JP5940196B1 - Planar antenna - Google Patents

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Abstract

【課題】広い帯域幅を持ち且つ交差偏波を抑制することが可能な平面アンテナを提供する。【解決手段】平面アンテナ100は誘電体基板101と長さLの帯状の第1導体素子110と線対称な平板状の第2導体素子120を含む。第2導体素子120は、対称軸90の方向に長さL1(L1<L)を有する第1縁部120aと、対称軸に関して第1縁部と対称の位置にある第2縁部120bと、第1縁部の一端と第2縁部の一端とを繋ぐ第3縁部120cと、対称軸上に定められた位置Sと第1縁部の他端とを繋ぐ第4縁部120dと、対称軸に関して第4縁部と対称の位置にある第5縁部120eとを有する。第1導体素子は、対称軸に沿って配置されている。誘電体基板を正視したとき、第1導体素子の一端は第3縁部の近傍に位置し、第1導体素子の他端は第3縁部に関して第1縁部の他端と同じ側に位置している。【選択図】図3A planar antenna having a wide bandwidth and capable of suppressing cross polarization. A planar antenna includes a dielectric substrate, a strip-shaped first conductor element having a length of L, and a plate-shaped second conductor element having a line symmetry. The second conductor element 120 includes a first edge 120a having a length L1 (L1 <L) in the direction of the symmetry axis 90, a second edge 120b at a position symmetrical to the first edge with respect to the symmetry axis, A third edge 120c connecting one end of the first edge and one end of the second edge; a fourth edge 120d connecting the position S defined on the axis of symmetry and the other end of the first edge; And a fifth edge 120e that is symmetrical to the fourth edge with respect to the axis of symmetry. The first conductor element is disposed along the symmetry axis. When the dielectric substrate is viewed from the front, one end of the first conductor element is located in the vicinity of the third edge, and the other end of the first conductor element is located on the same side as the other end of the first edge with respect to the third edge. is doing. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、広い帯域幅を持ち、かつ、交差偏波を抑制することが可能な平面アンテナに関する。   The present invention relates to a planar antenna having a wide bandwidth and capable of suppressing cross polarization.

広い帯域幅を持ち、かつ、複数の帯域で動作することが可能な平面アンテナとして、特許文献1に開示されている平面アンテナが知られている。この平面アンテナは、小型でありながら、700MHz帯から900MHz帯と2GHz近傍とにおいて良好なVSWR(Voltage Standing Wave Ratio)特性と無指向性の放射パターン特性を持つ。   A planar antenna disclosed in Patent Document 1 is known as a planar antenna having a wide bandwidth and capable of operating in a plurality of bands. Although this planar antenna is small, it has a good VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) characteristic and non-directional radiation pattern characteristic in the 700 MHz band to the 900 MHz band and in the vicinity of 2 GHz.

特開2015-008439号公報JP 2015-008439

特許文献1の平面アンテナは、動作帯域のうち高い周波数では周波数帯域幅が狭く2GHz近傍でしか動作に適さない。また、特許文献1の平面アンテナによると、高い周波数において交差偏波が大きい。   The planar antenna of Patent Document 1 is suitable for operation only in the vicinity of 2 GHz with a narrow frequency bandwidth at higher frequencies in the operating band. Moreover, according to the planar antenna of patent document 1, a cross polarization is large in a high frequency.

そこで本発明は、広い帯域幅を持ち且つ交差偏波を抑制することが可能な平面アンテナを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a planar antenna having a wide bandwidth and capable of suppressing cross polarization.

本発明の平面アンテナは、誘電体基板と、誘電体基板の一方の面に配置されている第1導体素子と、誘電体基板の他方の面に配置されている第2導体素子とを含む。第1導体素子は長さLの帯状の形状を有し、第2導体素子は、線対称な平板状の形状を有する。第2導体素子は、線対称を定める直線(以下、「対称軸」と呼称する)の方向に長さL1(ただし、長さL1は長さLよりも短い)を有する第1縁部と、対称軸に関して第1縁部と対称の位置にある第2縁部と、第1縁部の一端と第2縁部の一端とを繋ぐ第3縁部と、対称軸上に定められた位置(以下、「位置S」と呼称する)と第1縁部の他端とを繋ぐ第4縁部と、対称軸に関して第4縁部と対称の位置にある第5縁部とを有している。位置Sは、第2導体素子を正視したとき、第3縁部と対称軸との交点Aを一端とし当該一端から第2導体素子に対する第1導体素子の位置に応じて定められた距離だけ離れた対称軸上の位置を他端(ただし、当該他端は第3縁部に関して第1縁部の他端と同じ側に位置する)とする線分上(ただし、当該線分の両端を除く)に位置している。第1導体素子は、対称軸に沿って配置されている。誘電体基板を正視したとき、第1導体素子の一端が第3縁部の近傍に位置し、第1導体素子の他端が、第3縁部に関して第1縁部の他端と同じ側に位置している。給電点は、第1導体素子の一端、および、上記第2導体素子を正視したとき、対称軸が重なる第3縁部の部位である。   The planar antenna of the present invention includes a dielectric substrate, a first conductor element disposed on one surface of the dielectric substrate, and a second conductor element disposed on the other surface of the dielectric substrate. The first conductor element has a strip shape with a length L, and the second conductor element has a line-symmetric plate shape. The second conductor element has a first edge portion having a length L1 (however, the length L1 is shorter than the length L) in a direction of a straight line that defines line symmetry (hereinafter referred to as “symmetric axis”); A second edge that is symmetrical to the first edge with respect to the symmetry axis, a third edge that connects one end of the first edge and one end of the second edge, and a position defined on the symmetry axis ( (Hereinafter referred to as “position S”) and the other end of the first edge, and a fifth edge that is symmetrical to the fourth edge with respect to the axis of symmetry. . When the second conductor element is viewed from the front, the position S is at an intersection A between the third edge and the axis of symmetry, and is separated from the one end by a distance determined according to the position of the first conductor element with respect to the second conductor element. The position on the symmetry axis is the other end (however, the other end is located on the same side as the other end of the first edge with respect to the third edge) (excluding both ends of the line segment) ). The first conductor element is disposed along the symmetry axis. When the dielectric substrate is viewed from the front, one end of the first conductor element is positioned in the vicinity of the third edge, and the other end of the first conductor element is on the same side as the other end of the first edge with respect to the third edge. positioned. The feeding point is one end of the first conductor element and a part of the third edge where the symmetry axes overlap when the second conductor element is viewed from the front.

