JP6201651B2 - Antenna device and array antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、一般的には、アンテナ技術に関し、特には、アンテナの小型化技術に関する。 The present invention generally relates to antenna technology, and more particularly to antenna miniaturization technology.
近年、無線通信の困難な場所、特に屋内など、における通信環境の改善を目的として、半径数十m程度の極めて小さな通信エリアをカバーする無線通信端末向けの小型の基地局、例えばいわゆるフェムトセル(Femto Cell)基地局、の需要が増えている。 In recent years, for the purpose of improving the communication environment in places where radio communication is difficult, especially indoors, a small base station for a radio communication terminal covering a very small communication area with a radius of about several tens of meters, such as a so-called femtocell ( Demand for Femto Cell) base stations is increasing.
このような小型の基地局装置については、屋内での利用を考慮すると、装置全体の小型化が求められている。 For such a small base station apparatus, considering the indoor use, the entire apparatus is required to be downsized.
また、基地局装置に用いられるアンテナは、送信および受信の両方の動作周波数帯に対応するマルチバンド化など、広帯域化も求められている。 In addition, the antenna used in the base station apparatus is also required to have a wide band such as a multiband corresponding to both the transmission and reception operating frequency bands.
さらに、このような小型の基地局に用いられるアンテナは、大量生産ができ、低コストであることが求められる。 Furthermore, the antenna used for such a small base station is required to be mass-produced and low in cost.
大量生産でき低コストでアンテナを実現する技術としては、例えばPCB(Printed Circuit Board)で代表される誘電体基板を用い、基板上に形成されている導電層をエッチングなどの方法により除去してアンテナを構成する、いわゆるプリントアンテナがある。 As a technique for realizing an antenna at a low cost that can be mass-produced, for example, a dielectric substrate typified by PCB (Printed Circuit Board) is used, and a conductive layer formed on the substrate is removed by a method such as etching. There is a so-called printed antenna.
従来のプリントアンテナにおけるマルチバンド化として、ダイポール型の放射素子の近傍に導体線路を配置する技術が提案されている。(特許文献1) As a technique for multibanding a conventional printed antenna, a technique for arranging a conductor line in the vicinity of a dipole-type radiating element has been proposed. (Patent Document 1)
特許文献1のアンテナ装置では、誘電体基板21の一主面に、連結部25aおよび25bにより接地層24と接続されたダイポール素子22aおよび22bによって、1/2波長型のプリントダイポールを構成する。
In the antenna device of
また、他方の主面に、放射素子および連結部と対向するようにストリップライン状導電線路27を形成し、そのストリップライン状導電線路27を給電することでプリントダイポールを励振させ、さらに、ストリップライン状導電線路27の共振動作をさせることで、アンテナ全体として2共振特性を得ている。 Further, a stripline-shaped conductive line 27 is formed on the other main surface so as to face the radiating element and the connecting portion, and the stripline-shaped conductive line 27 is fed to excite the printed dipole. The two-resonance characteristics are obtained for the entire antenna by causing the resonant operation of the conductive line 27.
誘電体基板上にプリントアンテナを形成する場合、アンテナの実装面積はできるだけ小さい方が望ましい。しかし、実装面積として例えば、「ダイポール素子」および「ダイポール素子と接地層との間隙」が占有する四角形の面積を考えると、特許文献1のアンテナ装置では少なくとも1/2波長x1/4波長程度必要であるという課題があった。
When a printed antenna is formed on a dielectric substrate, it is desirable that the antenna mounting area be as small as possible. However, considering, for example, the square area occupied by the “dipole element” and “the gap between the dipole element and the ground layer” as the mounting area, the antenna device of
また、特許文献1のアンテナ装置では2共振化が目的であり、またそれぞれの共振特性における比帯域も7〜10%程度(特許文献1の図5B参照。リターンロス=−10dBにおける値。)と狭いため、例えばより多くの周波数バンドで動作させる場合には、複数のアンテナを構成する必要があるという課題があった。
Further, the antenna device of
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、実装面積の小型化と動作周波数の広帯域化が可能な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 to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of downsizing a mounting area and widening an operating frequency.
