JP5995059B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、誘電体アンテナを用いたデュアルバンドのアンテナ装置に関する。   The present invention relates to a dual-band antenna device using a dielectric antenna.

従来、通信機器において、無線回路基板に実装されるアンテナ素子の一つに、誘電体を用いた表面実装型アンテナ、いわゆる誘電体アンテナが挙げられる。この誘電体アンテナは、誘電体の基材にアンテナ動作を行う放射電極が設けられている。また、従来、この誘電体アンテナを用いたモノポール型または逆F型のアンテナといった開放型のアンテナ形式が主流である。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a communication device, one of antenna elements mounted on a wireless circuit board is a surface mount antenna using a dielectric, so-called dielectric antenna. In this dielectric antenna, a radiation electrode for performing an antenna operation is provided on a dielectric substrate. Conventionally, an open antenna type such as a monopole antenna or an inverted F antenna using the dielectric antenna has been mainly used.

通常、モノポール型や逆F型等の開放型のアンテナの場合、開放端のインピーダンスが高いため、実装したアンテナ素子とグランドとの間の距離をできる限り長く確保する必要がある。そのため、アンテナ性能を十分確保するためには、グランド面が形成された基板において、実装されたアンテナ素子の周辺のグランドを抜いてグランド面からアンテナ素子を離す必要がある。しかしながら、実際、誘電体アンテナをアンテナ素子として基板上に実装する場合、機器の小型化を考慮すると、アンテナとして利用できるスペース(アンテナ占有領域)は限られる場合が多く、アンテナ素子周辺のグランドの影響によってアンテナ性能が十分に発揮できない不都合があった。そのため、少しでもグランドの影響を少なくするために、アンテナ素子を実装する位置を基板の端部等に実装する場合が多い。   Usually, in the case of an open type antenna such as a monopole type or an inverted F type, since the impedance of the open end is high, it is necessary to secure the distance between the mounted antenna element and the ground as long as possible. Therefore, in order to sufficiently secure the antenna performance, it is necessary to remove the ground around the mounted antenna element and separate the antenna element from the ground plane on the substrate on which the ground plane is formed. However, in fact, when a dielectric antenna is mounted on a substrate as an antenna element, the space that can be used as an antenna (antenna occupying area) is often limited in consideration of downsizing of the device, and the influence of the ground around the antenna element As a result, the antenna performance cannot be fully exhibited. Therefore, in order to reduce the influence of the ground as much as possible, the position where the antenna element is mounted is often mounted on the edge of the substrate or the like.

このため、従来、例えば特許文献1には、アンテナ動作を行う容量給電タイプの放射電極が基体に設けられ、その基体は回路基板の非グランド領域に搭載されており、回路基板の接地電極と基体の放射電極とを電気的に接続するための接地用ラインが設けられているアンテナ構造が提案されている。このアンテナ構造の接地用ラインは、折り返し部を有する形状とされている。また、特許文献2には、アンテナ動作を行う放射電極が基体に形成されている表面実装型アンテナと、グランド電極が形成されているグランド領域とグランド電極が形成されていない非グランド領域とを有する基板とを有し、放射電極の一端側がグランド電極に接地されるグランド接続部とされているアンテナ構造が記載されている。   For this reason, conventionally, for example, in Patent Document 1, a capacitive power supply type radiation electrode that performs an antenna operation is provided on a base body, and the base body is mounted in a non-ground region of the circuit board. An antenna structure has been proposed in which a grounding line for electrically connecting the radiation electrode is provided. The grounding line of this antenna structure has a shape having a folded portion. Patent Document 2 includes a surface-mount antenna in which a radiation electrode for performing antenna operation is formed on a base, a ground region in which a ground electrode is formed, and a non-ground region in which no ground electrode is formed. There is described an antenna structure having a substrate and one end side of the radiation electrode being a ground connection portion grounded to the ground electrode.

国際公開第WO2006/120762号International Publication No. WO2006 / 120762 国際公開第WO2008/035526号International Publication No. WO2008 / 035526

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
上記特許文献1に記載の技術では、アンテナ性能が接地用ラインの折り返し部に多く依存するため、折り返し部の状態によってアンテナ性能の劣化や不安定要素の増加が生じてしまう問題があった。すなわち、折り返し部の長さを確保してアンテナ占有領域を大きくする必要があるため、アンテナ占有領域が限られている場合には十分なアンテナ性能が得られない。
However, the following problems remain in the above-described conventional technology.
In the technique described in Patent Document 1, since the antenna performance largely depends on the folded portion of the grounding line, there is a problem that the antenna performance is deteriorated and unstable elements are increased depending on the state of the folded portion. That is, since it is necessary to secure the length of the folded portion and increase the antenna occupation area, sufficient antenna performance cannot be obtained when the antenna occupation area is limited.

また、上記特許文献2に記載の技術では、基板上の給電電極から容量結合されアンテナ素子自体に給電点がなく、放射電極が直接グランドと接続されているため、アンテナ性能がグランド面の状態に左右され、アンテナ性能を改善することが困難であるという不都合があった。なお、共振周波数を調整するために、インダクタ、コンデンサを経由してグランドに接続する形態も記載されているが、グランドへ広がる高周波電流の流れを抑制することは困難となり、やはりアンテナ占有領域を大きくする必要がある。また、グランドとの浮遊容量を抑制しているため、アンテナ素子の放射分に依存し、アンテナ素子周辺の状態に影響を受け、アンテナ性能を改善することが困難である。
このように、従来、アンテナ性能を改善するためには、アンテナ素子および周辺素子を含めたアンテナ占有領域を大きくするという対策が必要であり、設計の自由度が小さく、アンテナ性能の改善も困難であった。
In the technique described in Patent Document 2, since the antenna element itself has no feed point and the radiation electrode is directly connected to the ground, the antenna performance is in the state of the ground plane. There is an inconvenience that it is difficult to improve the antenna performance. In addition, in order to adjust the resonance frequency, a configuration in which it is connected to the ground via an inductor and a capacitor is described, but it becomes difficult to suppress the flow of high-frequency current spreading to the ground, which also increases the antenna occupation area. There is a need to. In addition, since the stray capacitance with the ground is suppressed, it depends on the radiation of the antenna element, is affected by the state around the antenna element, and it is difficult to improve the antenna performance.
Thus, conventionally, in order to improve the antenna performance, measures to increase the antenna occupation area including the antenna elements and peripheral elements are necessary, the degree of design freedom is small, and it is difficult to improve the antenna performance. there were.

さらに、近年、異なる2つの周波数で独立して動作するデュアルバンドアンテナを通信機器に搭載することが求められており、このデュアルバンドアンテナにおいても小さいアンテナ占有領域とすることが要求されている。しかしながら、デュアルバンドアンテナでは、各周波数で独立して動作するアンテナエレメントが必要になるため、必然的にアンテナ占有領域が大きくなる傾向がある。また、アンテナ性能は、アンテナ部分とグランド面との距離に依存するため、アンテナ性能を得るにはある程度の間隔が必要となる。そのため、アンテナエレメントが比較的多いデュアルバンドアンテナでは、シングルバンドのアンテナに比べ、より広いアンテナ占有面積が必要となる。上述したように、通信機器の小型化が進んでおり、電子部品はより高密度に実装され、アンテナに割り当てられる領域も限られていることから、アンテナ占有面積の更なる省スペース化が求められている。   Furthermore, in recent years, it has been required to mount a dual-band antenna that operates independently at two different frequencies in a communication device, and this dual-band antenna is also required to have a small antenna occupation area. However, since the dual-band antenna requires an antenna element that operates independently at each frequency, the area occupied by the antenna tends to increase. Further, since the antenna performance depends on the distance between the antenna portion and the ground plane, a certain distance is required to obtain the antenna performance. For this reason, a dual-band antenna with a relatively large number of antenna elements requires a wider antenna occupation area than a single-band antenna. As described above, communication devices are becoming more and more compact, electronic components are mounted at higher density, and the area allocated to the antenna is limited. Therefore, further space saving of the antenna occupation area is required. ing.

