JP5589675B2

JP5589675B2 - Patch antenna, antenna module and electronic device

Info

Publication number: JP5589675B2
Application number: JP2010187231A
Authority: JP
Inventors: 一成斉藤; 耕造清水
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-08-24
Also published as: JP2012049618A

Description

本発明は、パッチアンテナ、アンテナモジュールおよび電子機器に関し、より詳しくは、例えば、ＧＰＳ機能付き電子機器に搭載され、ＧＰＳ信号を受信可能なパッチアンテナ、該パッチアンテナを備えたアンテナモジュールおよび該アンテナモジュールを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to a patch antenna, an antenna module, and an electronic device, and more specifically, for example, a patch antenna mounted on an electronic device with a GPS function and capable of receiving GPS signals, an antenna module including the patch antenna, and the antenna module The present invention relates to an electronic device including

近年、携帯電話、デジタルカメラ、携帯ゲーム機器等の携帯電子機器として、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）機能を有するものが開発されている。 In recent years, devices having a GPS (Global Positioning System) function have been developed as portable electronic devices such as mobile phones, digital cameras, and portable game devices.

このような携帯電子機器には、ＧＰＳ衛星からの電波（ＧＰＳ信号）を受信するためのＧＰＳ用アンテナとして平面アンテナであるパッチアンテナ（マイクロストリップアンテナ）が広く用いられている。 In such portable electronic devices, patch antennas (microstrip antennas) that are planar antennas are widely used as GPS antennas for receiving radio waves (GPS signals) from GPS satellites.

パッチアンテナは、一般的に、誘電体基板と、誘電体基板の一方の面に設けられた放射導体（放射電極）と、誘電体基板の放射導体とは反対側の面に設けられた接地導体（接地電極）と、放射導体の中心からずれた（オフセットされた）位置に設けられた給電点にて、放射導体と導通する給電ピンとから構成されている。このような構成のパッチアンテナは、電波を受信すると、放射導体と接地導体との間で共振する共振器となり、アンテナとして動作する。 A patch antenna generally includes a dielectric substrate, a radiation conductor (radiation electrode) provided on one surface of the dielectric substrate, and a ground conductor provided on the surface of the dielectric substrate opposite to the radiation conductor. (Ground electrode) and a feed pin that is electrically connected to the radiation conductor at a feed point provided at a position shifted (offset) from the center of the radiation conductor. When the patch antenna having such a configuration receives radio waves, it becomes a resonator that resonates between the radiation conductor and the ground conductor, and operates as an antenna.

このようなパッチアンテナでは、受信する周波数帯域の電波の波長に応じて、放射導体の寸法が決められている。より詳しくは、例えば、放射導体として矩形状の導体を用いた場合には、放射導体の給電点がオフセットされた側の辺と、その辺と対向する辺との距離を、受信する周波数帯域の電波の１／２波長の長さに設定する。これにより、上記の周波数帯域の電波をパッチアンテナが受信すると、受信する電波の１／２波長に設定された放射導体の一対の辺間に、受信した電波に共振する交流電流が流れる（電流分布が生じる）。そして、給電点における電流分布に対応する交流電圧が、給電ピンを介して機器の給電系に電気信号として伝送される。 In such a patch antenna, the size of the radiation conductor is determined according to the wavelength of the radio wave in the frequency band to be received. More specifically, for example, when a rectangular conductor is used as the radiating conductor, the distance between the side where the feeding point of the radiating conductor is offset and the side facing the side is determined in the frequency band to be received. Set to 1/2 wavelength length of radio wave. As a result, when the patch antenna receives a radio wave in the above frequency band, an alternating current that resonates with the received radio wave flows between a pair of sides of the radiation conductor set to a half wavelength of the received radio wave (current distribution). Occurs). Then, an AC voltage corresponding to the current distribution at the feeding point is transmitted as an electrical signal to the feeding system of the device via the feeding pin.

なお、近年の携帯電子機器の小型化に伴い、機器に搭載されるパッチアンテナの小型化が要求されている。所望の受信周波数帯域を実現しながら、パッチアンテナの小型化を図る技術として、矩形状の放射導体の各辺から中心方向に向かって切り込まれた複数のスリットを放射導体の外周部に設ける技術が知られている（特許文献１参照）。放射導体の外周部に上記のようなスリットを設けることにより、放射導体を流れる電流がスリットを迂回するようにして流れるため、放射導体を流れる電流の経路長が長くなり、アンテナの共振周波数が下がる。したがって、外周部にスリットを設けた放射導体では、受信する電波と共振するための共振周波数（電流の経路長）を得るために、そのサイズを、スリットを設けない放射導体に比べて小さくすることができ、結果として、パッチアンテナ全体のサイズを小さくすることができる。 With the recent miniaturization of portable electronic devices, there is a demand for miniaturization of patch antennas mounted on the devices. As a technology to reduce the size of the patch antenna while realizing a desired reception frequency band, a technology to provide a plurality of slits cut from each side of the rectangular radiation conductor toward the center in the outer periphery of the radiation conductor Is known (see Patent Document 1). By providing the slits as described above on the outer periphery of the radiating conductor, the current flowing through the radiating conductor flows so as to bypass the slit, so the path length of the current flowing through the radiating conductor is increased and the resonance frequency of the antenna is lowered. . Therefore, in order to obtain the resonance frequency (current path length) for resonating with the received radio wave, the size of the radiating conductor with slits on the outer periphery should be smaller than that of the radiating conductor without slits. As a result, the overall size of the patch antenna can be reduced.

