JP5231341B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、直方体形状の誘電材の正面部に平面形状のアンテナエレメントが設けられていると共に前記誘電材の背面部にアンテナグランドが設けられているパッチアンテナを備えたアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device including a patch antenna in which a planar antenna element is provided on a front surface of a rectangular parallelepiped dielectric material and an antenna ground is provided on a back surface of the dielectric material.
直方体形状の誘電材の正面部に平面形状のアンテナエレメントが設けられていると共に誘電材の背面部にアンテナグランドが設けられているパッチアンテナでは、正面方向への利得を確保するためにアンテナグランドの一辺の長さを使用電磁波の1/2乃至1波長に相当する長さとすることが望ましい。ところが、例えばユーザが把持して使用するハンディターミナル等に搭載される態様では操作性を阻害させない等の理由により使用電磁波の1/2乃至1波長に相当する長さを確保することが困難であるという問題がある。このような事情から、アンテナグランドの体格を十分に確保することができなくとも、正面方向への利得を高めることができ、F/B比を高めることができる構成が望まれている。 In a patch antenna in which a planar antenna element is provided on the front surface of a rectangular parallelepiped dielectric material and an antenna ground is provided on the back surface of the dielectric material, the antenna ground is secured in order to secure a gain in the front direction. It is desirable that the length of one side is a length corresponding to 1/2 to 1 wavelength of the electromagnetic wave used. However, it is difficult to secure a length corresponding to 1/2 to 1 wavelength of the electromagnetic wave used for the reason that the operability is not hindered in a mode mounted on a handy terminal or the like that is held and used by the user. There is a problem. For these reasons, there is a demand for a configuration that can increase the gain in the front direction and increase the F / B ratio even if the physique of the antenna ground cannot be sufficiently secured.
一方、例えば特許文献1には、パッチアンテナの低仰角方向(誘電材の側面方向)への指向性を確保するために、誘電材の側面部にリング形状の無給電素子を設ける構成が開示されている。又、例えば特許文献2には、アンテナエレメントが中央部に設けられているアンテナ基板の端部に無給電素子を設けることにより、無給電素子から放射された回折波とアンテナ基板の端部から放射された回折波とを打ち消し合わせ、アンテナ全体としての回折波を抑える構成が開示されている。
On the other hand, for example,
特許文献1に開示されている構成では、低仰角方向への利得を高めることが可能であるが、正面方向への利得を高めることが不可能であり、F/B比を高めることが困難である。又、特許文献2に開示されている構成では、アンテナ基板の端部に設けられる無給電素子が使用電磁波の1波長に相当する長さである必要があり、体格の小型化を阻害する要因となる。
With the configuration disclosed in
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、F/B比を高めることができ、しかも、装置全体の体格を小型化することができるアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an antenna apparatus that can increase the F / B ratio and can reduce the size of the entire apparatus. is there.
請求項1に記載した発明によれば、パッチアンテナが送受信する使用電磁波の1波長に相当する全長を有するリング形状に形成されている無給電素子を、パッチアンテナのアンテナグランドのグランド面と同一平面上又は当該グランド面よりも背面側で当該アンテナグランドの側面部を周回するように設けたので、パッチアンテナのアンテナエレメントに給電されると、パッチアンテナのアンテナエレメントから電磁波が正面方向に放射されると共に、無給電素子に誘導電流が発生し、無給電素子に流れる電流分布が電磁波の新たな放射源となり、無給電素子からも電磁波が正面方向に放射される。これにより、パッチアンテナのアンテナエレメントから正面方向に放射された電磁波と無給電素子から正面方向に放射された電磁波とが合成されることにより、正面方向への利得を高めることができ、F/B比を高めることができる。この場合、アンテナグランドの一辺の長さが使用電磁波の1/2乃至1波長に相当する長さである必要はなく、アンテナグランドの体格を小型化することができ、装置全体の体格を小型化することができる。 According to the first aspect of the present invention, the parasitic element formed in the ring shape having the entire length corresponding to one wavelength of the used electromagnetic wave transmitted and received by the patch antenna is flush with the ground plane of the antenna ground of the patch antenna. Since it is provided so as to go around the side surface of the antenna ground on the upper side or the back side of the ground surface, when power is supplied to the antenna element of the patch antenna, electromagnetic waves are radiated from the antenna element of the patch antenna in the front direction. At the same time, an induced current is generated in the parasitic element, the current distribution flowing through the parasitic element becomes a new radiation source of the electromagnetic wave, and the electromagnetic wave is also radiated from the parasitic element in the front direction. Thereby, the gain in the front direction can be increased by combining the electromagnetic wave radiated in the front direction from the antenna element of the patch antenna and the electromagnetic wave radiated in the front direction from the parasitic element. The ratio can be increased. In this case, the length of one side of the antenna ground does not need to be a length corresponding to 1/2 to 1 wavelength of the electromagnetic wave used, the size of the antenna ground can be reduced, and the size of the entire apparatus can be reduced. can do.
