JP5485771B2 - Antenna and sensor - Google Patents
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Description
本発明は、基板にアンテナパターンを形成してなるアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna formed by forming an antenna pattern on a substrate.
近年、ミリ波などの電波を送信または受信するためのアンテナとして、電波を送信または受信する側に向いた開口を有するスロット状のアンテナパターンを基板上に形成するアンテナが提案されている（特許文献１参照）。 In recent years, as an antenna for transmitting or receiving a radio wave such as a millimeter wave, an antenna has been proposed in which a slot-like antenna pattern having an opening facing a side for transmitting or receiving a radio wave is formed on a substrate (Patent Document). 1).
しかし、上述したアンテナにおいては、電波の送信または受信に際し、送信方向または受信方向以外へも電界分布が拡がりやすいため、アンテナとしての指向性を充分に高めることができているとはいえない。 However, in the above-described antenna, when transmitting or receiving radio waves, the electric field distribution is likely to spread in directions other than the transmission direction or the reception direction, and thus it cannot be said that the directivity as the antenna can be sufficiently improved.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、従来よりもアンテナとしての指向性を高めるための技術を提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a technique for improving the directivity as an antenna as compared with the prior art.
上記課題を解決するため第１の構成（請求項１）は、それぞれ交差する二方向のうち、一方を長さ方向とし、他方を幅方向として拡がる面を有する板状の基板に、アンテナパターンを形成してなるアンテナである。これらのうち、前記アンテナパターンは、前記基板における前記長さ方向の一端側に向いた開口を有するスリット部と、前記スリット部において前記幅方向に開口を挟む２箇所それぞれから、前記基板における前記長さ方向の一端に向けて延びる一対の延出部と、前記延出部それぞれから一対の前記延出部に挟まれた領域に向けて延びる突起を、前記長さ方向に沿って複数配置したコルゲート構造の突起部と、を備えている。 In order to solve the above problems, a first configuration (Claim 1) is configured such that an antenna pattern is formed on a plate-like substrate having a surface that extends in one of the two directions intersecting with each other in the length direction and the other in the width direction. It is an antenna formed. Among these, the antenna pattern includes the slit portion having an opening facing the one end side in the length direction in the substrate and the two portions that sandwich the opening in the width direction in the slit portion. A corrugated structure in which a pair of extending portions extending toward one end in the vertical direction and a plurality of protrusions extending from each of the extending portions toward a region sandwiched between the pair of extending portions are disposed along the length direction. And a projecting portion of the structure.
この構成における延出部は、原則、長くなるほどアンテナとしての指向性が高まるように作用するため、充分に指向性を高められる程度の長さだけ延びたものとすればよい。
また、突起部における各突起は、送信または受信する電波の波長に応じた長さ（＝λ／４）だけ突出したものとすることが指向性を高めるうえで望ましい。
In principle, the extending portion in this configuration acts so that the directivity as the antenna increases as the length increases, and therefore, the extending portion may be extended by a length that can sufficiently enhance the directivity.
In addition, it is desirable that each protrusion in the protrusion protrudes by a length (= λ / 4) corresponding to the wavelength of a radio wave to be transmitted or received in order to increase directivity.
また、上記アンテナパターンにおけるスリット部は、基板の一端側に向いた開口を有するものであれば、具体的な形状については特に限定されないが、上記構成を第２の構成（請求項２）のようにすることが考えられる。 Further, the slit portion in the antenna pattern is not particularly limited as long as it has an opening facing one end of the substrate, but the above configuration is the second configuration (Claim 2). Can be considered.
第２の構成を具体的に示すと、前記アンテナパターンにおいて、前記スリット部は、少なくとも、前記基板における前記幅方向の一端側において前記長さ方向の他端側から一端側に向けて延びる第１線と、前記第１線における前記長さ方向の一端から前記長さ方向の他端側および前記第１線を離れる方向に向けて延びる第２線と、前記基板における前記幅方向の他端側において前記長さ方向の他端側から一端側に向けて延びる第３線と、前記第３線における前記長さ方向の一端から前記長さ方向の他端側および前記第３線を離れる方向に向けて延びる第４線と、で囲まれた領域を有しており、前記延出部は、前記スリット部における前記第１線および前記第３線の一端それぞれから、前記基板における前記長さ方向の一端に向けて延びている、といった構成である。 Specifically, in the antenna pattern, the slit portion is a first portion extending from the other end side in the length direction toward the one end side at least on one end side in the width direction of the substrate. A second line extending from one end of the first line in the length direction to the other end side in the length direction and the direction away from the first line, and the other end side in the width direction of the substrate A third line extending from the other end side in the length direction toward one end side, and a direction away from the other end side in the length direction and the third line from one end in the length direction of the third line. A region surrounded by a fourth line extending toward the substrate, and the extending portion extends from one end of each of the first line and the third line in the slit portion in the length direction of the substrate. Extends toward one end of It is a configuration such as.
また、この構成では、第１線および第３線の一端それぞれから延出部が延びる形状となるため、スリット部から延出部に至る形状を一体的なものとすることができる。
この構成におけるスリット部のうち、第２線の他端と第４線の他端とは、それぞれが直接的に接続されてもよいし、別の線を介して間接的に接続されてもよい。
Moreover, in this structure, since the extension part becomes a shape extended from each one end of a 1st line and a 3rd line, the shape from a slit part to an extension part can be made integral.
Among the slit portions in this configuration, the other end of the second line and the other end of the fourth line may be directly connected to each other, or may be indirectly connected via another line. .
また、上記アンテナパターンにおける延出部同士の間隔は、送信または受信する電波の周波数などの使用環境に応じて最適な間隔とすればよく、具体的な間隔については特に限定されない。 Further, the interval between the extending portions in the antenna pattern may be an optimum interval according to the use environment such as the frequency of the radio wave to be transmitted or received, and the specific interval is not particularly limited.
