JP5952718B2 - Antenna device and its reflector - Google Patents
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Description
本発明は、複数の周波数帯域の電磁波を複数の反射板に個々に反射させるアンテナ装置、その反射板、に関する。 The present invention relates to an antenna device for reflecting electromagnetic waves in a plurality of frequency bands individually to a plurality of reflectors, and the reflector.
本出願人は、複数の周波数を共用することができ、設置スペースを削減した、アンテナ装置を提案している(たとえば、特許文献1参照)。そのアンテナ装置は、複数の反射板、および、アンテナ素子、を備えている。そのアンテナ素子は、複数の周波数帯域で動作する多周波数共用または広帯域用として形成されており、複数の周波数帯域の電磁波である電波の送信や受信などの通信を実行する。また、複数の反射板は、上述のようなアンテナ素子で通信される、少なくとも一の周波数帯域の電波を各々反射する。 The present applicant has proposed an antenna device that can share a plurality of frequencies and has reduced installation space (see, for example, Patent Document 1). The antenna device includes a plurality of reflectors and an antenna element. The antenna element is formed for multi-frequency sharing or broadband operation that operates in a plurality of frequency bands, and performs communications such as transmission and reception of radio waves that are electromagnetic waves in a plurality of frequency bands. Further, the plurality of reflecting plates each reflect radio waves in at least one frequency band communicated by the antenna element as described above.
特許文献1のアンテナ装置では、上述のような反射板がメタマテリアル構造に形成されている。このメタマテリアル構造は、角柱状や円柱状の線材などからなる誘電体を、周波数より充分に小さな距離で等間隔に格子状に組み合わせた、周期配列構造に形成されている。このようなメタマテリアル構造の反射板は、人工的な周期構造により負の誘電率を有しており、その格子状の配列構造の周期間隔に対応したバンドギャップも有している。このようなメタマテリアル構造の反射板は、たとえば、周波数が10GHz以下の電波に適用する場合、誘電体からなる線材などの寸法は数mm単位とすることができるので、マクロな部品として容易に製造することができる。 In the antenna device of Patent Document 1, the above-described reflector is formed in a metamaterial structure. This metamaterial structure is formed in a periodic arrangement structure in which dielectrics made of prismatic or cylindrical wire rods are combined in a lattice shape at equal intervals at a distance sufficiently smaller than the frequency. Such a metamaterial-structured reflector has a negative dielectric constant due to an artificial periodic structure, and also has a band gap corresponding to the periodic interval of the lattice-like arrangement structure. Such a metamaterial-structured reflector can be easily manufactured as a macro component because, for example, when applied to radio waves having a frequency of 10 GHz or less, the dimensions of the wire made of a dielectric can be in units of several millimeters. can do.
特許文献1のアンテナ装置では、複数のメタマテリアル構造の反射板の各々が、所望の少なくとも一の周波数帯域の電波を反射する形状に形成されており、複数の周波数帯域の電波に対応した位置に配置されている。このため、複数のメタマテリアル構造の反射板の各々では、メタマテリアル構造の複数の誘電体の間隔が、各々反射する複数の電波の周波数帯域の比率と同一とされている。 In the antenna device of Patent Document 1, each of the plurality of metamaterial-structured reflectors is formed in a shape that reflects radio waves in a desired at least one frequency band, and is located at a position corresponding to radio waves in a plurality of frequency bands. Has been placed. For this reason, in each of the reflectors having a plurality of metamaterial structures, the intervals between the plurality of dielectrics of the metamaterial structure are set to be the same as the ratio of the frequency bands of the plurality of reflected radio waves.
また、このような略正方形の複数のメタマテリアル構造の反射板は、各々の略直交する二辺のサイズも、各々反射する複数の電波の周波数帯域の比率と同一とされている。さらには、この複数の周波数帯域に対応した個数のメタマテリアル構造の反射板は、その表面が送受信する電波の方向と略直交するように、送受信する電波の方向に配列されている。この複数の周波数帯域に対応した個数のメタマテリアル構造の反射板とアンテナ素子との距離も、複数の周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置されている。 In addition, in such a substantially square reflector having a plurality of metamaterial structures, the sizes of two substantially orthogonal sides are the same as the ratio of the frequency bands of the plurality of reflected radio waves. Furthermore, the number of metamaterial structure reflectors corresponding to the plurality of frequency bands are arranged in the direction of the radio waves to be transmitted and received so that the surface thereof is substantially orthogonal to the direction of the radio waves to be transmitted and received. The distances between the number of metamaterial structure reflectors corresponding to the plurality of frequency bands and the antenna elements are also arranged at the same ratio as the ratio of the plurality of frequency bands.
