JP5854943B2 - Antenna device and array antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、比較的近接する2つの周波数帯で動作可能な2周波共用アンテナ装置等のアンテナ装置およびアレーアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device such as a dual-frequency antenna device that can operate in two frequency bands that are relatively close to each other, and an array antenna device.
2つの周波数帯で動作するアンテナ装置として、従来、部分的に内円を短絡した非励振素子付きリングパッチアンテナと、当該パッチアンテナの励振素子と同一平面上に別のリングパッチアンテナを内包したアンテナ装置が開示されている(特許文献1参照)。 Conventionally, as an antenna device that operates in two frequency bands, a ring patch antenna with a non-excitation element partially short-circuited in an inner circle, and an antenna including another ring patch antenna on the same plane as the excitation element of the patch antenna An apparatus is disclosed (see Patent Document 1).
図9に、従来技術によるアンテナ装置90の概略図を示す。
図9(a)は複合アンテナ90を上から見た正面図、図9(b)は図9(a)の一点鎖線A−A´における断面図を示している。
図9において、アンテナ装置90は、裏面に接地導体GNDが設けられた誘電体基板94aと、誘電体基板94aの表面に円板形状の導体部92で形成された円形パッチアンテナと、円形パッチアンテナの外周側に円形パッチアンテナを内包するよう形成された導体部91と、誘電体基板94aの表面と対向する位置に設けられた円板形状の誘電体基板94bと、誘電体基板94bの表面に導体部91と非接触に設けられ導体部91と相似形状を有する円環形状の導体部93と、導体部91と接地導体GNDを部分的に短絡する連結導体97a〜97dと、導体部91と導体部93を部分的に短絡する連結導体97f〜97hと、導体部91と導体部92に同軸給電線路99a,99bを通じてそれぞれ適切な高周波信号を供給する給電回路98とで構成されている。
なお、導体部92と接地導体GNDにより、MSA(Micro Strip Antenna)が形成され、導体部91,93及び連結導体97a〜97hにより、PSA(Partially Shorted Antenna)が形成される。
FIG. 9 shows a schematic diagram of an
9A is a front view of the
In FIG. 9, an
The
従来のアンテナ装置は以上のように構成されているので、以下のような課題があった。
導体部92と接地導体GNDにより形成されるMSAを広帯域化する一つの方法として、接地導体GNDに対する導体部92の高さを、帯域が広くなる高さに配置されるように調整する方法がある。
しかし、導体部91,92が同一平面に設けられ、導体部93が前記平面から所定間隔空けて設けられるので、接地導体GNDに対する導体部92の高さを、帯域が広くなる高さに配置されるように調整した場合に、接地導体GNDから導体部93までのアンテナ装置全体の高さが増加する。
Since the conventional antenna device is configured as described above, there are the following problems.
As one method for broadening the band of the MSA formed by the
However, since the
本発明は、アンテナ装置全体の高さを増加させることなく、第2の導体部と接地導体によって形成されるアンテナの広帯域化を可能にするアンテナ装置を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to provide an antenna device that enables a broadband antenna formed by a second conductor portion and a ground conductor without increasing the overall height of the antenna device.
本発明のアンテナ装置は、接地導体と、接地導体に隔てて設けられた第1の導体部と、第1の導体部に対して接地導体と異なる側に設けられた第2の導体部と、第2の導体部に対して接地導体と異なる側に設けられ、第1の導体部の非励振素子となる第3の導体部と、第1の導体部の内周側周縁部の一部及び接地導体を連結する第1の連結導体と、第1の導体部の内周側周縁部の一部及び第3の導体部を連結する第2の連結導体と、第1の導体部に第1の高周波信号を供給すると共に、第2の導体部に第2の高周波信号を供給する給電部とを備えたものである。 The antenna device of the present invention includes a ground conductor, a first conductor portion provided to be separated from the ground conductor, a second conductor portion provided on a side different from the ground conductor with respect to the first conductor portion, A third conductor portion which is provided on a different side from the ground conductor with respect to the second conductor portion and serves as a non-excitation element for the first conductor portion; a part of an inner peripheral side peripheral portion of the first conductor portion; A first connecting conductor for connecting the ground conductor, a second connecting conductor for connecting a part of the inner peripheral edge of the first conductor part and the third conductor part, and a first conductor part. And a power feeding section for supplying the second high-frequency signal to the second conductor section.
本発明によれば、第1の導体部及び第3の導体部間に第2の導体部が設けられるので、接地導体に対する第1の導体部の高さ、及び接地導体に対する第3の導体部の高さに影響を与えることなく、接地導体に対する第2の導体部の高さを調整することができる。
よって、アンテナ装置全体の高さを増加させることなく、第2の導体部と接地導体によって形成されるアンテナの広帯域化が可能となる効果がある。
According to the present invention, since the second conductor portion is provided between the first conductor portion and the third conductor portion, the height of the first conductor portion with respect to the ground conductor and the third conductor portion with respect to the ground conductor The height of the second conductor portion with respect to the ground conductor can be adjusted without affecting the height of the ground conductor.