本発明に係るアンテナ装置は、誘電体層と、
誘電体層の第1主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、放射素子を形成する導電性の第1放射部と、
第1主面上に配置され、第1放射部の第1端部に接続された第1端部と、第2端部と、を有し、放射素子に対する給電路を形成する導電性の第1給電部と、
誘電体層の第2主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、放射素子を形成する導電性の第2放射部と、
第2主面上に配置され、第2放射部の第1端部に接続された第1端部と、第2端部と、を有し、給電路を形成する導電性の第2給電部と、
第1主面上及び第2主面上の少なくとも一方に配置され、前記第2給電部の第2端部と接続された導電性の接地部と、
を備えたアンテナ装置であって、
第1主面上または第2主面上において上、下、左および右の4方向を想定し、誘電体層の第1主面側の外方から前記第2主面側に向かってアンテナ装置を透過的に見た場合に、
第1給電部の第2端部は、第1給電部の第1端部の下側にあり、接地部に対し第1給電部の下の第1の間隙を有して離間し、
第1放射部の第2端部は、第1給電部よりも右側又は左側で、第1放射部の第1端部よりも下側にあり、接地部に対し第2の間隙を有して離間し、
第2給電部の第1端部は、誘電体層を介して第1給電部の第1端部と対向し、且つ第2給電部の第2端部は、誘電体層を介して第1給電部の第2端部と対向し、
第2放射部の第2端部は、第2給電部から見て第1放射部の第2端部が配置された側とは反対の側で、第2放射部の第1端部よりも下側にあり、接地部に対し第3の間隙を有して離間し、
接地部の、第2の間隙を有して第1放射部の第2端部と離間する箇所、及び第3の間隙を有して第2放射部の第2端部と離間する箇所が、第1の間隙を有して第1給電部の第2端部と離間する箇所よりも上側にあり、
第1の間隙は、第1給電部の第2端部におけるアンテナの入力インピーダンス特性が、第1周波数で共振特性を有するように設定され、
第2の間隙及び第3の間隙は、前記入力インピーダンス特性が、第2周波数で共振特性を有するよう設定されるようにしている。
An antenna device according to the present invention includes a dielectric layer,
A conductive first radiating portion disposed on the first major surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and forming a radiating element;
A first end portion disposed on the first main surface and connected to the first end portion of the first radiating portion; and a second end portion; and a conductive second member forming a feed path for the radiating element. 1 power supply unit,
A conductive second radiating portion disposed on the second major surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and forming a radiating element;
A conductive second power feeding portion that is disposed on the second main surface and has a first end connected to the first end of the second radiating portion and a second end, and forms a power feeding path. When,
A conductive grounding portion disposed on at least one of the first main surface and the second main surface and connected to the second end of the second power feeding unit;
An antenna device comprising:
Assuming four directions of up, down, left and right on the first main surface or the second main surface, the antenna device is directed from the outside of the first main surface side of the dielectric layer toward the second main surface side. Is seen transparently,
The second end of the first power supply unit is below the first end of the first power supply unit, and is separated from the grounding unit with a first gap below the first power supply unit,
The second end portion of the first radiating portion is on the right side or the left side of the first feeding portion and below the first end portion of the first radiating portion, and has a second gap with respect to the grounding portion. Apart,
The first end of the second power feeding part faces the first end of the first power feeding part through the dielectric layer, and the second end of the second power feeding part is first through the dielectric layer. Opposite the second end of the power supply,
The second end portion of the second radiating portion is opposite to the side where the second end portion of the first radiating portion is disposed when viewed from the second power feeding portion, and is more than the first end portion of the second radiating portion. On the lower side and spaced apart from the ground with a third gap,
Where the grounding portion has a second gap and is spaced from the second end of the first radiating portion, and the third gap and the location that is spaced from the second end of the second radiating portion, the upper near-than locations separated from the first feeding portion and the second end of a first gap is,
The first gap is set so that the input impedance characteristic of the antenna at the second end of the first feeding part has a resonance characteristic at the first frequency,
Second gap and the third gap, wherein the input impedance characteristic has to so that is set to have a resonance characteristic at a second frequency.
また、本発明に係る第2のアンテナ装置は、誘電体層と、
誘電体層の第1主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、幅を持った線状の第1導体と、
第1主面上に配置され、第1導体の第1端部に接続された第1端部と、第2端部と、を有し、幅を持った線状の第2導体と、
誘電体層の第2主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、幅を持った線状の第3導体と、
第2主面上に配置され、第3導体の第1端部に接続された第1端部と、第2端部を有し、幅を持った線状の第4導体と、
第1主面上及び第2主面上の少なくとも一方に配置され、第4導体の第2端部に接続された第5導体と、
を備えたアンテナ装置であって、
第1主面上または第2主面上において上、下、左および右の4方向を想定し、誘電体層の第1主面側の外方から第2主面側に向かってアンテナ装置を透過的に見た場合に、
第5導体の辺には、互いに鋭角をなすとともに上側に向かって間隔が広がる第1の辺および第2の辺が形成され、
第2導体の第2端部は、第2導体の第1端部の下側にあり、第5導体に対し第2導体の下の第1の間隙を有して離間し、
第1導体は、第2導体に対して鋭角を有して配置され、
第1導体の第2端部は、第2導体よりも右側又は左側で、第2導体の第1端部の下側にあり、第5導体の第1の辺に対し第2の間隙を有して離間し、
第4導体の第1端部は、誘電体層を介して第2導体の第1端部と対向し、且つ第4導体の第2端部は、誘電体層を介して第2導体の第2端部と対向し、
第3導体は、第4導体に対して鋭角を有して配置され、
第3導体の第2端部は、第4導体から見て第1導体の第2端部が配置された側とは反対の側で、第4導体の第1端部よりも下側にあり、第5導体の第2の辺に対し第3の間隙を有して離間し、
第1の間隙は、第2導体の第2端部におけるアンテナの入力インピーダンス特性が、第1周波数で共振特性を有するよう設定され、
第2の間隙及び前記第3の間隙は、前記入力インピーダンス特性が、第2周波数で共振特性を有するよう設定されるようにしている。
A second antenna device according to the present invention includes a dielectric layer,
A linear first conductor disposed on the first major surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and having a width;
A linear second conductor having a width and having a first end disposed on the first major surface and connected to the first end of the first conductor; and a second end;
A linear third conductor disposed on the second main surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and having a width;
A first end portion disposed on the second main surface and connected to the first end portion of the third conductor; a linear fourth conductor having a second end portion and having a width;
A fifth conductor disposed on at least one of the first main surface and the second main surface and connected to the second end of the fourth conductor;
An antenna device comprising:
Assuming four directions of up, down, left and right on the first main surface or the second main surface, the antenna device is arranged from the outside of the first main surface side of the dielectric layer toward the second main surface side. When seen transparently,
The sides of the fifth conductor are formed with a first side and a second side that form an acute angle with each other and have an interval extending upward.