このため、特許文献1のアンテナ装置では、複数のメタマテリアル構造の反射板は、複数の周波数帯域においてバンドギャップを形成する。このようなアンテナ装置は、たとえば、複数の周波数帯域で水平面内のビーム幅が同一の放射パターンで、同一の無線ゾーンをカバーすることができるので、陸上移動無線通信用の基地局などに適用することができる。なお、上述のようなアンテナ装置を最小に形成する場合、アンテナ素子に対する複数のメタマテリアル構造の反射板の距離は、各々が反射する電波の周波数帯域の中心周波数の波長と同一となる。また、メタマテリアル構造の反射板が正方形に形成されている場合、その一辺も各々が反射する電波の周波数帯域の中心周波数の波長と同一となる。 For this reason, in the antenna device of Patent Document 1, the reflectors having a plurality of metamaterial structures form band gaps in a plurality of frequency bands. Such an antenna device, for example, can cover the same radio zone with a radiation pattern having the same beam width in a horizontal plane in a plurality of frequency bands, and thus is applied to a base station for land mobile radio communication. be able to. In addition, when the antenna device as described above is formed to the minimum, the distance between the reflectors of the plurality of metamaterial structures with respect to the antenna element is the same as the wavelength of the center frequency of the frequency band of the radio wave reflected by each. In addition, when the metamaterial structure reflector is formed in a square shape, one side of the reflector is the same as the wavelength of the center frequency of the frequency band of the radio wave reflected by each.
また、上述のようなアンテナ装置において、最大の反射板を金属で形成することもできる。そのアンテナ装置を最小に形成する場合、金属製の反射板も複数のメタマテリアル構造の反射板とともにアンテナ素子に対し、反射する電波の周波数帯域の中心周波数の波長と同一の位置に配置される。そして、金属製の反射板も正方形に形成される場合、やはり反射する電波の周波数帯域の中心周波数の波長と、一辺が同一とされる。 In the antenna device as described above, the largest reflector can be formed of metal. When the antenna device is formed to the minimum, the metal reflector is also disposed at the same position as the wavelength of the center frequency of the frequency band of the reflected radio wave with respect to the antenna element together with the reflectors of the plurality of metamaterial structures. And when a metal reflector is also formed in a square, the side of the wavelength of the center frequency of the frequency band of the reflected radio wave is also made the same.
しかしながら、上述のアンテナ装置では、複数の反射板をメタマテリアル構造に形成している。このようなメタマテリアル構造は、前述のように角柱状や円柱状の線材などからなる誘電体を格子状に組み合わせている。このため、メタマテリアル構造の反射板を極薄に形成することは困難であり、その板厚は無視することができない。 However, in the above-described antenna device, a plurality of reflectors are formed in a metamaterial structure. In such a metamaterial structure, as described above, dielectrics composed of prismatic or cylindrical wires are combined in a lattice shape. For this reason, it is difficult to form a reflection plate having a metamaterial structure, and its thickness cannot be ignored.
したがって、上述のようなアンテナ装置では、周波数帯域が相違する複数のメタマテリアル構造の反射板が、その板厚のために接触しないように配置する必要がある。このため、複数のメタマテリアル構造の反射板とアンテナ素子とを、複数の周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置するためには、複数の周波数帯域の組み合わせに制限がある。 Therefore, in the antenna device as described above, it is necessary to arrange the reflectors having a plurality of metamaterial structures having different frequency bands so that they do not come into contact with each other due to the plate thickness. For this reason, in order to arrange the reflectors having a plurality of metamaterial structures and the antenna elements at positions having the same ratio as the ratio of the plurality of frequency bands, there are limitations on combinations of the plurality of frequency bands.