従来、アンテナにおいて小型化しようとすると、そのアンテナの持つインピーダンスが変化してしまうため、通常はアンテナの根元付近に受動素子を設けて変化したインピーダンスの調整を行っている。しかしながら、デュアルバンドアンテナの場合、インピーダンス調整用の受動素子は、2つの周波数に対して共通となり、個別にインピーダンス調整することが困難であった。この場合、インピーダンスは、アンテナの周辺環境によっても変化するため、2つの周波数で個別にインピーダンスがずれた場合は調整し難いという不都合がある。   Conventionally, when an antenna is miniaturized, the impedance of the antenna changes. Therefore, the impedance is usually adjusted by providing a passive element near the base of the antenna. However, in the case of a dual band antenna, the passive element for impedance adjustment is common to two frequencies, and it is difficult to individually adjust the impedance. In this case, since the impedance also changes depending on the surrounding environment of the antenna, there is an inconvenience that it is difficult to adjust when the impedance is individually shifted at two frequencies.

例えば、図17に示すように、基板本体2上にグランド面Gと該グランド面Gが形成されていないアンテナ占有領域AOAを設け、該アンテナ占有領域AOAに、グランド面Gの近傍に配された基端側に給電点FPが設けられると共に基板本体2の一辺に向けて延在したエレメントE102と、該エレメントE102の先端から両側に延在した一対のエレメントE103とを金属箔でパターン形成したデュアルバンドアンテナを例にして説明する。このデュアルバンドアンテナでは、一対のエレメントE103を追加することで2つの周波数で放射可能になるが、アンテナ占有面積が拡大してしまう不都合がある。また、一対のエレメントE103には、1つのエレメントE102及びこれとグランド面Gとを接続するグランド接続部E101を介してインピーダンス調整用の受動素子P0に接続されているため、各周波数の個別のインピーダンスを調整困難であり、最適なアンテナ状態を得ることが難しかった。   For example, as shown in FIG. 17, a ground plane G and an antenna occupation area AOA in which the ground plane G is not formed are provided on the substrate body 2, and the antenna occupation area AOA is arranged in the vicinity of the ground plane G. A dual element in which a feeding point FP is provided on the base end side, and an element E102 extending toward one side of the substrate body 2 and a pair of elements E103 extending from the tip end of the element E102 to both sides are patterned with a metal foil. A band antenna will be described as an example. In this dual-band antenna, it is possible to radiate at two frequencies by adding a pair of elements E103, but there is a disadvantage that the area occupied by the antenna increases. Further, since the pair of elements E103 are connected to the passive element P0 for impedance adjustment through one element E102 and a ground connection part E101 that connects the element E102 and the ground plane G, individual impedances of each frequency are separated. Is difficult to adjust, and it is difficult to obtain an optimal antenna state.

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、デュアルバンドアンテナにおいてアンテナ占有領域を最大限に利用して省スペース化できると共に、十分なアンテナ性能を確保することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an antenna device that can save space by maximizing the use of an antenna occupation area in a dual-band antenna and can ensure sufficient antenna performance. For the purpose.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられたアンテナ占有領域と、該アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成されたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントに接続され前記基板本体に実装された誘電体アンテナのアンテナ素子とを備え、該アンテナエレメントが、中央パターンと、一対のランド部と、一対のグランド接続パターンと、一対のループ用パターンとを有し、前記中央パターンが、前記グランド面の近傍に配された基端側に給電点が設けられると共に前記基板本体の一辺に向けて延在し、前記アンテナ素子が、誘電体基体と、該誘電体基体の両端に形成された一対の両端電極部と、前記誘電体基体の中間部に形成され前記中央パターンの先端部に接続された中間電極部とを備えて前記両端電極部と前記中間電極部との間にそれぞれ容量成分を有し、一対の前記ランド部が、前記中央パターンの先端部の両側に配されて一対の前記両端電極部が接続され、一対の前記グランド接続パターンが、一対の前記ランド部と前記ランド部に隣接する前記グランド面とを第1受動素子を介してそれぞれ接続してインダクタンス成分を有し、一対のループ用パターンが、一対の前記グランド接続パターンに先端が接続されていると共に他端が前記中央パターンの途中に接続され、途中にそれぞれ第2受動素子が接続されていることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, an antenna device according to a first aspect of the present invention includes an insulating substrate body, a ground surface patterned with a metal foil on the substrate body, and an area on which the ground surface is not formed on the substrate body. An antenna occupying region provided in contact with one side of the substrate body, an antenna element patterned with a metal foil in the antenna occupying region, and an antenna of a dielectric antenna connected to the antenna element and mounted on the substrate body The antenna element has a central pattern, a pair of lands, a pair of ground connection patterns, and a pair of loop patterns, and the central pattern is disposed in the vicinity of the ground plane. A feeding point is provided on the base end side and extends toward one side of the substrate body, and the antenna element includes a dielectric base and the dielectric base. A pair of both-end electrode portions formed at both ends of the substrate, and an intermediate electrode portion formed at an intermediate portion of the dielectric substrate and connected to a tip end portion of the central pattern. Each of which has a capacitive component, and the pair of land portions are arranged on both sides of the front end portion of the central pattern so that the pair of both end electrode portions are connected, and the pair of ground connection patterns are paired with the pair of the above-mentioned The land portion and the ground plane adjacent to the land portion are connected to each other through a first passive element to have an inductance component, and a pair of loop patterns are connected at the tips to the pair of ground connection patterns. And the other end is connected in the middle of the central pattern, and a second passive element is connected in the middle.

このアンテナ装置では、一対のループ用パターンが、一対のグランド接続パターンに先端が接続されていると共に他端が中央パターンの途中に接続され、途中にそれぞれ第2受動素子が接続されているので、一対の第2受動素子を個別に設定することで、一対のループ用パターンを流れる異なる周波数の2つの高周波電流に関してインピーダンスを個別に調整することができる。すなわち、一対のループ用パターンと中央パターンとアンテナ素子と一対のランド部とで構成された中央パターンの両側の一対のループ状経路において、それぞれループ状に高周波電流の流れが発生する。したがって、一対の第1受動素子を個別に設定することで、2つの周波数を個別に調整可能であると共に、各ループ用パターンに接続された第2受動素子を個別に設定することで、2つの周波数に関してインピーダンスを個別に調整することが可能になる。   In this antenna device, a pair of loop patterns are connected to the pair of ground connection patterns at the tip and the other end is connected in the middle of the center pattern, and the second passive element is connected in the middle. By individually setting the pair of second passive elements, the impedance can be individually adjusted for two high-frequency currents having different frequencies flowing through the pair of loop patterns. That is, in a pair of loop paths on both sides of the center pattern formed by a pair of loop patterns, a center pattern, an antenna element, and a pair of land portions, high-frequency current flows in a loop shape. Therefore, by individually setting the pair of first passive elements, the two frequencies can be individually adjusted, and by separately setting the second passive element connected to each loop pattern, It becomes possible to individually adjust the impedance with respect to the frequency.