A second end of the second conductor is below the first end of the second conductor and is spaced from the fifth conductor with a first gap below the second conductor;
The first conductor is disposed with an acute angle with respect to the second conductor;
The second end of the first conductor is on the right or left side of the second conductor, below the first end of the second conductor, and has a second gap with respect to the first side of the fifth conductor. Then leave
The first end of the fourth conductor faces the first end of the second conductor through the dielectric layer, and the second end of the fourth conductor passes through the dielectric layer and the second end of the second conductor. Opposite the two ends,
The third conductor is disposed with an acute angle with respect to the fourth conductor,
The second end of the third conductor is on the side opposite to the side where the second end of the first conductor is disposed when viewed from the fourth conductor, and is below the first end of the fourth conductor. , Spaced apart from the second side of the fifth conductor with a third gap ,
The first gap is set such that the input impedance characteristic of the antenna at the second end of the second conductor has a resonance characteristic at the first frequency;
Second gap and the third gap, wherein the input impedance characteristic has to so that is set to have a resonance characteristic at a second frequency.
本発明のアンテナ装置によれば、以上のように構成したので、実装面積の小型化と広帯域化が可能なアンテナ装置を提供することができる。 According to the antenna device of the present invention, since it is configured as described above, it is possible to provide an antenna device capable of reducing the mounting area and increasing the bandwidth.
以下に、本発明の各実施の形態について図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、以下の各実施の形態の図においては、同一ないしは同様なものについては同一ないしは同様の番号を付け、各実施の形態の説明においてその説明を一部省略する場合がある。 In the drawings of the following embodiments, the same or similar components are denoted by the same or similar numerals, and the description thereof may be partially omitted in the description of the embodiments.
また、図の各要素は、本発明を説明するために便宜的に分割したものであり、その実装形態は図の構成、分割、名称等に限定されない。また、分割の仕方自体も図に示した分割に限定されない。 In addition, each element in the drawing is divided for convenience of description of the present invention, and the mounting form is not limited to the configuration, division, name, and the like in the drawing. Further, the division method itself is not limited to the division shown in the figure.
実施の形態1.
以下に、本発明の各実施の形態1について図1ないし図11を用いて説明する。 The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は、本発明の実施の形態1における、アンテナ装置を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an antenna device according to
図2は、本発明の実施の形態1における、アンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 2 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device is transparently seen from the outside on one main surface side in the first embodiment of the present invention.
図3は、本発明の実施の形態1における、アンテナ装置を図2と反対側の主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 3 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device according to the first embodiment of the present invention is seen transparently from the outside on the main surface side opposite to FIG.
各図において、1は誘電体基板、2aおよび2bはダイポール素子、2a1はダイポール素子2aの第1端部、2a2はダイポール素子2aの第2端部、2b1はダイポール素子2bの第1端部、2b2はダイポール素子2bの第2端部、3aおよび3bは給電線路、3a1は給電線路3aの第1端部、3a2は給電線路3aの第2端部、3b1は給電線路3bの第1端部、3b2は給電線路3bの第2端部、4aおよび4bは地導体、5a1および5a2は地導体4aの端部の辺、5b1および5b2は地導体4bの端部の辺、D1は第1の間隙、D2は第2の間隙、D3は第3の間隙、10aは第1の間隙D2を有してダイポール素子2aと離間する地導体4aの箇所、10bは第3の間隙D3を有してダイポール素子2bと離間する地導体4bの箇所、10cは第1の間隙D1を有して給電線路3aと離間する地導体4aの箇所、Fは給電点を示す。
In each figure, 1 is a dielectric substrate, 2a and 2b are dipole elements, 2a1 is a first end of the
なお、本発明を分かりやすく、また後述する従来技術を用いた例との比較をしやすくするために、本実施の形態の説明においては、各部の輪郭および形状が直線で形成あるいは直線状に形成されており、さらに対称的に形成されている場合を例に説明する。また、図では、各間隙において幅が最も狭いところで離間する地導体の辺の一点を、各地導体の上記箇所10a、10b、10cを代表する点であるとして説明する。
In the description of the present embodiment, the outline and shape of each part are formed in a straight line or in a straight line in order to make the present invention easier to understand and easier to compare with an example using the prior art described later. The case will be described as an example in which they are formed symmetrically. Also, in the figure, one point of the side of the ground conductor that is separated at the narrowest width in each gap will be described as a point that represents the above-mentioned
但し、上記場合に限定されるものではない。 However, the present invention is not limited to the above case.