例えば、第３の構成（請求項３）のように、前記アンテナパターンにおいて、一対の前記延出部それぞれの間隔は、所定の距離範囲内に設定されている、というようにすればよい。 For example, as in the third configuration (claim 3), in the antenna pattern, the distance between each of the pair of extending portions may be set within a predetermined distance range.
また、上記各構成においては、上記各構成を第４の構成（請求項４）のようにすることが考えられる。
第４の構成を具体的に示すと、前記アンテナパターンにおいて、前記スリット部は、該スリット部における前記長さ方向の他端側かつ前記幅方向の一端側から、前記基板における前記幅方向の一端に向けて突出する第１スタブと、該スリット部における前記長さ方向の他端側かつ前記幅方向の他端側から、前記基板における前記幅方向の他端に向けて突出する第２スタブと、を有している、といった構成である。
Moreover, in each said structure, it is possible to make each said structure into a 4th structure (Claim 4).
More specifically, in the antenna pattern, the slit portion includes one end in the width direction of the substrate from the other end side in the length direction and one end side in the width direction in the slit portion. A first stub that protrudes toward the substrate, and a second stub that protrudes from the other end in the length direction and the other end in the width direction of the slit portion toward the other end of the substrate in the width direction. , And so on.
この構成における第１，第２スタブについては、それぞれ送信または受信する電波の波長に応じた長さ（＝λ／４）だけ突出したものとすることが、スリット部の外周面を流れる高周波電流の回り込みを防止して指向性を高めるうえで望ましい。 The first and second stubs in this configuration are projected by a length (= λ / 4) corresponding to the wavelength of a radio wave to be transmitted or received, respectively. It is desirable to prevent wraparound and increase directivity.
また、上記各構成において、突起部の各突起は、延出部における一部領域にのみ配置されたものとしてもよいし、第５の構成（請求項５）のように、前記アンテナパターンにおいて、前記突起部は、前記延出部のうち、少なくとも前記基板における前記長さ方向の一端に至る領域までにわたって突起が配置されている、としてもよい。 Further, in each of the above configurations, each projection of the projection portion may be arranged only in a partial region in the extension portion, or in the antenna pattern as in the fifth configuration (Claim 5), The protrusion may be arranged such that the protrusion extends over at least a region of the substrate that reaches one end in the length direction of the substrate.
また、上記各構成におけるスリット部は、基板における表面または裏面のみに形成されていればよいが、複数に分けて表面および裏面それぞれに形成されたものとしてもよく、この場合、上記各構成を第６の構成（請求項６）のようにすることが考えられる。 In addition, the slit portion in each of the above configurations may be formed only on the front surface or the back surface of the substrate, but may be formed on each of the front surface and the back surface separately in this case. It is conceivable to use the configuration of No. 6 (Claim 6).
第６の構成を具体的に示すと、前記アンテナパターンにおいて、前記スリット部の前記幅方向を所定割合で２分割した一方の前記スリット部、および、該スリット部から延びる前記延出部は、前記基板における表面に形成され、前記２分割した他方の前記スリット部、および、該スリット部から延びる前記延出部は、前記基板における裏面に形成されており、前記スリット部は、前記基板の表面に他方の前記スリット部を投影した場合または前記基板の裏面に一方の前記スリット部を投影した場合に、前記基板における前記長さ方向の一端側に向いた開口を有する形状が形成される、といった構成である。 Specifically showing the sixth configuration, in the antenna pattern, one slit portion obtained by dividing the width direction of the slit portion into two at a predetermined ratio, and the extending portion extending from the slit portion, The other slit portion divided into two and the extending portion extending from the slit portion is formed on the back surface of the substrate, and the slit portion is formed on the surface of the substrate. A configuration in which when the other slit portion is projected or when one slit portion is projected on the back surface of the substrate, a shape having an opening facing one end side in the length direction of the substrate is formed. It is.
この構成において、スリット部は、幅方向を所定割合で２分割すればよく、その具体的な割合や形状については特に限定されない。例えば、上記第２の構成のように、第１線〜第４線で囲まれた領域をスリット部とする場合であれば、第１線と第２線とで囲まれた領域と、第３線と第４線とで囲まれた領域と、を２分割することが考えられる。 In this configuration, the slit portion may be divided into two in the width direction at a predetermined ratio, and the specific ratio and shape are not particularly limited. For example, if the region surrounded by the first line to the fourth line is a slit portion as in the second configuration, the region surrounded by the first line and the second line, and the third line It can be considered that the region surrounded by the line and the fourth line is divided into two.
また、上記課題を解決するため第７の構成（請求項７）は、上記第１から第６のいずれかの構成に係るアンテナをｍ×ｎ（２≦ｍ，１≦ｎ）に配置したことを特徴とするセンサである。 In order to solve the above-mentioned problem, the seventh configuration (Claim 7) is that the antenna according to any one of the first to sixth configurations is arranged in m × n (2 ≦ m, 1 ≦ n). It is a sensor characterized by this.
第１の構成に係るアンテナによれば、スリット部において幅方向に開口を挟む２箇所それぞれから、基板における長さ方向の一端に向けて延出部が延びており、さらに、この延出部にコルゲート構造の突起部が設けられている。これら延出部および突起部により、電波の送信または受信に際して、電界分布が送信または受信方向以外へと拡がることが抑制されるため、アンテナとしての指向性を高めることができる。 According to the antenna according to the first configuration, the extending portion extends from each of the two portions sandwiching the opening in the width direction in the slit portion toward one end in the length direction of the substrate. A corrugated protrusion is provided. These extending portions and projecting portions suppress the spread of the electric field distribution outside the transmission or reception direction during transmission or reception of radio waves, so that the directivity as an antenna can be improved.
