた分断溝内に側面グランド電極を設け、この側面グランド電極を接地電位のグランド電極に接続しているので、放射電極から発散される電界の広がりは側面グランド電極の部分で小さくなり、近接する放射電極間の電界結合が弱くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態例を図面に基いて説明する。図１は本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態例を示し、図２は単アンテナの実施形態例を示す。
【００１９】
図１に於いて、アンテナ基板１は、直角四辺形の形状で、且つ表面又は裏面には全面に導電材料を用いた図示しないグランドパターンが形成されている。アンテナ基板１の表面には、２個の単アンテナ２，３が平行に並べられ且つ近接して配置されている。
【００２０】
単アンテナ２，３は、図２に示すように、誘電体の素材を用いた直方体状の基体４，５を用いて構成されている。基体４，５の一方の主面（表面）には、ストリップ状の放射電極６，７が形成され、また、基体４，５の他方の主面（裏面）には、給電電極８，９の周囲を除き、全面にグランド電極１０，１１が形成されている。更に、基体４，５の長手方向に延びる側面には、側面グランド電極１２，１３が設けられており、単アンテナ２，３は、側面グランド電極１２，１３を設けた基体４，５の側面を向い合せて配設されている。
【００２１】
側面グランド電極１２，１３は、グランド電極１０，１１に電気的に接続されており、また、グランド電極１０，１１は、アンテナ基板１のグランドパターンに電気的に接続されて、側面グランド電極１２，１３を接地電位にする。また、各基体４，５の側面に形成された給電電極８，９は、アンテナ基板１に形成した図示しない個別の給電パターンに夫々接続されている。この給電電極８，９は、放射電極６，７との間の静電容量を介して放射電極６，７と電気的に結合されている。
【００２２】
上述の構成に於いて、給電電極８，９から各単アンテナ２，３の放射電極６，７に個別に送信電力を供給すると、各単アンテナ２，３は予め設定された共振周波数で励振されて空間に電磁波を放射する。このとき、隣の単アンテナ２，３の方向に向かう電界は、側面グランド電極１２，１３との間に形成され、隣の単アンテナ２，３の放射電極６，７と結合する電界は弱くなる。換言すれば、側面グランド電極を設けていない基体４，５の側面側に於ける電界の発散（電界の広がり）は、従来通りとなるが、側面グランド電極１２，１３を設けた基体４，５の側面側では、単アンテナ２，３相互間を結合する電界強度が弱くなる。
【００２３】
従って、単アンテナ２，３の基体４，５の比誘電率を過度に高くしなくても、単アンテナ２，３を近接して配置することができ、その分、アンテナ装置を小型に構成することができる。また、放射電極６，７の幅に合せて基体４，５の幅を狭めて構成することができるので、アンテナ基板１の寸法を同じとすれば、２つの単アンテナ２，３の間隔を大きくとれ、２つの単アンテナ２，３の電界結合を一層弱めた構成とすることができる。
【００２４】
なお、上述の実施形態例では、２つの単アンテナ２，３の対向する基体側面に側面グランド電極１２，１３を設けたが、給電電極８，９を設けた基体側面に、給電電極８，９から一定距離隔てて他の側面グランド電極を設けてもよい。また、側面グランド電極は、単アンテナ２，３の何れか一方の基体４，５の側面にのみ設けても良い。更に、上述の単アンテナ２，３に於いては、側面グランド電極１２，１３を基体４，５の側面の一部分に設けたが、側面グランド電極１２，１３は、基体４，５の対向する側面の全面に設けても良い。側面グランド電極１２，１３の大きさは、単アンテナ２，３間の電界結合の程度及び各単アンテナ２，３のアンテナ特性により決められる。
【００２５】
また、単アンテナ２，３は、同じ大きさの単アンテナとして、つまり、ほぼ同じ周波数帯を利用する単アンテナとして示したが、基体４，５の比誘電率を相互に変えたり、或いは放射電極６，７の寸法を変えて、異なる周波数の単アンテナとしても良く、単アンテナ２，３の基体として同じ比誘電率の誘電材料を用いるときには、基体の寸法及び放射電極６，７の寸法を変えて、異なる周波数の単アンテナとして構成しても良い。このように構成することにより、各単アンテナ２，３を通信システムの異なる単アンテナとして使用することができる。
【００２６】
更に、アンテナ基板１には、余白を利用して送受信信号を処理する信号回路を設けることができる。
【００２７】
更にまた、上述の各単アンテナ２，３は、通信システムの異なるアンテナとして、送信と受信を切換えて使用する構成としても良く、また、例えば、単アンテナ１を送信専用の単アンテナとして使用し、単アンテナ２を受信専用単アンテナとして使用する構成としても良い。また、各単アンテナ２，３は、周波数帯域幅を広げるために、複共振単アンテナとして構成することができる。
【００２８】
図３を用いて、本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態例を説明する。図４は第２実施形態例で使用する単アンテナの実施形態例を示す。なお、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２９】
図３に於いて、２つの単アンテナ１４，１５は、アンテナ基板１の対角となる位置に離して配置されている。アンテナ基板１は、搭載される無線通信機器の筐体の大きさによって許容寸法が決定される。このため、複数の単アンテナ１４，１５をアンテナ基板１に集合して配置するとき、限られた基板面積を最大限に活用して単アンテナ１４，１５が設置される。直角四辺形のアンテナ基板１では対角となる位置が最も離れているので、対角線方向の角部分に単アンテナ１４，１５を配置することにより、単アンテナ１４，１５間の間隔は可能な限り広げられる。
【００３０】
この場合、単アンテナ１４，１５の基体４，５には、相手側の単アンテナ１４又は１５と向い合う基体１４，１５の側面に、側面グランド電極が設けられる。図３の実施形態例では、直方体の基体４，５を用いており、単アンテナ１４，１５の対向する側面は、図４に示すように、長手側面４ａ，５ａと短手側面４ｂ，５ｂとなるので、これらの側面に夫々長手側面グランド電極１６，１７及び短手側面グランド電極１８，１９が設けられる。
【００３１】
なお、長手側面グランド電極１６，１７は、基体４，５の長手側面４ａ，５ａに於いて対向する相手側単アンテナ方向へ偏倚して設けているが、基体４，５の長手方向の全長に亘って設けても良い。また、単アンテナ１４，１５の基体４，５が長く、単アンテナ１４，１５をアンテナ基板１の対角線方向に離して配置しても、基体４，５の長手側面４ａ，５ａの平行する部分が大きい場合には、長手側面４ａ，５ａにのみ長手側面グランド電極１６，１７を設けることができる。
【００３２】