また、図中では、各部の配置関係をわかりやすくするため、誘電体基板1を透過的に、また透過的に見て反対側の主面に配置されているものを点線で示している。
Further, in the drawing, in order to make it easy to understand the arrangement relationship between the respective parts, the
但し、図2および図3では、地導体4aおよび4bは誘電体基板1を介して対向するよう形成されて重なって見えるため、各々片方のみ示している。
However, in FIGS. 2 and 3, since the
ここで、図中のダイポール素子2a、給電線路3aおよび地導体4aが配置されている誘電体基板1の主面が第1主面に対応する。ダイポール素子2b、給電線路3bおよび地導体4bが配置されている面が誘電体基板1の第2主面に対応する。
Here, the main surface of the
また、図中の誘電体基板1が誘電体層に対応し、ダイポール素子2aが第1放射部および第1の導体に対応し、給電線路3aが第1給電部および第2の導体に対応しダイポール素子2bが第2放射部および第3の導体に対応し、給電線路3bが第2給電部および第4の導体に対応し、地導体4aが第1接地部に対応し、地導体4bが第2接地部に対応する。
Further, the
また、ダイポール素子2aおよびダイポール素子2bを併せたものが放射素子に対応し、地導体4aおよび4bを併せたものが接地部および第5導体に対応する。なお、以下では、辺5a1および5a2をまとめて辺5aと、5b1および5b2をまとめて辺5bと、して説明する場合がある。
The combination of the
また、本実施の形態においては、地導体4aの辺5a1が、地導体4aの、第2の間隙D2を有してダイポール素子2aの第2端部2a2と離間する箇所10aと、第1の間隙D1を有して給電線路3aの第2端部3a2と離間する箇所10cと、の間を結ぶ直線になっている。
Further, in the present embodiment, the side 5a1 of the
また、地導体4bの辺5bの一部4b2が、地導体4bの、第3の間隙D3を有してダイポール素子2bの第2端部2b2と離間する箇所10bと、第1の間隙D1を有して介して給電線路3aの第2端部3a2と離間する箇所10cと、の間を結ぶ直線になっている。
なお、各平面図において第2主面側の配置関係を考える場合には、地導体4aの箇所10cと誘電体基板1を介して離間する地導体4bの箇所を、箇所10cとしても同様に考えることができる。
Further, a portion 4b2 of the side 5b of the
In addition, when considering the arrangement relationship on the second main surface side in each plan view, the
まず、各部の配置と接続関係について説明する。 First, the arrangement and connection relationship of each part will be described.
以下の説明においては、図2および図3のような平面図において平面的な相互の配置関係を説明するために、第1主面の外方から第2主面に向かって誘電体基板1を透過的に見た場合に、図中のある部位を基準に「上側にある」、「下側にある」「右側にある」、「左側にある」等の言い回しを用いる。
In the following description, in order to explain a planar mutual arrangement relationship in plan views such as FIGS. 2 and 3, the
誘電体基板1は、誘電体材料から形成された層であり、実装においては例えばPCB基板の誘電体層が相当する。各図においては、誘電体層が1つで一定の厚みを有する場合の例を示している。
The
ダイポール素子2aは、一定幅の直線状の導体であり、誘電体基板1の第1主面上に配置されている。また、ダイポール素子2aは、第1端部2a1および第2端部2a2を有している。
また、ダイポール素子2aの第2端部2a2は、地導体4aに対し第2の間隙D2を有して離間するよう配置されている。
The second end 2a2 of the
ダイポール素子2aの形成方法は従来及び新規の各種の方法が可能であり、例えば、誘電体基板1の第1主面上に形成した導体層をエッチングによりパターニングすることで形成することができる。
The
給電線路3aは、一定幅の直線状の導体であり、誘電体基板1の第1主面上に配置されている。また、給電線路3aは、第1端部3a1および第2端部3a2を有している。
The
また、給電線路3aの第1端部3a1は、ダイポール素子2aの第1端部2a1に接続されている。
The first end 3a1 of the
また、給電線路3aの第2端部3a2は、第1端部3a1よりも下側に配置されている。
In addition, the second end 3a2 of the
また、給電線路3aの第2端部3a2は、地導体4aに対し給電線路3aの下の第1の間隙D1を有して離間するよう配置されている。
Further, the second end 3a2 of the
従って、図2を参照すると、ダイポール素子2aの第2端部2a2は、給電線路3aよりも右側で、且つダイポール素子2aの第1端部2a1よりも下側に配置されている。
Therefore, referring to FIG. 2, the second end 2a2 of the
従って、ダイポール素子2aは、角度αが鋭角を有して、給電線路3aに対して斜めに配置されている。言い換えると、給電線路3aとダイポール素子2aとを一体的に考えた場合に、給電線路3aの第2端部3a2側からダイポール素子2aの第2端部2a2側へ向かって延在する導体が、給電線路3aの第1端部3a1付近において角度αにて鋭角に折り返すように延在する形状となっている。