ところで、このようなパッチアンテナは、給電点が放射導体の中心に設けられた際には、インピーダンス（入力インピーダンス）がほぼ０Ωであり、給電点の位置を放射導体の外周部に近づけるにつれてインピーダンスの値は徐徐に高くなることが知られている。パッチアンテナで受信した電波を電気信号として機器の給電系に伝送する際に、電力損失を抑えるために、パッチアンテナのインピーダンスを機器の給電系のインピーダンス（出力インピーダンス）と整合させる必要がある。そのため、上述したように、放射導体に設けられる給電点は、中心からオフセットされた位置に設けられる。特許文献１に記載されたパッチアンテナでは、放射導体の中心から給電点までのオフセット長を変化させることによりインピーダンス整合（パッチアンテナのインピーダンスと機器の給電系のインピーダンスとを等しくすること）をとるように構成されている。 By the way, such a patch antenna has an impedance (input impedance) of approximately 0Ω when the feeding point is provided at the center of the radiating conductor, and the impedance of the feeding point becomes closer to the outer periphery of the radiating conductor. The value is known to increase gradually. When transmitting radio waves received by the patch antenna as an electrical signal to the power supply system of the device, it is necessary to match the impedance of the patch antenna with the impedance (output impedance) of the power supply system of the device in order to suppress power loss. Therefore, as described above, the feeding point provided on the radiation conductor is provided at a position offset from the center. In the patch antenna described in Patent Document 1, impedance matching is performed by changing the offset length from the center of the radiation conductor to the feeding point (equalizing the impedance of the patch antenna and the impedance of the feeding system of the device). It is configured.

しかしながら、特許文献１に記載されたパッチアンテナでは、矩形状の放射導体の各辺から中心方向に向かって切り込まれた複数のスリットがあるため、給電点をオフセットできる位置が制限されてしまう。このように、給電点をオフセットできる位置が制限されるため、パッチアンテナのインピーダンスを所望の値にすることができず、必要とされるインピーダンス整合をとることができないことがあった。 However, in the patch antenna described in Patent Document 1, since there are a plurality of slits cut from each side of the rectangular radiation conductor toward the center, the position where the feeding point can be offset is limited. As described above, since the position where the feed point can be offset is limited, the impedance of the patch antenna cannot be set to a desired value, and the required impedance matching may not be achieved.

特開平５−３０４４１３号公報JP-A-5-304413

本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、小型化を達成しつつ、所望のインピーダンスを得ることができるパッチアンテナを提供すること、また、該パッチアンテナを備えたアンテナモジュールを提供すること、さらには、該パッチアンテナを備えた電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a patch antenna that can obtain a desired impedance while achieving downsizing, and includes the patch antenna. An object of the present invention is to provide an antenna module and to provide an electronic device including the patch antenna.

このような目的は以下の（１）〜（４）の本発明により達成される。
（１）誘電体基板と、
該誘電体基板の一方の面に設けられた矩形状の放射導体と、
前記誘電体基板の他方の面に設けられた接地導体と、
一端が前記放射導体と給電点を介して導通しているとともに、他端が前記誘電体基板および前記接地導体を貫通した給電ピンとを有し、
前記給電点は、前記放射導体の中心からオフセットした位置に設けられており、
前記放射導体は、前記放射導体の給電点がオフセットされた側の辺に設けられ、該放射導体の中心方向に切り込まれた複数のスリットを有する第１のスリット部と、前記第１のスリット部が設けられた辺と対向する辺に設けられ、前記放射導体の中心方向に切り込まれ、前記第１のスリット部のスリット数よりも少数のスリットを有する第２のスリット部とを有し、
前記第１のスリット部の前記スリットは、該スリットが設けられた辺の両端部に設けられた一対の第１のスリットと、該一対の第１のスリット間に設けられ、該第１のスリットのスリット長よりも短いスリット長を有する第２のスリットとを有し、
前記給電点は、前記一対の第１のスリット間に挟まれるようにして、前記第２のスリットの先端に近接した位置に設けられていることを特徴とするパッチアンテナ。 Such an object is achieved by the present inventions (1) to ( 4 ) below.
(1) a dielectric substrate;
A rectangular radiation conductor provided on one surface of the dielectric substrate;
A ground conductor provided on the other surface of the dielectric substrate;
One end is electrically connected to the radiation conductor via a feeding point, and the other end has a feeding pin that penetrates the dielectric substrate and the ground conductor,
The feeding point is provided at a position offset from the center of the radiation conductor,
The radiation conductor, the feeding point of the radiating conductor is provided on the side of which is offset side, a first slit part having a plurality of slits cut into the center of the radiation conductor, the first slit A second slit portion provided on a side opposite to the side on which the portion is provided , cut in the center direction of the radiation conductor, and having a smaller number of slits than the number of slits of the first slit portion. ,
The slit of the first slit portion is provided between the pair of first slits provided at both ends of the side where the slit is provided and the pair of first slits, and the first slit A second slit having a slit length shorter than the slit length of
The patch antenna according to claim 1, wherein the feeding point is provided at a position close to a tip of the second slit so as to be sandwiched between the pair of first slits .