また、このアンテナ装置では、アンテナ占有領域内に電流分布が集中すると共にグランド面への高周波電流の流れを抑制することができる。つまり、実装時の周辺部品等の影響も低減することが可能になる。
すなわち、本アンテナ装置では、一対のグランド接続パターンによるインダクタンス成分とアンテナ素子の両端側の電極部が接続されるランド部とグランド面との間のギャップによる浮遊容量で得られる一対の並列共振と、アンテナ素子からループ用パターンの内縁部、中央パターンの縁部を介してアンテナ素子に至るループ形状による共振とが生じる。
したがって、アンテナ素子と受動素子とによる開口面の短縮されたループ形状の共振と、一対の両端電極部が接続されるランド部及びループ用パターンとグランド面との間の浮遊容量とによる一対の並列共振により、グランド面へ広がる高周波電流の流れを抑制し、限られたアンテナ占有領域を最大限に利用して高いアンテナ性能を得ることができる。
さらに、アンテナ素子は、両端側の一対の両端電極部が共に放射電極として動作し、方向性が無く、かつ効果的な放射電力を実現することができる。
Further, in this antenna device, the current distribution is concentrated in the antenna occupation area, and the flow of the high-frequency current to the ground plane can be suppressed. That is, it is possible to reduce the influence of peripheral components and the like during mounting.
That is, in this antenna device, a pair of parallel resonance obtained by a stray capacitance due to an inductance component by a pair of ground connection patterns and a gap between a land portion to which the electrode portions on both ends of the antenna element are connected and a ground plane, Resonance is caused by the loop shape from the antenna element to the antenna element through the inner edge of the loop pattern and the edge of the center pattern.
Accordingly, a pair of parallel resonances due to the resonance of the loop shape with a shortened opening surface by the antenna element and the passive element, and the stray capacitance between the land part to which the pair of both end electrode parts are connected and the loop pattern and the ground surface. Resonance suppresses the flow of high-frequency current spreading to the ground plane, and high antenna performance can be obtained by utilizing the limited antenna occupation area to the maximum.
Further, in the antenna element, the pair of both end electrode portions on both end sides operate as radiation electrodes, and there is no directionality and effective radiation power can be realized.

また、第2の発明に係るアンテナ装置は、第1の発明において、前記中央パターンの途中であって一対の前記ループ用パターンとの接続部よりも先端側に、第3受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、中央パターンの途中であって一対のループ用パターンとの接続部よりも先端側に、第3受動素子が接続されているので、第3受動素子の設定により2つの周波数に対して共に周波数調整及びインピーダンス調整を行うことができる。
The antenna device according to a second aspect of the present invention is the antenna device according to the first aspect, wherein a third passive element is connected in the middle of the central pattern and closer to a tip side than a connection portion with the pair of loop patterns. It is characterized by being.
That is, in this antenna device, the third passive element is connected in the middle of the center pattern and further to the tip side than the connection portion with the pair of loop patterns. In both cases, frequency adjustment and impedance adjustment can be performed.

第3の発明に係るアンテナ装置は、第1又は第2の発明のいずれかにおいて、前記アンテナ素子が、前記基板本体の一辺の近傍に設置され、前記グランド接続パターンが、前記基板本体の一辺に接して形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、アンテナ素子が、基板本体の一辺の近傍に設置され、グランド接続パターンが、基板本体の一辺に接して形成されているので、アンテナ素子およびグランド接続パターンが基板端に配されることで、アンテナ素子の性能を最大限に引き出して利用することができる。特に、接地ラインである一対のグランド接続パターンが基板本体の一辺に接して直線的になり、接地ラインの影響、不安定要素を低減し、低損失を実現することができる。
An antenna device according to a third invention is the antenna device according to any one of the first and second inventions, wherein the antenna element is installed in the vicinity of one side of the substrate body, and the ground connection pattern is provided on one side of the substrate body. It is characterized by being formed in contact.
That is, in this antenna device, the antenna element is installed in the vicinity of one side of the board body, and the ground connection pattern is formed in contact with one side of the board body. Therefore, the antenna element and the ground connection pattern are arranged on the edge of the board. By doing so, the performance of the antenna element can be maximized and utilized. In particular, a pair of ground connection patterns, which are ground lines, are in contact with one side of the substrate body to be linear, thereby reducing the influence of the ground lines and unstable elements and realizing low loss.

第4の発明に係るアンテナ装置は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記アンテナ素子が、前記誘電体基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成され互いに離間し対応する前記両端電極部に接続された一対の両端導体パターン及び前記中間電極部に接続された中間導体パターンとを備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、アンテナ素子が、誘電体基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成され互いに離間し対応する両端電極部に接続された一対の両端導体パターン及び中間電極部に接続された中間導体パターンとを備えているので、両端導体パターンと中間導体パターンとの形状や配置に応じてこれらの間に複合的な容量成分を形成することができる。
The antenna device according to a fourth invention is the antenna device according to any one of the first to third inventions, wherein the antenna element is formed on at least one of the surface and the inside of the dielectric substrate and is spaced apart from each other and corresponding And a pair of both end conductor patterns connected to the intermediate electrode portion and an intermediate conductor pattern connected to the intermediate electrode portion.
That is, in this antenna device, the antenna element is formed on at least one of the surface and the inside of the dielectric substrate, and is separated from each other and connected to the corresponding both-end electrode portion and the intermediate electrode portion connected to the intermediate electrode portion. Since the conductor pattern is provided, a composite capacitance component can be formed between the two-end conductor pattern and the intermediate conductor pattern according to the shape and arrangement of the two-end conductor pattern and the intermediate conductor pattern.

第5の発明に係るアンテナ装置は、第4の発明において、前記アンテナ素子が、前記誘電体基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成され前記両端導体パターンと前記中間導体パターンとの間にこれらと離間して配された浮遊導体パターンを備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、アンテナ素子が、誘電体基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成され両端導体パターンと中間導体パターンとの間にこれらと離間して配された浮遊導体パターンを備えているので、浮遊導体パターンにより、両端導体パターンや中間導体パターンとの間に複合的な容量結合やインピーダンス成分を生じさせることができる。これにより、周波数及びインピーダンス調整ができると共に、小型化や高利得化が可能になる。また、受動素子の低減や最適な誘電率材料を選択することによって、安価な材料の使用や多層構造の層数削減等を行い、コストを低減することができる。
An antenna device according to a fifth invention is the antenna device according to the fourth invention, wherein the antenna element is formed on at least one of a surface and an inside of the dielectric substrate, and between the both end conductor pattern and the intermediate conductor pattern. The present invention is characterized in that floating conductor patterns arranged apart from each other are provided.
That is, in this antenna device, the antenna element includes a floating conductor pattern formed on at least one of the surface and the inside of the dielectric substrate and disposed between the both-end conductor pattern and the intermediate conductor pattern so as to be separated from them. Therefore, a composite capacitive coupling or impedance component can be generated between the both-end conductor pattern and the intermediate conductor pattern by the floating conductor pattern. As a result, the frequency and impedance can be adjusted, and the size and gain can be reduced. In addition, by reducing the number of passive elements and selecting an optimum dielectric constant material, it is possible to reduce the cost by using an inexpensive material, reducing the number of layers in the multilayer structure, or the like.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、一対のループ用パターンが、一対のグランド接続パターンに先端が接続されていると共に他端が中央パターンの途中に接続され、途中にそれぞれ第2受動素子が接続されているので、一対の第2受動素子を個別に設定することで、一対のループ用パターンを流れる異なる周波数の2つの高周波電流に関してインピーダンスを個別に調整することができる。
また、本発明のアンテナ装置によれば、グランド面への高周波電流を抑制することができると共に、小さいアンテナ占有領域であっても高いアンテナ性能を得ることができる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、デュアルバンドアンテナとして省スペースでも最大限のアンテナ性能を実現し、高い設置自由度も得ることができる。
The present invention has the following effects.
That is, according to the antenna device of the present invention, the pair of loop patterns has the tip connected to the pair of ground connection patterns and the other end connected in the middle of the center pattern, and the second passive elements are respectively connected in the middle. Since they are connected, the impedance can be individually adjusted for two high-frequency currents of different frequencies that flow through the pair of loop patterns by individually setting the pair of second passive elements.
In addition, according to the antenna device of the present invention, high-frequency current to the ground plane can be suppressed, and high antenna performance can be obtained even in a small antenna occupation region.
Therefore, the antenna device of the present invention can realize the maximum antenna performance even in a space-saving manner as a dual-band antenna, and can also obtain a high degree of installation freedom.