Accordingly, the
給電線路3aも、上記ダイポール素子2aの形成方法と同様な形成方法により形成することができる。
The
ダイポール素子2bは、一定幅をもった直線状の導体であり、誘電体基板1の第2主面上に配置されている。また、ダイポール素子2bは、第1端部2b1および第2端部2b2を有している。
The
また、ダイポール素子2bの形状は、ダイポール素子2aを給電線路3aの中心軸に対して軸対称となる形状を誘電体基板1の裏面に投影したもの、と重なるように形成されている。
The
また、ダイポール素子2bの第2端部2b2は、地導体4bに対し第3の間隙D3を有して離間するよう配置されている。
The second end 2b2 of the
ダイポール素子2bも、ダイポール素子2aと同様にして形成することができる。
The
ダイポール素子2aおよび2bにより、放射素子、いわゆるプリントダイポール、が構成される。
給電線路3bは、一定幅の直線状の導体であり、誘電体基板1の第2主面上に、給電線路3aと対向するように配置されている。また、給電線路3bは、第1端部3b1および第2端部3b2を有している。
The
給電線路3bの第1端部3b1は、誘電体基板1を介して給電線路3aの第1端部3a1と対向して配置され、且つ第2端部2b2は、誘電体基板1を介して給電線路3aの第2端部3a2と対向して配置されている。
The first end 3b1 of the
また、給電線路3bの第1端部3b1は、ダイポール素子2bの第1端部2b1に接続され、給電線路3bの第2端部3b2は、地導体4bに接続されている。
The first end 3b1 of the
給電線路3aおよび給電線路3bにより、放射素子から放射される電磁波の、もととなる信号を供給する、いわゆる給電路を構成する。
The
従って、図2を参照すると、ダイポール素子2bの第2端部2b2は、給電線路3bから見てダイポール素子2aの第2端部2a1が配置された側とは反対の側、即ち左側、でダイポール素子2bの第1端部2b1よりも下側に配置されている。
Accordingly, referring to FIG. 2, the second end 2b2 of the
言い換えると、ダイポール素子2bは、鋭角αを有して、給電線路3bに対して斜めに配置されている。言い換えると、給電線路3bからダイポール素子2bへと延在する導体が、給電線路3bの第1端部3b1付近において角度αにて鋭角に折り返す形状となっている。
In other words, the
給電線路3bも、ダイポール素子2aと同様にして形成することができる。
The
地導体4aは誘電体基板1の第1主面に配置されている。
The
また、地導体4aの上側の端部には、互いに鋭角をなすとともに上側に向かって間隔が広がる第1の辺5a1および第2の辺5a2によって溝が形成されている。図においては、溝の内部にダイポール素子2aおよび給電線路3aが配置されている場合の例となっている。
In addition, a groove is formed at the upper end of the
また、地導体4aは、第2の間隙D2を有してダイポール素子2aの第2端部2a2と離間する箇所10aが、第1の間隙D1を有して給電線路3aの第2端部3a2と離間する箇所10cよりも上側にあるよう形成される。
The
従って、図2を参照すると、図の右側、即ちダイポール素子2a側、において地導体4aの辺5aと給電線路3aとのなす角βは、鋭角となっている。
Therefore, referring to FIG. 2, the angle β formed by the
地導体4aも、ダイポール素子2aと同様にして形成することができる。
The
地導体4bは、誘電体基板1の第2主面上に、地導体4aと対向するように配置されている。 また、地導体4bは、給電線路3bの第2端部3b2に接続されている。
The
また、地導体4bの端部には、辺5b1および5b2によって、地導体4aに形成されている三角形状の溝と同様な形状の溝が、誘電体基板1を介して対抗して形成され、その内部にダイポール素子2b、給電線路3bが配置されている。
Further, a groove having the same shape as the triangular groove formed in the
また、地導体4bは、例えば図示しないビアホール(Via Hole)などによって、地導体4aと電気的に接続される。
The
地導体4bも、ダイポール素子2aと同様にして形成することができる。
また、地導体4bは、第3の間隙D3を有してダイポール素子2bの第2端部2b2と離間する箇所10bが、第1の間隙D1を有して給電線路3aの第2端部3a2と離間する箇所10c(または、地導体4bの、誘電体基板1を介して箇所10cと対向する箇所)よりも上側にあるよう形成される。
The
The
給電点Fは、アンテナ装置から放射する電磁波のもととなる信号を印加する位置、を示すために模式的に白四角印で示したものである。従って、実装において、給電点Fは物理的な構成要素として形成されているわけではない。 The feeding point F is schematically indicated by a white square mark in order to indicate a position where a signal that is a source of electromagnetic waves radiated from the antenna device is applied. Therefore, in the mounting, the feeding point F is not formed as a physical component.