（２）前記放射導体の前記第１のスリット部および前記第２のスリット部が設けられた一対の辺と直交する一対の辺のそれぞれに設けられ、前記放射導体の中心方向に切り込まれた互いに等しい数のスリットを有する第３のスリット部が設けられた上記（１）に記載のパッチアンテナ。 ( 2 ) Provided in each of a pair of sides orthogonal to the pair of sides provided with the first slit portion and the second slit portion of the radiation conductor, and cut in the center direction of the radiation conductor The patch antenna according to ( 1 ) above, wherein third slit portions having an equal number of slits are provided.

（３）上記（１）または（２）に記載のパッチアンテナを、該パッチアンテナが受信した信号を増幅するアンプを備えた回路基板に搭載したことを特徴とするアンテナモジュール。
（４）上記（３）に記載のアンテナモジュールを備えたことを特徴とする電子機器。 ( 3 ) An antenna module comprising the patch antenna according to (1) or (2) mounted on a circuit board including an amplifier that amplifies a signal received by the patch antenna.
( 4 ) An electronic device comprising the antenna module according to ( 3 ) above.

本発明によれば、矩形状の放射導体の外周部にスリット部を設けることにより、所望の受信周波数帯域を実現しながら、パッチアンテナの小型化を図ることができる。また、放射導体の給電点がオフセットされた側の辺に設けられた第１のスリット部のスリット数を、第１のスリット部と対向する側の辺に設けられた第２のスリット部のスリット数よりも多くすることによって、給電点のオフセット位置が制限された場合にも、パッチアンテナのインピーダンスを所望の値にすることができる。
さらに、本発明では、第１のスリット部のスリットが、一対の第１のスリットと、一対の第１のスリット間に設けられ、第１のスリットよりも短いスリット長の第２のスリットとを有しており、放射導体の給電点は、一対の第１のスリット間に挟まれるようにして、第２のスリットの先端に近接した位置に設けられる。このような構成とすることにより、給電点を放射導体の第１のスリット部が設けられた辺方向にオフセットできるオフセット長が長くなり、パッチアンテナのインピーダンスの値の調整がより容易になる。
結果として、パッチアンテナの小型化を達成しつつ、所望のインピーダンスを得ることができ、機器の給電系のインピーダンスと容易にインピーダンス整合をとることができるパッチアンテナを提供することができる。 According to the present invention, by providing the slit portion on the outer peripheral portion of the rectangular radiation conductor, the patch antenna can be reduced in size while realizing a desired reception frequency band. In addition, the number of slits of the first slit portion provided on the side where the feeding point of the radiation conductor is offset is set to the slit of the second slit portion provided on the side facing the first slit portion. By increasing the number, the impedance of the patch antenna can be set to a desired value even when the offset position of the feeding point is limited.
Further, in the present invention, the slit of the first slit portion is provided between the pair of first slits and the pair of first slits, and the second slit having a shorter slit length than the first slit. The feeding point of the radiation conductor is provided at a position close to the tip of the second slit so as to be sandwiched between the pair of first slits. By adopting such a configuration, the offset length that can offset the feeding point in the side direction where the first slit portion of the radiating conductor is provided becomes longer, and the adjustment of the impedance value of the patch antenna becomes easier.
As a result, it is possible to provide a patch antenna that can achieve a desired impedance while achieving downsizing of the patch antenna and can easily match impedance with the impedance of the power feeding system of the device.

本発明のパッチアンテナの好適な実施形態を説明するための図であり、（ａ）は、本発明のパッチアンテナの好適な実施形態の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示すパッチアンテナの側面図、（ｃ）は、（ａ）に示すパッチアンテナの底面図である。It is a figure for demonstrating suitable embodiment of the patch antenna of this invention, (a) is a top view of suitable embodiment of the patch antenna of this invention, (b) is the patch antenna shown to (a). (C) is a bottom view of the patch antenna shown in (a). 図１に示すパッチアンテナを備えた本発明のアンテナモジュールの好適な実施形態を説明するための図であり、（ａ）は、本発明のアンテナモジュールの好適な実施形態の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示すアンテナモジュールの側面図、（ｃ）は、（ａ）に示すアンテナモジュールの底面図である。It is a figure for demonstrating suitable embodiment of the antenna module of this invention provided with the patch antenna shown in FIG. 1, (a) is a top view of suitable embodiment of the antenna module of this invention, (b) These are a side view of the antenna module shown to (a), (c) is a bottom view of the antenna module shown to (a).

以下、本発明のパッチアンテナ、アンテナモジュール、および電子機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a patch antenna, an antenna module, and an electronic device according to the present invention will be described based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

まず、本発明のパッチアンテナについて説明する。
図１は、本発明のパッチアンテナの好適な実施形態を説明するための図であり、（ａ）は本発明のパッチアンテナの好適な実施形態の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示すパッチアンテナの側面図、（ｃ）は、（ａ）に示すパッチアンテナの底面図である。 First, the patch antenna of the present invention will be described.
FIG. 1 is a view for explaining a preferred embodiment of the patch antenna of the present invention, (a) is a top view of a preferred embodiment of the patch antenna of the present invention, and (b) is a diagram in (a). The side view of the patch antenna shown, (c) is a bottom view of the patch antenna shown in (a).

図１に示すように、パッチアンテナ１は、誘電体基板２と、誘電体基板２の一方の面（上面２ｕ）に設けられた放射導体３と、誘電体基板２の他方の面（底面２ｄ）に設けられた接地導体４と、放射導体３と導通する給電ピン５とを有している。 As shown in FIG. 1, a patch antenna 1 includes a dielectric substrate 2, a radiation conductor 3 provided on one surface (upper surface 2u) of the dielectric substrate 2, and the other surface (bottom surface 2d) of the dielectric substrate 2. ) And a power supply pin 5 that is electrically connected to the radiation conductor 3.