又、無給電素子を折曲げられている折曲げ部分を有する形状に形成したので、折曲げ部分を有する分だけ無給電素子を直線形状で形成する場合よりも無給電素子の体格を小さくすることができ、装置全体の体格をより一層小型化することができる。 In addition , since the parasitic element is formed in a shape having a bent portion, the parasitic element is made smaller in size than the case where the parasitic element is formed in a linear shape by the amount of the bent portion. And the size of the entire apparatus can be further reduced.
更に、無給電素子をアンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に折曲げ部分を有する形状に形成したので、アンテナグランドの側面部同士の境界付近では電流分布が疎になることから、電流分布が疎になる部位に折曲げ部分を設けることにより、折曲げ部分に起因する無給電素子からの電磁波の放射効率の低下を抑えることができる。 Furthermore , since the parasitic element is formed in a shape having a bent portion at a portion facing the vicinity of the boundary between the side portions of the antenna ground, the current distribution becomes sparse near the boundary between the side portions of the antenna ground. By providing the bent portion at the portion where the current distribution is sparse, it is possible to suppress a decrease in the radiation efficiency of the electromagnetic wave from the parasitic element due to the bent portion.
請求項2に記載した発明によれば、無給電素子を整合素子が接続されている整合素子接続部分を有する形状に形成したので、整合素子接続部分を有する分だけ無給電素子を直線形状で形成する場合よりも無給電素子の体格を小さくすることができ、装置全体の体格をより一層小型化することができる。
According to the invention described in
請求項3に記載した発明によれば、無給電素子をアンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に整合素子接続部分を有する形状に形成したので、アンテナグランドの側面部同士の境界付近では電流分布が疎になることから、電流分布が疎になる部位に整合素子接続部分を設けることにより、整合素子接続部分に起因する無給電素子からの電磁波の放射効率の低下を抑えることができる。
According to the invention described in
請求項4に記載した発明によれば、無給電素子を高誘電率基板上に形成したので、無給電素子の体格を小さくすることができ、装置全体の体格をより一層小型化することができる。
According to the invention described in
請求項5に記載した発明によれば、パッチアンテナが送受信する使用電磁波の1波長に相当する全長を有するリング形状に形成されている給電素子を、パッチアンテナのアンテナグランドのグランド面と同一平面上又は当該グランド面よりも背面側で当該アンテナグランドの側面部を周回するように設けたので、パッチアンテナのアンテナエレメントに給電されると共に、給電素子にも給電されると、パッチアンテナのアンテナエレメントから電磁波が正面方向に放射されると共に、給電素子からも電磁波が正面方向に放射される。これにより、パッチアンテナのアンテナエレメントから正面方向に放射された電磁波と給電素子から正面方向に放射された電磁波とが合成されることにより、正面方向への利得を高めることができ、F/B比を高めることができる。又、この場合も、アンテナグランドの一辺の長さが使用電磁波の1/2乃至1波長に相当する長さである必要はなく、アンテナグランドの体格を小型化することができ、装置全体の体格を小型化することができる。
According to the invention described in
請求項6に記載した発明によれば、給電素子を折曲げられている折曲げ部分を有する形状に形成したので、折曲げ部分を有する分だけ給電素子を直線形状で形成する場合よりも給電素子の体格を小さくすることができ、装置全体の体格をより一層小型化することができる。
According to the invention described in
請求項7に記載した発明によれば、給電素子をアンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に折曲げ部分を有する形状に形成したので、アンテナグランドの側面部同士の境界付近では電流分布が疎になることから、電流分布が疎になる部位に折曲げ部分を設けることにより、折曲げ部分に起因する給電素子からの電磁波の放射効率の低下を抑えることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the feeding element is formed in a shape having a bent portion at a portion facing the vicinity of the boundary between the side portions of the antenna ground, the current flows near the boundary between the side portions of the antenna ground. Since the distribution is sparse, by providing a bent portion at a portion where the current distribution is sparse, it is possible to suppress a decrease in radiation efficiency of the electromagnetic wave from the power feeding element due to the bent portion.