とくに、前述のようにアンテナ装置を最小に形成する場合、アンテナ素子に対する複数のメタマテリアル構造の反射板の距離を、各々が反射する電波の周波数帯域の中心周波数の波長と同一とする必要がある。このため、共用する周波数の比率が小さい場合、複数のメタマテリアル構造の反射板が干渉して適正な位置に配置できないことがある。同様に、複数のメタマテリアル構造の反射板とともに金属反射板を配置する場合も、この金属反射板にメタマテリアル構造の反射板が干渉して適正な位置に配置できないことがある。 In particular, when the antenna device is formed to a minimum as described above, the distance between the reflectors of the plurality of metamaterial structures with respect to the antenna element needs to be the same as the wavelength of the central frequency of the frequency band of the radio wave reflected by each. . For this reason, when the ratio of the frequency to be shared is small, the reflectors of a plurality of metamaterial structures may interfere with each other and cannot be disposed at an appropriate position. Similarly, when a metal reflector is disposed together with a plurality of reflectors having a metamaterial structure, the reflector having the metamaterial structure may interfere with the metal reflector and may not be disposed at an appropriate position.
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、利用する複数の周波数帯域の比率と同一の比率の位置に、複数のメタマテリアル構造の反射板をアンテナ素子に対して配置する場合でも、複数の周波数帯域の組み合わせに制限がない、アンテナ装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a case where a plurality of metamaterial structure reflectors are arranged with respect to an antenna element at the same ratio as a ratio of a plurality of frequency bands to be used. However, the present invention provides an antenna device in which there is no restriction on the combination of a plurality of frequency bands.
上述のような課題を解決するため、本発明のアンテナ装置は、複数の周波数帯域の電磁波を通信するアンテナ素子と、少なくとも一の前記周波数帯域の電磁波を各々反射する複数の反射板と、前記アンテナ素子に対して複数の前記反射板を複数の前記周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置している板配置手段と、を有しており、少なくとも一の前記反射板は、誘電体によりメタマテリアル構造に形成されており、少なくとも一の前記メタマテリアル構造の反射板は、隣接する他の前記反射板と干渉しない形状に形成されている。 In order to solve the above-described problems, an antenna device according to the present invention includes an antenna element that communicates electromagnetic waves in a plurality of frequency bands, a plurality of reflecting plates that respectively reflect at least one electromagnetic wave in the frequency bands, and the antenna. A plurality of reflectors arranged at the same ratio as the ratio of the plurality of frequency bands to the element, and at least one of the reflectors is made of a dielectric. The metamaterial structure is formed, and at least one reflector of the metamaterial structure is formed in a shape that does not interfere with other adjacent reflectors.
上述のようなアンテナ装置において、さらなる発明としては、少なくとも一の前記メタマテリアル構造の反射板は、隣接する他の前記反射板と干渉する部分が切除された形状に形成されている。 In the antenna apparatus as described above, as a further invention, at least one reflector of the metamaterial structure is formed in a shape in which a portion that interferes with another adjacent reflector is removed.
上述のようなアンテナ装置において、さらなる発明としては、一の前記反射板は、金属で形成されていて一の周波数帯域の電磁波を反射し、前記板配置手段は、前記電磁波の方向に順番に前記アンテナ素子およびメタマテリアル構造の前記反射板および金属製の前記反射板を配置している。 In the antenna device as described above, as a further invention, one of the reflectors is made of metal and reflects an electromagnetic wave in one frequency band, and the plate arrangement means is arranged in order in the direction of the electromagnetic wave. The antenna element and the reflector having a metamaterial structure and the metal reflector are disposed.
上述のようなアンテナ装置において、さらなる発明としては、一の前記メタマテリアル構造の反射板は、隣接する金属製の前記反射板と干渉しない形状に形成されている。 In the antenna device as described above, as a further invention, the reflection plate having one metamaterial structure is formed in a shape that does not interfere with the adjacent reflection plate made of metal.
上述のようなアンテナ装置において、さらなる発明としては、複数の前記反射板は、その表面が前記電磁波の方向と直交しており、複数の前記周波数帯域の比率および相互のサイズの比率が同一の相似形状に形成されている。 In the antenna device as described above, as a further invention, a plurality of the reflectors are similar in that the surfaces thereof are orthogonal to the direction of the electromagnetic wave, and the ratio of the plurality of frequency bands and the ratio of the mutual sizes are the same. It is formed into a shape.