誘電体基板２は、略直方体形状を成しており、例えば、チタン酸バリウムや、チタン酸マグネシウム等の高誘電率を有するセラミックス材料から構成されている。図１（ｂ）に示すように、誘電体基板２は、互いに対向する上面２ｕおよび底面２ｄと、側面２ｓとを有している。誘電体基板２の側面２ｓは、パッチアンテナ１を回路基板に搭載する際に衝撃等により誘電体基板２が欠けるのを防止するため、面取りされている。また、誘電体基板２には、後述する放射導体３の給電点３４の設置位置で、上面２ｕから底面２ｄに貫通する貫通孔２１が設けられている。なお、このような誘電体基板２のサイズは、特に限定されるものではないが、例えば、パッチアンテナ１をＧＰＳ信号受信用に用いる場合は、幅：１１ｍｍ、長さ：１１ｍｍ、厚さ：２ｍｍのサイズのものを用いることができる。 The dielectric substrate 2 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is made of a ceramic material having a high dielectric constant such as barium titanate or magnesium titanate. As shown in FIG. 1B, the dielectric substrate 2 has a top surface 2u and a bottom surface 2d that face each other, and a side surface 2s. The side surface 2s of the dielectric substrate 2 is chamfered to prevent the dielectric substrate 2 from being chipped due to impact or the like when the patch antenna 1 is mounted on the circuit substrate. The dielectric substrate 2 is provided with a through-hole 21 that penetrates from the top surface 2u to the bottom surface 2d at a position where a feed point 34 of the radiation conductor 3 described later is installed. The size of the dielectric substrate 2 is not particularly limited. For example, when the patch antenna 1 is used for GPS signal reception, the width is 11 mm, the length is 11 mm, and the thickness is 2 mm. Can be used.

放射導体３は、誘電体基板２の上面２ｕ上に設けられ、銀や銅等から構成される矩形状の導電体であり、誘電体基板２の上面２ｕよりも一回り小さいサイズである。放射導体３には、その中心Ｏから図１（ａ）の右側にオフセットした位置に、給電ピン５の一端（給電ピン５の上端部５１）と接続して導通する給電点３４が設けられている。 The radiation conductor 3 is a rectangular conductor made of silver, copper, or the like, provided on the upper surface 2 u of the dielectric substrate 2, and has a size slightly smaller than the upper surface 2 u of the dielectric substrate 2. The radiation conductor 3 is provided with a feeding point 34 connected to one end of the feeding pin 5 (upper end portion 51 of the feeding pin 5) and conducting at a position offset from the center O to the right side of FIG. Yes.

そして、放射導体３の外周部には、各辺を開口して中心Ｏ方向に切り込まれた複数のスリットが設けられている。すなわち、図１（ａ）に示すように、放射導体３には、放射導体３の給電点３４がオフセットされた側の辺を開口してなる４本のスリットを有する第１のスリット部３１と、第１のスリット部３１が設けられた辺と対向する辺を開口してなる２本のスリットを有する第２のスリット部３２とが設けられている。さらに、放射導体３には、第１のスリット部３１および第２のスリット部３２が設けられた一対の辺と直交する一対の辺のそれぞれを開口してなる、それぞれ３本のスリットを有する第３のスリット部３３とが設けられている。 A plurality of slits are provided in the outer peripheral portion of the radiation conductor 3 so as to open each side and be cut in the center O direction. That is, as shown in FIG. 1A, the radiating conductor 3 includes a first slit portion 31 having four slits having openings on the side where the feeding point 34 of the radiating conductor 3 is offset. A second slit portion 32 having two slits formed by opening a side opposite to the side where the first slit portion 31 is provided is provided. Further, the radiation conductor 3 includes a first slit portion 31 and a second slit portion 32 provided with three slits each having a pair of sides that are orthogonal to the pair of sides provided with the first slit portion 31 and the second slit portion 32. 3 slit portions 33 are provided.

パッチアンテナ１では、放射導体３の外周部に第１のスリット部３１、第２のスリット部３２、および第３のスリット部３３を設けることにより、放射導体３を流れる電流が各スリットを迂回するように流れるため、放射導体３を流れる電流の経路長を十分に長くすることができる（その結果、パッチアンテナ１の共振周波数が低くなる）。これにより、所望の周波数帯域（例えば、ＧＰＳ信号であれば、約１．５４ＧＨｚ）を受信するために必要となる放射導体３の寸法（周囲長）を小さくすることができ、結果として、パッチアンテナ１全体（誘電体基板２、放射導体３および接地導体４）のサイズを小さくすることができる。 In the patch antenna 1, by providing the first slit portion 31, the second slit portion 32, and the third slit portion 33 on the outer peripheral portion of the radiating conductor 3, the current flowing through the radiating conductor 3 bypasses each slit. Therefore, the path length of the current flowing through the radiation conductor 3 can be made sufficiently long (as a result, the resonance frequency of the patch antenna 1 is lowered). As a result, the size (peripheral length) of the radiation conductor 3 necessary for receiving a desired frequency band (for example, about 1.54 GHz for a GPS signal) can be reduced. As a result, the patch antenna The size of the whole 1 (dielectric substrate 2, radiation conductor 3, and ground conductor 4) can be reduced.