実際の信号の印加方法としては各種の方法があり、例えば信号源(図示しない。)からの信号を伝送する同軸ケーブルの内部導体(図示しない)と、給電線路3aの第2端部3a2とを接続し、さらに、同軸ケーブルの外部導体(図示しない)と、地導体4aとを接続し、信号を印加することによってアンテナに給電する。
There are various methods for applying an actual signal. For example, an inner conductor (not shown) of a coaxial cable that transmits a signal from a signal source (not shown) and the second end 3a2 of the
図1ないし図3のように構成したアンテナ装置は、実装面積として例えば「ダイポール素子の領域」および「ダイポール素子と接地層との間の領域」が占有する四角形の面積を考えると、1/4波長x1/4波長程度となり、実装面積の小型化ができていることがわかる。 The antenna device configured as shown in FIG. 1 to FIG. 3 has a 1/4 area as a mounting area, for example, considering a square area occupied by “region of dipole element” and “region between dipole element and ground layer”. It can be seen that the wavelength is about 1/4 wavelength and the mounting area can be reduced.
次に、本実施の形態のアンテナ装置における動作について以下に説明する。 Next, the operation of the antenna device according to the present embodiment will be described below.
図4は、本発明の実施の形態1における、給電点Fからみたアンテナ側の入力インピーダンスの周波数依存性を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the frequency dependence of the input impedance on the antenna side as viewed from the feeding point F in the first embodiment of the present invention.
図において、細実線の円および円弧はスミスチャート図を表示する線、Zinは入力インピーダンス、太実線は入力インピーダンスZinの特性曲線、f1は第1のキンク(Kink:結び目状の軌跡)またはキンクが示す第1の共振特性の代表的な周波数、f2は第2のキンクまたはキンクが示す第2の共振特性の代表的な周波数に対応する。点線の円は定在波比(電圧定在波比(VSWR: Voltage Standing Wave Ratio))=2に対応し、円の内部が、定在波比が2より小さくなる範囲となる。 In the figure, thin solid circles and arcs are lines for displaying Smith chart diagrams, Zin is input impedance, thick solid lines are characteristic curves of input impedance Zin, f1 is a first kink (kink-shaped locus) or kink The representative frequency of the first resonance characteristic shown, f2 corresponds to the representative frequency of the second kink or the second resonance characteristic shown by the kink. The dotted circle corresponds to the standing wave ratio (Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) = 2), and the inside of the circle is in a range where the standing wave ratio is smaller than 2.
図5は、本発明の実施の形態1における、給電点からみたアンテナ側の定在波比の周波数依存性を示す図である。図5の特性曲線は図4の特性曲線に対応している。 FIG. 5 is a diagram showing the frequency dependence of the standing wave ratio on the antenna side as viewed from the feeding point in the first embodiment of the present invention. The characteristic curve in FIG. 5 corresponds to the characteristic curve in FIG.
図において、横軸は中心周波数で正規化した周波数、縦軸は定在波比VSWRを示す。 In the figure, the horizontal axis indicates the frequency normalized by the center frequency, and the vertical axis indicates the standing wave ratio VSWR.
図4および図5の計算条件としての図1ないし図3の各部寸法は、ダイポール素子2aおよび2bは幅が0.02λで長さが0.23λ、給電線路3aは幅が0.02λで長さが0.42λ、第1の間隙の幅が0.01λ、第2の間隙D2および第3の間隙D3の幅は0.053λである。ここで、λは中心周波数の自由空間での波長で、ここでは3GHzとしている。
1 to 3 as the calculation conditions of FIGS. 4 and 5, the
また、角度αおよびβは45度である。 The angles α and β are 45 degrees.
また、誘電体基板1の厚さが0.013λ、誘電率が4.4、誘電正接が0.02である。
The thickness of the
図5から、インピーダンス整合特性が良好な状態と考えることができるVSWRが2以下を示す比帯域、即ちリターンロスが10dB程度に相当する比帯域、が40%程度のアンテナ装置を得ることができていることがわかる。 From FIG. 5, it is possible to obtain an antenna device in which the ratio band in which the impedance matching characteristic is good and the VSWR is 2 or less, that is, the ratio band corresponding to a return loss of about 10 dB, is about 40%. I understand that.
次に、本発明のアンテナ装置の動作および上記特性の分析について、図6ないし図11を用いて説明する。 Next, the operation of the antenna device of the present invention and the analysis of the above characteristics will be described with reference to FIGS.
図6は、本発明と比較のための従来技術を用いた構造のアンテナ装置を、外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 6 is a plan view showing an arrangement in which an antenna device having a structure using a prior art for comparison with the present invention is seen transparently from the outside.