また、上述したアンテナは、一列または複数列にわたって配置し、それぞれに対象物から放射される電波を受信させることで、センサとして使用することも想定されており、この場合、各アンテナによる検出範囲が重ならないように間隔をあけて配置する必要がある。ところが、上記構成のように、アンテナとしての指向性が高ければ、各アンテナにより検出範囲を絞ることができるため、各アンテナの間隔を狭めた状態で配置することができ、結果的にセンサ全体としての小型化を実現できる。 In addition, it is also assumed that the antenna described above is used as a sensor by arranging the antennas in one or a plurality of rows and receiving radio waves radiated from the objects, and in this case, the detection range of each antenna is It is necessary to arrange them at intervals so as not to overlap. However, as in the above configuration, if the directivity as an antenna is high, the detection range can be narrowed by each antenna, so that the distance between the antennas can be narrowed, resulting in the entire sensor as a result. Can be reduced in size.
さらに、上記構成では、延出部に設けられた突起部が、一対の延出部に挟まれた領域に向けて突起を突出させているため、一対の延出部に挟まれた領域から離れる方向に突起を突出させる場合に比べ、外側への突出物がなくなるという点で、アンテナ素子としての小型化はもちろん、センサとして使用する場合におけるセンサ全体としての小型化にも寄与するものとなっている。 Further, in the above configuration, since the protrusion provided on the extension part projects the protrusion toward the area sandwiched between the pair of extension parts, the protrusion is separated from the area sandwiched between the pair of extension parts. Compared with the case where the protrusion protrudes in the direction, there is no protrusion to the outside, which contributes not only to the miniaturization of the antenna element but also to the miniaturization of the entire sensor when used as a sensor. Yes.
第２の構成であれば、第１線〜第４線により囲まれた領域によりスリット部を形成することができる。
第３の構成であれば、延出部それぞれの間隔を、送信または受信する電波の周波数などの使用環境に応じて最適な間隔としておくことにより、使用環境に適した性能を発揮させることができる。
If it is the 2nd composition, a slit part can be formed by the field surrounded by the 1st line-the 4th line.
If it is the 3rd composition, the performance suitable for the use environment can be exhibited by setting the interval of each extension part as the optimal interval according to the use environment, such as the frequency of the electric wave transmitted or received. .
第４の構成であれば、スリット部における長さ方向の他端側から幅方向に突出する第１，第２スタブにより、電波の送信または受信に際して、電界分布が送信または受信方向以外へと拡がることが抑制されるため、アンテナとしての指向性をより高めることができる。 In the case of the fourth configuration, the electric field distribution is expanded outside the transmission or reception direction when the radio wave is transmitted or received by the first and second stubs protruding in the width direction from the other end side in the length direction of the slit portion. Therefore, the directivity as an antenna can be further improved.
第５の構成であれば、基板における長さ方向の一端側に至る延出部の領域にわたって配置された突起部により、電波の送信または受信に際して、電波の送信または受信に際して、電界分布が送信または受信方向以外へと拡がることを抑制することができる。 In the fifth configuration, the electric field distribution is transmitted or received when the radio wave is transmitted or received by the protrusion disposed over the region of the extending portion extending to one end side in the length direction of the substrate. It is possible to suppress the spread outside the reception direction.
第６の構成であれば、基板の表裏両面にアンテナパターンを形成することにより、パターン形成の自由度を高めることができる。
第７の構成に係るセンサであれば、上記各構成と同様の作用、効果を得ることができる。
If it is the 6th structure, the freedom degree of pattern formation can be raised by forming an antenna pattern in both the front and back of a substrate.
If it is a sensor which concerns on a 7th structure, the effect | action and effect similar to said each structure can be acquired.
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（１）全体構成
アンテナ１は、図１に示すように、板状の基板１０に、アンテナパターン２０を形成したものであり、これらアンテナ１をｍ×ｎ（２≦ｍ，１≦ｎ）に配置することでセンサ２を構成可能なものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(1) Overall Configuration As shown in FIG. 1, the antenna 1 is obtained by forming an antenna pattern 20 on a plate-like substrate 10, and the antenna 1 is mxn (2 ≦ m, 1 ≦ n). By disposing, the sensor 2 can be configured.
基板１０は、それぞれ交差する二方向のうち、一方を長さ方向（図１における左右方向）とし、他方を幅方向（図１における上下方向）として拡がる面を有する板状の部材であり、本実施形態では、長さ方向に延びる長方形となっている。なお、この基板１０は、アンテナ１全体を小型化するという観点でみると、誘電率の高い素材を用いることが望ましい。 The substrate 10 is a plate-like member having a surface that extends in one of the two directions intersecting each other in the length direction (left-right direction in FIG. 1) and the other in the width direction (up-down direction in FIG. 1). In the embodiment, it is a rectangle extending in the length direction. The substrate 10 is preferably made of a material having a high dielectric constant from the viewpoint of downsizing the entire antenna 1.
アンテナパターン２０は、基板１０における長さ方向の一端１１側に向いた開口２１を有するスリット部２３と、スリット部２３において幅方向に開口２１を挟む２箇所それぞれから、基板１０における長さ方向の一端１１に向けて延びる一対の延出部２５と、延出部２５それぞれから一対の延出部２５に挟まれた領域に向けて延びる突起を、長さ方向に沿って複数配置したコルゲート構造の突起部２７と、を備えている。 The antenna pattern 20 includes a slit portion 23 having an opening 21 facing the one end 11 side in the length direction of the substrate 10 and two positions sandwiching the opening 21 in the width direction of the slit portion 23 in the length direction of the substrate 10. A corrugated structure in which a pair of extending portions 25 extending toward one end 11 and a plurality of protrusions extending from each of the extending portions 25 toward a region sandwiched between the pair of extending portions 25 are arranged along the length direction. And a protrusion 27.