また、パッチアンテナ１では、放射導体３の給電点３４がオフセットされた側の辺に設けられた第１のスリット部３１のスリット数を、第１のスリット部３１が設けられた辺と対向する辺に設けられた第２のスリット部３２のスリット数よりも多くしている。すなわち、給電点３４がオフセットされた側の放射導体３のパターン面積を少なくしている。このような構成にすることにより、放射導体３の各辺から中心Ｏ方向に切り込まれた複数のスリットがあるため、給電点３４のオフセット位置が制限されるにもかかわらず、パッチアンテナ１のインピーダンスを所定の値に設定することができる。より具体的には、放射導体３の第１のスリット部３１のスリット数を増やす、および／または、第２のスリット部３２のスリット数を減らすことにより、パッチアンテナ１のインピーダンスの値を上げることができる。なお、本実施形態のパッチアンテナ１の構成（第１のスリット部３１のスリット数：４、第２のスリット部３２のスリット数：２）では、インピーダンスの値が約５０Ωに設定される。 In the patch antenna 1, the number of slits of the first slit portion 31 provided on the side of the radiation conductor 3 on the side where the feeding point 34 is offset is opposed to the side on which the first slit portion 31 is provided. More than the number of slits of the second slit portion 32 provided on the side. That is, the pattern area of the radiation conductor 3 on the side where the feeding point 34 is offset is reduced. With such a configuration, since there are a plurality of slits cut in the direction of the center O from each side of the radiating conductor 3, the offset position of the feeding point 34 is limited, but the patch antenna 1 The impedance can be set to a predetermined value. More specifically, the impedance value of the patch antenna 1 is increased by increasing the number of slits of the first slit portion 31 of the radiation conductor 3 and / or decreasing the number of slits of the second slit portion 32. Can do. In the configuration of the patch antenna 1 of the present embodiment (the number of slits of the first slit portion 31: 4 and the number of slits of the second slit portion 32: 2), the impedance value is set to about 50Ω.

したがって、上述したような放射導体３を有するパッチアンテナ１は、十分に小型化することができるとともに、所望のインピーダンスを得ることができるものとなる。すなわち、パッチアンテナ１は、小型化を達成しつつ、搭載される電子機器の給電系のインピーダンスと容易に整合をとることができるものとなる。 Therefore, the patch antenna 1 having the radiation conductor 3 as described above can be sufficiently miniaturized and can obtain a desired impedance. That is, the patch antenna 1 can be easily matched with the impedance of the power feeding system of the electronic device to be mounted while achieving a reduction in size.

また、本実施形態において、放射導体３の第１のスリット部３１の４本のスリットは、第１のスリット部３１が設けられた辺の両端部に設けられた一対（２本）の第１のスリット３１１と、一対の第１のスリット３１１間に設けられ、第１のスリット３１１のスリット長ｌ_１よりも短いスリット長ｌ_２を有する２本の第２のスリット３１２とを有する。そして、図１（ａ）に示すように、給電点３４は、一対の第１のスリット３１１間に挟まれるようにして、第２のスリット３１２の先端３１２ａに近接した位置（オフセット位置）に設けられる。このようなスリット形状にすることにより、給電点３４を放射導体３の第１のスリット部３１が設けられた辺方向にオフセットできるオフセット長が長くなり、パッチアンテナ１のインピーダンスの値の調整がより容易になる。 In the present embodiment, the four slits of the first slit portion 31 of the radiating conductor 3 are a pair (two) of the first slits provided at both ends of the side where the first slit portion 31 is provided. And two second slits 312 provided between the pair of first slits 311 and having a slit length l ₂ shorter than the slit length l ₁ of the first slit 311. As shown in FIG. 1A, the feeding point 34 is provided at a position (offset position) close to the tip 312a of the second slit 312 so as to be sandwiched between the pair of first slits 311. It is done. By adopting such a slit shape, the offset length at which the feeding point 34 can be offset in the side direction where the first slit portion 31 of the radiating conductor 3 is provided is lengthened, and the impedance value of the patch antenna 1 can be adjusted more. It becomes easy.

なお、上記の説明では、放射導体３の給電点３４の位置を基準として、給電点３４がオフセットされた側の辺に設けられた第１のスリット部３１のスリット数を、第１のスリット部３１が設けられた辺と対向する辺に設けられた第２のスリット部３２のスリット数よりも多くすることにより、パッチアンテナ１の小型化と、インピーダンスの値を調整することができることについて述べた。一方で、本発明では、給電点３４の位置を基準にしなくても、上述した説明と同様の作用効果を得ることができる。 In the above description, the number of slits of the first slit portion 31 provided on the side where the feeding point 34 is offset with respect to the position of the feeding point 34 of the radiation conductor 3 is defined as the first slit portion. It has been described that the patch antenna 1 can be reduced in size and the impedance value can be adjusted by increasing the number of slits of the second slit portion 32 provided on the side opposite to the side provided with 31. . On the other hand, in the present invention, the same effect as described above can be obtained without using the position of the feeding point 34 as a reference.