上述のアンテナ装置によれば、側面グランド電極を設けたことによる両単アンテナ１４，１５相互間の電界結合の縮小効果に加えて、更に、単アンテナ１４と単アンテナ１５の間隔が図１の第１実施形態例に比べて大きくなるので、これによっても、両単アンテナ１４，１５間の電界結合を弱くできる、換言すれば、両単アンテナ１４，１５間のアイソレーションを良くすることができる。この相乗効果により、単アンテナ１４，１５相互間の電界結合は一層小さくなり、単アンテナ１４，１５は、単独のアンテナ特性に近くなる。
【００３３】
また、単アンテナ１４，１５の設置間隔を大きく取れるので、単アンテナ１４，１５の相互干渉がより小さくなり、放射電極６，７から空間に放射される電磁波の指向特性は、各単アンテナ１４，１５本来の指向特性近似となる。
【００３４】
図５を用いて、本発明に係るアンテナ装置の第３実施形態例を説明する。なお、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００３５】
図５に於いて、アンテナ基板１の表面には、ＧＰＳ用のアンテナ２０とＥＴＣ用のアンテナ２１が近接して設置されている。ＧＰＳアンテナ２０の中心周波数は１．５７５ＧＨｚであり、一方、ＥＴＣアンテナ２１の中心周波数は５．８ＧＨｚであるので、基体の体積は、ＧＰＳアンテナ２０よりもＥＴＣアンテナ２１を小さく構成することができる。ここに、各アンテナ２０，２１の放射電極２４，２５の実効線路長Ｌは、基体２２，２３の実効的な比誘電率をε、共振周波数の波長をλとすると、Ｌ＝λ／２√εで決まる。
【００３６】
即ち、ＧＰＳアンテナ２０とＥＴＣアンテナ２１の基体２２，２３は、同じ比誘電率のセラミック材料で構成されており、ＧＰＳアンテナ２０の放射電極２４よりもＥＴＣアンテナ２１の放射電極２５を小さく構成することができるので、放射電極２５を形成する基体２３の主面は、放射電極２４を形成する基体２２の主面よりも小さく構成されている。また、基体２３の厚みは、基体２２の厚みよりも薄く構成されている。なお、給電電極及びグランド電極の構成は、図１の第１実施形態例と同様である。
【００３７】
この第３実施形態例で特徴的なことは、ＧＰＳアンテナ２０とＥＴＣアンテナ２１の基体２２，２３の対向する側面の内、放射電極２４，２５を励振する共振周波数が低い方のアンテナ、即ち、ＧＰＳアンテナ２０の基体２２の対向側面２２ａに側面グランド電極１２が設けられ、ＥＴＣアンテナ２１の基体２３の対向側面２３ａには側面グランド電極が設けられていないことである。
【００３８】
このように、使用する周波数が異なる通信システムのアンテナを集合してアンテナ装置を構成する場合には、低い周波数であるＧＰＳアンテナ２０の共振周波数に於ける高次共振成分の電界がＥＴＣアンテナ２１と電界結合するが、側面グランド電極１２をＧＰＳアンテナ２０の基体２２の側面２２ａに設けてあるので、ＥＴＣアンテナ２１の方向に向かう高次共振成分の電界を抑制することができる。一方、高い周波数であるＥＴＣアンテナ２１の共振周波数は、ＧＰＳアンテナ２０の共振周波数に対し殆ど影響を及ぼさない。
【００３９】
上述のように、ＥＴＣアンテナ２１に対するＧＰＳアンテナ２０の干渉が小さくなるので、ＧＰＳアンテナ２０のアンテナ特性を維持しながら、ＥＴＣアンテナ２１に於けるアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。即ち、ＧＰＳアンテナ２０及びＥＴＣアンテナ２１は、夫々の通信システムに於いて十分なアンテナ特性を発揮することができる。
【００４０】
図６を用いて、本発明に係るアンテナ装置の第４実施形態例を説明する。この実施形態例で特徴的なことは、図１に示すアンテナ基板１を用いることなく、１つの基体に２つの単アンテナが構成されていることである。
【００４１】
図６に於いて、直方体の基体２６の主面には、図１の第１実施形態例と同様に、ストリップ状の放射電極２７，２８が平行に形成されている。放射電極２７と放射電極２８の間には、放射電極２７，２８を形成した主面を分断する分断溝２９が設けられている。この分断溝２９の底面及び側面には側面グランド電極３０が形成されており、基体２６の側面に設けた連結電極３１を介して基体２６の他の主面（裏面）に設けた図示しないグランド電極に接続されている。なお、給電電極３２は、各放射電極２７，２８毎に基体２６の側面を利用して、図１の第１実施形態例と同様の構成で設けられている。
【００４２】
この構成のアンテナ装置に於いて、基体２６の分断溝２９を設けた部分の厚みは、放射電極２７，２８を設けた部分に比べて薄く、且つ、分断溝２９内には側面グランド電極３０を設けて接地電位としているので、放射電極２７，２８の部分は独立の単アンテナとして機能する。
【００４３】
上述の構成に於いても、放射電極２７，２８に夫々の給電電極３２を介して電力を供給すると、電磁波の送受信が可能となる。この場合にも、分断溝２９内に側面グランド電極３０を設けているので、放射電極２７，２８を相互に結合する電界を弱めることができる。即ち、１つの基体２６を用いてアンテナ装置を構成しても、夫々の放射電極２７，２８を設けた部分は、単アンテナとしてのアンテナ特性を確保することができる。
【００４４】
実験結果を表１及び表２を用いて説明する。実験に用いた単アンテナの構成を図７に示す。図７に於いて、３４は基体、３５は放射電極、３６，３８は側面グランド電極、３７はグランド電極、３９は給電電極で、図１の単アンテナと同様の構成である。側面グランド電極３６，３８は、基体３４の対向する側面に設けた。即ち、側面グランド電極３６は、基体３４の側面の下半分に設けてグランド電極３７に接続し、側面グランド電極３８は、給電電極３９から離してその両側に且つ基体３４の側面の下半分に設けてグランド電極３７に接続した。
【００４５】
表１は、アンテナ装置の実験データを得ることを目的とした、２つの単アンテナ配置の組合せを示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
実験では、寸法は異なるが、同じ電極構成の２個の単アンテナ４０，４１を用意した。表１に示す単アンテナ４０はＧＰＳ用のアンテナであり、１．５７５ＧＨｚの周波数の電力を給電し、又は、単アンテナ４１はＥＴＣ用のアンテナとして構成し、５．８ＧＨｚの周波数の電力を供給した。そして、両単アンテナ４０，４１を、接地されたグランドパターンを有する基板上に、１９ｍｍの間隔ｄで配置した。
【００４８】
表１に於ける記号Ａ−１からＣ−３は、両単アンテナ４０，４１の配置方法を示し、図形は、図８に示すように、正方形が基体３４を示し、正方形の対向する２辺と平行な直線が側面グランド電極３６，３８の位置を示し、また、△印が給電電極３９の位置を示す。
【００４９】
表１の記号Ａ−１〜Ａ−３は、単アンテナ４０の給電電極３９側を単アンテナ４１に向けて配置した形態であり、Ｂ−１〜Ｂ−３は、単アンテナ４０の側面グランド電極３６，３８を設けない基体側面を単アンテナ４１に向けて配置した形態であり、また、Ｃ−１〜Ｃ−３は、単アンテナ４０の側面グランド電極３６を設けた基体側面を単アンテナ４１に向けて配置した形態である。
【００５０】
表２は、表１の単アンテナ配置で得られたアイソレーションの実測値を示す。
【００５１】
【表２】