請求項8に記載した発明によれば、給電素子を整合素子が接続されている整合素子接続部分を有する形状に形成したので、整合素子接続部分を有する分だけ給電素子を直線形状で形成する場合よりも給電素子の体格を小さくすることができ、装置全体の体格をより一層小型化することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the feeding element is formed in a shape having a matching element connecting portion to which the matching element is connected, the feeding element is formed in a linear shape corresponding to the matching element connecting portion. Therefore, the physique of the power feeding element can be made smaller, and the physique of the entire apparatus can be further reduced in size.
請求項9に記載した発明によれば、給電素子をアンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に整合素子接続部分を有する形状に形成したので、アンテナグランドの側面部同士の境界付近では電流分布が疎になることから、電流分布が疎になる部位に整合素子接続部分を設けることにより、整合素子接続部分に起因する給電素子からの電磁波の放射効率の低下を抑えることができる。 According to the ninth aspect of the present invention, since the feeding element is formed in a shape having the matching element connecting portion in the portion facing the vicinity of the boundary between the side portions of the antenna ground, in the vicinity of the boundary between the side portions of the antenna ground, Since the current distribution becomes sparse, by providing the matching element connection portion at the portion where the current distribution becomes sparse, it is possible to suppress a decrease in the radiation efficiency of the electromagnetic wave from the power feeding element due to the matching element connection portion.
請求項10に記載した発明によれば、給電素子を高誘電率基板上に形成したので、給電素子の体格を小さくすることができ、装置全体の体格をより一層小型化することができる。
According to the invention described in
請求項11に記載した発明によれば、パッチアンテナへの給電と給電素子への給電との給電強度比が所定比となるようにしたので、正面方向への利得を高め得る給電強度比で給電することにより、正面方向への利得をより一層高めることができ、F/B比をより一層高めることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the power supply intensity ratio between the power supply to the patch antenna and the power supply to the power supply element is set to a predetermined ratio. By doing so, the gain in the front direction can be further increased, and the F / B ratio can be further increased.
請求項12に記載した発明によれば、パッチアンテナへの給電と給電素子への給電との給電位相差が所定角度となるようにしたので、正面方向への利得を高め得る給電位相差で給電することにより、正面方向への利得をより一層高めることができ、F/B比をより一層高めることができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, since the feeding phase difference between the feeding to the patch antenna and the feeding to the feeding element is set to a predetermined angle, the feeding is performed with the feeding phase difference that can increase the gain in the front direction. By doing so, the gain in the front direction can be further increased, and the F / B ratio can be further increased.