上述のようなアンテナ装置において、さらなる発明としては、複数の前記反射板は、各々が反射する少なくとも一の前記電磁波の波長と各辺が同長の正方形に形成されており、前記板配置手段は、前記アンテナ素子に対して複数の前記反射板を各々が反射する少なくとも一の前記電磁波の波長の距離に配置している。 In the antenna device as described above, as a further invention, the plurality of reflectors are formed in a square having the same length as each wavelength and at least one of the electromagnetic waves reflected by each of the reflectors. The plurality of reflectors are arranged at a distance of at least one wavelength of the electromagnetic wave that each reflects from the antenna element.
本発明の反射板は、本発明のアンテナ装置のメタマテリアル構造の前記反射板であって、前記アンテナ素子に対して複数の前記周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置されても隣接する他の前記反射板と干渉しない形状に形成されている。 The reflector of the present invention is the reflector of the metamaterial structure of the antenna device of the present invention, and is adjacent to the antenna element even if disposed at the same ratio as the ratio of the plurality of frequency bands. It is formed in a shape that does not interfere with other reflectors.
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素を一個の部材として形成していること、一つの構成要素を複数の部材で形成していること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。 The various components of the present invention do not necessarily have to be independent of each other. A plurality of components are formed as a single member, and a single component is formed of a plurality of members. It may be that a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps with a part of another component, or the like.
また、本発明で云う直交とは、直交していることを目標として形成されていればよく、数学的に厳密に直交している必要はなく、いわゆる公差を許容する。さらには、本発明で云う「相似形状の」とは、「相似」した「形状の」ことではなく、「相似形」「状である」ことを意味している。 Further, the term “orthogonal” as used in the present invention is only required to be orthogonal, and does not need to be strictly mathematically orthogonal, and allows a so-called tolerance. Furthermore, “similar shape” in the present invention means not “similar” “shape” but “similar shape” “shape”.
本発明のアンテナ装置では、アンテナ素子は、複数の周波数帯域の電磁波を通信する。複数のメタマテリアル反射板は、少なくとも一の周波数帯域の電磁波に周波数フィルターとして各々作用する。板配置手段は、アンテナ素子に対して電磁波の方向に複数のメタマテリアル反射板を配置している。このため、このアンテナ装置は、利用する複数の周波数帯域の比率と同一の比率の位置に、複数のメタマテリアル反射板とアンテナ素子とを配置する場合でも、複数の周波数帯域の組み合わせに制限がない。 In the antenna device of the present invention, the antenna element communicates electromagnetic waves in a plurality of frequency bands. The plurality of metamaterial reflectors each act as a frequency filter on electromagnetic waves in at least one frequency band. The plate arrangement means arranges a plurality of metamaterial reflectors in the direction of electromagnetic waves with respect to the antenna element. For this reason, in this antenna device, even when a plurality of metamaterial reflectors and antenna elements are arranged at the same ratio as the ratio of a plurality of frequency bands to be used, there is no restriction on the combination of the plurality of frequency bands. .
本発明の実施の一形態に関して図面を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかしながら、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。したがって、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, description will be made by defining the front-rear, left-right, up-down directions as shown. However, this is provided for the sake of convenience in order to briefly explain the relative relationship between the components. Therefore, the direction at the time of manufacture and use of the product which implements the present invention is not limited.