【００５２】
表２は、両単アンテナ４０，４１相互間の電界結合の程度を現すアイソレーション(ｄＢ)を示す。この表２のＢ−１〜Ｂ−３の計測値によれば、周波数の低い単アンテナ４０の側面グランド電極３６，３８を設けていない基体側面を周波数の高い単アンテナ４１に向けた場合には、側面グランド電極３６，３８を全く設けない場合のアイソレーション（２１．０ｄＢ）と比較すると、側面グランド電極３６，３８の効果が殆どないことが理解できる。
【００５３】
また、Ｃ−１〜Ｃ−３の値によれば、単アンテナ４０の側面グランド電極３６のみを設けた基体側面を単アンテナ４１に向けた場合には、単アンテナ４１の側面グランド電極の位置及び給電電極の位置の如何に拘わらず、両単アンテナ４０，４１間のアイソレーションが最も良くなった。これに対して、単アンテナ４０の給電電極３９を設けた基体側面を単アンテナ４１に向けた場合には、Ａ−１〜Ａ−３として示すように、側面グランド電極３８を設けた効果が若干低くなる。この原因は、周波数の低い単アンテナ４０の給電電極３９から漏れた電界が単アンテナ４１と結合するためと考えられる。
【００５４】
図９は、単アンテナ４０，４１を表１の記号Ｃ−３の形態に配置し、単アンテナ４０と単アンテナ４１の間隔ｄを変化させたときのアイソレーション特性を示す。このグラフから、両単アンテナ間の間隔ｄを広げる程アイソレーションが良くなることが理解できる。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１のアンテナ装置によれば、近接配置の対を成す２個の単アンテナの内、少なくとも１つの単アンテナの対向する基体側面に接地電位となる側面グランド電極を設けたので、近接する単アンテナ方向の電界の広がりを抑制し、近接する単アンテナ間の電界結合を弱めることができる。従って、対を成す２個の単アンテナを接近して配置することが可能となり、アンテナ装置全体の小型化を実現することができる。また、従来のように、単アンテナを構成する基体の比誘電率を過度に高くして近接する単アンテナ間の電界結合を弱くする必要もないので、各単アンテナに於ける十分な周波数帯域幅を確保することができる。
【００５６】
請求項２のアンテナ装置によれば、対を成す２個の単アンテナが同じ周波数帯のアンテナとして機能するので、同じ通信方式に於ける複数の通信システムの集合アンテナとして、また、送信と受信を別々の単アンテナで行うなど、種々の用途に使用することができる。
【００５７】
請求項３のアンテナ装置によれば、限られた寸法の基板に於いて、２つの単アンテナを最大限に引き離す対角位置に配置し、且つ単アンテナの対向する基体側面に側面グランド電極を設けたので、近接する単アンテナ間のアイソレーションを最大限に改善することができる。これにより、各単アンテナから放射される電磁波の指向特性を改善することができる。また、アイソレーションを一定値に保持しつつ、隣の単アンテナとの間隔を狭めることができるので、基板寸法を小さくして、アンテナ装置を一層小型化に設計することができる。
【００５８】
請求項４のアンテナ装置によれば、共振周波数の異なる対を成す２個の単アンテナを併設するときには、低い共振周波数となる単アンテナの基体の対向側面に側面グランド電極を設けるので、異なる通信システムの単アンテナを近接配置した際にも相互の干渉を弱めて夫々の単アンテナのアンテナ特性を確保することがで、小面積の範囲に複数の単アンテナを集約できる。
【００５９】
請求項５のアンテナ装置によれば、１つの基体を用いて、２つの放射電極を設けた場合にも、２つの放射電極の間に分断溝を設け且つその分断溝内に側面グランド電極を設けたので、２つの放射電極を独立の単アンテナとして機能させることができる。この構成のアンテナ装置では、単アンテナを配置する基板を必要としないので、アンテナ装置を一層小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンテナ装置の実施形態例を示す斜視図である。
【図２】図１に用いる単アンテナの実施形態例を示し、(Ａ)は表面斜視図、(Ｂ)は裏面斜視図である。
【図３】本発明に係るアンテナ装置の他の実施形態例を示す斜視図である。
【図４】図３に用いる単アンテナの実施形態例を示し、(Ａ)は表面方向から見た斜視図、(Ｂ)は裏面方向から見た斜視図である。
【図５】本発明に係るアンテナ装置の更に他の実施形態例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係るアンテナ装置の更に他の実施形態例を示す斜視図である。
【図７】本発明に係るアンテナ装置の実験に用いた単アンテナの構成を示し、(Ａ)は表面斜視図、(Ｂ)は裏面斜視図である。
【図８】表１に用いた図形の説明図である。
【図９】本発明のアンテナ装置に於ける２つの単アンテナ間の間隔を変数としたときのアイソレーション特性図である。
【符号の説明】
１アンテナ基板
２，３，１４，１５，４０，４１単アンテナ
４，５，２２，２３，２６，３４基体
６，７，２４，２５，２７，２８，３５放射電極
８，９，３２，３９給電電極
１０，１１，３７グランド電極
１２，１３，３０，３６，３８側面グランド電極
１６，１７長手側面グランド電極
１８，１９短手側面グランド電極
２０ＧＰＳアンテナ
２１ＥＴＣアンテナ
２９分断溝
３１連結電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device configured by assembling a plurality of single antennas.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the advanced development of automobile traffic, GPS (Global Positioning System) using radio waves from artificial satellites has been used. Receiving ETC (Electric Toll Collection) is being used. Since these systems use radio waves of different frequencies, they are configured as individual wireless communication devices. However, it is desirable to configure them as one wireless communication device in order to place them at appropriate positions in the vehicle.
[0003]
When a plurality of single antennas are arranged close to each other, electric field coupling occurs between the single antennas, and one or both antenna characteristics deteriorate. For this reason, it is conventionally known that by increasing the relative dielectric constant of the substrate constituting each single antenna, the interference between the single antennas is reduced and the antenna characteristics are improved (1990 Electronic Information Communication). Academic Conference Autumn National Convention, B-61).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the relative dielectric constant of the base of the single antenna is excessively high, the electrical Q of the resonance characteristics of the single antenna increases, and it becomes difficult to construct a single antenna having the necessary frequency bandwidth. .
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device that is small in size while ensuring necessary antenna characteristics and narrowing the distance between antennas.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the problems. That is, the antenna device of the first invention is In an antenna device in which two single antennas forming a pair are arranged close to each other on a surface of an antenna substrate on which a circuit can be formed, the single antenna has a rectangular parallelepiped shape. A dielectric substrate comprising: Surface side On the main surface Strip-like surface Radiation electrode In an ungrounded manner Provided, On the back side of the substrate. A ground electrode is provided on the main surface. In addition, a feeding radiation electrode that is electrically coupled to the radiation electrode via a capacitance is provided on one side surface in the longitudinal direction of the base body, and the two single antennas that form the pair include a base body With the main surface on the back surface side of the antenna substrate as the bottom surface, the longitudinal direction of the antenna substrate is the same in the same direction with a distance from each other, and the side surfaces on which the feeding radiation electrodes are provided are outside each other. Arrangement The pair of single antennas arranged on the antenna substrate surface are provided on the main surface on the back surface side of the substrate on at least one of the side surfaces of the substrate that face each other inwardly. Was A configuration in which a side ground electrode electrically connected to the ground electrode is provided is a means for solving the problem.
[0007]
According to this invention, 2 pairs When the single antennas are arranged close to each other, the side ground electrode that provides the ground potential is provided on the side of the substrate opposite to the single antenna, so that many of the lines of electric force generated from the radiation electrode terminate at the side ground electrode. The ratio of coupling with the radiation electrode of the adjacent single antenna is reduced. In other words, the spread of the electric field generated from the radiation electrode of the single antenna is remarkably reduced as compared with the side surface of the substrate not provided with the side ground electrode, and the electric field coupling with the adjacent single antenna is weakened.
[0008]