以下、本発明のアンテナ装置をユーザが把持して使用するハンディターミナルに搭載されているアンテナ装置に適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
図2はハンディターミナルの内部構成を縦断側面図により概略的に示している。ハンディターミナル1は、例えば商品等の物品に添付されているRFIDタグ2に記録されている記録データ(例えば物品コード等)を電磁波により読取る機能とバーコードや2次元コードなどの情報コード3を光学的に読取る機能とを有している。この場合、使用電磁波は例えば950[MHz]のUHF帯域の電磁波であり、例えばHF帯域やマイクロ波帯域と比べて長距離での通信が可能であり、本実施形態では数10[cm]程度の通信距離を想定している。尚、RFIDタグ2に記録されている記録データを読取る機能に加えて、記録データをRFIDタグ2に書込む機能を有していても良い。
Hereinafter, an embodiment in which the antenna device of the present invention is applied to an antenna device mounted on a handy terminal that is held and used by a user will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 schematically shows the internal structure of the handy terminal in a longitudinal side view. The
RFIDタグ2は、ハンディターミナル1から受信した電磁波から動作電源を得る整流回路や平滑回路、RFID通信の制御等を行うCPU、送信信号を変調したり受信信号を復調したりする変復調回路及び制御プログラムや記録データ等を記憶するメモリ等をワンチップ化して構成されている。
The
ハンディターミナル1において、筐体4の基端側(図2では右側)はユーザが把持可能な直線形状をなす把持部4aとされており、筐体4の先端側(図2では左側)は徐々に幅広になると共に前方に向けて下降傾斜するように折曲がった形状をなす読取部4bとされている。筐体4の内部には、RFIDタグ2との間で電磁波を通じたRFID通信を行うRFID通信部5、バーコード3を光学的に読取る光学情報読取部6、マイクロコンピュータを主体として構成されてなる制御回路7、液晶ディスプレイ装置からなる表示部8、複数のキーが配列されてなる操作部9、電池パック10及びプリント配線基板11等が組込まれている。
In the
光学情報読取部6は、例えばCCDエリアセンサからなる撮像素子12を有すると共に、筐体4の先端側である読取口13の内側近傍に配置されているカメラユニット14を有している。カメラユニット14は結像レンズ15及び複数個のLEDからなる照明光源16等がユニット化されて構成されている。この場合、ユーザが読取口13を読取対象である情報コード3に向けた状態で操作部9により読取操作を行うと、照明光源16から照射された照明光が情報コード3に照射され、その反射光が結像レンズ15を通じて撮像素子12に入射され、撮像素子12から出力された撮像信号がケーブル17及びプリント配線基板11を通じて制御回路7に入力される。制御回路7は、撮像素子12から出力された撮像信号を入力すると、その撮像信号に含まれる画像データをデコード処理して情報コード3に記録されている内容を解読する。
The optical
RFID通信部5は、プリント配線基板11の下方に支持機構(図示せず)により当該プリント配線基板11に支持された態様で配置されているアンテナ装置18により構成されている。図1はアンテナ装置18の斜視図及び側面図を示している。以下、アンテナ装置18について詳述する。
The
アンテナ装置18は、パッチアンテナ19と、パッチアンテナ19の周囲に配置されてリング形状の無給電素子20とを有している。パッチアンテナ19は、直方体形状の誘電材21の正面部21aに平面形状のアンテナエレメント22が配置されていると共に、誘電材21の背面部21bにアンテナグランド23が配置されて構成されている。
The
アンテナエレメント22には中心位置から僅かに一辺側(図1では下辺側)に外れた位置に給電点24が設けられている。アンテナグランド23は、正方形板の四辺側が誘電材21を搭載している方向(正面方向)とは反対方向(背面方向)に直角に折曲げられて凹形状に形成され、1面の正面部23aと4面の側面部23b〜23eとを有する形状に形成されている。この場合、アンテナグランド23の平面方向の各辺の長さ(正面部23aの各辺の長さ)(図1中「L1」にて示す)は50[mm]であり、使用電磁波の約1/4波長に相当する長さである。又、アンテナグランド23の高さ(側面部23b〜23eの高さ方向の長さ)(図1中「H1」にて示す)は8[mm]であり、誘電材21の高さとアンテナグランド23の高さとの和(図1中「H2」にて示す)は15[mm]である。アンテナグランド23は、1面の正面部23aと4面の側面部23b〜23eとを有する形状(全体が凹形状)に形成されているが、平面形状に形成されている場合と同様にして、それら正面部23aと側面部23b〜23eとがグランド面として作用する。
The
無給電素子20は、アンテナグランド23の4面の側面部23b〜23eを周回するように4つの辺部25〜28が連結されてなる「ロ」字形のリング形状に形成されており、各々の辺部25〜28はアンテナグランド23の側面部23b〜23eに所定間隔を存して対向しており、アンテナグランド23のグランド面と同一平面上に配置されている。この場合、パッチアンテナ19の垂直方向(アンテナグランド23のグランド面に直交する方向)の中心位置と無給電素子20の垂直方向の中心位置とは同一である。