これらのうち、スリット部２３は、図２に示すように、少なくとも、基板１０における幅方向の一端１３側において長さ方向の他端１５側から一端１１側に向けて延びる第１線３１と、第１線３１における長さ方向の一端から長さ方向の他端側および第１線３１を離れる方向に向けて延びる第２線３３と、基板１０における幅方向の他端１７側において長さ方向の他端１５側から一端１１側に向けて延びる第３線３５と、第３線３５における長さ方向の一端から長さ方向の他端側および第３線３５を離れる方向に向けて延びる第４線３７と、で囲まれた領域を形成している。なお、本実施形態において、第１線３１〜第４線３７は全て直線となっているが、これらは、直線以外の線となっていてもよい。 Among these, as shown in FIG. 2, the slit portion 23 includes at least a first line 31 extending from the other end 15 side in the length direction toward the one end 11 side on the one end 13 side in the width direction of the substrate 10; The first wire 31 extends from one end in the length direction to the other end side in the length direction and the second wire 33 extending in the direction away from the first wire 31, and the length direction on the other end 17 side in the width direction of the substrate 10. A third line 35 extending from the other end 15 side toward the one end 11 side, and a third line 35 extending from one end in the length direction toward the other end side in the length direction and the direction away from the third line 35. A region surrounded by four lines 37 is formed. In the present embodiment, all of the first line 31 to the fourth line 37 are straight lines, but these may be lines other than the straight lines.
また、延出部２５は、スリット部２３における第１線３１および第３線３５の一端それぞれから、基板１０における長さ方向の一端１１に向けて延びている。これら延出部２５は、原則、長くなるほどアンテナとしての指向性が高まるように作用するため、充分に指向性を高められる程度の長さだけ延びたものとなっている。この延出部２５同士の間隔は、空間インピーダンスとの整合を重視する場合であれば、他端側よりも一端側が広くなるように配置され、指向性を絞り込むことを重視する場合であれば、一端から他端までが平行に延びるような位置関係で配置される。 The extending portion 25 extends from one end of each of the first line 31 and the third line 35 in the slit portion 23 toward one end 11 in the length direction of the substrate 10. In principle, these extending portions 25 act so that the directivity as an antenna increases as the length increases, and thus the extended portions 25 extend by a length that can sufficiently increase the directivity. If the distance between the extension portions 25 is a case where importance is placed on matching with the spatial impedance, it is arranged so that one end side is wider than the other end side, and if importance is placed on narrowing the directivity, They are arranged in a positional relationship such that one end to the other end extends in parallel.
なお、本実施形態において、延出部２５は、基板１０における幅方向それぞれの端部１３，１７から一定距離だけ幅方向の中心側へズラされた位置に配置されている。
また、一対の延出部２５それぞれの間隔は、所定の距離範囲内に設定されている。この所定範囲は、送信または受信する電波の周波数などの使用環境に応じて最適な間隔としてあらかじめ定められたものである。
In the present embodiment, the extending portion 25 is disposed at a position shifted from the respective end portions 13 and 17 in the width direction of the substrate 10 to the center side in the width direction by a predetermined distance.
Further, the interval between the pair of extending portions 25 is set within a predetermined distance range. This predetermined range is determined in advance as an optimum interval according to the use environment such as the frequency of radio waves to be transmitted or received.
また、突起部２７は、延出部２５のうち、基板１０における長さ方向の一端１１に至る領域までにわたって突起が配置された構成となっている。これら突起それぞれは、送信または受信する電波の波長に応じた長さ（＝λ／４）だけ突出したものとされている。 Further, the protrusion 27 has a configuration in which the protrusion is arranged over the extended portion 25 up to the region reaching the one end 11 in the length direction of the substrate 10. Each of these protrusions protrudes by a length (= λ / 4) corresponding to the wavelength of a radio wave to be transmitted or received.
さらに、スリット部２３には、スリット部２３における長さ方向の他端側かつ幅方向の一端側から、基板１０における幅方向の一端１３に向けて突出する第１スタブ４１と、スリット部２３における長さ方向の他端側かつ幅方向の他端側から、基板１０における幅方向の他端１５に向けて突出する第２スタブ４３と、を有している。これら第１，第２スタブ４１，４３については、それぞれ送信または受信する電波の波長に応じた長さ（＝λ／４）だけ突出したものとされている。 Further, the slit portion 23 includes a first stub 41 projecting from the other end side in the length direction of the slit portion 23 and one end side in the width direction toward the one end 13 in the width direction of the substrate 10, And a second stub 43 that protrudes from the other end in the length direction and the other end in the width direction toward the other end 15 in the width direction of the substrate 10. The first and second stubs 41 and 43 are projected by a length (= λ / 4) corresponding to the wavelength of a radio wave to be transmitted or received.
ところで、本実施形態におけるアンテナパターン２０は、図３に示すように、スリット部２３の幅方向を所定割合で２分割した一方のスリット部２３ａ、および、スリット部２３ａから延びる延出部２５ａが、基板１０における表面に形成されており、２分割した他方のスリット部２３ｂ、および、スリット部２３ｂから延びる延出部２５ｂが、基板１０における裏面に形成されている。ここで、スリット部２３は、第１線３１および第２線３３で囲まれた領域と、第３線３５および第４線３７で囲まれた領域と、に分かれている。 By the way, as shown in FIG. 3, the antenna pattern 20 in the present embodiment includes one slit portion 23a obtained by dividing the width direction of the slit portion 23 into two at a predetermined ratio, and an extending portion 25a extending from the slit portion 23a. The other slit portion 23b divided into two and the extending portion 25b extending from the slit portion 23b are formed on the back surface of the substrate 10. Here, the slit portion 23 is divided into a region surrounded by the first line 31 and the second line 33 and a region surrounded by the third line 35 and the fourth line 37.