For this reason, 2 pairs The single antennas can be arranged closer to each other, and the width of the single antenna base itself can be reduced. In addition, since it is not necessary to excessively increase the relative dielectric constant of the base of the single antenna, it is possible to secure a necessary and sufficient frequency bandwidth as a single antenna. Here, the single antenna is an antenna that has a base and electrode structure necessary for an antenna and functions as an independent antenna.
[0009]
The antenna device of the second invention is the above-described invention, 2 pairs This single antenna is configured to be excited at a resonance frequency in the same frequency band.
[0010]
By adopting this configuration, it can be used as a transmission / reception antenna in a plurality of communication systems corresponding to the number of single antennas, and in one communication system, transmission and reception are performed by separate single antennas. Is possible.
[0011]
The antenna device of the third invention is The two antennas in a pair are Square substrate On the surface The positions of both ends of the diagonal Husband And one or both bases of each single antenna. the body's opposite Short side On the side Also, the side ground electrode provided on the base is formed on the antenna substrate. Electrically connected to the ground pattern ing It is configured as a feature.
[0012]
In this configuration, the size of the substrate on which the single antenna is installed is usually limited by the space in the housing of the wireless communication device on which the antenna device is mounted. For this reason, by installing a single antenna at the position of the diagonal line of the board, a plurality of single antennas can be arranged as far apart as possible on a board of a limited size. In addition, the base of the single antenna is configured as a rectangular parallelepiped, but the side ground electrode is formed on the closest side of the side of the base.
[0013]
For example, when there are two side surfaces adjacent to the base of the adjacent single antenna, the side ground electrode is provided across the two adjacent side surfaces. At this time, the side surface ground electrode may be provided on the entire side surface of the base body, or may be provided in a biased manner on the side surface portion facing the close side. In any case, due to the synergistic effect of widening the spacing between the single antennas and installing the side ground electrode, the electric field coupling between the single antennas is greatly weakened by greatly suppressing the spread of the electric field toward the adjacent single antennas. be able to.
[0014]
The antenna device of the fourth invention is One of the two antennas in the pair is A first single antenna excited at a first resonance frequency; The antenna on the other side of the two antennas A second single antenna excited at a second resonance frequency higher than the first resonance frequency; The side ground electrode At least the base of the first single antenna On the side of It is configured to be provided.
[0015]
In the present invention, the second single antenna is configured to be higher than the resonance frequency of the first single antenna. However, when the harmonics of the first single antenna approximate the resonance frequency of the second single antenna, Interference with a single antenna occurs. In this case, by providing a side ground electrode on the side surface of the base of the first single antenna facing the second single antenna, the electric field coupling with the second single antenna is weakened to prevent deterioration of the antenna characteristics of the second single antenna. Can do.
[0016]
The antenna device of the fifth invention is Two radiation electrodes forming a strip-like pair having a planar shape on the main surface on the surface side of a rectangular parallelepiped dielectric substrate are arranged close to each other in parallel with a space therebetween, and the two radiation electrodes The main surface on the surface side is provided with a dividing groove over the entire width of the substrate, and one of the two radiation electrodes paired by the dividing groove is separated as a first radiation electrode and the other is separated as a second radiation electrode. A ground electrode is provided on a main surface on the back side of the base body, and a ground electrode is formed on at least one of the opposing side surfaces of the dividing groove and a bottom surface of the dividing groove. The ground electrode formed in the groove is electrically connected to the ground electrode provided on the back surface side of the substrate, and the first radiation electrode is provided on one side outside both sides of the dividing groove. The first side surface of the base is the first side. A first feeding electrode coupled to the projecting electrode via an electrostatic capacity is provided, and the side surface of the substrate on the side on which the second radiation electrode which is the other outer side across the dividing groove is provided A second feed electrode coupled to the second radiation electrode via a capacitance is provided; It is characterized by that.
[0017]
According to the invention of this configuration, a single antenna that functions individually by providing two radiation electrodes on a single substrate is configured. For this reason, the electric field coupling between the two radiating electrodes is inevitably strengthened, but a side ground electrode is provided in the dividing groove provided between the two radiating electrodes, and the side ground electrode is connected to the ground electrode at the ground potential. Therefore, the spread of the electric field emitted from the radiation electrode is reduced at the side ground electrode portion, and the electric field coupling between adjacent radiation electrodes is weakened.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment of an antenna device according to the present invention, and FIG. 2 shows an embodiment of a single antenna.
[0019]
In FIG. 1, the antenna substrate 1 has a right-angled quadrilateral shape, and a ground pattern (not shown) using a conductive material is formed on the entire surface of the antenna substrate 1. On the surface of the antenna substrate 1, two