より具体的に述べると、給電点３４の位置に関係なく、放射導体３の第１のスリット部３１のスリット数と第２のスリット部３２のスリット数とを異ならせることにより、パッチアンテナ１の小型化と、インピーダンスの値を調整することができる。これにより、例えば、パッチアンテナ１を搭載するアンテナモジュールや電子機器のレイアウトの関係で、放射導体３の給電点３４の位置（給電ピン５の設置位置）が制限されることがあっても（給電点３４を放射導体３の中心Ｏに設けた場合も含む）、小型化を達成しつつ、所望のインピーダンスの値を得ることができるパッチアンテナ１を提供することができる。 More specifically, regardless of the position of the feeding point 34, the number of slits of the first slit portion 31 and the number of slits of the second slit portion 32 of the radiating conductor 3 are made different from each other. The size can be reduced and the impedance value can be adjusted. Thereby, for example, even if the position of the feeding point 34 of the radiating conductor 3 (installation position of the feeding pin 5) may be limited due to the layout of the antenna module on which the patch antenna 1 is mounted or the electronic device (feeding position). The patch antenna 1 can be provided that can obtain a desired impedance value while achieving downsizing, including the case where the point 34 is provided at the center O of the radiation conductor 3.

また、放射導体３には、図１（ａ）に示すように、対向する一対の頂角部が切り欠かれてなる切り欠き部３５、３５が設けられている。これにより、パッチアンテナ１は、単一の給電点３４のみで、円偏波を受信することができるものとなる。 Further, as shown in FIG. 1A, the radiation conductor 3 is provided with cutout portions 35 and 35 in which a pair of opposing apex portions are cut out. As a result, the patch antenna 1 can receive circularly polarized waves only at the single feeding point 34.

なお、このような放射導体３のパターン（外周部に設けられる各スリット部、給電点３４等）は、例えば、フォトレジスト法やスクリーン印刷法を用いてパターニングすることができる。 Such a pattern of the radiation conductor 3 (each slit portion provided on the outer peripheral portion, the feeding point 34, etc.) can be patterned using, for example, a photoresist method or a screen printing method.

また、各スリット部を構成する各スリットの幅、長さ（各辺からの切り込み長）は、特に限定されないが、その幅は、放射導体３をパターニングした後に各スリットのトリミング（レーザートリミング又はリューター等による切削トリミング）を行って、インピーダンス値・周波数再調整の目的から、０．７ｍｍ以上であることが好ましい。 Further, the width and length (cut length from each side) of each slit constituting each slit portion are not particularly limited, but the width is trimmed after each patterning of the radiation conductor 3 (laser trimming or luter). It is preferable that the thickness is 0.7 mm or more for the purpose of readjustment of impedance value and frequency by performing cutting and trimming.

また、本実施形態では、放射導体３には、第１のスリット部３１および第２のスリット部３２とは異なる第３のスリット部３３が設けられているが、第３のスリット部３３は設けなくてもよい。すなわち、パッチアンテナの受信周波数帯域および設計サイズに応じて、第３のスリット部を放射導体に設けてもよいし、設けなくてもよい。また、そのスリット数も適宜変更することができる。 In the present embodiment, the radiation conductor 3 is provided with a third slit portion 33 different from the first slit portion 31 and the second slit portion 32, but the third slit portion 33 is provided. It does not have to be. That is, the third slit portion may or may not be provided in the radiation conductor depending on the reception frequency band and design size of the patch antenna. In addition, the number of slits can be changed as appropriate.

接地導体４は、誘電体基板２の底面２ｄ上に設けられ、放射導体３と同様に、銀や銅等から構成される矩形状の導電体である。図１（ｃ）に示すように、この接地導体４には、誘電体基板２に設けられた貫通孔２１とほぼ同心であるとともに、貫通孔２１の直径よりも大きな直径の開口部４１が設けられている。これにより、パッチアンテナ１は、給電ピン５が給電点３４にて放射導体３とのみ導通し、接地導体４とは導通しない構成となる。 The ground conductor 4 is provided on the bottom surface 2 d of the dielectric substrate 2 and is a rectangular conductor made of silver, copper, or the like, like the radiation conductor 3. As shown in FIG. 1 (c), the ground conductor 4 is provided with an opening 41 that is substantially concentric with the through hole 21 provided in the dielectric substrate 2 and has a diameter larger than the diameter of the through hole 21. It has been. As a result, the patch antenna 1 is configured such that the feeding pin 5 is electrically connected only to the radiation conductor 3 at the feeding point 34 and is not electrically connected to the ground conductor 4.

給電ピン５は、放射導体３の給電点３４にて放射導体３と導通する上端部５１と、誘電体基板２の貫通孔２１および接地導体４の開口部４１を貫通して図示しない回路基板に電気的に接続される下端部５２とを有している。このような構成のパッチアンテナ１では、放射導体３のパターン、形状に応じた受信周波数帯域の電波を受信すると、放射導体３に電流分布が生じ、給電点３４における電流分布に対応する交流電圧が、給電ピン５を介して電気信号として機器の給電系に伝送される。また、パッチアンテナ１のインピーダンスは、機器の給電系のインピーダンスと整合がとれているため、パッチアンテナ１から機器の給電系に電気信号を伝送する際の電力損失を抑えることができる。 The power supply pin 5 passes through the upper end portion 51 that is electrically connected to the radiation conductor 3 at the power supply point 34 of the radiation conductor 3, the through hole 21 of the dielectric substrate 2, and the opening 41 of the ground conductor 4, and forms a circuit board (not shown). And a lower end 52 which is electrically connected. In the patch antenna 1 having such a configuration, when a radio wave in the reception frequency band corresponding to the pattern and shape of the radiating conductor 3 is received, a current distribution is generated in the radiating conductor 3, and an AC voltage corresponding to the current distribution at the feeding point 34 is generated. The electric signal is transmitted to the power supply system of the device through the power supply pin 5. In addition, since the impedance of the patch antenna 1 is matched with the impedance of the power supply system of the device, it is possible to suppress power loss when an electric signal is transmitted from the patch antenna 1 to the power supply system of the device.