Therefore, there is an effect that the antenna formed by the second conductor portion and the ground conductor can be widened without increasing the overall height of the antenna device.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるアンテナ装置の概略図である。
図1(a)はアンテナ装置10の概略図を上から見た正面図、図1(b)は図1(a)の一点鎖線A−A´における断面図を示している。
図1において、アンテナ装置10は、接地導体GNDの上方に導体部(第1の導体部)11が設けられ、導体部11の上方に導体部(第2の導体部)12が設けられ、導体部12の上方に導体部(第3の導体部)13が設けられる。
接地導体GNDは、円板形状を有しており、導体部11〜13は、接地導体GNDと同心の環状形状を有している。
積層方向から見て、導体部12は、導体部11に内包されるように設けられる。
FIG. 1 is a schematic diagram of an antenna device according to
1A is a front view of a schematic view of the
In FIG. 1, the
The ground conductor GND has a disk shape, and the
The
連結導体(第1の連結導体、第3の連結導体)17a〜17dは、導体部11の内周側周縁部と接地導体GNDを部分的に短絡する。
連結導体(第2の連結導体、第4の連結導体)17e〜17hは、導体部11の内周側周縁部と導体部13を部分的に短絡する。
また、連結導体17a〜17d及び連結導体17e〜17hは、導体部12の中心を基準として対称な位置に配置される。
給電回路(給電部)18は、導体部11に同軸給電線路19aを通じて、また、導体部12に同軸給電線路19bを通じて、それぞれ適切な高周波信号を供給する。
導体部12と接地導体GNDにより、MSAが形成され、導体部11,13及び連結導体17a〜17hにより、PSAが形成される。
なお、導体部13は、導体部11の非励振素子とすることで、PSAをより広帯域にする。
The connection conductors (first connection conductor, third connection conductor) 17a to 17d partially short-circuit the inner peripheral edge of the
The connection conductors (second connection conductor, fourth connection conductor) 17e to 17h partially short-circuit the inner peripheral side peripheral edge portion of the
Further, the connecting
The feeding circuit (feeding unit) 18 supplies an appropriate high-frequency signal to the
The MSA is formed by the
The
図1に示したアンテナ装置10の効果について、従来技術と比較して説明する。
評価のために、図2に、図1に示したアンテナ装置10において、導体部12に円偏波を励振させる一対の切り欠き12a,12bを設けたアンテナ装置20を示す。
比較のために、図3に、従来のアンテナ装置90において、誘電体基板94a,94bの誘電率を1とし、導体部92に一対の切り欠き32a,32bを設けたアンテナ装置30を示す。
The effect of the
For evaluation, FIG. 2 shows an
For comparison, FIG. 3 shows an
図4に、接地導体GNDに対する導体部12の高さtを使用周波数における波長λの割合で表した場合の、正面方向における軸比特性が3dB以下となる比帯域%のシミュレーション結果41を示す。
図4のシミュレーション結果41で分かるように、高さtが0.03λから0.05λに変化するのに従い、比帯域が0.7%から1.7%に増加する。
図3に示した従来のアンテナ装置30におけるtは0.03λであり、比帯域は0.7%と、1%に満たない。
ここで、図3に示した従来のアンテナ装置30は、導体部91,92が同一平面に設けられ、導体部93が前記平面から所定間隔空けて設けられる構造なので、比帯域を増加させるために、接地導体GNDに対する導体部92の高さtを増加させた場合に、接地導体GNDから導体部93までのアンテナ装置全体の高さが増加する。
FIG. 4 shows a
As can be seen from the
In the
Here, the
これに対して、図2に示したアンテナ装置20では、導体部11及び導体部13間に導体部12が設けられる構造なので、接地導体GNDに対する導体部11の高さ、及び接地導体GNDに対する導体部13の高さに影響を与えることなく、接地導体GNDに対する導体部12の高さを調整することができる。
よって、接地導体GNDから導体部13までのアンテナ装置全体の高さを増加させることなく、接地導体GNDに対する導体部12の高さtを、例えば、0.05λに調整して、比帯域を1.7%に設定することができ、導体部12と接地導体GNDによって形成されるMSAの広帯域化が可能となる。
On the other hand, in the
Therefore, the height t of the
以上のように、本実施の形態1によれば、導体部11及び導体部13間に導体部12が設けられる構造なので、接地導体GNDから導体部13までのアンテナ装置全体の高さを増加させることなく、導体部12と接地導体GNDによって形成されるMSAを広帯域化することができる。
As described above, according to the first embodiment, since the
また、導体部12を環状形状にしたので、小型化できると共に、MSA及びPSA間の影響を低減することができる。
Moreover, since the
さらに、図2のアンテナ装置20では、導体部12に一対の切り欠き12a,12bを設けたので、MSAでは円偏波を励振させることができる。
なお、導体部12の他、導体部11に一対の切り欠きを設けても良く、この場合、MSA及びPSAでは円偏波を励振させることができる。
Further, in the
In addition to the
さらに、連結導体17a〜17d及び連結導体17e〜17hは、導体部12の中心を基準として対称な位置に配置したので、PSAの軸比特性を向上させることができる。
Furthermore, since the connecting
なお、図1に示したアンテナ装置10の構成は、図9の従来技術に示したアンテナ装置90のように、各導体部を誘電体基板により支えられる構成ではないが、各導体部を絶縁体で形成されるスペーサにより支えるようにすれば良い。
The configuration of the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2によるアンテナ装置の概略図である。
図5において、アンテナ装置50は、給電回路18から導体部12の円偏波を励振可能な所定の位置に同軸給電線路19b,19cを通じて、高周波信号を供給する。
その他の構成については、図1と同様である。
なお、図5(b)では、本来、同軸給電線路19cは示されないものであるが、説明を分かりやすくするため示した。
FIG. 5 is a schematic diagram of an antenna device according to
In FIG. 5, the
Other configurations are the same as those in FIG.