つまり、スリット部２３は、基板１０の表面に他方のスリット部２３ｂを投影した場合または基板１０の裏面に一方のスリット部２３ａを投影した場合に、基板１０における長さ方向の一端１１側に向いた開口２１を有する形状が形成されることになる。本実施形態においては、基板１０に透過性の素材を用いているため、外見上、基板１０における長さ方向の一端１１側に向いた開口２１を有する形状が形成されている。 That is, the slit portion 23 faces the one end 11 side in the length direction of the substrate 10 when the other slit portion 23b is projected on the front surface of the substrate 10 or when one slit portion 23a is projected on the rear surface of the substrate 10. A shape having the opening 21 is formed. In the present embodiment, since a transparent material is used for the substrate 10, a shape having an opening 21 facing the one end 11 side in the length direction of the substrate 10 is formed.
また、スリット部２３ａには、スリット部２３ａの他端から基板１０の他端まで線状に延びる給電線５２が接続されており、スリット部２３ｂには、スリット部２３ｂの他端から基板１０の他端まで面状に拡がる接地部５４が接続されている。 In addition, a power supply line 52 extending linearly from the other end of the slit portion 23a to the other end of the substrate 10 is connected to the slit portion 23a, and the slit portion 23b is connected to the slit of the substrate 10 from the other end of the slit portion 23b. A grounding portion 54 extending in a planar shape to the other end is connected.
なお、アンテナ１は、接地部５４が受信機側または送信機側の接地面に接続され、給電線５２が受信機側または送信機側の増幅器に接続された状態で使用される。より具体的な例として、送受信機に用いられる場合であれば、接地部５４および給電線５２は、サーキュレータやスイッチング回路に接続されることになる。 The antenna 1 is used in a state where the grounding portion 54 is connected to the ground surface on the receiver side or the transmitter side, and the feeder line 52 is connected to the amplifier on the receiver side or the transmitter side. As a more specific example, when used in a transceiver, the grounding unit 54 and the power supply line 52 are connected to a circulator or a switching circuit.
上記構成に係るアンテナ１については、アンテナ１により送信または受信する電波の周波数を７５ＧＨｚとし、アンテナ１の先端（基板１０における長さ方向の一端１１）から対象物までの距離を２λとした環境での使用が想定されており、この場合、図４に示すように、各構成要素の寸法として下記の値が選択することが考えられる。なお、下記構成要素それぞれの寸法は、使用環境に応じて最適な値が変わりうるものであり、本発明の構成要素における寸法を以下の値に限定することを意味するものではない。 In the antenna 1 having the above configuration, the frequency of the radio wave transmitted or received by the antenna 1 is 75 GHz, and the distance from the tip of the antenna 1 (one end 11 in the length direction of the substrate 10) to the object is 2λ. In this case, as shown in FIG. 4, it is conceivable that the following values are selected as the dimensions of each component. In addition, the dimension of each of the following constituent elements can change an optimum value depending on the use environment, and does not mean that the dimensions of the constituent elements of the present invention are limited to the following values.
まず、基板１０は、長さとして３８ｍｍ、幅として４ｍｍ、板厚として０．０５ｍｍを選択することが考えられる。また、スリット部２３は、長さとして８．５ｍｍを選択することが考えられる。また、延出部２５は、長さとして１６．５ｍｍが選択され、延出部２５それぞれの間隔として２．８５ｍｍまたは２．６５ｍｍが選択されており、基板１０の端部１３，１７からの距離として０．６ｍｍを選択することが考えられる。 First, the substrate 10 may be 38 mm in length, 4 mm in width, and 0.05 mm in plate thickness. In addition, it is conceivable that the slit portion 23 has a length of 8.5 mm. In addition, the extending portion 25 is selected to have a length of 16.5 mm, and the distance between the extending portions 25 is selected to be 2.85 mm or 2.65 mm, and the distance from the end portions 13 and 17 of the substrate 10. It can be considered that 0.6 mm is selected.
なお、上述した使用環境において、（ａ）従来のアンテナ、（ｂ）上記実施形態のアンテナ１において延出部２５それぞれの間隔に２．８５ｍｍを選択し、かつ、第１，第２スタブ４１，４３が備えられていない場合、（ｃ）同アンテナ１において延出部２５それぞれの間隔に２．８５ｍｍを選択した場合、（ｄ）同アンテナ１において延出部２５それぞれの間隔に２．６５ｍｍを選択した場合、についてのＶＳＷＲは、（ａ）３．３４、（ｂ）２．７９、（ｃ）２．６１、（ｄ）１．３６、となり、上記実施形態の構成はいずれも従来のアンテナに比べて改善傾向を示している。
（２）作用，効果
上記実施形態のアンテナ１によれば、スリット部２３において幅方向に開口２１を挟む２箇所それぞれから、基板１０における長さ方向の一端１１に向けて延出部２５が延びており、さらに、この延出部２５にコルゲート構造の突起部２７が設けられている。
In the use environment described above, (a) the conventional antenna, (b) 2.85 mm is selected as the interval between the extending portions 25 in the antenna 1 of the above embodiment, and the first and second stubs 41, 43 is not provided, (c) when 2.85 mm is selected as the interval between the extending portions 25 in the antenna 1, (d) 2.65 mm is set as the interval between the extending portions 25 in the antenna 1. When selected, the VSWR is (a) 3.34, (b) 2.79, (c) 2.61, and (d) 1.36, and the configurations of the above embodiments are all conventional antennas. It shows an improvement trend compared to.