本発明の平面アンテナは、詳しくは後述するが、特に第2導体素子を持つことに起因して、広い帯域幅を持ち、かつ、交差偏波を抑制することが可能である。   As will be described in detail later, the planar antenna of the present invention has a wide bandwidth and can suppress cross polarization, particularly due to having the second conductor element.

折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナの構成例。The example of a structure of a bending offset feeding dipole antenna. 本発明の原理を説明する図。(a)長いエレメントの長さが等しく短いエレメントの長さが異なる二つの折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ。(b)図2(a)に示す折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナを組み合わせて得られる複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ。(c)多重複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ。(d)左右対称構成を持つ多重複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ。The figure explaining the principle of this invention. (A) Two folded offset feed dipole antennas having the same length of long elements and different lengths of short elements. (B) A composite bending offset feeding dipole antenna obtained by combining the bending offset feeding dipole antenna shown in FIG. (C) Multiple composite bending offset feed dipole antenna. (D) A multiple composite bending offset feed dipole antenna having a left-right symmetric configuration. 実施形態の平面アンテナ。(a)平面図。(b)底面図。(c)第2導体素子。(d)E−E線断面図。The planar antenna of an embodiment. (A) Top view. (B) Bottom view. (C) Second conductor element. (D) EE sectional view taken on the line. 実施形態の平面アンテナのVSWR特性。The VSWR characteristic of the planar antenna of embodiment. 実施形態の平面アンテナの放射パターン。The radiation pattern of the planar antenna of an embodiment. 変形例の平面アンテナ。(a)平面図。(b)底面図。(c)第2導体素子。(d)E1−E1線断面図。The planar antenna of a modification. (A) Top view. (B) Bottom view. (C) Second conductor element. (D) E1-E1 sectional view taken on the line.

<原理>
実施形態の説明に先立ち、本発明の平面アンテナのアンテナ動作原理を説明する。
中央給電1波長ダイポールアンテナの給電点をアンテナの中央から少し(1/4波長程度)シフトした位置に設定することによってインピーダンス整合を改善し、さらに、短いエレメント(つまり、給電点までの距離が短い端部を持つ線状エレメント)を折り曲げてアンテナ全長の低減を図った折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ(図1参照)は、長いエレメント(つまり、給電点までの距離が長い端部を持つ線状エレメント)と短いエレメントの合計長に応じた共振周波数を持つ。したがって、長いエレメントの長さが等しく短いエレメントの長さが異なる二つの折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ(図2(a)参照)を、長いエレメントが共通の構成要素であり且つ短いエレメントが二分岐構造を持つように組み合わせて得られる複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ(図2(b)参照)は、異なる2つの共振周波数を持つ。
<Principle>
Prior to the description of the embodiments, the principle of antenna operation of the planar antenna of the present invention will be described.
Impedance matching is improved by setting the feed point of the center-fed 1-wave dipole antenna to a position slightly shifted (about 1/4 wavelength) from the center of the antenna, and further, the short element (that is, the distance to the feed point is short) Folded offset feed dipole antenna (see Fig. 1) is a long element (that is, a linear element having a long end to the feed point). And has a resonance frequency according to the total length of the short elements. Therefore, two bent offset feed dipole antennas (see FIG. 2 (a)) having the same long element length and different short element lengths are used. The long element is a common component and the short element is a bifurcated structure. The composite bent offset feed dipole antenna (see FIG. 2B) obtained by combining the two has different resonance frequencies.