In FIG. 5B, the
以上のように、本実施の形態2によれば、導体部12が、円偏波を励振可能な所定の位置に2点の給電点を設けたので、MSAでは円偏波を励振させることができる。
なお、導体部12の他、導体部11の円偏波を励振可能な所定の位置に2点の給電点を設けても良く、この場合、MSA及びPSAで円偏波を励振させることができる。
As described above, according to the second embodiment, since the
In addition to the
実施の形態3.
図6は、本発明の実施の形態3によるアンテナ装置の概略図である。
図6において、アンテナ装置60は、導体部12の上方に、概ね同一の形状の導体部(第4の導体部)62を配置し、適切にその大きさを調整して、導体部12の非励振素子とする。
その他の構成については、図1と同様である。
FIG. 6 is a schematic diagram of an antenna device according to
In FIG. 6, the
Other configurations are the same as those in FIG.
以上のように、本実施の形態3によれば、導体部12の非励振素子となる導体部62を備えたので、MSAはより広帯域な特性を得ることができる。
As described above, according to the third embodiment, since the
実施の形態4.
図7は、本発明の実施の形態4によるアンテナ装置の概略図である。
図7において、アンテナ装置70は、図1に示したアンテナ装置10において、連結導体17a〜17hを除去した構成である。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram of an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 7, the
以上のように、本実施の形態4によれば、連結導体17a〜17hを除去したので、この場合においても、アンテナ装置全体の高さを増加させることなく、MSAを広帯域化することができ、さらに、構成を簡単にすることができる。
As described above, according to the fourth embodiment, since the connecting
実施の形態5.
図8は、本発明の実施の形態5によるアンテナ装置の概略図である。
図8において、アンテナ装置80は、図7に示したアンテナ装置70において、積層方向から見て、導体部(第2の導体部)82が導体部11及び導体部13に重なるように設けられたものである。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 8 is a schematic diagram of an antenna device according to Embodiment 5 of the present invention.
In FIG. 8, the antenna device 80 is provided so that the conductor portion (second conductor portion) 82 overlaps the
以上のように、本実施の形態5によれば、導体部82を、積層方向から見て、導体部11及び導体部13に重なるように設けたので、より近接した動作周波数を有する2周波開口共用アンテナを設計可能にすることができる。
As described above, according to the fifth embodiment, since the
なお、前記実施の形態に示したアンテナ装置10,20,50,60,70,80を、適当な間隔で2次元または3次元のアレー化しても良い。
これにより、高利得化が見込めると共に、ビーム制御を行うことが可能となる。
Note that the
As a result, high gain can be expected and beam control can be performed.
また、前記実施の形態では、導体部が円環形状の場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、円板形状や矩形状にしても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a conductor part was an annular shape, this invention is not limited to this, For example, you may make a disk shape and a rectangular shape.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
10,20,50,60,70,80 アンテナ装置、11 導体部(第1の導体部)、12,82 導体部(第2の導体部)、12a,12b 切り欠き、13 導体部(第3の導体部)、GND 接地導体、17a〜17d 連結導体(第1の連結導体、第3の連結導体)、17e〜17h 連結導体(第2の連結導体、第4の連結導体)、18 給電回路(給電部)、19a〜19c 同軸給電線路、41 シミュレーション結果、62 導体部(第4の導体部)、82 導体部(第2の導体部)。 10, 20, 50, 60, 70, 80 Antenna device, 11 conductor part (first conductor part), 12, 82 conductor part (second conductor part), 12a, 12b notch, 13 conductor part (third Conductor portion), GND ground conductor, 17a to 17d connecting conductor (first connecting conductor, third connecting conductor), 17e to 17h connecting conductor (second connecting conductor, fourth connecting conductor), 18 power feeding circuit (Feeding part), 19a to 19c Coaxial feed line, 41 Simulation result, 62 Conductor part (fourth conductor part), 82 Conductor part (second conductor part).