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the antenna device which concerns on this invention. 本実施形態において、アンテナ装置を示す底面図である。In this embodiment, it is a bottom view which shows an antenna device. 本実施形態において、アンテナ装置を示す模式的な等価回路図である。In this embodiment, it is a typical equivalent circuit diagram which shows an antenna device. 本実施形態において、アンテナ素子を示す内部を透視した斜視図である。In this embodiment, it is the perspective view which saw through the inside which shows an antenna element. 本実施形態において、アンテナ素子を示す導体パターンに沿って切断した状態の斜視図(a)及び実装面に対して垂直に切断した状態の斜視図(b)である。In this embodiment, it is the perspective view (a) of the state cut | disconnected along the conductor pattern which shows an antenna element, and the perspective view (b) of the state cut | disconnected perpendicularly | vertically with respect to the mounting surface. 本実施形態において、アンテナ素子内部の複合的な容量結合とインダクタンス成分とを示す説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing which shows the composite capacitive coupling and inductance component inside an antenna element. 本実施形態において、グランド接続パターンによる並列共振を説明するための模式的な等価回路図である。In this embodiment, it is a typical equivalent circuit diagram for demonstrating the parallel resonance by a ground connection pattern. 本実施形態において、アンテナ装置の表面における電流分布を示すシミュレーション結果の高周波電流の流れを簡易的に示す説明図である。In this embodiment, it is explanatory drawing which shows simply the flow of the high frequency current of the simulation result which shows the current distribution in the surface of an antenna apparatus. 本発明に係るアンテナ装置の実施例において、VSWR特性(電圧定在波比)を示すグラフである。In the Example of the antenna apparatus which concerns on this invention, it is a graph which shows a VSWR characteristic (voltage standing wave ratio). 本実施例において、アンテナ装置の1.5GHz帯放射パターン(a)及び2.4GHz帯放射パターン(b)を示すグラフである。In a present Example, it is a graph which shows the 1.5 GHz band radiation pattern (a) and 2.4 GHz band radiation pattern (b) of an antenna apparatus. 本実施例において、第1受動素子P1b(a)、P1a(b)及び第3受動素子P3(c)の各設定値を変えた場合の周波数変化のシミュレーション結果を示すグラフである。In a present Example, it is a graph which shows the simulation result of the frequency change at the time of changing each setting value of 1st passive element P1b (a), P1a (b), and 3rd passive element P3 (c). 本実施例において、第2受動素子P2b(a)、P2a(b)の各設定値を変えた場合の周波数変化のシミュレーション結果を示すグラフである。In a present Example, it is a graph which shows the simulation result of the frequency change at the time of changing each setting value of 2nd passive element P2b (a) and P2a (b). 本発明のアンテナ装置に係る比較例1(a)及び比較例2(b)を示す平面図である。It is a top view which shows the comparative example 1 (a) and the comparative example 2 (b) which concern on the antenna apparatus of this invention. 本実施例において、比較例1、比較例2及び本実施例のアンテナ利得を比較したグラフである。In the present Example, it is the graph which compared the antenna gain of the comparative example 1, the comparative example 2, and a present Example. 本発明に係るアンテナ装置の一実施形態において、アンテナ素子の他の例を示す導体パターンに沿って切断した状態の斜視図である。In one Embodiment of the antenna device which concerns on this invention, it is a perspective view of the state cut | disconnected along the conductor pattern which shows the other example of an antenna element. 図15のアンテナ素子内部の複合的な容量結合とインダクタンス成分とを示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing complex capacitive coupling and inductance components inside the antenna element of FIG. 15. 本発明に係るアンテナ装置の従来例を示す平面図である。It is a top view which shows the prior art example of the antenna device based on this invention.

以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図1から図8を参照しながら説明する。   Hereinafter, an antenna device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態におけるアンテナ装置1は、図1に示すように、絶縁性の基板本体2と、該基板本体2に銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面Gと、該グランド面Gが形成されていない領域として基板本体2上に該基板本体2の一辺の近傍に接して設けられたアンテナ占有領域AOAと、該アンテナ占有領域AOA内に銅箔等の金属箔でパターン形成されたアンテナエレメント3と、該アンテナエレメント3に接続され基板本体2に実装された誘電体アンテナのアンテナ素子ATとを備えている。   As shown in FIG. 1, the antenna device 1 according to the present embodiment includes an insulating substrate body 2, a ground surface G formed by patterning a metal foil such as a copper foil on the substrate body 2, and the ground surface G An antenna occupation area AOA provided on the substrate body 2 in contact with the vicinity of one side of the substrate body 2 as an unformed area, and an antenna patterned with a metal foil such as a copper foil in the antenna occupation area AOA An element 3 and an antenna element AT of a dielectric antenna connected to the antenna element 3 and mounted on the substrate body 2 are provided.

上記アンテナエレメント3は、中央パターンE1と、一対のランド部E2と、一対のグランド接続パターンE3と、一対のループ用パターンE4とを有している。
上記中央パターンE1は、グランド面Gの近傍に配された基端側に給電点FPが設けられると共に基板本体2の一辺2aに向けて延在している。
The antenna element 3 has a center pattern E1, a pair of land portions E2, a pair of ground connection patterns E3, and a pair of loop patterns E4.
The central pattern E <b> 1 is provided with a feeding point FP on the base end side disposed in the vicinity of the ground plane G and extends toward the one side 2 a of the substrate body 2.

上記アンテナ素子ATは、図4及び図5に示すように、アンテナ動作の所望の共振周波数に自己共振しないアンテナ素子であって、チップ形状とされたセラミックス等の誘電体基体11と、該誘電体基体11の両端に形成された一対の両端電極部12と、誘電体基体11の中間部に形成され中央パターンE1の先端部に接続された中間電極部13とを備え、両端電極部12と中間電極部13との間にそれぞれ容量成分Cを有している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the antenna element AT is an antenna element that does not self-resonate at a desired resonance frequency of antenna operation, and is a chip-shaped dielectric substrate 11 such as ceramics, and the dielectric A pair of both end electrode portions 12 formed at both ends of the base body 11 and an intermediate electrode portion 13 formed at an intermediate portion of the dielectric base body 11 and connected to the tip end portion of the central pattern E1 are provided. A capacitance component C is provided between each electrode portion 13 and the electrode portion 13.

また、このアンテナ素子ATは、誘電体基体11の内部に形成され互いに離間し対応する両端電極部12に接続された一対の両端導体パターン14及び中間電極部13に接続された中間導体パターン15と、誘電体基体11の内部に形成され両端導体パターン14と中間導体パターン15との間にこれらと離間して配された浮遊導体パターン16とを備えている。すなわち、両端導体パターン14と中間導体パターン15と浮遊導体パターン16とは、同一面内に形成されており、これら導体パターンが単層構造となっている。   The antenna element AT includes a pair of both-end conductor patterns 14 formed in the dielectric substrate 11 and connected to the corresponding both-end electrode portions 12 and the intermediate conductor pattern 15 connected to the intermediate electrode portion 13. And a floating conductor pattern 16 formed inside the dielectric substrate 11 and disposed between the both end conductor pattern 14 and the intermediate conductor pattern 15 so as to be separated from them. That is, the both-end conductor pattern 14, the intermediate conductor pattern 15, and the floating conductor pattern 16 are formed in the same plane, and these conductor patterns have a single layer structure.

一対の両端導体パターン14及び中間導体パターン15は、それぞれ長方形状とされ、浮遊導体パターン16は、両端導体パターン14及び中間導体パターン15の間に配されたH字状に形成されている。
このアンテナ素子ATは、基板本体2の一辺2aの近傍に設置され、グランド接続パターンE3が、基板本体2の一辺2aに接して形成されている。
上記中間電極部13は、誘電体基体11の側面に互いに対向状態に一対設けられている。また、中間導体パターン15は、一対の中間電極部13に端部が接続されて互いに対向状態に一対設けられている。したがって、このアンテナ素子ATは、対称構造を有しており、極性及び表裏の方向性が無い。
The pair of both-end conductor patterns 14 and the intermediate conductor pattern 15 each have a rectangular shape, and the floating conductor pattern 16 is formed in an H shape arranged between the both-end conductor patterns 14 and the intermediate conductor pattern 15.
The antenna element AT is installed in the vicinity of one side 2a of the board body 2, and a ground connection pattern E3 is formed in contact with the side 2a of the board body 2.
A pair of the intermediate electrode portions 13 are provided on the side surface of the dielectric substrate 11 so as to face each other. In addition, the intermediate conductor patterns 15 are provided in a pair so as to be opposed to each other with their ends connected to the pair of intermediate electrode portions 13. Therefore, this antenna element AT has a symmetrical structure, and has no polarity and no directionality on the front and back.