single antennas

2 and 3 are arranged in parallel and arranged close to each other.
[0020]
As shown in FIG. 2, the

single antennas

2 and 3 are configured using

rectangular parallelepiped bases

4 and 5 using a dielectric material. Strip-shaped radiation electrodes 6 and 7 are formed on one main surface (front surface) of the

substrates

4 and 5, and the power supply electrodes 8 and 9 are formed on the other main surfaces (back surfaces) of the

substrates

4 and 5. Ground electrodes 10 and 11 are formed on the entire surface except the periphery. Further, side ground electrodes 12 and 13 are provided on the side surfaces extending in the longitudinal direction of the

bases

4 and 5, and the

single antennas

2 and 3 are provided on the side surfaces of the

bases

4 and 5 provided with the side ground electrodes 12 and 13. They are arranged facing each other.
[0021]
The side ground electrodes 12 and 13 are electrically connected to the ground electrodes 10 and 11, and the ground electrodes 10 and 11 are electrically connected to the ground pattern of the antenna substrate 1, 13 is set to the ground potential. Further, the feeding electrodes 8 and 9 formed on the side surfaces of the

substrates

4 and 5 are respectively connected to individual feeding patterns (not shown) formed on the antenna substrate 1. The feed electrodes 8 and 9 are electrically coupled to the radiation electrodes 6 and 7 through electrostatic capacitance between the radiation electrodes 6 and 7.
[0022]
In the above configuration, when transmission power is individually supplied from the feeding electrodes 8 and 9 to the radiation electrodes 6 and 7 of the

single antennas

2 and 3, the

single antennas

2 and 3 are excited at a preset resonance frequency. Radiate electromagnetic waves into the space. At this time, the electric field in the direction of the adjacent

single antennas

2 and 3 is formed between the side ground electrodes 12 and 13, and the electric field coupled to the radiation electrodes 6 and 7 of the adjacent

single antennas

2 and 3 becomes weak. . In other words, the electric field divergence (expansion of the electric field) on the side surfaces of the

base bodies

4 and 5 not provided with the side ground electrodes is the same as that of the

base bodies

4 and 5 provided with the side ground electrodes 12 and 13. On the side surface side, the electric field strength for coupling the

single antennas

2 and 3 to each other becomes weak.
[0023]
Accordingly, the

single antennas

2 and 3 can be disposed close to each other without excessively increasing the relative dielectric constant of the

bases

4 and 5 of the

single antennas

2 and 3, and the antenna device is accordingly reduced in size. be able to. Further, since the width of the

bases

4 and 5 can be narrowed in accordance with the width of the radiation electrodes 6 and 7, if the dimensions of the antenna substrate 1 are the same, the interval between the two

single antennas

2 and 3 is increased. In this case, the electric field coupling between the two

single antennas

2 and 3 can be further reduced.
[0024]
In the above-described embodiment, the side ground electrodes 12 and 13 are provided on the side surfaces of the opposing bases of the two

single antennas

2 and 3. Another side ground electrode may be provided at a predetermined distance from the other side surface. Further, the side ground electrode may be provided only on the side surface of one of the

substrates

4 and 5 of the

single antennas

2 and 3. Furthermore, in the

single antennas

2 and 3 described above, the side ground electrodes 12 and 13 are provided on a part of the side surfaces of the

bases

4 and 5, but the side ground electrodes 12 and 13 are the side surfaces facing the

bases

4 and 5. It may be provided on the entire surface. The size of the side ground electrodes 12 and 13 is determined by the degree of electric field coupling between the

single antennas

2 and 3 and the antenna characteristics of the

single antennas

2 and 3.
[0025]
The

single antennas

2 and 3 are shown as single antennas having the same size, that is, as single antennas using substantially the same frequency band. 6 and 7 may be changed to provide single antennas having different frequencies. When the dielectric material having the same relative dielectric constant is used as the base of the