本実施の形態のアンテナ装置100は、図1ないし図3に示すように、一個のアンテナ素子110と、複数のメタマテリアル構造の反射板である第一および第二のメタマテリアル反射板121,122と、一個の金属製の反射板である金属反射板130と、板配置手段である板配置部材(図示せず)と、を有している。アンテナ素子110は、多周波数共用型または広帯域型に形成されており、特定の複数の周波数帯域の電磁波である電波の通信として送信および受信を実行する。第一および第二のメタマテリアル反射板121,122は、線形の直方体状のセラミックスなどの誘電体121a,122aを井桁格子に組み合わせることによりメタマテリアル構造に形成されており、三つの周波数帯域の電波の一つを個々に反射する。一個の金属反射板130は、銅などの金属製の平板で形成されており、三つの周波数帯域の電波の一つを反射する。板配置部材は、たとえば、電波や導通に影響しない透磁性で絶縁性の樹脂などにより形成されており、電波の方向に順番に前方から後方まで、アンテナ素子110および第一および第二のメタマテリアル反射板121,122および金属反射板130を配置している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
より具体的には、本実施の形態のアンテナ装置100では、金属反射板130および第一および第二のメタマテリアル反射板121,122は、その表面である前面が電波の方向と直交しており、複数の周波数帯域の比率と、相互のサイズの比率が同一の相似形状である正方形に形成されている。このため、図1に示すように、第一のメタマテリアル反射板121は、一辺がL1の正方形に形成されており、4GHzを中心周波数とする所定の周波数帯域の電波を反射する。また、第二のメタマテリアル反射板122は、一辺がL2の正方形に形成されており、2GHzを中心周波数とする所定の周波数帯域の電波を反射する。そして、金属反射板130は、一辺がL3の正方形に形成されており、800MHzを中心周波数とする所定の周波数帯域の電波を反射する。これら第一および第二のメタマテリアル反射板121,122および金属反射板130は、各々が反射する電波の中心周波数の波長の整数倍である一倍に、その一辺L1〜L3が、75mm,150mm,375mm、として形成されている。
More specifically, in the
さらには、本実施の形態のアンテナ装置100では、板配置部材は、アンテナ素子110に対してメタマテリアル反射板121,122および金属反射板130を、電波の三つの周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置している。このため、図1に示すように、第一のメタマテリアル反射板121は、アンテナ素子110に対し、反射する電波の周波数帯域の中心波長の四分の一などの距離S1の位置に配置されている。第二のメタマテリアル反射板122は、アンテナ素子110に対し、反射する電波の周波数帯域の中心波長の四分の一などの距離S2の位置に配置されている。金属反射板130は、アンテナ素子110に対し、反射する電波の周波数帯域の中心波長の四分の一などの距離S3の位置に配置されている。
Furthermore, in the
ただし、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122は、前述のように線形の直方体状の誘電体121a,122aを井桁格子に組み合わせることによりメタマテリアル構造に形成されているので、前後方向に無視できない充分な板厚を有している。そして、このような第一および第二のメタマテリアル反射板121,122が、上述のようにアンテナ素子110に対し、反射する電波の周波数帯域の中心波長と同一の距離S1,S2の位置に配置されると、図1に示すように、第一のメタマテリアル反射板121の後面は、第二のメタマテリアル反射板122の前面より後方に位置することになる。
However, since the first and
しかしながら、本実施の形態のアンテナ装置100では、第二のメタマテリアル反射板122は、図3に示すように、隣接する他の反射板である第一のメタマテリアル反射板121と干渉する部分122bが切除された形状に形成されている。このため、第二のメタマテリアル反射板122は、第一のメタマテリアル反射板121と干渉しない形状に形成されている。たとえば、板厚が反射する電波の中心波長の二分の一の場合、第一のメタマテリアル反射板121は、板厚が37.5mmで、前面とアンテナ素子110との間隔が18.75mmの位置に配置される。一方、第二のメタマテリアル反射板122は、板厚が75mmで、前面とアンテナ素子110との間隔が37.5mmの位置に配置される。この場合、第一のメタマテリアル反射板121の後面は、第二のメタマテリアル反射板122の前面より、18.75mm後方に位置することになる。そこで、第二のメタマテリアル反射板122の前面から後方に、上下左右前後で75mm×75mm×18.75mmの部分が切除されている。
However, in the
したがって、本実施の形態のアンテナ装置100では、前述のように第一および第二のメタマテリアル反射板121,122が、アンテナ素子110に対して反射する電波の周波数帯域の中心波長と同一の距離S3,S2の位置に配置されると、図2に示すように、第二のメタマテリアル反射板122の切除された部分122bの位置に、第一のメタマテリアル反射板121が配置される。このため、アンテナ素子110に対して反射する電波の周波数帯域の中心波長と同一の距離S3,S2の位置に配置された第一および第二のメタマテリアル反射板121,122は干渉しない。
Therefore, in
このような構造の第二のメタマテリアル反射板122は、たとえば、アンテナ装置100が大型で微細加工により製造される場合には、従来と同様に複数の誘電体122aを組み合わせて形成した第二のメタマテリアル反射板122から、第一のメタマテリアル反射板121と干渉する部分122bを、精密切削などの機械加工により切除すればよい。また、最初から第一のメタマテリアル反射板121と干渉する部分122bがない誘電体122aを組み合わせて、第二のメタマテリアル反射板122を形成してもよい。さらには、アンテナ装置100が小型で薄膜技術により製造される場合には、従来と同様に薄膜技術で形成した第二のメタマテリアル反射板122から、第一のメタマテリアル反射板121と干渉する部分122bを、フォトエッチングなどの薄膜技術により排除すればよい。また、最初から第一のメタマテリアル反射板121と干渉する部分122bがない形状に、第二のメタマテリアル反射板122を薄膜技術で形成してもよい。