(2) Action and Effect According to the antenna 1 of the above-described embodiment, the extending portion 25 extends from the two portions of the slit portion 23 that sandwich the opening 21 in the width direction toward one end 11 in the length direction of the substrate 10. Furthermore, a corrugated protrusion 27 is provided on the extension 25.
これら延出部２５および突起部２７により、電波の送信または受信に際して、電界分布が送信または受信方向以外へと拡がることが抑制されるため、アンテナ１としての指向性を高めることができる。 The extension part 25 and the protrusion part 27 suppress the spread of the electric field distribution outside the transmission or reception direction during transmission or reception of radio waves, so that the directivity as the antenna 1 can be enhanced.
また、この種のアンテナは、一列または複数列にわたって配置し、それぞれに対象物から放射される電波を受信させることで、センサ２として使用することも想定されており、この場合、各アンテナによる検出範囲が重ならないように間隔をあけて配置する必要がある。ところが、上記実施形態のように、アンテナとしての指向性が高ければ、各アンテナ１により検出範囲を絞ることができるため、各アンテナ１の間隔を狭めた状態で配置することができ、結果的にセンサ２全体としての小型化を実現できる。 In addition, this type of antenna is also assumed to be used as the sensor 2 by arranging the antennas in one or a plurality of rows and receiving radio waves radiated from the objects, and in this case, detection by each antenna is assumed. It is necessary to arrange them so that the ranges do not overlap. However, as in the above-described embodiment, if the directivity as an antenna is high, the detection range can be narrowed by each antenna 1, so that the antennas 1 can be arranged with the interval between them narrowed. Miniaturization of the sensor 2 as a whole can be realized.
さらに、上記実施形態では、延出部２５に設けられた突起部２７が、一対の延出部２５に挟まれた領域に向けて突起を突出させているため、一対の延出部２５に挟まれた領域から離れる方向に突起を突出させる場合に比べ、外側への突出物がなくなるという点で、アンテナ素子としての小型化はもちろん、センサ２として使用する場合におけるセンサ２全体としての小型化にも寄与するものとなっている。 Furthermore, in the above-described embodiment, since the protrusions 27 provided on the extension portions 25 project the protrusions toward the region sandwiched between the pair of extension portions 25, the protrusions 27 are sandwiched between the pair of extension portions 25. Compared with the case where the protrusion is protruded in the direction away from the region, there is no protrusion to the outside, so that not only the antenna element can be miniaturized, but also the sensor 2 as a whole can be miniaturized. Has also contributed.
また、上記実施形態においては、第１線３１〜第４線３７により囲まれた領域によりスリット部２３を形成することができる。
また、第１線３１および第３線３５の一端それぞれから延出部２５が延びる形状となるため、スリット部２３から延出部２５に至る形状を一体的なものとすることができる。
In the above embodiment, the slit portion 23 can be formed by a region surrounded by the first line 31 to the fourth line 37.
Moreover, since the extension part 25 becomes a shape extended from each one end of the 1st line 31 and the 3rd line 35, the shape from the slit part 23 to the extension part 25 can be made integral.
また、上記実施形態においては、延出部２５それぞれの間隔を、送信または受信する電波の周波数などの使用環境に応じて最適な間隔としておくことにより、使用環境に適した性能を発揮させることができる。 Moreover, in the said embodiment, by setting the space | interval of each extension part 25 as an optimal space | interval according to use environments, such as the frequency of the radio wave to transmit or receive, the performance suitable for a use environment can be exhibited. it can.
また、上記実施形態においては、スリット部２３における長さ方向の他端側から幅方向に突出する第１，第２スタブ４１，４３により、電波の送信または受信に際して、電界分布が送信または受信方向以外へと拡がることが抑制されるため、アンテナ１としての指向性をより高めることができる。 In the above embodiment, the electric field distribution is transmitted or received in the transmission or reception direction when the radio wave is transmitted or received by the first and second stubs 41 and 43 protruding in the width direction from the other end in the length direction of the slit portion 23. Since it is suppressed that it spreads to other than, the directivity as the antenna 1 can be improved more.
また、上記実施形態においは、基板１０における長さ方向の一端１１側に至る延出部２５の領域にわたって配置された突起部２７により、電波の送信または受信に際して、電波の送信または受信に際して、電界分布が送信または受信方向以外へと拡がることを抑制することができる。 Further, in the above-described embodiment, the projection 27 disposed over the region of the extending portion 25 reaching the one end 11 side in the length direction of the substrate 10 causes an electric field to be transmitted or received when transmitting or receiving radio waves. It is possible to suppress the distribution from spreading outside the transmission or reception direction.
また、上記実施形態においては、基板１０の表裏両面にアンテナパターン２０を形成することにより、パターン形成の自由度を高めることができる。
（３）変形例
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
Moreover, in the said embodiment, the freedom degree of pattern formation can be raised by forming the antenna pattern 20 in the front and back both surfaces of the board | substrate 10. FIG.
(3) Modifications Embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can take various forms as long as they belong to the technical scope of the present invention. Needless to say.
例えば、上記実施形態においては、基板１０が長さ方向に延びる長方形となっている構成を例示したが、基板１０については、それぞれ交差する二方向に拡がる面を有する板状の部材であればよく、長方形以外の形状であってもよい。 For example, in the said embodiment, although the board | substrate 10 illustrated the structure which becomes the rectangle extended in a length direction, about the board | substrate 10, what is necessary is just a plate-shaped member which has the surface expanded to two directions which cross | intersect, respectively. The shape may be other than a rectangle.
また、上記実施形態においては、スリット部２３における第２線３３の他端と第４線３７の他端とがそれぞれ直接的に接続されている構成を例示したが、別の線を介して間接的に接続された構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the other end of the 2nd line 33 in the slit part 23 and the other end of the 4th line 37 were each directly connected, it illustrated indirectly through another line. It is good also as the structure connected in general.