このコンセプトを敷衍して共振周波数が連続的に変化するように短いエレメントを面状に構成したアンテナが多重複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナ(図2(c)参照)である。連続的に変化する共振周波数は、この面状のエレメントにおいて、多重される短い線状エレメントの端部が連なったものと見なすことのできる縁部分(符号Tで示す部分)の形状に大きく依存する。インピーダンス整合の容易性を考慮すると、縁部分Tの外端(長いエレメントから遠い側の端)で定まる短いエレメントの長さは、縁部分Tの内端(長いエレメントに近い側の端)で定まる短いエレメントの長さよりも長いことが望ましい。図2(c)に示す多重複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナの放射パターンは、その構成が長いエレメントに関して左右非対称であるがゆえに歪んた形になるが、図2(d)に示すように長いエレメントに関して左右対称構成を持つ多重複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナの放射パターンは広帯域特性かつ無指向性を持つ。本発明の平面アンテナは、このようなコンセプトに基づくアンテナであり、図2(d)に示すような多重複合折り曲げオフセット給電ダイポールアンテナを大量生産に適する平面アンテナ構造で実現したものである。主偏波に対して直交する交差偏波成分が大きくならないように長いエレメントから主な放射を行う(より詳しくは、長いエレメントのうち、平面アンテナを正視したときに、長い線状エレメントと面状エレメントとがオーバーラップしない部分を主な放射領域とする)ように設計するのが良い。   An antenna in which short elements are formed in a planar shape so that the resonance frequency continuously changes based on this concept is a multiple composite bending offset feeding dipole antenna (see FIG. 2C). The continuously changing resonance frequency greatly depends on the shape of an edge portion (portion indicated by T) that can be regarded as a continuous end of the short linear elements multiplexed in this planar element. . Considering the ease of impedance matching, the length of the short element determined at the outer end (end far from the long element) of the edge portion T is determined at the inner end (end closer to the long element) of the edge portion T. Desirably longer than the length of the short element. The radiation pattern of the multiple composite bending offset feed dipole antenna shown in FIG. 2 (c) is distorted because its configuration is asymmetric with respect to the long element, but as shown in FIG. 2 (d), the radiation pattern is distorted. The radiation pattern of multi-composite folded offset feed dipole antenna with left-right symmetric configuration has wideband characteristics and omnidirectionality. The planar antenna of the present invention is an antenna based on such a concept, and is realized by a planar antenna structure suitable for mass production of a multiple composite bending offset feeding dipole antenna as shown in FIG. Main radiation is from a long element so that the cross-polarization component orthogonal to the main polarization does not become large (more specifically, when a planar antenna is viewed from the long element, a long linear element and a planar shape are used. It is preferable to design the main radiation region so that the element does not overlap.

<実施形態>
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施形態の平面アンテナ100は、誘電体基板101と、誘電体基板101の一方の面101aに配置されている第1導体素子110と、誘電体基板101の他方の面101bに配置されている第2導体素子120とを含んでいる(図3参照)。
<Embodiment>
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The planar antenna 100 according to the embodiment includes a dielectric substrate 101, a first conductor element 110 disposed on one surface 101a of the dielectric substrate 101, and a first substrate 101b disposed on the other surface 101b of the dielectric substrate 101. 2 conductor elements 120 (see FIG. 3).

実施形態では、誘電体基板101は矩形平板の形状を持つが、必ずしもこのような形状に限定されない。誘電体基板101の形状、比誘電率εr、厚さD、材質などは、設計要求や平面アンテナの使用目的などを考慮して適宜に設定される。ただし、誘電体基板101の面101aと面101bは平行であることが望ましい。 In the embodiment, the dielectric substrate 101 has a rectangular flat plate shape, but is not necessarily limited to such a shape. The shape, relative dielectric constant ε r , thickness D, material, and the like of the dielectric substrate 101 are appropriately set in consideration of design requirements and the purpose of use of the planar antenna. However, it is desirable that the surface 101a and the surface 101b of the dielectric substrate 101 are parallel.

第1導体素子110は帯状の形状を有する例えば金属箔である(図3(a)参照)。実施形態では、帯状の形状の例として、長さがLの直線状(換言すれば、細長い矩形状であり、長辺の長さをL、短辺の長さをW1とする)の形状を図示している。このような第1導体素子110は、第1導体素子110の長さ方向(第1導体素子110の形状が細長い矩形状であれば、第1導体素子110の長辺の伸びる方向)が後述する対称軸90に沿うように(この実施形態では、対称軸90は、誘電体基板101の長辺と平行である)、誘電体基板101の一方の面101aに配置されている。   The first conductor element 110 is, for example, a metal foil having a strip shape (see FIG. 3A). In the embodiment, as an example of the belt-like shape, a linear shape with a length of L (in other words, a long and narrow rectangular shape with a long side length of L and a short side length of W1) is used. It is shown. Such a first conductor element 110 has a length direction of the first conductor element 110 (the direction in which the long side of the first conductor element 110 extends if the shape of the first conductor element 110 is an elongated rectangle), which will be described later. Along the symmetry axis 90 (in this embodiment, the symmetry axis 90 is parallel to the long side of the dielectric substrate 101), the dielectric substrate 101 is disposed on one surface 101a.

この実施形態では、第1導体素子110の一端が誘電体基板101の一方の短辺に、第1導体素子110の他端が誘電体基板101の他方の短辺にそれぞれ達しているが(換言すれば、誘電体基板101の長辺の長さLdがLに等しい)、必ずしもこのような構成に限定されない。Ld≧Lであれば十分であり、さらにLd>Lの場合、第1導体素子110の両端のうちいずれかが誘電体基板101の短辺に達している構成も、或いは、第1導体素子110の両端が誘電体基板101の短辺に達していない構成も許容される。 In this embodiment, one end of the first conductor element 110 reaches one short side of the dielectric substrate 101 and the other end of the first conductor element 110 reaches the other short side of the dielectric substrate 101 (in other words, In this case, the length L d of the long side of the dielectric substrate 101 is equal to L), but it is not necessarily limited to such a configuration. It is sufficient if L d ≧ L. Further, when L d > L, either one of both ends of the first conductor element 110 reaches the short side of the dielectric substrate 101 or the first conductor. A configuration in which both ends of the element 110 do not reach the short side of the dielectric substrate 101 is also allowed.