single antennas

2 and 3, the dimensions of the base and the dimensions of the radiation electrodes 6 and 7 are changed. Thus, it may be configured as a single antenna having different frequencies. With this configuration, each

single antenna

2 and 3 can be used as a different single antenna in the communication system.
[0026]
More A The antenna substrate 1 can be provided with a signal circuit for processing a transmission / reception signal using a margin.
[0027]
Furthermore, each of the above-described

single antennas

2 and 3 may be configured to switch between transmission and reception as different antennas of the communication system. For example, the single antenna 1 is used as a single antenna dedicated to transmission, The single antenna 2 may be configured to be used as a reception-only single antenna. Each

single antenna

2 and 3 can be configured as a double resonance single antenna in order to widen the frequency bandwidth.
[0028]
A second embodiment of the antenna device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an embodiment of a single antenna used in the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as 1st Embodiment, and duplication description of the common part is abbreviate | omitted.
[0029]
In FIG. 3, the two

single antennas

14 and 15 are arranged apart from each other at diagonal positions of the antenna substrate 1. The allowable dimension of the antenna substrate 1 is determined by the size of the casing of the wireless communication device to be mounted. For this reason, when the plurality of

single antennas

14 and 15 are assembled and arranged on the antenna substrate 1, the

single antennas

14 and 15 are installed by utilizing the limited substrate area to the maximum. In the rectangular quadrilateral antenna substrate 1, the diagonal positions are farthest away, so by arranging the

single antennas

14 and 15 at the corners in the diagonal direction, the distance between the

single antennas

14 and 15 is increased as much as possible. It is done.
[0030]
In this case, the

bases

4 and 5 of the

single antennas

14 and 15 are provided with side ground electrodes on the side surfaces of the

bases

14 and 15 facing the counterpart

single antenna

14 or 15. In the embodiment shown in FIG. 3,

rectangular parallelepiped bases

4 and 5 are used. As shown in FIG. 4, the opposing side surfaces of the

single antennas

14 and 15 are

long side surfaces

4a and 5a and

short side surfaces

4b and 5b. Therefore, the long side ground electrodes 16 and 17 and the short side ground electrodes 18 and 19 are provided on these side surfaces, respectively.
[0031]
The long side ground electrodes 16 and 17 are provided to be deviated in the direction of the opposing single antenna on the

long side surfaces

4a and 5a of the

bases

4 and 5; You may provide over. Further, the

bases

4 and 5 of the

single antennas

14 and 15 are long, and even if the

single antennas

14 and 15 are arranged away from each other in the diagonal direction of the antenna substrate 1, the parallel portions of the

long side surfaces

4 a and 5 a of the

bases

4 and 5 are left. When it is large, the longitudinal side ground electrodes 16 and 17 can be provided only on the longitudinal side surfaces 4a and 5a.
[0032]
According to the above-described antenna device, in addition to the effect of reducing the electric field coupling between the

single antennas

14 and 15 due to the provision of the side ground electrodes, the distance between the single antenna 14 and the single antenna 15 is the same as that of FIG. Since this is larger than that in the first embodiment, the electric field coupling between the

single antennas

14 and 15 can be weakened. In other words, the isolation between the

single antennas

14 and 15 can be improved. Due to this synergistic effect, the electric field coupling between the

single antennas

14 and 15 is further reduced, and the

single antennas

14 and 15 are close to a single antenna characteristic.
[0033]
Moreover, since the installation interval of the

single antennas

14 and 15 can be increased, the mutual interference between the

single antennas

14 and 15 becomes smaller, and the directivity characteristics of the electromagnetic waves radiated from the radiation electrodes 6 and 7 to the space are as follows. 15 is an original directivity characteristic approximation.
[0034]
A third embodiment of the antenna device according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as 1st Embodiment, and duplication description of the common part is abbreviate | omitted.
[0035]
In FIG. 5, a GPS antenna 20 and an ETC antenna 21 are installed close to each other on the surface of the antenna substrate 1. Since the center frequency of the GPS antenna 20 is 1.575 GHz, and the center frequency of the ETC antenna 21 is 5.8 GHz, the ETC antenna 21 can be configured to have a smaller volume than the GPS antenna 20. Here, the effective line length L of the

radiation electrodes

24 and 25 of the

antennas

20 and 21 is L = λ / 2√, where ε is the effective relative dielectric constant of the

substrates

22 and 23 and λ is the wavelength of the resonance frequency. Determined by ε.
[0036]
That is, the

bases

22 and 23 of the GPS antenna 20 and the ETC antenna 21 are made of a ceramic material having the same relative dielectric constant, and the radiation electrode 25 of the ETC antenna 21 is made smaller than the radiation electrode 24 of the GPS antenna 20. Therefore, the main surface of the base 23 forming the radiation electrode 25 is configured to be smaller than the main surface of the base 22 forming the radiation electrode 24. Further, the thickness of the base 23 is configured to be thinner than the thickness of the base 22. The configurations of the power feeding electrode and the ground electrode are the same as those in the first embodiment shown in FIG.
[0037]
What is characteristic in the third embodiment is that the antenna having the lower resonance frequency that excites the

radiation electrodes

24 and 25 among the opposing side surfaces of the

base bodies

22 and 23 of the GPS antenna 20 and the ETC antenna 21, that is, The side surface ground electrode 12 is provided on the opposite side surface 22 a of the base 22 of the GPS antenna 20, and the side surface ground electrode is not provided on the opposite side surface 23 a of the base 23 of the ETC antenna 21.
[0038]
As described above, when an antenna apparatus is configured by collecting antennas of communication systems having different frequencies to be used, the electric field of the higher-order resonance component at the resonance frequency of the GPS antenna 20 which is a low frequency is Although the electric field is coupled, since the side ground electrode 12 is provided on the side surface 22a of the base body 22 of the GPS antenna 20, the electric field of the higher-order resonance component toward the ETC antenna 21 can be suppressed. On the other hand, the resonance frequency of the ETC antenna 21 which is a high frequency hardly affects the resonance frequency of the GPS antenna 20.
[0039]
As described above, since the interference of the GPS antenna 20 with respect to the ETC antenna 21 becomes small, it is possible to prevent the antenna characteristics of the ETC antenna 21 from deteriorating while maintaining the antenna characteristics of the GPS antenna 20. That is, the GPS antenna 20 and the ETC antenna 21 can exhibit sufficient antenna characteristics in each communication system.
[0040]
A fourth embodiment of the antenna device according to the present invention will be described with reference to FIG. What is characteristic in this embodiment is that two single antennas are formed on one base without using the antenna substrate 1 shown in FIG.
[0041]
In FIG. 6, strip-shaped