The
無給電素子20を構成する4つの辺部25〜28にあってアンテナグランド23の側面部23b〜23e同士の境界付近に対向する部位にはミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28b(本発明でいう折曲げ部分)が形成されている。この場合、無給電素子20の平面方向の各辺の長さ(図1中「L2」にて示す)は54[mm]であり、ミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bにおける隣接する辺部同士の間隔(図1中「D」にて示す)は3[mm]である。又、ミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bの高さは上記したアンテナグランド23の高さと同一である(8[mm]である)。又、無給電素子20の線幅は0.5[mm]である。
The
ミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bは無給電素子20の全長(経路長)として使用電磁波の約1波長に相当する長さを確保するために形成されており、使用電磁波の約1波長に相当する長さの無給電素子を直線形状(ミアンダ部分を形成しない形状)に形成する場合よりも無給電素子20の体格を小型化する(リングの開口面積を小さくする)ことができる利点がある。尚、ミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bを形成することに代えて整合素子を接続した場合でも同等の作用効果を得ることができる。又、無給電素子20を高誘電率基板上に形成した場合でも同等の作用効果を得ることができる。
The
上記した構成によれば、アンテナエレメント22の給電点24に給電されると、アンテナエレメント22から電磁波が正面方向(図1中「矢印A」にて示す)に放射され、このとき、アンテナグランド23のグランド面と同一平面上に配置されているリング形状の無給電素子20に誘導電流が発生し、無給電素子20に流れる電流分布が電磁波の新たな放射源となり、無給電素子20からも電磁波が正面方向に放射される。その結果、アンテナエレメント22から正面方向に放射された電磁波と無給電素子20から正面方向に放射された電磁波とが合成されることで、正面方向への利得が高められ、F/B比が高められる。
According to the configuration described above, when power is supplied to the
発明者は上記した構成、即ち、アンテナグランド23のグランド面と同一平面上にリング形状の無給電素子20を配置した構成により、正面方向への利得がどの程度高められるかを測定した。図3(a)は測定に使用したアンテナ装置の構成を概略的に示している。図3(a)に示すアンテナ装置31は、直方体形状の誘電材32の正面部に平面形状のアンテナエレメント33が配置されていると共に、誘電材32の背面部に基板34が配置されている。アンテナエレメント32には中心位置から僅かに一辺側に外れた位置に給電点35が設けられている。基板34には正方形状をなす内側の導体領域36(図3にてハッチングを付している領域)とリング形状をなす外側の導体領域37(図3にてクロスハッチングを付している領域)とが絶縁領域38を挟んで形成されている。即ち、誘電材32とアンテナエレメント33と内側の導体領域36とから構成されるパッチアンテナが図1で説明したパッチアンテナ19と等価であり、外側の導体領域37が図1で説明した無給電素子20と等価であり、外側の導体領域37の4つの辺部が図1で説明した無給電素子20の4つの辺部25〜28と等価である。
The inventor measured how much the gain in the front direction can be increased by the above-described configuration, that is, the configuration in which the ring-shaped
図3(b)はリング形状の無給電素子と等価である外側の導体領域37の周方向の長さ(外周長)を変化させた場合の正面方向の利得の変化を示している。図3(b)から明らかなように、使用電磁波の波長を「λ」とすると、外側の導体領域37の周方向の長さを約0.97乃至1.1λの範囲としたときに実用レベルとして保証し得る例えば4[dBi]以上の利得が確保されることが判る。
FIG. 3B shows a change in the gain in the front direction when the circumferential length (outer circumferential length) of the
又、図4(a)は、リング形状の無給電素子と等価である外側の導体領域37を設けたことによる指向性の変化を示している。図4(a)から明らかなように、外側の導体領域37を設けることにより、指向性が全体的に正面方向に偏っていることが判る。
FIG. 4A shows a change in directivity due to the provision of an
又、図4(b)は電流分布の変化を示している。図4(b)から明らかなように、外側の導体領域37の4つの辺部のうち対向する2つの辺部に流れる電流分布は中央側が密に(強く)なる一方で端側が疎に(弱く)なる。即ち、本実施形態では電流分布が疎になる箇所にミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bが形成されており、電流分布が疎になる部位にミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bを形成することにより、ミアンダ部分25a〜28a及び25b〜28bに起因する無給電素子20からの電磁波の放射効率の低下を抑える利点がある。尚、図4(b)は垂直偏波の電流分布を示しているが、図4(c)に示すように、水平偏波の電流分布も同様である。