また、給電ピン５の上端部５１と放射導体３との接合には、はんだ６が用いられる。図１（ａ）に示すように、パッチアンテナ１では、給電ピン５の上端部５１を、放射導体３の給電点３４付近の複数箇所（図中では３箇所）ではんだ６により接合（はんだ付け）している。このように、複数箇所に分けて給電ピン５の上端部５１を給電点３４にはんだ付けすることにより、１箇所におけるはんだ６の使用量を抑えることができるとともに、給電ピン５の上端部５１を放射導体３の給電点３４にはんだ付けする際に使用するはんだ量を一定とすることができる。また、給電ピン５の上端部５１上にはんだ６がはみ出すのを抑制することができるため、パッチアンテナ１の高さを抑えることができる。そのため、搭載スペースが制限されるような小型の電子機器にも適用可能なパッチアンテナ１とすることができる。一般的に、給電ピンを放射導体にはんだ付けする際に使用するはんだ量によって、パッチアンテナのインピーダンス特性が変化するため、安定したパッチアンテナの製造には、上記のはんだ付け方法をとるのが望ましい。 Solder 6 is used for joining the upper end portion 51 of the power supply pin 5 and the radiation conductor 3. As shown in FIG. 1A, in the patch antenna 1, the upper end portion 51 of the feeding pin 5 is joined (soldered) with solder 6 at a plurality of locations (three locations in the drawing) near the feeding point 34 of the radiation conductor 3. )doing. Thus, by soldering the upper end portion 51 of the power supply pin 5 to the power supply point 34 in a plurality of locations, the amount of solder 6 used at one location can be suppressed, and the upper end portion 51 of the power supply pin 5 can be reduced. The amount of solder used when soldering to the feeding point 34 of the radiation conductor 3 can be made constant. Moreover, since it can suppress that the solder 6 protrudes on the upper end part 51 of the electric power feeding pin 5, the height of the patch antenna 1 can be suppressed. Therefore, the patch antenna 1 can be applied to a small electronic device whose mounting space is limited. Generally, since the impedance characteristics of the patch antenna change depending on the amount of solder used when soldering the feed pin to the radiation conductor, it is desirable to use the above-described soldering method for manufacturing a stable patch antenna. .

なお、上記の説明では、放射導体３の形状が矩形状であるものについて述べたが、本発明は、これに限定されず、例えば、放射導体の形状として円形状のものを用いてもよい。放射導体の形状が円形状である場合には、少なくとも、放射導体の中心から給電点がオフセットされた側の外周部に上述したような第１のスリット部を設けるとともに、第１のスリット部と対向する側に上述したような第２のスリット部を設けることにより、上記したパッチアンテナ１と同様の作用効果を得ることができる。 In the above description, the radiation conductor 3 has a rectangular shape. However, the present invention is not limited to this, and for example, a circular conductor may be used. When the shape of the radiation conductor is circular, the first slit portion as described above is provided at least on the outer peripheral portion on the side where the feeding point is offset from the center of the radiation conductor, and the first slit portion and By providing the second slit portion as described above on the opposite side, the same effect as that of the patch antenna 1 described above can be obtained.

次に、パッチアンテナ１を備えた本発明のアンテナモジュールおよび電子機器について説明する。 Next, an antenna module and an electronic apparatus according to the present invention including the patch antenna 1 will be described.

図２は、図１に示すパッチアンテナ１を備えた本発明のアンテナモジュールの好適な実施形態を説明するための図であり、（ａ）は、本発明のアンテナモジュールの好適な実施形態の上面図、（ｂ）は、（ａ）に示すアンテナモジュールの側面図、（ｃ）は、（ａ）に示すアンテナモジュールの底面図である。 FIG. 2 is a view for explaining a preferred embodiment of the antenna module of the present invention provided with the patch antenna 1 shown in FIG. 1, and (a) is a top view of the preferred embodiment of the antenna module of the present invention. FIG. 2B is a side view of the antenna module shown in FIG. 1A, and FIG. 3C is a bottom view of the antenna module shown in FIG.

本発明の電子機器（図示せず）は、図２に示すようなアンテナモジュール１００を備えている。 The electronic apparatus (not shown) of the present invention includes an antenna module 100 as shown in FIG.

アンテナモジュール１００は、図２に示すように、回路基板１０と、回路基板１０の一方の面（上面）上に搭載された本発明のパッチアンテナ１と、回路基板１０の他方の面（底面）上に搭載され、パッチアンテナ１によってパッチアンテナ１が受信した電波（受信電波）から変換された電気信号を増幅する図示しないロー・ノイズ・アンプ（ＬＮＡ）を含む各種電子部品が組み込まれた信号処理回路ユニット２０とを有する。信号処理回路ユニット２０は、パッチアンテナ１によって受信電波から変換された電気信号を増幅するとともに、電気信号から情報信号を復調する機能を有している。 As shown in FIG. 2, the antenna module 100 includes a circuit board 10, the patch antenna 1 of the present invention mounted on one surface (upper surface) of the circuit board 10, and the other surface (bottom surface) of the circuit board 10. Signal processing that incorporates various electronic components including a low noise amplifier (LNA) (not shown) that amplifies an electric signal that is mounted on the patch antenna 1 and is converted from the radio wave (received radio wave) received by the patch antenna 1 Circuit unit 20. The signal processing circuit unit 20 has a function of amplifying the electric signal converted from the received radio wave by the patch antenna 1 and demodulating the information signal from the electric signal.