図の見方は、図2と同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIG.
図2と異なる点は、ダイポール素子2a(2b)と給電線路3a(3b)との角度αが90度になるよう配置し、また、溝の辺5a(5b(図示しない))と給電線路3a(3b)との角度βが90°になるよう配置した点である。
The difference from FIG. 2 is that the angle α between the
図7は、本発明と比較のための従来型のアンテナ装置を、給電点からみたアンテナ側の入力インピーダンスの周波数依存性を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing the frequency dependence of the input impedance on the antenna side when the conventional antenna device for comparison with the present invention is viewed from the feeding point.
図の見方および計算条件は、図4と同様である。 The way of viewing the figure and the calculation conditions are the same as in FIG.
図において、共振動作によって発生する第1のキンクf1のみが現れている。これは、アンテナとしての動作に対応する共振動作、即ちアンテナの入力インピーダンスがインピーダンスの整合状態に近づくこと、によって発生するキンクに対応する。 In the figure, only the first kink f1 generated by the resonance operation appears. This corresponds to a kink generated by a resonance operation corresponding to the operation as an antenna, that is, when the input impedance of the antenna approaches an impedance matching state.
次に、図6に示したアンテナ構造に対し、仮想的に角度αを変化させた場合を検討する。 Next, a case where the angle α is virtually changed with respect to the antenna structure shown in FIG. 6 will be considered.
図8は、仮想のアンテナ装置を、外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 8 is a plan view showing an arrangement in which the virtual antenna device is seen transparently from the outside.
図6と主に異なる点は、角度αの違いであり、図の見方および各部の寸法は、各間隙の大きさ以外は図2及び図6と同様である。ダイポール素子2aの第1端部2a1と給電線路3aの第1端部3a1との接続部分の形状が多少異なるが、本分析の結論には大きな影響はないと考えられる。
The main difference from FIG. 6 is the difference in the angle α, and the way of viewing the figure and the dimensions of each part are the same as in FIGS. 2 and 6 except for the size of each gap. Although the shape of the connection portion between the first end 2a1 of the
図においては、角度αを45度にした場合の例を想定している。 In the figure, it is assumed that the angle α is 45 degrees.
図9は、図8に示した仮想のアンテナ装置における、給電点からみたアンテナ側の入力インピーダンスの周波数依存性を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the frequency dependence of the input impedance on the antenna side as seen from the feeding point in the virtual antenna device shown in FIG.
図においては、第1のキンクが、図7の第1のキンクに比べて、誘導性側に移動していることがわかる。 In the figure, it can be seen that the first kink moves to the inductive side as compared to the first kink of FIG.
これは、ダイポール素子2aが給電線3aに対して斜めに配置され、図4に示した従来構造の場合に比べてダイポール素子2bが給電線路3bに近づくことで電磁的な結合が強まり、それによって給電線路3aと3bからなる伝送路の特性インピーダンスが変化し、インピーダンス軌跡を変えていると考えられる。
This is because the
従って、角度αを鋭角に変更し、その角度を調整することで、入力インピーダンスの調整が可能であることがわかる。 Therefore, it is understood that the input impedance can be adjusted by changing the angle α to an acute angle and adjusting the angle.
次に、図6に示したアンテナ構造に対し、仮想的に角度βを変化させた場合を検討する。 Next, the case where the angle β is virtually changed with respect to the antenna structure shown in FIG. 6 will be considered.
図10は、仮想のアンテナ装置を、外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 10 is a plan view showing an arrangement in which a virtual antenna device is seen transparently from the outside.
図6と主に異なる点は、角度βの違いであり、図の見方および各部の寸法は、各間隙の大きさ以外は図2及び図6と同様である。 The main difference from FIG. 6 is the difference in angle β, and the way of viewing the figure and the dimensions of each part are the same as in FIGS. 2 and 6 except for the size of each gap.
図においては、βを45度にした場合の例を想定している。 In the figure, an example in which β is set to 45 degrees is assumed.
図11は、図10に示した仮想のアンテナ装置における、給電点からみたアンテナ側の入力インピーダンスの周波数依存性を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing the frequency dependence of the input impedance on the antenna side as viewed from the feeding point in the virtual antenna device shown in FIG.
図において、キンクの周波数が小さくなっていることがわかる。 In the figure, it can be seen that the frequency of the kink is reduced.