また、上記実施形態においては、２分割したスリット部２３ａ，２３ｂを基板１０における表裏それぞれの面に形成した構成を例示したが、スリット部２３は、基板１０における長さ方向の一端１１側に向いた開口２１を有する形状を形成するものであれば、基板１０における表面にのみ形成した構成としてもよく、また、３分割以上に分けたものを表裏の各面に形成した構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the structure which formed the slit part 23a, 23b divided into 2 on each surface of the front and back in the board | substrate 10 was illustrated, the slit part 23 is suitable for the one end 11 side of the length direction in the board | substrate 10. As long as the shape having the opening 21 is formed, a structure formed only on the surface of the substrate 10 may be used, or a structure divided into three or more parts may be formed on the front and back surfaces.
また、上記実施形態において、突起部２７は、延出部２５のうち、基板１０における長さ方向の一端１１に至る領域までにわたって突起が配置されていればよく、延出部２５とスリット部２３との接点から突起が配置された構成としてもよいし、その接点から基板の一端１１に向かう所定距離だけ離れた箇所から突起が配置された構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, the protrusion part 27 should just be arrange | positioned over the area | region which reaches the end 11 of the length direction in the board | substrate 10 among the extension parts 25, and the extension part 25 and the slit part 23 are sufficient as it. The projection may be arranged from the contact with the projection, or the projection may be arranged from a location away from the contact by a predetermined distance toward the one end 11 of the substrate.
また、上記実施形態において、スリット部２３に設けられた第１，第２スタブ４１，４３は、基板１０における幅方向の一端１３または他端１７に向けて突出するように構成されているものを例示したが、スリット部２３の外周面を流れる高周波電流の回り込みを防止することができればよく、これ以外の構成とすることも考えられる。 Moreover, in the said embodiment, the 1st, 2nd stub 41, 43 provided in the slit part 23 is what is comprised so that it may protrude toward the one end 13 or the other end 17 of the width direction in the board | substrate 10. Although illustrated, it is only necessary to prevent the high-frequency current flowing around the outer peripheral surface of the slit portion 23 from flowing around, and other configurations are also conceivable.
具体的な例としては、図５（ａ）に示すように、スリット部２３ａ，２３ｂの他端から長さ方向に突出する構成のスタブ４５ａ，４５ｂ、図５（ｂ）に示すように、スリット部２３の他端側から斜め方向に形成されたスリット４９ａ，４９ｂ、などが考えられる。 As a specific example, as shown in FIG. 5 (a), stubs 45a and 45b configured to protrude in the length direction from the other ends of the slit portions 23a and 23b, and as shown in FIG. 5 (b) The slits 49a and 49b formed in an oblique direction from the other end side of the portion 23 can be considered.
また、上記実施形態において、突起部２７の突起それぞれは、延出部２５から基板１０の幅方向に沿って真っ直ぐ延びている構成を例示したが、例えば、指向性を充分に絞り込むことができる程度に、基板１０の幅方向に対して斜め、または、曲線状に延びる構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although each protrusion of the protrusion part 27 illustrated the structure extended straight along the width direction of the board | substrate 10 from the extension part 25, it is a grade which can narrow down directivity enough, for example. In addition, it may be configured to extend obliquely or curvedly with respect to the width direction of the substrate 10.
また、上記実施形態においては、スリット部２３が略Ｖ字状に開口し、他端側が基板１０の幅方向に対して斜めになっている構成を例示したが、このスリット部２３の開口は、図６に示すように、他端側が基板１０の幅方向に延びる平面状の終端壁２３ｃとなっていてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the slit part 23 opened to the substantially V shape and illustrated the structure which the other end side becomes diagonal with respect to the width direction of the board | substrate 10, opening of this slit part 23 is as follows. As shown in FIG. 6, the other end side may be a planar end wall 23 c extending in the width direction of the substrate 10.
この場合、図７（ａ），（ｂ）に示すように、基板１０における表面にのみスリット部２３を形成し、裏面にスリット部２３と電気的に接続されていないプローブ６２を形成することが、交差偏波特性を向上させる意味で好適である。なお、基板１０が多層基板の場合であれば、プローブ６２が形成された面については、スリット部２３が形成されていない層の面として設けてもよい。 In this case, as shown in FIGS. 7A and 7B, the slit portion 23 is formed only on the front surface of the substrate 10 and the probe 62 not electrically connected to the slit portion 23 is formed on the back surface. This is preferable in terms of improving cross polarization characteristics. If the substrate 10 is a multilayer substrate, the surface on which the probe 62 is formed may be provided as the surface of the layer on which the slit portion 23 is not formed.
また、上記実施形態においては、全ての突起部２７が、送信または受信する１種類の電波における波長に応じた長さとなっている構成を例示したが、この突起部２７は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数種類の電波における電波それぞれに応じた長さとなっている複数の領域から構成されたものとしてもよい。ただし、突起部２７を複数の領域にて構成する場合には、延出部２５の一端に位置する領域を、最も低い周波数の電波に応じた長さとする（具体的には、最も長くする）ことが望ましい。 Moreover, in the said embodiment, although all the protrusion parts 27 illustrated the structure which became the length according to the wavelength in one type of electromagnetic wave to transmit or receive, this protrusion part 27 is shown to Fig.8 (a). It is good also as what was comprised from the several area | region which becomes the length according to each of the electromagnetic wave in multiple types of electromagnetic waves, as shown to (c). However, when the protrusion 27 is configured by a plurality of regions, the region located at one end of the extension 25 is set to a length corresponding to the lowest frequency radio wave (specifically, the longest). It is desirable.