FIG. 4B shows a change in current distribution. As is clear from FIG. 4B, the distribution of current flowing in two opposing sides of the four sides of the
又、発明者は無給電素子20に代えて給電素子を配置したことにより、正面方向への利得がどの程度高められるかを測定した。図5(a)は測定に使用したアンテナ装置の構成を示している。図5(a)に示すアンテナ装置41は、直方体形状の誘電材42の正面部に平面形状のアンテナエレメント43が配置されていると共に、誘電材42の背面部に基板44が配置されている。アンテナエレメント42には中心位置から僅かに一辺側に外れた位置に給電点45が設けられている。基板44には正方形状をなす内側の導体領域46(図5にてハッチングを付している領域)とリング形状をなす外側の導体領域47(図5にてクロスハッチングを付している領域)とが絶縁領域48を挟んで形成されている。即ち、誘電材42とアンテナエレメント43と内側の導体領域46とから構成されるパッチアンテナが図1で説明したパッチアンテナ19と等価である。この場合は、外側の導体領域47の4つの辺部のうち1つの辺部に給電点49が設けられており、外側の導体領域47が給電素子として機能する。
Further, the inventor measured how much the gain in the front direction can be increased by disposing the feed element instead of the
図5(b)は、パッチアンテナと給電素子と等価である外側の導体領域57の給電強度比を変化させた場合の正面方向の利得及びF/B比の変化を示している。図5(b)から明らかなように、パッチアンテナと給電素子との給電強度比が1:0.4乃至0.4:1の範囲としたときに実用レベルとして保証し得る例えば6[dB]以上のF/B比が確保
されることが判る。
FIG. 5B shows changes in the gain and F / B ratio in the front direction when the feed strength ratio of the
図5(c)は、パッチアンテナと給電素子と等価である外側の導体領域57との給電位相差比を変化させた場合の正面方向の利得及びF/B比の変化を示している。図5(c)から明らかなように、パッチアンテナへの給電を基準としたときにパッチアンテナと給電素子の給電位相差が−20乃至−80度(給電素子への給電をパッチアンテナへの給電に対して20乃至80度遅らせる)の範囲としたときに実用レベルとして保証し得る例えば6[dB]以上のF/B比が確保されることが判る。
FIG. 5C shows changes in the gain and F / B ratio in the front direction when the feed phase difference ratio between the patch antenna and the
ところで、上記した無給電素子や給電素子を形成する方法としては図6に示す方法がある。即ち、図6(a)に示すように、ワイヤー51や導電性の平板部材から切出した線状部材等を折曲げ加工して無給電素子や給電素子を形成しても良い。又、図6(b)に示すように、可撓性を有するフレキシブル基板52に無給電素子や給電素子の形状に相当する導体パターン53を形成し、フレキシブル基板52をパッチアンテナに巻回しても良い。又、図6(c)に示すように、両面基板54の一方の平面側をパッチアンテナのアンテナグランドとして使用すると共に他方の平面側に無給電素子や給電素子の形状に相当する導体パターン55を形成しても良い。又、図6(d)に示すように、基板56に直線部分の導体パターン57を形成し、ミアンダ部分をワイヤー58で形成しても良い。更に、ハンディターミナル1に搭載される構成であれば、筐体4の内側に無給電素子や給電素子の形状に相当する導体パターンを金属蒸着により形成しても良い。
By the way, as a method of forming the parasitic element and the feeding element described above, there is a method shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6A, a parasitic element or a feeding element may be formed by bending a
又、図7(a)に示すように、長方形状の基板61に内側の導体領域62及び外側の導体領域63を形成することにより、アンテナグランドと等価である内側の導体領域62を長方形状に形成し、無給電素子や給電素子と等価である外側の導体領域63を長方形状の開口を有する形状に形成しても良い。又、図7(b)に示すように、誘電材32の垂直方向の中心位置と長方形状の基板61の垂直方向の中心位置とが同一でなくても良い。更に、図7(c)に示すように、第1の基板64を設けると共に、第1の基板64の背面側に第2の基板65を設け、第1の基板64にアンテナグランドと等価である内側の導体領域66を形成し、第2の基板65に無給電素子や給電素子と等価である外側の導体領域67を形成することにより、内側の導体領域66と外側の導体領域67とを別々に形成しても良い。即ち、無給電素子や給電素子をアンテナグランドのグランド面の背面側に設けても良い。