第2導体素子120は、線対称な平板状の形状を有する例えば金属箔である(図3(b)(c)参照)。具体的には、第2導体素子120は、線対称を定める直線90(以下、「対称軸90」と呼称する)の方向に長さL1(ただし、長さL1は長さLよりも短い)を有する第1縁部120aと、対称軸90に関して第1縁部120aと対称の位置にある第2縁部120bと、第1縁部120aの一端と第2縁部120bの一端(ただし、第2縁部120bの一端は、第1縁部120aの一端と対称軸90に関して対称の位置にある)とを繋ぐ第3縁部120cと、対称軸90上に定められた位置(以下、「位置S」と呼称する)と第1縁部120aの他端とを繋ぐ第4縁部120dと、対称軸90に関して第4縁部120dと対称の位置にある第5縁部120eを有する形状を持っている。以下、特に断りのない限り、第2縁部120bと第5縁部120eの説明を省略する。第2導体素子120の対称性を考慮すると、第2縁部120bについては第1縁部120aの説明を、第5縁部120eについては第4縁部120dの説明を、参酌することで理解できるからである。   The second conductor element 120 is, for example, a metal foil having a line-symmetric plate shape (see FIGS. 3B and 3C). Specifically, the second conductor element 120 has a length L1 in the direction of a straight line 90 (hereinafter referred to as “symmetric axis 90”) that defines line symmetry (however, the length L1 is shorter than the length L). Having a first edge 120a, a second edge 120b in a position symmetrical to the first edge 120a with respect to the symmetry axis 90, one end of the first edge 120a and one end of the second edge 120b (however, One end of the second edge portion 120b is connected to the third edge portion 120c that connects one end of the first edge portion 120a and the symmetry axis 90, and a position defined on the symmetry axis 90 (hereinafter referred to as "position"). S ”) and the other end of the first edge 120a, and a shape having a fifth edge 120e symmetrical to the fourth edge 120d with respect to the symmetry axis 90. ing. Hereinafter, description of the 2nd edge part 120b and the 5th edge part 120e is abbreviate | omitted unless there is particular notice. Considering the symmetry of the second conductor element 120, the description of the first edge 120a can be understood with respect to the second edge 120b, and the explanation of the fourth edge 120d can be understood with respect to the fifth edge 120e. Because.

この実施形態では、第2導体素子120は、第3縁部120cが誘電体基板101の一方の短辺と平行になるように誘電体基板101の他方の面101bに配置されている。また、この実施形態では、設計の容易性や製造の容易性などを考慮して、第1縁部120aは対称軸90と平行な直線状の縁部であり、第3縁部120cは第2導体素子120を正視したとき(換言すれば、第2導体素子120の板面の法線と平行な方向から第2導体素子120を見たとき)の対称軸90の垂直線に平行な直線状の縁部であるが、必ずしもこのような形状に限定されず、その少なくとも一部が曲線状であってもよい。   In this embodiment, the second conductor element 120 is disposed on the other surface 101 b of the dielectric substrate 101 so that the third edge 120 c is parallel to one short side of the dielectric substrate 101. In this embodiment, the first edge 120a is a straight edge parallel to the symmetry axis 90 and the third edge 120c is the second in consideration of the ease of design and the ease of manufacture. When the conductor element 120 is viewed from the front (in other words, when the second conductor element 120 is viewed from a direction parallel to the normal line of the plate surface of the second conductor element 120), the linear shape parallel to the vertical line of the symmetry axis 90 However, it is not necessarily limited to such a shape, and at least a part thereof may be curved.

また、この実施形態では、第2導体素子120を正視したとき、第1縁部120aは誘電体基板101の一方の長辺に、第2縁部120bは誘電体基板101の他方の長辺にそれぞれ重なり(換言すれば、第1縁部120aと第2縁部120bとの距離W[つまり第3縁部120cの長さW]が誘電体基板101の短辺の長さWdに等しい)、第3縁部120cは誘電体基板101の一方の短辺に一致しているが、このような構成に限定されない。第3縁部120cが誘電体基板101の短辺に一致しない構成も許容される。また、Wd≧Wであれば十分であり、さらにWd>Wの場合、第1縁部120aと第2縁部120bのうちいずれかが誘電体基板101の長辺と重なる構成も、或いは、第1縁部120aと第2縁部120bが誘電体基板101の長辺と重ならない構成も許容される。 In this embodiment, when the second conductor element 120 is viewed from the front, the first edge 120 a is on one long side of the dielectric substrate 101, and the second edge 120 b is on the other long side of the dielectric substrate 101. overlap each (in other words, first edge 120a and the distance W [i.e. third edge 120c of length W] between the second edge 120b is equal to the length W d of the short side of the dielectric substrate 101) The third edge 120c coincides with one short side of the dielectric substrate 101, but is not limited to such a configuration. A configuration in which the third edge 120c does not coincide with the short side of the dielectric substrate 101 is also allowed. If W d ≧ W is sufficient, and if W d > W, either the first edge portion 120a or the second edge portion 120b may overlap with the long side of the dielectric substrate 101, or In addition, a configuration in which the first edge portion 120a and the second edge portion 120b do not overlap with the long side of the dielectric substrate 101 is allowed.