１…アンテナ、２…センサ、１０…基板、１１…長さ方向の一端、１３…幅方向の一端、１５…長さ方向の他端、１７…幅方向の他端、２０…アンテナパターン、２１…開口、２３…スリット部、２５…延出部、２７…突起部、３１…第１線、３３…第２線、３５…第３線、３７…第４線、４１…第１スタブ、４３…第２スタブ、４５ａ…スタブ、４７ａ…スリット、４９ａ…スリット、５２…給電線、５４…接地部、６２…プローブ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna, 2 ... Sensor, 10 ... Board | substrate, 11 ... One end of length direction, 13 ... One end of width direction, 15 ... Other end of length direction, 17 ... Other end of width direction, 20 ... Antenna pattern, 21 ... Opening, 23 ... Slit, 25 ... Extension, 27 ... Protrusion, 31 ... First line, 33 ... Second line, 35 ... Third line, 37 ... Fourth line, 41 ... First stub, 43 2nd stub, 45a ... stub, 47a ... slit, 49a ... slit, 52 ... feed line, 54 ... grounding part, 62 ... probe.
Claims (7)
前記アンテナパターンは、
前記基板における前記長さ方向の一端側に向いた開口を有するスリット部と、
前記スリット部において前記幅方向に開口を挟む２箇所それぞれから、前記基板における前記長さ方向の一端に向けて延びる一対の延出部と、
前記延出部それぞれから一対の前記延出部に挟まれた領域に向けて延びる突起を、前記長さ方向に沿って複数配置したコルゲート構造の突起部と、を備えている
ことを特徴とするアンテナ。 An antenna formed by forming an antenna pattern on a plate-like substrate having a surface that expands with one of the two directions intersecting as the length direction and the other as the width direction,
The antenna pattern is
A slit portion having an opening facing one end side in the length direction of the substrate;
A pair of extending portions extending from each of the two portions sandwiching the opening in the width direction in the slit portion toward one end in the length direction of the substrate,
A protrusion having a corrugated structure in which a plurality of protrusions extending from each of the extending portions toward a region sandwiched between the pair of extending portions are disposed along the length direction. antenna.
前記スリット部は、少なくとも、前記基板における前記幅方向の一端側において前記長さ方向の他端側から一端側に向けて延びる第１線と、前記第１線における前記長さ方向の一端から前記長さ方向の他端側および前記第１線を離れる方向に向けて延びる第２線と、前記基板における前記幅方向の他端側において前記長さ方向の他端側から一端側に向けて延びる第３線と、前記第３線における前記長さ方向の一端から前記長さ方向の他端側および前記第３線を離れる方向に向けて延びる第４線と、で囲まれた領域を有しており、
前記延出部は、前記スリット部における前記第１線および前記第３線の一端それぞれから、前記基板における前記長さ方向の一端に向けて延びている
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。 In the antenna pattern,
The slit portion includes at least a first line extending from the other end side in the length direction toward the one end side on the one end side in the width direction of the substrate, and from the one end in the length direction on the first line. A second line extending toward the direction away from the other end side in the length direction and the first line, and the other end side in the width direction of the substrate extend from the other end side in the length direction toward the one end side. A region surrounded by a third line and a fourth line extending from one end in the length direction of the third line toward the other end side in the length direction and the direction away from the third line; And
2. The extension part according to claim 1, wherein the extension part extends from one end of each of the first line and the third line in the slit part toward one end in the length direction of the substrate. antenna.
一対の前記延出部それぞれの間隔は、所定の距離範囲内に設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。 In the antenna pattern,
The antenna according to claim 2, wherein a distance between each of the pair of extending portions is set within a predetermined distance range.
前記スリット部は、該スリット部における前記長さ方向の他端側かつ前記幅方向の一端側から、前記基板における前記幅方向の一端に向けて突出する第１スタブと、該スリット部における前記長さ方向の他端側かつ前記幅方向の他端側から、前記基板における前記幅方向の他端に向けて突出する第２スタブと、を有している
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ。 In the antenna pattern,
The slit portion includes a first stub protruding from the other end side in the length direction of the slit portion and one end side in the width direction toward the one end in the width direction of the substrate, and the length in the slit portion. 4. A second stub that protrudes from the other end in the width direction and the other end in the width direction toward the other end in the width direction of the substrate. 5. The antenna according to any one of the above.
前記突起部は、前記延出部のうち、少なくとも前記基板における前記長さ方向の一端に至る領域までにわたって突起が配置されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ。 In the antenna pattern,
The antenna according to any one of claims 1 to 4, wherein the protrusion is disposed so as to extend to at least a region of the substrate that reaches one end in the length direction of the extended portion. .
前記スリット部の前記幅方向を所定割合で２分割した一方の前記スリット部、および、該スリット部から延びる前記延出部は、前記基板における表面に形成され、前記２分割した他方の前記スリット部、および、該スリット部から延びる前記延出部は、前記基板における裏面に形成されており、
前記スリット部は、前記基板の表面に他方の前記スリット部を投影した場合または前記基板の裏面に一方の前記スリット部を投影した場合に、前記基板における前記長さ方向の一端側に向いた開口を有する形状が形成される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ。 In the antenna pattern,
One slit part obtained by dividing the width direction of the slit part into two at a predetermined ratio, and the extending part extending from the slit part are formed on the surface of the substrate, and the other slit part divided into two parts. And the extending part extending from the slit part is formed on the back surface of the substrate,
The slit portion is an opening facing one end side in the length direction of the substrate when the other slit portion is projected on the front surface of the substrate or when one slit portion is projected on the back surface of the substrate. The antenna according to any one of claims 1 to 5, wherein a shape having the following is formed.
ことを特徴とするセンサ。 The sensor according to claim 1, wherein the antenna according to claim 1 is arranged in m × n (2 ≦ m, 1 ≦ n).
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