アンテナモジュール１００は、電波を受信するアンテナとして、上述したような本発明のパッチアンテナ１を用いているため、パッチアンテナ１の小型化に伴い、アンテナモジュール１００のサイズも小さくすることができる。そのため、搭載スペースが制限されるような小型の電子機器にも、搭載可能なアンテナモジュール１００となる。 Since the antenna module 100 uses the patch antenna 1 of the present invention as described above as an antenna for receiving radio waves, the size of the antenna module 100 can be reduced as the patch antenna 1 is reduced in size. Therefore, the antenna module 100 can be mounted even on a small electronic device whose mounting space is limited.

また、上述したようにパッチアンテナ１は、そのインピーダンスの値を、電子機器（信号処理回路ユニット２０を含む）の給電系のインピーダンスの値に容易に調整可能である（インピーダンス整合が容易である）。そのため、アンテナモジュール１００は、パッチアンテナ１によって受信電波から変換された電気信号を、効率良く電子機器の回路に伝送することができるものとなる。特に、アンテナモジュール１００の信号処理回路ユニット２０が備えるＬＮＡにより、パッチアンテナ１によって受信電波から変換された電気信号が、増幅されてから電子機器の回路に伝送されるため、パッチアンテナ１が受信した受信電波中に含まれるノイズ（不要な周波数成分）の影響が抑えられる。その結果、アンテナモジュール１００は、パッチアンテナ１が受信した電波を変換してなる電気信号を、特に優れた効率で電子機器の回路に伝送することができるものとなる。 Further, as described above, the patch antenna 1 can easily adjust the impedance value to the impedance value of the power feeding system of the electronic device (including the signal processing circuit unit 20) (impedance matching is easy). . Therefore, the antenna module 100 can efficiently transmit the electric signal converted from the received radio wave by the patch antenna 1 to the circuit of the electronic device. In particular, the LNA included in the signal processing circuit unit 20 of the antenna module 100 receives the patch antenna 1 because the electric signal converted from the received radio wave by the patch antenna 1 is amplified and transmitted to the circuit of the electronic device. The influence of noise (unnecessary frequency components) contained in the received radio wave can be suppressed. As a result, the antenna module 100 can transmit the electric signal obtained by converting the radio wave received by the patch antenna 1 to the circuit of the electronic device with particularly excellent efficiency.

なお、信号処理回路ユニット２０は、上記のＬＮＡに加え、パッチアンテナ１が受信した電波に含まれるノイズを除去するフィルタ素子（図示せず）をさらに含むものであってもよい。 The signal processing circuit unit 20 may further include a filter element (not shown) that removes noise included in the radio wave received by the patch antenna 1 in addition to the above LNA.

１…パッチアンテナ２…誘電体基板２ｕ…上面２ｓ…側面２ｄ…底面２１…貫通孔３…放射導体３１…第１のスリット部３１１…第１のスリット３１２…第２のスリット３１２ａ…先端３２…第２のスリット３３…第３のスリット３４…給電点３５…切り欠き部４…接地導体４１…開口部５…給電ピン５１…上端部５２…下端部６…はんだ１０…回路基板２０…信号処理回路ユニット１００…アンテナモジュール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Patch antenna 2 ... Dielectric substrate 2u ... Upper surface 2s ... Side surface 2d ... Bottom surface 21 ... Through-hole 3 ... Radiation conductor 31 ... 1st slit part 311 ... 1st slit 312 ... 2nd slit 312a ... Tip 32 ... 2nd slit 33 ... 3rd slit 34 ... Feeding point 35 ... Notch part 4 ... Grounding conductor 41 ... Opening part 5 ... Feeding pin 51 ... Upper end part 52 ... Lower end part 6 ... Solder 10 ... Circuit board 20 ... Signal processing Circuit unit 100 ... antenna module

Claims

A dielectric substrate;
A rectangular radiation conductor provided on one surface of the dielectric substrate;
A ground conductor provided on the other surface of the dielectric substrate;
One end is electrically connected to the radiation conductor via a feeding point, and the other end has a feeding pin that penetrates the dielectric substrate and the ground conductor,
The feeding point is provided at a position offset from the center of the radiation conductor,
The radiating conductor is provided on a side where the feeding point of the radiating conductor is offset , and includes a first slit portion having a plurality of slits cut in a central direction of the radiating conductor, and the first slit. A second slit portion provided on a side opposite to the side on which the portion is provided , cut in the center direction of the radiation conductor, and having a smaller number of slits than the number of slits of the first slit portion. ,
The slit of the first slit portion is provided between the pair of first slits provided at both ends of the side where the slit is provided and the pair of first slits, and the first slit A second slit having a slit length shorter than the slit length of
The patch antenna according to claim 1, wherein the feeding point is provided at a position close to a tip of the second slit so as to be sandwiched between the pair of first slits .

A number equal to each other provided in each of a pair of sides orthogonal to a pair of sides provided with the first slit portion and the second slit portion of the radiation conductor and cut in the center direction of the radiation conductor. The patch antenna according to claim 1 , wherein a third slit portion having a plurality of slits is provided.

An antenna module comprising the patch antenna according to claim 1 or 2 mounted on a circuit board including an amplifier that amplifies a signal received by the patch antenna.

An electronic apparatus comprising the antenna module according to claim 3 .