radiation electrodes

27 and 28 are formed in parallel on the main surface of the rectangular parallelepiped base 26, as in the first embodiment of FIG. A dividing groove 29 is provided between the radiation electrode 27 and the radiation electrode 28 to divide the main surface on which the

radiation electrodes

27 and 28 are formed. Side ground electrodes 30 are formed on the bottom and side surfaces of the dividing groove 29, and a ground electrode (not shown) provided on the other main surface (back surface) of the base 26 via a connection electrode 31 provided on the side of the base 26. It is connected to the. The power supply electrode 32 is provided in the same configuration as that of the first embodiment in FIG. 1 by using the side surface of the base 26 for each of the

radiation electrodes

27 and 28.
[0042]
In the antenna device of this configuration, the thickness of the portion of the base 26 where the dividing groove 29 is provided is thinner than the portion where the

radiation electrodes

27 and 28 are provided, and the side ground electrode 30 is provided in the dividing groove 29. Since the ground potential is provided, the

radiation electrodes

27 and 28 function as independent single antennas.
[0043]
Even in the above-described configuration, when power is supplied to the

radiation electrodes

27 and 28 via the respective feeding electrodes 32, electromagnetic waves can be transmitted and received. Also in this case, since the side ground electrode 30 is provided in the dividing groove 29, the electric field for coupling the

radiation electrodes

27 and 28 to each other can be weakened. That is, even if the antenna device is configured by using one base 26, the portion provided with the

respective radiation electrodes

27 and 28 can ensure the antenna characteristics as a single antenna.
[0044]
An experimental result is demonstrated using Table 1 and Table 2. FIG. The configuration of the single antenna used for the experiment is shown in FIG. In FIG. 7, 34 is a substrate, 35 is a radiation electrode, 36 and 38 are side ground electrodes, 37 is a ground electrode, and 39 is a feed electrode, and has the same configuration as the single antenna of FIG. The

side ground electrodes

36 and 38 were provided on the opposite side surfaces of the base 34. That is, the side ground electrode 36 is provided on the lower half of the side surface of the base 34 and connected to the ground electrode 37, and the side ground electrode 38 is provided on both sides of the base electrode 34 at a distance from the power supply electrode 39. Connected to the ground electrode 37.
[0045]
Table 1 shows combinations of two single antenna arrangements for the purpose of obtaining experimental data of antenna devices.
[0046]
[Table 1]

[0047]
In the experiment, two single antennas 40 and 41 having the same electrode configuration were prepared although the dimensions were different. The single antenna 40 shown in Table 1 is an antenna for GPS and supplies power with a frequency of 1.575 GHz, or the single antenna 41 is configured as an antenna for ETC and supplies power with a frequency of 5.8 GHz. . Then, both single antennas 40 and 41 were arranged on a substrate having a ground pattern grounded at an interval d of 19 mm.
[0048]
Symbols A-1 to C-3 in Table 1 indicate the arrangement method of the single antennas 40 and 41. As shown in FIG. 8, the square indicates the base 34 and the two opposite sides of the square. A straight line parallel to the side indicates the position of the

side ground electrodes

36 and 38, and the Δ mark indicates the position of the power supply electrode 39.
[0049]
Symbols A-1 to A-3 in Table 1 are forms in which the feeding electrode 39 side of the single antenna 40 is arranged toward the single antenna 41, and B-1 to B-3 are side ground electrodes of the single antenna 40. The side surfaces of the base body on which the side surfaces 36 and 38 are not provided are arranged toward the single antenna 41, and C-1 to C-3 are the side surfaces of the base body on which the side ground electrodes 36 of the single antenna 40 are provided. It is the form arrange | positioned.
[0050]
Table 2 shows measured values of isolation obtained with the single antenna arrangement of Table 1.
[0051]
[Table 2]

[0052]
Table 2 shows the isolation (dB) indicating the degree of electric field coupling between the single antennas 40 and 41. According to the measured values of B-1 to B-3 in Table 2, when the side surface of the base body where the

side ground electrodes

36 and 38 of the single antenna 40 having a low frequency are not provided is directed to the single antenna 41 having a high frequency. It can be understood that there is almost no effect of the

side ground electrodes

36 and 38 as compared with the isolation (21.0 dB) when the

side ground electrodes

36 and 38 are not provided at all.
[0053]
Further, according to the values of C-1 to C-3, when the side surface of the substrate provided with only the side ground electrode 36 of the single antenna 40 is directed to the single antenna 41, the position of the side ground electrode of the single antenna 41 and Irrespective of the position of the feeding electrode, the isolation between the single antennas 40 and 41 was the best. On the other hand, when the side surface of the substrate provided with the feeding electrode 39 of the single antenna 40 is directed to the single antenna 41, the effect of providing the side ground electrode 38 is slightly as shown as A-1 to A-3. Lower. This is considered to be because the electric field leaked from the feeding electrode 39 of the single antenna 40 having a low frequency is combined with the single antenna 41.
[0054]
FIG. 9 shows the isolation characteristics when the single antennas 40 and 41 are arranged in the form of symbol C-3 in Table 1 and the distance d between the single antenna 40 and the single antenna 41 is changed. From this graph, it can be understood that the isolation increases as the distance d between the single antennas increases.
[0055]
【The invention's effect】
According to the antenna device of claim 1, the proximity arrangement Pair 2 Among the single antennas, at least one single antenna is provided with the side ground electrode on the side surface of the substrate facing the ground, so that the spread of the electric field in the direction of the adjacent single antenna is suppressed, and the electric field between the adjacent single antennas is suppressed. Bonds can be weakened. Therefore, 2 pairs The single antenna can be arranged close to each other, and the entire antenna device can be reduced in size. In addition, it is not necessary to weaken the electric field coupling between adjacent single antennas by excessively increasing the relative dielectric constant of the substrate constituting the single antenna as in the prior art. Can be secured.
[0056]
According to the antenna device of