Further, as shown in FIG. 7A, by forming an
以上に説明したように本実施形態によれば、パッチアンテナ19が送受信する使用電磁波の1波長に相当する全長を有するリング形状の無給電素子20を、パッチアンテナ19のアンテナグランド23のグランド面と同一平面上でアンテナグランド23の側面部23b〜23eを周回するように設ける構成としたので、パッチアンテナ19に給電されると、パッチアンテナ19から電磁波が正面方向に放射されると共に、無給電素子20に誘導電流が発生し、無給電素子20に流れる電流分布が電磁波の新たな放射源となり、無給電素子20からも電磁波が正面方向に放射され、パッチアンテナ19から正面方向に放射された電磁波と無給電素子20から正面方向に放射された電磁波とが合成されることにより、正面方向への利得を高めることができ、F/B比を高めることができる。
As described above, according to this embodiment, the ring-shaped
又、無給電素子20に代えて給電素子を設ける構成とすれば、パッチアンテナ19に給電されると共に、給電素子にも給電されると、パッチアンテナ19から電磁波が正面方向に放射されると共に、給電素子からも電磁波が正面方向に放射され、パッチアンテナ19から正面方向に放射された電磁波と給電素子から正面方向に放射された電磁波とが合成されることにより、正面方向への利得を高めることができ、F/B比を高めることができる。この場合、アンテナグランド23の一辺の長さが使用電磁波の1/2乃至1波長に相当する長さである必要はなく、アンテナグランド23の体格を小型化することができ、装置全体の体格を小型化することができる。
In addition, if the power feeding element is provided instead of the
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
ユーザが把持して使用するハンディターミナルに搭載されているアンテナ装置に適用される構成に限らず、他の用途のアンテナ装置に適用される構成であっても良い。
パッチアンテナのアンテナエレメントに2つの給電点を設け、垂直偏波と水平偏波とを切換える構成であっても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The configuration is not limited to an antenna device mounted on a handy terminal that is held and used by a user, and may be a configuration applied to an antenna device for other purposes.
A configuration may be adopted in which two feeding points are provided in the antenna element of the patch antenna to switch between vertical polarization and horizontal polarization.
図面中、18はアンテナ装置、19はパッチアンテナ、20は無給電素子、21は誘電材、21aは正面部、21bは背面部、22はアンテナエレメント、23はアンテナグランド、23b〜23eは側面部、25a〜28a、25b〜28bはミアンダ部分(折曲げ部分)、31はアンテナ装置、32は誘電材、33はアンテナエレメント、36は内側の導体領域(アンテナグランド)、37は外側の導体領域(無給電素子)、41はアンテナ装置、42は誘電材、43はアンテナエレメント、46は内側の導体領域(アンテナグランド)、47は外側の導体領域(給電素子)である。 In the drawings, 18 is an antenna device, 19 is a patch antenna, 20 is a parasitic element, 21 is a dielectric material, 21a is a front portion, 21b is a back portion, 22 is an antenna element, 23 is an antenna ground, and 23b to 23e are side portions. , 25a to 28a and 25b to 28b are meander portions (folded portions), 31 is an antenna device, 32 is a dielectric material, 33 is an antenna element, 36 is an inner conductor region (antenna ground), and 37 is an outer conductor region ( Parasitic element), 41 is an antenna device, 42 is a dielectric material, 43 is an antenna element, 46 is an inner conductor region (antenna ground), and 47 is an outer conductor region (feed element).