位置Sは、第2導体素子120を正視したとき、第3縁部120cと対称軸90との交点Aを一端とし当該一端Aから第2導体素子120に対する第1導体素子110の位置に応じて定められた距離Lcだけ離れた対称軸90上の位置を他端(ただし、この他端は第3縁部120cに関して第1縁部120aの他端と同じ側に位置する)とする線分R上(ただし、線分Rの両端を除く)に位置している。ここで「第2導体素子120を正視したとき、線分Rの他端が、第3縁部120cに関して第1縁部120aの他端と同じ側に位置する」ことは、「第3縁部120cの両端を通る直線と面101a(あるいは面101b)の法線を含む平面で分けられた二つの空間のうち、線分Rの他端は、第1縁部120aの他端が位置する空間と同じ空間に含まれる」ことである。距離Lcについては後述する。 The position S corresponds to the position of the first conductor element 110 with respect to the second conductor element 120 from the one end A with the intersection A between the third edge 120c and the axis of symmetry 90 as one end when the second conductor element 120 is viewed from the front. defined distance L c only the other end position on the distant symmetry axis 90 (although this other end is located on the same side as the other end of the first edge portion 120a with respect to the third edge 120c) and the line segment It is located on R (except for both ends of line segment R). Here, "when the second conductor element 120 is viewed from the front, the other end of the line segment R is located on the same side as the other end of the first edge 120a with respect to the third edge 120c" means "the third edge Of the two spaces divided by the straight line passing through both ends of 120c and the plane including the normal of surface 101a (or surface 101b), the other end of line segment R is the space where the other end of first edge 120a is located. Is included in the same space. The distance L c will be described later.

さらに好ましくは、第2導体素子120を正視したとき、位置Sは、線分Rにおいて、交点Aと、第1縁部120aの他端と第2縁部120bの他端とを結ぶ直線と対称軸90との交点Bと、の間の部分(ただし、交点Aと交点Bを除く)に位置している。これは、位置Sから第3縁部120cまでの距離L2について、L2<L1であることを意味する。このことは、<原理>欄にて説明した「縁部分Tの外端(長いエレメントから遠い側の端)で定まる短いエレメントの長さは、縁部分Tの内端(長いエレメントに近い側の端)で定まる短いエレメントの長さよりも長い」ことに対応する。なお、本実施形態では、「位置Sから第3縁部120cまでの距離」は、対称軸90と平行な直線であって位置Sを通る直線と第3縁部120cとの交点と位置Sとの長さである。   More preferably, when the second conductor element 120 is viewed from the front, the position S is symmetric with respect to a straight line connecting the intersection A and the other end of the first edge 120a and the other end of the second edge 120b in the line segment R. It is located at a portion between the intersection point B and the axis 90 (except for the intersection point A and the intersection point B). This means that L2 <L1 with respect to the distance L2 from the position S to the third edge 120c. This means that the length of the short element determined at the outer end (end far from the long element) of the edge portion T described in the <principle> column is the inner end of the edge portion T (on the side closer to the long element). Corresponds to “longer than the length of the short element determined by the end)”. In the present embodiment, the “distance from the position S to the third edge 120c” is a straight line parallel to the axis of symmetry 90 and passing through the position S and the intersection of the third edge 120c and the position S. Is the length of

<原理>欄にて説明したように、連続的に変化する共振周波数は面状エレメントの縁部分Tの形状に大きく依存するところ、縁部分Tに相当する第4縁部120dの形状は、所望のVSWR特性が得られるように適宜に定めることができる。ただし、第4縁部120dは、第2導体素子120を正視したとき、第4縁部120d上(ただし、第4縁部120dが対称軸90と平行な縁部を含む場合には、当該縁部上を除く)の任意の1点Kを通る対称軸90と平行な直線と第4縁部120dとの交点が一つ(つまり点Kのみ)であるような形状であることが望ましい。   As described in the <Principle> column, the continuously changing resonance frequency greatly depends on the shape of the edge portion T of the planar element, and the shape of the fourth edge portion 120d corresponding to the edge portion T is desired. The VSWR characteristics can be determined as appropriate. However, when the second conductor element 120 is viewed from the front, the fourth edge 120d is on the fourth edge 120d (however, if the fourth edge 120d includes an edge parallel to the symmetry axis 90) It is desirable that the shape is such that there is only one intersection (that is, only the point K) between the straight line parallel to the symmetry axis 90 passing through any one point K (excluding the upper part) and the fourth edge 120d.

このような第4縁部120dの形状の一例として、第4縁部120d上(ただし、第4縁部120dが対称軸90と平行な縁部を含む場合には、当該縁部上を除く)の任意の異なる2点P,Q(ただし、対称軸90に近い方の点をPとする)について、点Pから第3縁部120cまでの距離LPと点Qから第3縁部120cまでの距離LQとの間にLP≦LQが成立する形状を例示できる。なお、本実施形態では、「第4縁部120d上の点(点P,Q)から第3縁部120cまでの距離」は、対称軸90と平行な直線であって当該点を通る直線と第3縁部120cとの交点と当該点との長さである。 As an example of the shape of the fourth edge 120d, on the fourth edge 120d (however, when the fourth edge 120d includes an edge parallel to the symmetry axis 90, the edge is excluded). For any two different points P and Q (where P is the point closer to the symmetry axis 90), the distance L P from the point P to the third edge 120c and the point Q to the third edge 120c A shape in which L P ≦ L Q is established between the distance L Q and the distance L Q can be exemplified. In the present embodiment, the “distance from the point (points P, Q) on the fourth edge 120d to the third edge 120c” is a straight line parallel to the symmetry axis 90 and passing through the point. This is the length between the intersection with the third edge 120c and the point.