また、アンテナ素子ATは、図3に示すように、各導体パターン間に容量Cが発生し、さらに図6に示すように、複合的な容量Cのみではなく、インダクタンス成分Lも存在しており、各導体パターンの形状や間隔等で容量やインピーダンスが決定される。なお、アンテナ素子ATのインピーダンスは、使用周波数に対して高インピーダンスに設定されることが望ましい。また、上記アンテナ素子ATでは、内部に各導体パターンが埋め込まれているが、表面や裏面にパターン形成しても構わない。また、アンテナ素子サイズは、使用周波数、使用する誘電体材料等から選定される。   In addition, as shown in FIG. 3, the antenna element AT has a capacitance C between the conductor patterns. Further, as shown in FIG. 6, not only the composite capacitance C but also an inductance component L exists. The capacitance and impedance are determined by the shape and interval of each conductor pattern. The impedance of the antenna element AT is preferably set to a high impedance with respect to the operating frequency. In the antenna element AT, each conductor pattern is embedded inside, but a pattern may be formed on the front surface or the back surface. The antenna element size is selected from the frequency used, the dielectric material used, and the like.

一対の上記ランド部E2は、中央パターンE1の先端部の両側に配されて一対の両端電極部12が接続されている。
一対の上記グランド接続パターンE3が、一対のランド部E2とランド部E2に隣接するグランド面Gとを第1受動素子P1a,P1bを介してそれぞれ接続してインダクタンス成分を有している。
The pair of land portions E2 are arranged on both sides of the tip portion of the central pattern E1, and the pair of both end electrode portions 12 are connected thereto.
The pair of ground connection patterns E3 connect the pair of land portions E2 and the ground plane G adjacent to the land portions E2 via the first passive elements P1a and P1b, respectively, and have inductance components.

一対の上記ループ用パターンE4は、一対のグランド接続パターンE3に先端が接続されていると共に他端が中央パターンE1の途中に接続され、途中にそれぞれ第2受動素子P2a,P2bが接続されている。
また、上記中央パターンE1の途中には、一対のループ用パターンE4との接続部よりも先端側に、第3受動素子P3が接続されている。
The pair of loop patterns E4 has a tip connected to the pair of ground connection patterns E3 and the other end connected in the middle of the central pattern E1, and the second passive elements P2a and P2b are connected in the middle. .
Further, in the middle of the central pattern E1, the third passive element P3 is connected to the front end side of the connection portion with the pair of loop patterns E4.

なお、上記給電点FPは、高周波回路(図示略)の給電点に接続される。また、グランド面Gには、高周波回路が実装される。
上記第1受動素子P1a,P1b、第2受動素子P2a,P2bおよび第3受動素子P3は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。これらの第1〜第3受動素子により、2つの異なる周波数およびインピーダンスの調整を行う。
なお、所望のアンテナ性能が得られれば、第3受動素子P3を省略しても構わない。
The feeding point FP is connected to a feeding point of a high frequency circuit (not shown). A high frequency circuit is mounted on the ground plane G.
For example, an inductor, a capacitor, or a resistor is used for the first passive elements P1a and P1b, the second passive elements P2a and P2b, and the third passive element P3. These first to third passive elements adjust two different frequencies and impedances.
Note that the third passive element P3 may be omitted as long as desired antenna performance is obtained.

上記基板本体2は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。この基板本体2の表面には、略矩形状にグランド面Gが抜かれて上記アンテナ占有領域AOAが設けられている。また、基板本体2の裏面には、図2に示すように、グランド面Gが表面と同様にパターン形成されており、上記アンテナ占有領域AOAの直下に相当する部分のグランド面Gが抜かれている。
なお、グランド面Gは、図2に示すように、表面側と裏面側とがそれぞれ図示しないスルーホールで電気的に導通されている。
The substrate body 2 is a general printed circuit board, and in this embodiment, a printed circuit board body made of a rectangular glass epoxy resin or the like is employed. On the surface of the substrate body 2, the ground plane G is cut out in a substantially rectangular shape, and the antenna occupation area AOA is provided. Further, as shown in FIG. 2, a ground surface G is formed on the back surface of the substrate body 2 in the same manner as the front surface, and a portion of the ground surface G corresponding to the area directly below the antenna occupation area AOA is removed. .
In addition, as shown in FIG. 2, the surface side and the back surface side of the ground plane G are electrically connected through through holes (not shown).

本実施形態のアンテナ装置1では、図7に示すように、一方のグランド接続パターンE3によるインダクタンス成分L1と、一方のループ用パターンE4とグランド面Gとの間の浮遊容量C1と、他方のグランド接続パターンE3によるインダクタンス成分L2と、他方のループ用パターンE4とグランド面Gとの間の浮遊容量C2とが発生する。   In the antenna device 1 of this embodiment, as shown in FIG. 7, the inductance component L1 due to one ground connection pattern E3, the stray capacitance C1 between one loop pattern E4 and the ground plane G, and the other ground An inductance component L2 due to the connection pattern E3 and a stray capacitance C2 between the other loop pattern E4 and the ground plane G are generated.

すなわち、インダクタンス成分L1と浮遊容量C1とで得られる並列共振(図中の符号R1部分)と、インダクタンス成分L2と浮遊容量C2とで得られる並列共振(図中の符号R2部分)と、中央パターンE1、アンテナ素子AT、ランド部E2及びループ用パターンE4で構成されるループ形状による共振(図中の符号R3部分)とが生じる。   That is, the parallel resonance (part R1 in the figure) obtained by the inductance component L1 and the stray capacitance C1, the parallel resonance (part R2 in the figure) obtained by the inductance component L2 and the stray capacitance C2, and the central pattern Resonance due to the loop shape formed by E1, the antenna element AT, the land portion E2, and the loop pattern E4 (the portion R3 in the figure) occurs.

したがって、中央パターンE1の左右にそれぞれ得られる一対の並列共振と、上記ループ形状による共振と、第2受動素子P2a,P2bによる最終的なインピーダンス調整とにより、グランド面Gへ広がる高周波電流の流れを抑制し、限られたアンテナ占有領域AOAを最大限に利用して高いアンテナ性能を得ることができる。   Therefore, the flow of high-frequency current spreading to the ground plane G is achieved by a pair of parallel resonances obtained on the left and right sides of the central pattern E1, the resonance by the loop shape, and the final impedance adjustment by the second passive elements P2a and P2b. It is possible to obtain a high antenna performance by using the limited antenna occupation area AOA to the maximum.

次に、本実施形態のアンテナ装置1の表面における任意の位相での電流分布をシミュレーションにより解析した結果について、高周波電流の流れを簡易的に矢印で示したものを図8に示す。この図から判るように、アンテナ占有領域AOA内に電流分布が集中し、グランド面Gへ広がる高周波電流の流れが抑制されると共に、アンテナ素子ATとランド部E2とループ用パターンE4とによる2つのループ形状の部分には、それぞれ矢印方向にループ状に高周波電流が流れる。   Next, FIG. 8 shows a flow of a high-frequency current simply indicated by an arrow with respect to a result of analyzing a current distribution at an arbitrary phase on the surface of the antenna device 1 of the present embodiment by simulation. As can be seen from this figure, the current distribution is concentrated in the antenna occupation area AOA, the flow of the high-frequency current spreading to the ground plane G is suppressed, and two antenna elements AT, the land portion E2, and the loop pattern E4 are used. A high-frequency current flows in a loop shape in a loop shape in the direction of the arrow.