Claims (12)
前記パッチアンテナが送受信する使用電磁波の1波長に相当する全長を有するリング形状に形成され、前記パッチアンテナの前記アンテナグランドのグランド面と同一平面上又は当該グランド面よりも背面側で当該アンテナグランドの側面部を周回するように設けられている無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記アンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に、折曲げられている折曲げ部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 A patch antenna in which a planar antenna element is provided on the front surface of a rectangular parallelepiped dielectric material and an antenna ground is provided on the back surface of the dielectric material;
It is formed in a ring shape having a total length corresponding to one wavelength of the electromagnetic wave used by the patch antenna, and the antenna ground is on the same plane as the antenna ground of the patch antenna or on the back side of the ground plane. A parasitic element provided so as to go around the side surface ,
The antenna device, wherein the parasitic element is formed in a shape having a bent portion at a portion facing a boundary between side portions of the antenna ground .
前記無給電素子は、整合素子が接続されている整合素子接続部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1, wherein
The parasitic element is formed in a shape having a matching element connecting portion to which a matching element is connected .
前記無給電素子は、前記アンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に前記整合素子接続部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 2,
The antenna device is characterized in that the parasitic element is formed in a shape having the matching element connecting portion at a portion facing the vicinity of a boundary between side portions of the antenna ground.
前記無給電素子は、高誘電率基板上に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1, wherein
The parasitic element is formed on a high dielectric constant substrate .
前記パッチアンテナが送受信する使用電磁波の1波長に相当する全長を有するリング形状に形成され、前記パッチアンテナの前記アンテナグランドのグランド面と同一平面上又は当該グランド面よりも背面側で当該アンテナグランドの側面部を周回するように設けられている給電素子とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。 A patch antenna in which a planar antenna element is provided on the front surface of a rectangular parallelepiped dielectric material and an antenna ground is provided on the back surface of the dielectric material;
It is formed in a ring shape having a total length corresponding to one wavelength of the electromagnetic wave used by the patch antenna, and the antenna ground is on the same plane as the antenna ground of the patch antenna or on the back side of the ground plane. An antenna device comprising: a feeding element provided so as to go around the side surface portion .
前記給電素子は、折曲げられている折曲げ部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 5 , wherein
Before SL feeding conductive element is an antenna apparatus characterized by being formed into a shape having a fold portion are folded.
前記給電素子は、前記アンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に前記折曲げ部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 6, wherein
The antenna device, wherein the feeding element is formed in a shape having the bent portion at a portion facing the vicinity of a boundary between side portions of the antenna ground .
前記給電素子は、整合素子が接続されている整合素子接続部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 5 , wherein
The antenna device, wherein the feeding element is formed in a shape having a matching element connecting portion to which a matching element is connected .
前記給電素子は、前記アンテナグランドの側面部同士の境界付近に対向する部位に前記整合素子接続部分を有する形状に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 8, wherein
The antenna device according to claim 1, wherein the feeding element is formed in a shape having the matching element connecting portion at a portion facing the vicinity of a boundary between side portions of the antenna ground.
前記給電素子は、高誘電率基板上に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 5 , wherein
The antenna device is characterized in that the feed element is formed on a high dielectric constant substrate .
前記パッチアンテナへの給電と前記給電素子への給電との給電強度比が所定比であることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to any one of claims 5 to 10 ,
2. An antenna device according to claim 1, wherein a feeding intensity ratio between feeding to the patch antenna and feeding to the feeding element is a predetermined ratio .
前記パッチアンテナへの給電と前記給電素子への給電との給電位相差が所定角度であることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to any one of claims 5 to 11 ,
An antenna apparatus, wherein a feeding phase difference between feeding to the patch antenna and feeding to the feeding element is a predetermined angle .
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