For example, when the
なお、実際のアンテナ装置100では、上述のように配置された第一のメタマテリアル反射板121および第二のメタマテリアル反射板122の微細な間隙には、たとえば、薄膜状の絶縁体(図示せず)が配置されており、第一のメタマテリアル反射板121および第二のメタマテリアル反射板122は電気的に絶縁されている。このような絶縁体は、たとえば、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122および金属反射板130を封入している樹脂からなる板配置部材の一部などとして形成することができる。
In the
なお、図4(a)は、本実施の形態におけるアンテナ装置100の第一のメタマテリアル反射板121の水平面内の放射パターンを示す特性図、図4(b)は、上述のように第一のメタマテリアル121と干渉する部分122bがない第二のメタマテリアル反射板122の水平面内の放射パターンを示す特性図、である。第一のメタマテリアル反射板121は、図4(a)に示すように、中心周波数が4GHzの周波数帯域の電波を反射し、この反射した電波を指向性のビームとする。第二のメタマテリアル反射板122は、図4(b)に示すように、前述のように第一のメタマテリアル反射板121が重複する前面の部分が切除されているが、それでも中心周波数が2GHzの周波数帯域の電波を反射し、この反射した電波を指向性のビームとする。
4A is a characteristic diagram showing a radiation pattern in the horizontal plane of the
上述のような構成において、本実施の形態のアンテナ装置100では、アンテナ素子110は、4GHzおよび2GHzおよび800MHzを中心周波数とする三つの周波数帯域の電波を送信および受信する。第一のメタマテリアル反射板121は、送信および受信される4GHzを中心周波数とする所定の周波数帯域の電波を反射し、第二のメタマテリアル反射板122は、2GHzを中心周波数とする所定の周波数帯域の電波を反射する。金属反射板は、800MHzを中心周波数とする所定の周波数帯域の電波を反射する。そして、板配置部材は、上述のような4GHzおよび2GHzおよび800MHzを中心周波数とする三つの周波数帯域の比率と同一の比率で、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122および一個の金属反射板130を、アンテナ素子110に対して配置している。
In the configuration as described above, in
このため、本実施の形態のアンテナ装置100では、4GHzおよび2GHzおよび800MHzを中心周波数とする三つの周波数帯域の電波を、良好に送信および受信することができる。しかしながら、メタマテリアル反射板121,122は、そのメタマテリアル構造のために前後方向に無視できない板厚を有している。このため、上述のように4GHzおよび2GHzを中心周波数とする周波数帯域の比率と同一の比率で、アンテナ素子110に対して第一および第二のメタマテリアル反射板121,122を配置すると、第一のメタマテリアル反射板121の後面が第二のメタマテリアル反射板122の前面より後方に位置することになる。
For this reason, the
しかしながら、本実施の形態のアンテナ装置100では、図3に示すように、第二のメタマテリアル反射板122は、前面中央の部分122bが切除された形状に形成されており、図1および図2に示すように、この第二のメタマテリアル反射板122の前面中央の切除された形状の部分122bに、第一のメタマテリアル反射板121が配置されている。このため、4GHzおよび2GHzを中心周波数とする周波数帯域の比率と同一の比率で、アンテナ素子110に対して第一および第二のメタマテリアル反射板121,122を配置しても、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122が干渉することがない。したがって、本実施の形態のアンテナ装置100では、上述のように利用する電波の二つ周波数帯域の比率と同一の比率の位置に、アンテナ素子110に対して第一および第二のメタマテリアル反射板121,122を配置する場合でも、利用する電波の共用周波数の組み合わせに制限がない。
However, in the
とくに、本実施の形態のアンテナ装置100では、図3に示すように、第二のメタマテリアル反射板122を前面中央の部分122bが切除された形状に形成することにより、図1および図2に示すように、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122が干渉することなく重なり合った位置に配置されている。このため、簡単な構造および加工により、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122を、干渉させることなく重なり合った位置に配置することができている。
In particular, in the
さらには、本実施の形態のアンテナ装置100では、利用する電波の三つ周波数帯域の比率と同一の比率の位置に、アンテナ素子110に対して第一および第二のメタマテリアル反射板121,122および金属反射板130が配置されている。このため、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122の各々が、三つの周波数帯域の電波の二つを個々に良好に反射することができるとともに、一個の金属反射板130が、三つの周波数帯域の電波の一つを良好に反射することができる。
Furthermore, in