図3に示す実施形態では、具体的には、第4縁部120dは、
(1)位置Sから第1縁部120aに向かって所定の長さW3/2だけ離れた位置S1と位置Sとを繋ぐ、対称軸90と直交する方向に平行な直線状の第4a縁部120fと、
(2)第1縁部120aの他端から対称軸90に向かって所定の長さ(W−W2)/2だけ離れた位置S2と第1縁部120aの他端とを繋ぐ、対称軸90と直交する方向に平行な直線状の第4b縁部120gと、
(3)第4a縁部120fの一端(位置S1)と第4b縁部120gの一端(位置S2)とを繋ぐ第4c縁部120hと
を含んでいる(ただし、W3<W2)。この実施形態では、設計の容易性や製造の容易性などを考慮して、第4a縁部120f、第4b縁部120g、第4c縁部120hはいずれも直線状の縁部であるが、必ずしもこのような形状に限定されず、その少なくとも一部が曲線状であってもよい。また、この実施形態では、第4a縁部120f、第4b縁部120g、第4c縁部120hはいずれも第3縁部120cと平行であるが、必ずしもこのような構成に限定されない。さらに、第4縁部120dは、上述の3つの縁部(第4a縁部120f、第4b縁部120g、第4c縁部120h)で構成される形状に限定されず、一つの縁部で構成される形状あるいは複数の縁部が連なる折れ線状の形状を持っていてもよい。さらに、第4縁部120dの一部または全部は曲線状であってもよい。
In the embodiment shown in FIG. 3, specifically, the fourth edge 120d is
(1) A linear fourth 4a edge parallel to the direction perpendicular to the symmetry axis 90, which connects the position S1 and the position S separated from the position S by a predetermined length W3 / 2 toward the first edge 120a. 120f,
(2) The symmetry axis 90 that connects the position S2 separated from the other end of the first edge 120a by a predetermined length (W−W2) / 2 toward the symmetry axis 90 and the other end of the first edge 120a. A linear fourth b edge 120g parallel to the direction perpendicular to
(3) It includes a fourth c edge 120h that connects one end (position S1) of the 4a edge 120f and one end (position S2) of the fourth b edge 120g (W3 <W2). In this embodiment, the 4a edge 120f, the 4b edge 120g, and the 4c edge 120h are all linear edges in consideration of the ease of design and the ease of manufacture. It is not limited to such a shape, The at least one part may be curvilinear. In this embodiment, the 4a edge part 120f, the 4b edge part 120g, and the 4c edge part 120h are all parallel to the third edge part 120c, but are not necessarily limited to such a configuration. Further, the fourth edge 120d is not limited to the shape constituted by the above-described three edges (the fourth a edge 120f, the fourth b edge 120g, and the fourth c edge 120h), and is constituted by one edge. Or a polygonal line shape in which a plurality of edges are continuous. Furthermore, a part or all of the fourth edge 120d may be curved.

第1導体素子110は、誘電体基板101を正視したとき(換言すれば、誘電体基板101の面101aまたは面101bの法線と平行な方向から誘電体基板101を見たとき)、上述のように対称軸90に沿って配置されており、より具体的には、この実施形態では、誘電体基板101を正視したとき、第1導体素子110の二つの短辺の中点を結ぶ線分が対称軸90と重なるように配置されている。誘電体基板101を正視したときの第1導体素子110と第2導体素子120との位置関係は次のとおりである。すなわち、誘電体基板101を正視したとき、第1導体素子110の一端が第3縁部120cの近傍(例えば数十分の一波長を超えない程度)に位置し、第1導体素子110の他端が、第3縁部120cに関して第1縁部120aの他端と同じ側に位置している。ただし、設計の容易性などを考慮すると、誘電体基板101を正視したとき、第1導体素子110の一端が第3縁部120cに重なることが好ましい。ここで「誘電体基板101を正視したとき、第1導体素子110の他端が、第3縁部120cに関して第1縁部120aの他端と同じ側に位置している」ことは、「第3縁部120cの両端を通る直線と面101a(あるいは面101b)の法線を含む平面で分けられた二つの空間のうち、第1導体素子110の他端は、第1縁部120aの他端が位置する空間と同じ空間に含まれる」ことである。   When the first conductive element 110 is viewed from the front of the dielectric substrate 101 (in other words, when the dielectric substrate 101 is viewed from a direction parallel to the normal of the surface 101a or the surface 101b of the dielectric substrate 101), More specifically, in this embodiment, when the dielectric substrate 101 is viewed from the front, the line segment connecting the midpoints of the two short sides of the first conductor element 110 is arranged in this embodiment. Are arranged so as to overlap the symmetry axis 90. The positional relationship between the first conductor element 110 and the second conductor element 120 when the dielectric substrate 101 is viewed from the front is as follows. That is, when the dielectric substrate 101 is viewed from the front, one end of the first conductor element 110 is positioned in the vicinity of the third edge portion 120c (for example, not exceeding a few tenths of one wavelength). The end is located on the same side as the other end of the first edge 120a with respect to the third edge 120c. However, considering the ease of design and the like, it is preferable that one end of the first conductor element 110 overlaps the third edge 120c when the dielectric substrate 101 is viewed from the front. Here, "when the dielectric substrate 101 is viewed from the front, the other end of the first conductor element 110 is located on the same side as the other end of the first edge 120a with respect to the third edge 120c" Of the two spaces divided by the plane including the straight line passing through both ends of the three edge portions 120c and the normal line of the surface 101a (or the surface 101b), the other end of the first conductor element 110 is the other of the first edge portion 120a. It is included in the same space where the end is located. "

上述の距離Lcは、誘電体基板101を正視したときの第1導体素子110の一端と第3縁部120cとの距離をdとすると、例えばLc=α×(L±d)である。ここでは、誘電体基板101を正視したときの第1導体素子110の一端が第2導体素子120に重なる場合を+、そうでない場合を−と定義した。αは、1未満の正の定数であり、好ましくは0.5未満の正の定数である。 The distance L c described above is, for example, L c = α × (L ± d), where d is the distance between one end of the first conductor element 110 and the third edge 120c when the dielectric substrate 101 is viewed from the front. . Here, the case where one end of the first conductor element 110 overlaps the second conductor element 120 when the dielectric substrate 101 is viewed from the front is defined as +, and the case where it is not is defined as −. α is a positive constant less than 1, and preferably a positive constant less than 0.5.