このように本実施形態のアンテナ装置1では、一対のループ用パターンE4が、一対のグランド接続パターンE3に先端が接続されていると共に他端が中央パターンE1の途中に接続され、途中にそれぞれ第2受動素子P2a,P2bが接続されているので、一対の第2受動素子P2a,P2bを個別に設定することで、一対のループ用パターンE4を流れる異なる周波数の2つの高周波電流に関してインピーダンスを個別に調整することができる。   As described above, in the antenna device 1 according to the present embodiment, the pair of loop patterns E4 are connected to the pair of ground connection patterns E3 at the ends and the other ends are connected to the middle of the center pattern E1, and each of the patterns E4 is arranged in the middle. Since the two passive elements P2a and P2b are connected, by setting the pair of second passive elements P2a and P2b individually, the impedance is individually set for two high-frequency currents having different frequencies flowing through the pair of loop patterns E4. Can be adjusted.

すなわち、一対のループ用パターンE4と中央パターンE1とアンテナ素子ATと一対のランド部E2とで構成された中央パターンE1の両側の一対のループ状経路において、それぞれループ状に高周波電流の流れが発生する。したがって、一対の第1受動素子P1a,P1bを個別に設定することで、2つの周波数を個別に調整可能であると共に、各ループ用パターンE4に接続された第2受動素子P2a,P2bを個別に設定することで、2つの周波数に関してインピーダンスを個別に調整することが可能になる。   That is, in the pair of loop paths on both sides of the center pattern E1 formed by the pair of loop patterns E4, the center pattern E1, the antenna element AT, and the pair of land portions E2, high-frequency current flows in a loop shape. To do. Accordingly, by individually setting the pair of first passive elements P1a and P1b, the two frequencies can be adjusted individually, and the second passive elements P2a and P2b connected to the loop pattern E4 can be individually set. By setting, it becomes possible to individually adjust the impedance with respect to the two frequencies.

また、アンテナ占有領域AOA内に電流分布が集中すると共にグランド面Gへの高周波電流の流れを抑制することができる。つまり、実装時の周辺部品等の影響も低減することが可能になる。
すなわち、本アンテナ装置1では、一対のグランド接続パターンE3によるインダクタンス成分とアンテナ素子ATの両端電極部12が接続されるランド部E2とグランド面Gとの間のギャップによる浮遊容量で得られる一対の並列共振と、アンテナ素子ATからループ用パターンE4の内縁部、中央パターンE1の縁部を介してアンテナ素子ATに至るループ形状による共振とが生じる。
Further, the current distribution is concentrated in the antenna occupation area AOA, and the flow of the high-frequency current to the ground plane G can be suppressed. That is, it is possible to reduce the influence of peripheral components and the like during mounting.
That is, in this antenna device 1, a pair of stray capacitances obtained by the gap between the inductance component of the pair of ground connection patterns E3 and the land portion E2 to which both end electrode portions 12 of the antenna element AT are connected and the ground plane G are obtained. Parallel resonance and resonance due to the loop shape from the antenna element AT to the antenna element AT through the inner edge of the loop pattern E4 and the edge of the center pattern E1 occur.

したがって、アンテナ素子ATと受動素子とによる開口面の短縮されたループ形状の共振と、一対の両端電極部12が接続されるランド部E2及びループ用パターンE4とグランド面Gとの間の浮遊容量とによる一対の並列共振により、グランド面Gへ広がる高周波電流の流れを抑制し、限られたアンテナ占有領域AOAを最大限に利用して高いアンテナ性能を得ることができる。   Therefore, the resonance of the loop shape with the shortened opening surface due to the antenna element AT and the passive element, and the stray capacitance between the land portion E2 and the loop pattern E4 to which the pair of both end electrode portions 12 are connected and the ground surface G are connected. Due to the pair of parallel resonances, the flow of the high-frequency current spreading to the ground plane G can be suppressed, and the high antenna performance can be obtained by making maximum use of the limited antenna occupation area AOA.

さらに、アンテナ素子ATは、両端側の一対の両端電極部12が共に放射電極として動作し、方向性が無く、かつ効果的な放射電力を実現することができる。
また、中央パターンE1の途中であって一対のループ用パターンE4との接続部よりも先端側に、第3受動素子P3が接続されているので、第3受動素子P3の設定により2つの周波数に対して共に周波数調整及びインピーダンス調整を行うことができる。
Further, in the antenna element AT, the pair of both end electrode portions 12 on both end sides operate as radiation electrodes, and there is no directionality and effective radiation power can be realized.
In addition, since the third passive element P3 is connected in the middle of the center pattern E1 and further to the front end side than the connection portion with the pair of loop patterns E4, the frequency is set to two frequencies by setting the third passive element P3. Both frequency adjustment and impedance adjustment can be performed.

また、アンテナ素子ATが、両端電極部12に接続された一対の両端導体パターン14及び中間電極部13に接続された中間導体パターン15とを備えているので、両端導体パターン14と中間導体パターン15との形状や配置に応じてこれらの間に複合的な容量成分を形成することができる。
さらに、アンテナ素子ATが、誘電体基体11の内部に形成され両端導体パターン14と中間導体パターン15との間にこれらと離間して配された浮遊導体パターン16を備えているので、浮遊導体パターン16により、両端導体パターン14や中間導体パターン15との間に複合的な容量結合やインピーダンス成分を生じさせることができる。これにより、周波数及びインピーダンス調整ができると共に、小型化や高利得化が可能になる。また、受動素子の低減や最適な誘電率材料を選択することによって、安価な材料の使用や多層構造の層数削減等を行い、コストを低減することができる。
In addition, since the antenna element AT includes a pair of both end conductor patterns 14 connected to the both end electrode portions 12 and the intermediate conductor pattern 15 connected to the intermediate electrode portion 13, both end conductor patterns 14 and the intermediate conductor pattern 15 are provided. Depending on the shape and arrangement, a composite capacitive component can be formed between them.
Furthermore, since the antenna element AT includes the floating conductor pattern 16 that is formed inside the dielectric substrate 11 and is disposed between the both-end conductor pattern 14 and the intermediate conductor pattern 15 so as to be separated from these, the floating conductor pattern 16 makes it possible to generate a composite capacitive coupling and impedance component between the both-end conductor pattern 14 and the intermediate conductor pattern 15. As a result, the frequency and impedance can be adjusted, and the size and gain can be reduced. In addition, by reducing the number of passive elements and selecting an optimum dielectric constant material, it is possible to reduce the cost by using an inexpensive material, reducing the number of layers in the multilayer structure, or the like.

また、アンテナ素子ATが、基板本体2の一辺2aの近傍に設置され、グランド接続パターンE3が、基板本体2の一辺2aに接して形成されているので、アンテナ素子ATおよびグランド接続パターンE3が基板端に配されることで、アンテナ素子ATの性能を最大限に引き出して利用することができる。特に、接地ラインである一対のグランド接続パターンE3が基板本体2の一辺2aに接して直線的になり、接地ラインの影響、不安定要素を低減し、低損失を実現することができる。   Further, since the antenna element AT is installed in the vicinity of the one side 2a of the substrate body 2, and the ground connection pattern E3 is formed in contact with the one side 2a of the substrate body 2, the antenna element AT and the ground connection pattern E3 are formed on the substrate. By being arranged at the end, the performance of the antenna element AT can be maximized and used. In particular, the pair of ground connection patterns E3 which are ground lines are in contact with the side 2a of the substrate body 2 to be linear, thereby reducing the influence of the ground lines and unstable elements, and realizing low loss.

なお、アンテナ素子ATは、該アンテナ素子ATからの放射空間を広く確保するため、できるだけ基板本体2の端、すなわち一辺2aに近づけて設置することが望ましい。
また、グランド接続パターンE3は、最短である必要はないが、直線で隣接するグランド面Gへ繋げることが望ましい。
さらに、アンテナ占有領域AOAは、できるだけ大きい方が望ましい。また、ループ用パターンE4を用いた上記ループ形状による開口面積は広い方が望ましい。
The antenna element AT is preferably installed as close as possible to the end of the substrate body 2, that is, the side 2a, in order to ensure a wide radiation space from the antenna element AT.
The ground connection pattern E3 need not be the shortest, but is preferably connected to the adjacent ground plane G with a straight line.
Furthermore, it is desirable that the antenna occupation area AOA is as large as possible. Further, it is desirable that the opening area by the loop shape using the loop pattern E4 is wide.