しかも、本実施の形態のアンテナ装置100では、金属反射板130および第一および第二のメタマテリアル反射板121,122は、その表面が電波の方向と直交しており、電波の三つの周波数帯域の比率および相互のサイズの比率が同一の正方形に形成されている。したがって、このアンテナ装置100では、電波の方向と表面が直交している三つの正方形のメタマテリアル反射板および一つの金属反射板130の相互のサイズの比率が、電波の三つの周波数帯域の比率と一致している。このため、第一および第二のメタマテリアル反射板121,122の各々が、三つの周波数帯域の電波の二つの各々を良好に反射することができるとともに、一個の金属反射板130が、三つの周波数帯域の電波の一つを良好に反射することができる。
In addition, in the
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。たとえば、上記形態ではアンテナ装置100がアンテナ素子110により、電波の通信として送信および受信を実行することを例示した。しかしながら、アンテナ装置100がアンテナ素子110により、電波の送信のみ実行してもよく、受信のみ実行してもよい。
The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications are allowed without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the
また、上記形態では利用する電波の二つ周波数帯域の比率と同一の比率の位置に、アンテナ素子110に対して配置する第一および第二のメタマテリアル反射板121,122が干渉しないように、後方の第二のメタマテリアル反射板122を、第一のメタマテリアル反射板121が干渉する前面の部分122bが切除された形状に形成しておくことを例示した。しかしながら、図5および図6に例示するアンテナ装置200のように、前方の第一のメタマテリアル反射板221を、後方の第二のメタマテリアル反射板222と干渉する、後面の部分222bが切除された形状に形成しておいてもよい。
Moreover, in the said form, the 1st and
さらには、上述のように前後に配置されて干渉する第一および第二のメタマテリアル反射板の両方が、相互に干渉する部分が双方とも切除された形状に形成されていてもよい(図示せず)。なお、当然ながら、上述したアンテナ装置100,200のように、前後に配置されて干渉する第一および第二のメタマテリアル反射板121,122,221,222の一方のみ、干渉する部分が切除された形状に形成しておくと、そのアンテナ装置100,200の構造および加工が簡単で生産性が良好である。しかしながら、前後に配置されて干渉する第一および第二のメタマテリアル反射板の両方とも、干渉する部分が切除された形状に形成しておくと、第一および第二のメタマテリアル反射板の各々の構造の変形を低減することができるので、そのアンテナ装置の性能および特性を良好とすることができる。
Furthermore, as described above, both the first and second metamaterial reflectors arranged in front and back and interfering with each other may be formed in a shape in which both interfering portions are cut away (not shown). ) Of course, like the
また、上記形態ではアンテナ装置100が二個のメタマテリアル反射板121,122を有していることを例示した。しかしながら、当然ながら、このようなメタマテリアル反射板の個数は任意に設定することができる。また、上記形態ではアンテナ装置100が金属反射板130を有していることを例示した。しかしながら、このような金属反射板130を有することなく複数のメタマテリアル反射板のみでアンテナ装置を実現してもよい(図示せず)。
Moreover, in the said form, it illustrated that the
たとえば、図7および図8に例示するように、アンテナ装置300が、一個のメタマテリアル反射板311と一個の金属反射板130のみ有していてもよい。このようなアンテナ装置300で、利用する電波の二つ周波数帯域の比率と同一の比率の位置に、アンテナ素子110に対して配置するメタマテリアル反射板311および金属反射板130が干渉する場合、前方のメタマテリアル反射板311を後面の部分311bが切除された形状に形成しておき、金属反射板130との干渉を防止してもよい。なお、このようなアンテナ装置において、メタマテリアル反射板は変形させることなく、充分な板厚の金属反射板の前面に凹部を形成しておいてもよく(図示せず)、プレス加工などにより薄板の金属反射板を変形させ、メタマテリアル反射板が収容される凹部を形成しておいてもよい(図示せず)。
For example, as illustrated in FIGS. 7 and 8, the
さらには、上記形態では第一および第二のメタマテリアル反射板121,122および金属反射板130が、相似形状である正方形に各々形成されていることを例示した。しかしながら、このような複数のメタマテリアル反射板および金属反射板130が、相似形状である円形や六角形などの正面形状に形成されていてもよい(図示せず)。
Furthermore, in the said form, it illustrated that the 1st and
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。 Needless to say, the above-described embodiment and a plurality of modifications can be combined within a range in which the contents do not conflict with each other. Further, in the above-described embodiments and modifications, the structure of each part has been specifically described, but the structure and the like can be changed in various ways within a range that satisfies the present invention.