給電点は、第3縁部120cに近い方の端部である第1導体素子110の一端(図3中の点C)、および、第2導体素子120を正視したとき、対称軸90が重なる第3縁部120cの部位(図3中の点A)である。この実施形態では、誘電体基板101を正視したとき、第1導体素子110の給電点(図3中の点C)が第2導体素子120の給電点(図3中の点A)に重なるように第1導体素子110と第2導体素子120が配置されている。   The feeding point is one end of the first conductor element 110 (point C in FIG. 3), which is the end portion closer to the third edge 120c, and the symmetry axis 90 when the second conductor element 120 is viewed from the front. It is the site | part (point A in FIG. 3) of the 3rd edge part 120c. In this embodiment, when the dielectric substrate 101 is viewed from the front, the feeding point of the first conductor element 110 (point C in FIG. 3) overlaps the feeding point of the second conductor element 120 (point A in FIG. 3). The first conductor element 110 and the second conductor element 120 are disposed on the front side.

このような平面アンテナ100は、具体例として1.5GHz帯から3.2GHz帯の全帯域において良好なVSWR特性(ここでは、VSWRが約2以下を「良好」としている)を持つアンテナとして構成できる。この具体例では、第1導体素子110の長さLと長さL1との合計は、1.7GHz〜1.9GHzの周波数帯域で1波長に相当する長さであり、第1導体素子110の長さLと位置Sから第3縁部120cまでの距離L2との合計は、2.8GHz〜3.0GHzの周波数帯域で1波長に相当する長さであり、例えば、εr=3.3、D=1.6[mm]、L=78.5[mm]、W1=3[mm]、L1=47[mm]、L2=15[mm]、W=22[mm]、W2=11.5[mm]、W3=1[mm]である。この場合の図3に示す平面アンテナ100のVSWR特性と放射パターンを図4と図5に示す。図4から明らかなように、1.5GHz帯から3.2GHz帯の全帯域において良くインピーダンス整合が実現している。また、図5から明なように、XY平面において無指向性、ZX平面において8の字特性を示す。ここでの、XY平面とZX平面は図3中に示すとおりである。なお、主偏波に対して、交差偏波が非常に小さく、当該放射パターン図の範囲外となるため、図5では主偏波のみを示してある。 As a specific example, such a planar antenna 100 can be configured as an antenna having a good VSWR characteristic (here, VSWR of about 2 or less is “good”) in the entire band from 1.5 GHz to 3.2 GHz. In this specific example, the sum of the length L and the length L1 of the first conductor element 110 is a length corresponding to one wavelength in the frequency band of 1.7 GHz to 1.9 GHz, and the length of the first conductor element 110. The sum of L and the distance L2 from the position S to the third edge 120c is a length corresponding to one wavelength in the frequency band of 2.8 GHz to 3.0 GHz. For example, ε r = 3.3, D = 1.6 [mm ], L = 78.5 [mm], W1 = 3 [mm], L1 = 47 [mm], L2 = 15 [mm], W = 22 [mm], W2 = 11.5 [mm], W3 = 1 [mm] It is. The VSWR characteristics and radiation pattern of the planar antenna 100 shown in FIG. 3 in this case are shown in FIGS. As is clear from FIG. 4, impedance matching is well realized in the entire band from 1.5 GHz to 3.2 GHz. Further, as is clear from FIG. 5, omnidirectionality is shown on the XY plane, and a figure 8 characteristic is shown on the ZX plane. The XY plane and the ZX plane here are as shown in FIG. In addition, since the cross polarization is very small with respect to the main polarization and is outside the range of the radiation pattern diagram, only the main polarization is shown in FIG.

<変形例>
平面アンテナ100の変形例である平面アンテナ100aを図6に示す。平面アンテナ100aと平面アンテナ100に共通の構成要素には同じ符号を用いて重複説明を省略し、平面アンテナ100aと平面アンテナ100で異なる技術事項について説明する。
<Modification>
A planar antenna 100a, which is a modification of the planar antenna 100, is shown in FIG. The same reference numerals are used for components common to the planar antenna 100a and the planar antenna 100, and a duplicate description is omitted, and technical matters that are different between the planar antenna 100a and the planar antenna 100 will be described.

平面アンテナ100aでは、第1導体素子110の他端に、対称軸90と直交する方向での第1導体素子110の幅W1よりも広い幅を有する第3導体素子111が接続されている。変形例では、導体素子111は矩形の形状を有する例えば金属箔である。このような構成はいわゆる容量装荷型であり、平面アンテナ100に含まれる第1導体素子110の対称軸90の方向の長さLと比べて、第1導体素子110の長さと第3導体素子111の対称軸90の方向の長さの合計長Lmを短くすることができる(Lm<L)。 In the planar antenna 100a, a third conductor element 111 having a width wider than the width W1 of the first conductor element 110 in the direction orthogonal to the symmetry axis 90 is connected to the other end of the first conductor element 110. In the modification, the conductor element 111 is, for example, a metal foil having a rectangular shape. Such a configuration is a so-called capacitive loading type, and the length of the first conductor element 110 and the third conductor element 111 are compared with the length L in the direction of the symmetry axis 90 of the first conductor element 110 included in the planar antenna 100. The total length L m in the direction of the symmetry axis 90 can be shortened (L m <L).