Claims (12)
前記接地導体に隔てて設けられた第1の導体部と、
前記第1の導体部に対して前記接地導体と異なる側に設けられた第2の導体部と、
前記第2の導体部に対して前記接地導体と異なる側に設けられ、前記第1の導体部の非励振素子となる第3の導体部と、
前記第1の導体部の内周側周縁部の一部及び前記接地導体を連結する第1の連結導体と、
前記第1の導体部の内周側周縁部の一部及び前記第3の導体部を連結する第2の連結導体と、
前記第1の導体部に第1の高周波信号を供給すると共に、前記第2の導体部に第2の高周波信号を供給する給電部と、
を備えたアンテナ装置。 A ground conductor;
A first conductor portion provided separately from the ground conductor;
A second conductor portion provided on a different side from the ground conductor with respect to the first conductor portion;
A third conductor portion provided on a different side from the ground conductor with respect to the second conductor portion, and serving as a non-excitation element of the first conductor portion;
A first connecting conductor that connects a part of the inner peripheral edge of the first conductor and the ground conductor;
A second connecting conductor for connecting a part of the inner peripheral edge of the first conductor part and the third conductor part;
A power feeding section that supplies a first high-frequency signal to the first conductor section and supplies a second high-frequency signal to the second conductor section;
An antenna device comprising:
前記接地導体に隔てて設けられた第1の導体部と、
前記第1の導体部に対して前記接地導体と異なる側に設けられた第2の導体部と、
前記第2の導体部に対して前記接地導体と異なる側に設けられ、前記第1の導体部の非励振素子となる第3の導体部と、
前記第1の導体部及び前記接地導体を連結する第1の連結導体と、
前記第1の連結導体と離れて、前記第1の導体部及び前記接地導体を連結する第3の連結導体と、
前記第1の導体部及び前記第3の導体部を連結する第2の連結導体と、
前記第2の連結導体と離れて、前記第1の導体部及び前記第3の導体部を連結する第4の連結導体と、
前記第1の導体部に第1の高周波信号を供給すると共に、前記第2の導体部に第2の高周波信号を供給する給電部と、
を備えたアンテナ装置。 A ground conductor;
A first conductor portion provided separately from the ground conductor;
A second conductor portion provided on a different side from the ground conductor with respect to the first conductor portion;
A third conductor portion provided on a different side from the ground conductor with respect to the second conductor portion, and serving as a non-excitation element of the first conductor portion;
A first connecting conductor that connects the first conductor portion and the ground conductor;
Apart from the first connecting conductor, a third connecting conductor for connecting the first conductor portion and the ground conductor;
A second connecting conductor connecting the first conductor portion and the third conductor portion;
Apart from the second connecting conductor, a fourth connecting conductor for connecting the first conductor part and the third conductor part;
A power feeding section that supplies a first high-frequency signal to the first conductor section and supplies a second high-frequency signal to the second conductor section;
An antenna device comprising:
前記接地導体に隔てて設けられた第1の導体部と、
前記第1の導体部に対して前記接地導体と異なる側に設けられた第2の導体部と、
前記第2の導体部に対して前記接地導体と異なる側に設けられ、前記第1の導体部の非励振素子となる第3の導体部と、
前記第1の導体部に第1の高周波信号を供給すると共に、前記第2の導体部に第2の高周波信号を供給する給電部と、
を備えたアンテナ装置。 A ground conductor;
A first conductor portion provided separately from the ground conductor;
A second conductor portion provided on a different side from the ground conductor with respect to the first conductor portion;
A third conductor portion provided on a different side from the ground conductor with respect to the second conductor portion, and serving as a non-excitation element of the first conductor portion;
A power feeding section that supplies a first high-frequency signal to the first conductor section and supplies a second high-frequency signal to the second conductor section;
An antenna device comprising:
前記第1の導体部は、前記第2の導体部と同心の環状形状を有することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。 The second conductor portion has a disk shape,
The antenna device according to claim 1, wherein the first conductor portion has an annular shape concentric with the second conductor portion.
前記第1の導体部は、前記第2の導体部と同心の環状形状を有することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のアンテナ装置。 The second conductor portion has an annular shape,
The antenna device according to claim 1, wherein the first conductor portion has an annular shape concentric with the second conductor portion.
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