次に、本実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例において評価した結果を、図9から図16を参照して説明する。   Next, the results of evaluation in an example in which the antenna device of the present embodiment was actually manufactured will be described with reference to FIGS.

まず、基板本体2のサイズを、上記一辺2aを130mmとすると共に上記一辺2aに直交する辺を70mmとした実施例を作成し、アンテナ占有領域AOAのサイズを10mm×10mmとした。また、この際の第1受動素子P1a,P1bは、それぞれ30pFのコンデンサ及び1.3pFのコンデンサを採用した。また、第2受動素子P2a,P2bは、それぞれ5.0nHのインダクタ及び1.0nHのインダクタを採用した。さらに、第3受動素子P3は、3.0pFのコンデンサを採用した。   First, an example in which the size of the substrate body 2 was set such that the one side 2a was 130 mm and the side perpendicular to the one side 2a was 70 mm, and the size of the antenna occupation area AOA was 10 mm × 10 mm. In this case, the first passive elements P1a and P1b employ a 30 pF capacitor and a 1.3 pF capacitor, respectively. The second passive elements P2a and P2b employ a 5.0 nH inductor and a 1.0 nH inductor, respectively. Furthermore, a 3.0 pF capacitor was used for the third passive element P3.

この本実施例におけるVSWR特性を、図9に示す。また、本実施例における放射パターンを図10に示す。なお、この際、基板本体2の一辺2aの延在方向をY方向とし、中央パターンE1の延在方向をX方向とし、基板本体2の表面に直交する方向をZ方向とした場合のZX面に対する垂直偏波を1.5GHz帯と2.4GHz帯とで測定した。
これらの結果から、本実施例のVSWR特性では、1.5GHz帯においてVSWRmin.1.61及び放射効率−0.71dBiが得られていると共に、2.4GHz帯においてVSWRmin.1.56及び放射効率−0.83dBiが得られ、高いアンテナ利得が実現されていることが判る。また、1.5GHz帯及び2.4GHz帯の両方とも、無指向性の放射パターンが得られている。
The VSWR characteristics in this example are shown in FIG. Moreover, the radiation pattern in a present Example is shown in FIG. At this time, the ZX plane when the extending direction of one side 2a of the substrate body 2 is the Y direction, the extending direction of the central pattern E1 is the X direction, and the direction orthogonal to the surface of the substrate body 2 is the Z direction. The vertical polarization with respect to was measured at 1.5 GHz band and 2.4 GHz band.
From these results, in the VSWR characteristics of this example, VSWR min. 1.61 and a radiation efficiency of −0.71 dBi are obtained, and VSWR min. It can be seen that 1.56 and a radiation efficiency of −0.83 dBi are obtained, and a high antenna gain is realized. Moreover, the omnidirectional radiation pattern is obtained in both the 1.5 GHz band and the 2.4 GHz band.

次に、受動素子の設定値を変えた際の2つの共振周波数のシミュレーション結果を、図11及び図12に示す。なお、図11の(a)(b)(c)は、それぞれ第1受動素子P1a、第1受動素子P1b、第3受動素子P3の設定値を変えた場合のシミュレーション結果である。また、図12の(a)(b)は、それぞれ第2受動素子P2a、第2受動素子P2bの設定値を変えた場合のシミュレーション結果である。これらのシミュレーション結果から、各受動素子の設定値を変更することで、周波数やインピーダンスの調整が可能であることが判る。   Next, simulation results of two resonance frequencies when the set value of the passive element is changed are shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C show simulation results when the set values of the first passive element P1a, the first passive element P1b, and the third passive element P3 are changed, respectively. 12A and 12B show simulation results when the set values of the second passive element P2a and the second passive element P2b are changed, respectively. From these simulation results, it can be seen that the frequency and impedance can be adjusted by changing the set values of the passive elements.

次に、本発明の実施例と、図13の(a)(b)に示す従来の開放型である逆Fタイプのデュアルバンドアンテナである比較例1及び比較例2とについて、同一の基板本体サイズでアンテナ利得について比較した。   Next, the same substrate body is provided for the embodiment of the present invention and the comparative example 1 and the comparative example 2 which are the reverse F type dual band antennas as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b). The antenna gain was compared by size.

上記比較例1は、図13の(a)に示すように、アンテナ占有領域AOAのサイズを本実施例と同様に10mm×10mmに設定したものであり、アンテナ占有領域AOA内にアンテナエレメントとして、グランド面Gの近傍に配して給電点とされる基端部を有する第1エレメントE11と、該第1エレメントE11の先端に接続され第1エレメントE11に対して直交する左右に延在する第2エレメントE12と、該第2エレメントE12の両端から受動素子P12を介して第1エレメントE11の延在方向に沿って延びる一対の第3エレメントE13と、第1エレメントE11の途中に受動素子P11を介して一端が接続され他端が第1エレメントE11の基端部から離間した位置でグランド面Gに接続されたグランド接続部E10とを有している。   In the comparative example 1, as shown in FIG. 13A, the size of the antenna occupation area AOA is set to 10 mm × 10 mm similarly to the present embodiment, and as an antenna element in the antenna occupation area AOA, A first element E11 having a base end portion which is disposed in the vicinity of the ground plane G and serves as a feeding point, and a first element E11 which is connected to the distal end of the first element E11 and extends to the right and left perpendicular to the first element E11. Two elements E12, a pair of third elements E13 extending along the extending direction of the first element E11 from both ends of the second element E12 via the passive elements P12, and the passive element P11 in the middle of the first element E11. A ground connection portion E10 connected at one end to the ground plane G at a position where the other end is separated from the base end portion of the first element E11. It is.

上記比較例2は、図13の(b)に示すように、アンテナ占有領域AOAのサイズを20mm×10mmに設定し、本発明の実施例よりも大きくしたものであり、アンテナエレメントとして比較例1と異なる点は、一対の第3エレメントE13の先端から互いに離間する方向に延在する一対の第4エレメントE14を有している点である。   In the comparative example 2, as shown in FIG. 13B, the size of the antenna occupation area AOA is set to 20 mm × 10 mm, which is larger than the embodiment of the present invention. The difference is that it has a pair of fourth elements E14 extending in directions away from the tips of the pair of third elements E13.

本実施例と比較例1および2とのアンテナ利得を比較したグラフを、図14に示す。この結果から判るように、比較例1(図14中の「逆F10×10mm」)では、全方位アンテナ利得が1.5GHz帯で−8.49dBi、2.4GHz帯で−1.59dBiと低く、これを改善するためにアンテナ占有領域AOAを広げた比較例2(図14中の「逆F型20×10mm」)でも、全方位アンテナ利得が2.4GHz帯で−0.38dBiまで改善したものの、1.5GHz帯では−2.25dBiしか改善されていない。   A graph comparing the antenna gains of the present example and Comparative Examples 1 and 2 is shown in FIG. As can be seen from this result, in Comparative Example 1 (“inverted F10 × 10 mm” in FIG. 14), the omnidirectional antenna gain is as low as −8.49 dBi in the 1.5 GHz band and −1.59 dBi in the 2.4 GHz band. In Comparative Example 2 (“inverted F type 20 × 10 mm” in FIG. 14) in which the antenna occupation area AOA was expanded to improve this, the omnidirectional antenna gain was improved to −0.38 dBi in the 2.4 GHz band. However, only -2.25 dBi is improved in the 1.5 GHz band.

これらに対し、本発明の実施例(図14中の「本発明10×10mm」)では、比較例1と同様の小さなアンテナ占有領域AOAであるが、全方位アンテナ利得が1.5GHz帯で−0.71dBi、2.4GHz帯で−0.83dBiと高いアンテナ利得が得られている。このように、本実施例では、アンテナ占有領域AOAが小さい場合でも高いアンテナ性能が実現可能である。   On the other hand, in the example of the present invention (“present invention 10 × 10 mm” in FIG. 14), the antenna occupation area AOA is the same as in Comparative Example 1, but the omnidirectional antenna gain is −1.5 GHz band − An antenna gain as high as -0.83 dBi is obtained in the 0.71 dBi and 2.4 GHz bands. Thus, in this embodiment, high antenna performance can be realized even when the antenna occupation area AOA is small.