claim

2, 2 pairs Because the single antenna functions as an antenna in the same frequency band, it can be used as a collective antenna for multiple communication systems in the same communication system, and for various applications such as transmission and reception using separate single antennas. Can do.
[0057]
According to the antenna device of claim 3, on the substrate of limited size, the two single antennas are arranged at diagonal positions where the single antennas are separated as much as possible, and the side ground electrodes are provided on the side surfaces of the substrate facing the single antennas. Therefore, the isolation between adjacent single antennas can be improved to the maximum. Thereby, the directivity characteristic of the electromagnetic waves radiated from each single antenna can be improved. In addition, since the distance between the adjacent single antennas can be reduced while keeping the isolation constant, the antenna device can be designed to be further downsized by reducing the substrate dimensions.
[0058]
According to the antenna device of claim 4, the resonance frequencies are different. 2 pairs When a single antenna is provided, a side ground electrode is provided on the opposite side surface of the single antenna base having a low resonance frequency. Therefore, even when single antennas of different communication systems are arranged close to each other, mutual interference is weakened and each single antenna is provided. By securing the antenna characteristics of the antenna, a plurality of single antennas can be aggregated in a small area.
[0059]
According to the antenna device of claim 5, even when two radiating electrodes are provided using a single substrate, a dividing groove is provided between the two radiating electrodes, and a side ground electrode is provided in the dividing groove. Therefore, the two radiation electrodes can function as independent single antennas. The antenna device having this configuration does not require a substrate on which a single antenna is arranged, so that the antenna device can be further downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an antenna device according to the present invention.
2 shows an embodiment of a single antenna used in FIG. 1, (A) is a front perspective view, and (B) is a rear perspective view. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the antenna device according to the present invention.
4A and 4B show an embodiment of a single antenna used in FIG. 3, in which FIG. 4A is a perspective view seen from the front side, and FIG. 4B is a perspective view seen from the back side.
FIG. 5 is a perspective view showing still another embodiment of the antenna device according to the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the antenna device according to the present invention.
7A and 7B show a configuration of a single antenna used in an experiment of an antenna device according to the present invention, where FIG. 7A is a front perspective view and FIG. 7B is a rear perspective view.
8 is an explanatory diagram of a graphic used in Table 1. FIG.
FIG. 9 is an isolation characteristic diagram when a distance between two single antennas is a variable in the antenna device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Antenna board
2, 3, 14, 15, 40, 41 Single antenna
4, 5, 22, 23, 26, 34 Base
6, 7, 24, 25, 27, 28, 35 Radiation electrode
8, 9, 32, 39 Feed electrode
10, 11, 37 Ground electrode
12, 13, 30, 36, 38 Side ground electrode
16, 17 Longitudinal side ground electrode
18, 19 Short side ground electrode
20 GPS antenna
21 ETC antenna
29 Dividing groove
31 Connecting electrode

Claims

In the antenna device in which two single antennas forming a pair are arranged close to each other on a surface of an antenna substrate capable of forming a circuit, the single antenna includes a rectangular parallelepiped dielectric base, A strip-shaped radiation electrode having a planar shape on the main surface on the front surface side is provided in an ungrounded manner, a ground electrode is provided on the main surface on the back surface side of the substrate , and the radiation is provided on one side surface in the longitudinal direction of the substrate. The two radiating electrodes that are electrically coupled to the electrodes via a capacitance are provided, and the two single antennas forming the pair have a main surface on the back surface side of the base as a bottom surface of the antenna substrate. On the surface, the longitudinal directions are set to the same direction with a space between each other, and the side surfaces on which the feeding radiation electrodes are provided are arranged on the outside and arranged on the antenna substrate surface. Of two single antennas in pairs The antenna on at least one inwardly of the base side as the side facing each other to each other, characterized in that a ground electrode electrically connected to the side surface ground electrode provided on the back surface side of the main surface of the substrate apparatus.

The antenna device according to claim 1, wherein the two single antennas forming the pair are configured to be excited at a resonance frequency in the same frequency band.

Two antennas forming a pair with respectively arranged diagonally across the position on the substrate surface of the square, the one or both of the group member opposite the short side surface ground electrode in the side surface of each single antenna is provided, provided with side ground electrode on the substrate, an antenna device according to claim 1 or claim 2, characterized in that connected the ground pattern electrically formed in the antenna substrate.

The antenna on one side of the two antennas forming a pair is a first single antenna excited at the first resonance frequency, and the antenna on the other side of the two antennas forming a pair is the first resonance frequency. 4. The device according to claim 1, wherein the second single antenna that excites at a higher second resonance frequency is provided, and the side ground electrode is provided at least on a side surface of the base of the first single antenna. The antenna device described in 1 .

Two radiation electrodes forming a strip-like pair having a planar shape on the main surface on the surface side of a rectangular parallelepiped dielectric substrate are arranged close to each other in parallel with a space therebetween, and the two radiation electrodes The main surface on the surface side is provided with a dividing groove over the entire width of the substrate, and one of the two radiation electrodes paired by the dividing groove is separated as a first radiation electrode and the other is separated as a second radiation electrode. A ground electrode is provided on a main surface on the back side of the base body, and a ground electrode is formed on at least one of the opposing side surfaces of the dividing groove and a bottom surface of the dividing groove. The ground electrode formed in the groove is electrically connected to the ground electrode provided on the back surface side of the substrate, and the first radiation electrode is provided on one side outside both sides of the dividing groove. The first side surface of the base is the first side. A first feeding electrode coupled to the projecting electrode via an electrostatic capacity is provided, and the side surface of the substrate on the side on which the second radiation electrode which is the other outer side across the dividing groove is provided An antenna device comprising a second feed electrode coupled to a second radiation electrode via a capacitance .