100,200,300 アンテナ装置
110 アンテナ素子
121,122,221,222,311 メタマテリアル反射板
130 金属反射板
100, 200, 300
Claims (4)
少なくとも一の前記周波数帯域の電磁波を各々反射する複数の反射板と、
前記アンテナ素子に対して複数の前記反射板を複数の前記周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置している板配置手段と、を有しており、
少なくとも一の前記反射板は、一の方向に平行に配置された複数の線形形状の誘電体と、前記一の方向と異なる方向に平行に配置された複数の線形形状の誘電体とを交互に重ねて格子状に形成して、誘電体によりメタマテリアル構造に形成されており、
少なくとも一の前記メタマテリアル構造の反射板は、該反射板を構成する一の方向に配置された複数の線形形状の誘電体を長さ方向に一部分断することによって、隣接する他の前記反射板が配置される空間が形成され、
前記一のメタマテリアル構造の反射板に形成された空間に配置された他のメタマテリアル構造の反射板は、前記一のメタマテリアル構造の反射板より横断面が小さい線形形状の誘電体により構成されている、
アンテナ装置。 An antenna element for communicating electromagnetic waves in a plurality of frequency bands;
A plurality of reflectors each reflecting at least one electromagnetic wave in the frequency band;
Plate arrangement means for arranging the plurality of reflectors at the same ratio as the ratio of the plurality of frequency bands with respect to the antenna element,
The at least one reflector includes a plurality of linearly-shaped dielectrics arranged in parallel in one direction and a plurality of linear-shaped dielectrics arranged in parallel in a direction different from the one direction. Overlaid to form a lattice, it is formed into a metamaterial structure with a dielectric,
At least one reflector of the metamaterial structure is formed by partially cutting a plurality of linearly-shaped dielectrics arranged in one direction constituting the reflector in the length direction, so that the other reflectors adjacent to each other A space is formed,
The reflector of the other metamaterial structure arranged in the space formed in the reflector of the one metamaterial structure is composed of a linear dielectric having a smaller cross section than the reflector of the one metamaterial structure. ing,
Antenna device.
請求項1に記載の、アンテナ装置。 The plurality of reflectors, the surface of which is orthogonal to the direction of the electromagnetic wave, a plurality of the frequency band ratio and the mutual size ratio is formed in the same similar shape,
The antenna device according to claim 1 .
前記板配置手段は、前記アンテナ素子に対して複数の前記反射板を各々が反射する少なくとも一の前記電磁波の波長の距離に配置している、
請求項2に記載の、アンテナ装置。 The plurality of reflectors are formed in a square having the same length as each wavelength and at least one of the electromagnetic waves reflected by each of the reflectors,
The plate arrangement means arranges a plurality of the reflection plates with respect to the antenna element at a distance of at least one wavelength of the electromagnetic wave that each reflects.
The antenna device according to claim 2 .
前記アンテナ素子に対して複数の前記周波数帯域の比率と同一の比率の位置に配置された際に隣接する他の前記反射板が配置される空間が形成されている、
反射板。 It is the said reflector of the metamaterial structure of the antenna apparatus as described in any one of Claim 1 to 3 ,
A space is formed in which the other reflectors adjacent to each other when the antenna elements are arranged at the same ratio as the ratio of the plurality of frequency bands.
reflector.
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