なお、本発明は上記実施形態および上記実施例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において種々の変更を加えることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment and said Example, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

例えば、図15及び図16に示すように、アンテナ素子として、より複雑な導体パターンを設けたものでも構わない。すなわち、このアンテナ素子は、一対の両端導体パターン24が対向方向に突出した部分を有し、一対の中間導体パターン25が十字形状とされ、浮遊導体パターン26が、H字形状の各先端部からさらに両端側に延在してから直交する方向に屈曲した4つのL字状部を有している。このアンテナ素子では、図16に示すように、複雑な各導体パターンによって、さらに複合的な容量結合を大きくすることができると共に、多くのインダクタンス成分も得られる。   For example, as shown in FIGS. 15 and 16, the antenna element may be provided with a more complicated conductor pattern. That is, this antenna element has a portion in which a pair of both end conductor patterns 24 protrudes in the opposing direction, a pair of intermediate conductor patterns 25 are formed in a cross shape, and a floating conductor pattern 26 is formed from each H-shaped tip. Furthermore, it has four L-shaped parts bent in the direction orthogonal to each other after extending to both ends. In this antenna element, as shown in FIG. 16, complex capacitive coupling can be further increased by complex conductor patterns, and many inductance components can be obtained.

また、上記実施形態では、導体パターンが単層構造であり、同一面の電極間距離で容量結合を構成しているのに対し、多層構造を利用して上下の電極間において容量結合を構成しても構わない。すなわち、誘電体層を挟んで上下に形成された両端導体パターン、中間導体パターン及び浮遊導体パターンにより、層間の導体パターンで容量を発生させても良い。   In the above embodiment, the conductor pattern has a single-layer structure, and capacitive coupling is configured by the distance between the electrodes on the same surface, whereas capacitive coupling is configured between the upper and lower electrodes using a multilayer structure. It doesn't matter. That is, a capacitance may be generated in the conductor pattern between the layers by the both-end conductor pattern, the intermediate conductor pattern, and the floating conductor pattern formed above and below the dielectric layer.

1…アンテナ装置、2…基板本体、2a…基板本体の一辺、3…アンテナエレメント、11…誘電体基体、12…両端電極部、13…中間電極部、14,24…両端導体パターン、15,25…中間導体パターン、16,26…浮遊導体パターン、AOA…アンテナ占有領域、AT…アンテナ素子、E1…中央パターン、E2…ランド部、E3…グランド接続パターン、E4…ループ用パターン、FP…給電点、G…グランド面、P1a,P1b…第1受動素子、P2a,P2b…第2受動素子、P3…第3受動素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna apparatus, 2 ... Board | substrate main body, 2a ... One side of board | substrate main body, 3 ... Antenna element, 11 ... Dielectric base | substrate, 12 ... Both-end electrode part, 13 ... Intermediate electrode part, 14, 24 ... Both-ends conductor pattern, 15, 25 ... Intermediate conductor pattern, 16, 26 ... Floating conductor pattern, AOA ... Antenna occupied area, AT ... Antenna element, E1 ... Center pattern, E2 ... Land part, E3 ... Ground connection pattern, E4 ... Pattern for loop, FP ... Power supply Point, G: Ground plane, P1a, P1b: First passive element, P2a, P2b: Second passive element, P3: Third passive element

Claims (5)

絶縁性の基板本体と、該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられたアンテナ占有領域と、該アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成されたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントに接続され前記基板本体に実装された誘電体アンテナのアンテナ素子とを備え、
該アンテナエレメントが、中央パターンと、一対のランド部と、一対のグランド接続パターンと、一対のループ用パターンとを有し、
前記中央パターンが、前記グランド面の近傍に配された基端側に給電点が設けられると共に前記基板本体の一辺に向けて延在し、
前記アンテナ素子が、誘電体基体と、該誘電体基体の両端に形成された一対の両端電極部と、前記誘電体基体の中間部に形成され前記中央パターンの先端部に接続された中間電極部とを備えて前記両端電極部と前記中間電極部との間にそれぞれ容量成分を有し、
一対の前記ランド部が、前記中央パターンの先端部の両側に配されて一対の前記両端電極部が接続され、
一対の前記グランド接続パターンが、一対の前記ランド部と前記ランド部に隣接する前記グランド面とを第1受動素子を介してそれぞれ接続してインダクタンス成分を有し、
一対のループ用パターンが、一対の前記グランド接続パターンの前記グランド面から離れた位置に先端が接続されていると共に他端が前記中央パターンの途中に接続され、途中にそれぞれ第2受動素子が接続されており、
一対の前記グランド接続パターンによるインダクタンス成分と、一対の前記ランド部及び一対の前記ループ用パターンと前記グランド面との間の浮遊容量とで一対の並列共振が生じることを特徴とするアンテナ装置。
Insulating board body, ground plane patterned with metal foil on the board body, and antenna occupation provided on one side of the board body as a region where the ground plane is not formed A region, an antenna element patterned with a metal foil in the antenna occupation region, and an antenna element of a dielectric antenna connected to the antenna element and mounted on the substrate body,
The antenna element has a center pattern, a pair of land portions, a pair of ground connection patterns, and a pair of loop patterns.
The central pattern is provided with a feeding point on the base end side arranged in the vicinity of the ground surface and extends toward one side of the substrate body,
The antenna element includes a dielectric substrate, a pair of both-end electrode portions formed at both ends of the dielectric substrate, and an intermediate electrode portion formed at an intermediate portion of the dielectric substrate and connected to a tip portion of the central pattern. Each having a capacitance component between the both end electrode portion and the intermediate electrode portion,
The pair of land portions are arranged on both sides of the front end portion of the central pattern, and the pair of both end electrode portions are connected,
A pair of the ground connection patterns have an inductance component by connecting the pair of land portions and the ground plane adjacent to the land portions through first passive elements, respectively.
A pair of loop patterns has a tip connected to a position away from the ground plane of the pair of ground connection patterns, and the other end is connected in the middle of the central pattern, and a second passive element is connected in the middle. Has been
An antenna device , wherein a pair of parallel resonances occur between an inductance component of the pair of ground connection patterns and a stray capacitance between the pair of land portions, the pair of loop patterns, and the ground plane .
請求項1に記載のアンテナ装置において、
前記中央パターンの途中であって一対の前記ループ用パターンとの接続部よりも先端側に、第3受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1,
An antenna device, wherein a third passive element is connected in the middle of the central pattern and closer to the tip side than a connection portion between the pair of loop patterns.
請求項1又は2のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ素子が、前記基板本体の一辺に設置され、
前記グランド接続パターンが、前記基板本体の一辺に接して形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
In the antenna device according to any one of claims 1 and 2,
The antenna element is installed on one side of the substrate body,
The antenna device, wherein the ground connection pattern is formed in contact with one side of the substrate body.
請求項1から3のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ素子が、前記誘電体基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成され互いに離間し対応する前記両端電極部に接続された一対の両端導体パターン及び前記中間電極部に接続された中間導体パターンとを備えていることを特徴とするアンテナ装置。
In the antenna device according to any one of claims 1 to 3,
The antenna element is formed on at least one of the surface and the inside of the dielectric substrate, and a pair of both end conductor patterns connected to the corresponding both end electrode parts spaced apart from each other and an intermediate conductor pattern connected to the intermediate electrode part An antenna device comprising:
請求項4に記載のアンテナ装置において、
前記アンテナ素子が、前記誘電体基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成され前記両端導体パターンと前記中間導体パターンとの間にこれらと離間して配された浮遊導体パターンを備えていることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 4, wherein
The antenna element includes a floating conductor pattern formed on at least one of the surface and the inside of the dielectric substrate, and disposed between the both-end conductor pattern and the intermediate conductor pattern so as to be separated from them. An antenna device.
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