この他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

Claims (4)

誘電体基板と、
上記誘電体基板の一方の面に配置されている第1導体素子と、
上記誘電体基板の他方の面に配置されている第2導体素子と
を含み、
上記第1導体素子は長さLの帯状の形状を有し、
上記第2導体素子は、線対称な平板状の形状を有し、
上記第2導体素子は、上記線対称を定める直線(以下、「対称軸」と呼称する)の方向に長さL1(ただし、当該長さL1は上記長さLよりも短い)を有する第1縁部と、対称軸に関して第1縁部と対称の位置にある第2縁部と、第1縁部の一端と第2縁部の一端とを繋ぐ第3縁部と、対称軸上に定められた位置(以下、「位置S」と呼称する)と第1縁部の他端とを繋ぐ第4縁部と、対称軸に関して第4縁部と対称の位置にある第5縁部とを有し、
上記位置Sは、上記第2導体素子を正視したとき、上記第3縁部と上記対称軸との交点Aを一端とし当該一端から上記第2導体素子に対する上記第1導体素子の位置に応じて定められた距離だけ離れた上記対称軸上の位置を他端(ただし、当該他端は上記第3縁部に関して上記第1縁部の他端と同じ側に位置する)とする線分上(ただし、当該線分の両端を除く)に位置しており、
上記第1導体素子は、上記対称軸に沿って配置されており、
上記誘電体基板を正視したとき、上記第1導体素子の一端は上記第3縁部の近傍に位置し、上記第1導体素子の他端は上記第3縁部に関して上記第1縁部の他端と同じ側に位置しており、
給電点は、上記第1導体素子の一端、および、上記第2導体素子を正視したとき、上記対称軸が重なる上記第3縁部の部位である
ことを特徴とする平面アンテナ。
A dielectric substrate;
A first conductor element disposed on one surface of the dielectric substrate;
A second conductor element disposed on the other surface of the dielectric substrate,
The first conductor element has a strip shape with a length L,
The second conductor element has a line-symmetric plate shape,
The second conductor element has a length L1 (however, the length L1 is shorter than the length L) in a direction of a straight line that defines the line symmetry (hereinafter referred to as “symmetric axis”). The edge, the second edge that is symmetrical to the first edge with respect to the axis of symmetry, the third edge that connects one end of the first edge and one end of the second edge, and the axis of symmetry are defined. A fourth edge that connects the designated position (hereinafter referred to as “position S”) and the other end of the first edge, and a fifth edge that is symmetrical to the fourth edge with respect to the symmetry axis. Have
When the second conductor element is viewed from the front, the position S has an intersection A between the third edge and the symmetry axis as one end, and the position S corresponds to the position of the first conductor element with respect to the second conductor element from the one end. A position on the axis of symmetry that is a predetermined distance away from the other end (however, the other end is located on the same side as the other end of the first edge with respect to the third edge) ( (Except for both ends of the line segment)
The first conductor element is disposed along the symmetry axis,
When the dielectric substrate is viewed from the front, one end of the first conductor element is positioned in the vicinity of the third edge, and the other end of the first conductor element is the other of the first edge with respect to the third edge. Located on the same side as the edge,
The planar antenna, wherein the feeding point is a portion of the third edge portion where the symmetry axis overlaps when one end of the first conductor element and the second conductor element are viewed from the front.
請求項1に記載の平面アンテナにおいて、
上記位置Sは、上記線分において、上記交点Aと、上記第2導体素子を正視したとき、上記第1縁部の他端と上記第2縁部の他端とを結ぶ直線と上記対称軸との交点Bと、の間の部分(ただし、上記交点Aと当該交点Bを除く)に位置している
ことを特徴とする平面アンテナ。
The planar antenna according to claim 1, wherein
In the line segment, the position S is a line that connects the intersection A and the other end of the second edge and the axis of symmetry when the second conductor element is viewed from the front. A planar antenna, which is located at a portion between the intersection point B and (except for the intersection point A and the intersection point B).
請求項2に記載の平面アンテナにおいて、
上記第1導体素子の長さLと上記第1縁部の長さL1との合計は、1.7GHz〜1.9GHzの周波数帯域で1波長に相当する長さであり、
上記第1導体素子の長さLと、上記位置Sから上記第3縁部までの距離L2と、の合計は、2.8GHz〜3.0GHzの周波数帯域で1波長に相当する長さである
ことを特徴とする平面アンテナ。
The planar antenna according to claim 2,
The sum of the length L of the first conductor element and the length L1 of the first edge is a length corresponding to one wavelength in a frequency band of 1.7 GHz to 1.9 GHz,
The sum of the length L of the first conductor element and the distance L2 from the position S to the third edge is a length corresponding to one wavelength in the frequency band of 2.8 GHz to 3.0 GHz. A characteristic planar antenna.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の平面アンテナにおいて、
上記第1導体素子の他端に、上記対称軸と直交する方向での第1導体素子の幅よりも広い幅を有する導体素子が接続されている
ことを特徴とする平面アンテナ。
The planar antenna according to any one of claims 1 to 3,
A planar antenna, wherein a conductor element having a width wider than a width of the first conductor element in a direction orthogonal to the symmetry axis is connected to the other end of the first conductor element.
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