角度βを鋭角にすることで、第1の辺5aおよび第2の辺5bが互いに鋭角をなすとともに上側に向かって間隔が広がるよう形成され、地導体4aの、第2の間隙D2を有してダイポール素子2aの第2端部2a1と離間する箇所10a、及び地導体4bの、第3の間隙D3を有してダイポール素子2bの第2端部2b2と離間する箇所10bが、地導体4aの、第1の間隙D1を有して給線路3aの第2端部3a2と離間する箇所10cよりも上側にあるように配置される。
By making the angle β an acute angle, the
これにより、図4に示した従来技術を用いた構造の場合に比べて地導体4bが給電線路3bに近づくことで、電磁的な結合が強まり、それによって入力インピーダンスが変化し、特性曲線の軌跡を変えていると考えられる。
As a result, compared to the structure using the prior art shown in FIG. 4, the
また、この場合のキンクは、ダイポール素子2aおよび2bと地導体4aおよび4bとの共振動作、即ちアンテナ側と地導体側とのインピーダンスの整合状態に近づくこと、によって発生する別のキンクに対応すると考えることができる。
Further, the kink in this case corresponds to another kink generated by the resonance operation of the
以上の分析から、角度α、βの観点からみると、ダイポール素子2a(2b)と給電線路3a(3b)となす角度αを変えることでインピーダンス調整を行い、さらに、地導体4a(4b)の辺5a(5b)と給電線路3a(3b)のなす角度βを、ダイポール素子2a(2b)の端部2a2(2b2)と地導体4a(4b)の辺5a(5b)とが第2の間隙D2(第3の間隙D3)を介して近接する角度に設定することで、ダイポール素子と地導体の電磁的な結合によって複共振を起こし、図4に示したように周波数の異なる2つのキンクを発生させていると考えられる。
From the above analysis, from the viewpoint of the angles α and β, impedance adjustment is performed by changing the angle α formed between the
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、実装面積の小型化と広帯域化が可能なアンテナ装置を提供することが可能となる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, it is possible to provide an antenna device capable of reducing the mounting area and increasing the bandwidth.
なお、本発明の実施の形態おいては、第1の間隙D1、第2の間隙D2、第3の間隙D3が、各々一定の幅を有する場合を示しているが、異なる幅および形状を有するようにしてもよく、本実施の形態の形状に限定されない。
また、図2および図3において地導体4aおよび4bの箇所10a、10b、10cを黒丸印によって特定の1つの点として表しているが、例えば、(1)ダイポール素子2a(2b)の第2端部2a2(2b2)の形状、(2)給電線路3a(3b)の第2端部3a2(3b2)の形状、(3)共振特性、によっては、図に示した位置に近い広がりをもった範囲を考えて、そのうちの特定の箇所を代表的に考えてもよく、図に示した位置に限定されない。
In the embodiment of the present invention, the first gap D1, the second gap D2, and the third gap D3 each have a constant width, but have different widths and shapes. You may make it, and it is not limited to the shape of this Embodiment.
2 and 3, the
実施の形態2.
以下に、本発明の各実施の形態2について図12および図13を用いて説明する。 The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 12 and 13.
図12は、この発明の実施の形態2に係わるアンテナ装置の構成を示す構成説明図である。
FIG. 12 is a configuration explanatory view showing the configuration of the antenna device according to
図13は、図12に示したアンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 13 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device shown in FIG. 12 is seen transparently from the outside on one main surface side.
図の見方は図1および図2と同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIGS. 1 and 2.
図において、上記実施の形態1の図1および図2と異なる点は、ダイポール素子2a(2b)の大きさを6a(6b)に変更している点である。図においては、ダイポール素子6aおよび6bの幅が上記実施の形態1に比べて広くなっている。
In the figure, the difference from FIGS. 1 and 2 of the first embodiment is that the size of the
また、ダイポール素子6aおよび6bの第1端部側の、ダイポール素子6aと6bが重ならないV字状の領域が大きく形成され、その切り込みが角度χを有している点である。
In addition, a V-shaped region where the
素子幅を広げたダイポール素子であっても、アンテナ装置の基本構成は変わらないため、実施の形態1と同様に考えることができる。また、一般的に、放射素子の面積を広げることでアンテナ装置として広帯域化できることが知られている。 Even a dipole element with a wider element width can be considered in the same manner as in the first embodiment because the basic configuration of the antenna device does not change. In general, it is known that the antenna device can be widened by expanding the area of the radiating element.
さらに、切り込み角度χを変更することでダイポール素子上の電流分布の制御が可能となるため、インピーダンス特性の調整が可能となる。 Furthermore, since the current distribution on the dipole element can be controlled by changing the cutting angle χ, the impedance characteristics can be adjusted.
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態1と同様な効果を奏することができる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
また、ダイポール素子の幅を広げることでさらに広帯域化を図ることができる。 Further, it is possible to further widen the band by widening the dipole element.
さらに、ダイポール素子間の切り込み角度χを変更することで、インピーダンス特性の調整が可能となる。 Furthermore, the impedance characteristic can be adjusted by changing the cut angle χ between the dipole elements.
なお、本発明の実施の形態においては、ダイポール素子6aおよび6bの幅が上記実施の形態1に比べて一様に広くなっているが、例えば一方の端部に向かって幅が広がるまたは狭まるようにしてもよく、本実施の形態の形状に限定されない。
In the embodiment of the present invention, the width of the
実施の形態3.
以下に、本発明の各実施の形態3について図14および図15を用いて説明する。
Embodiment 3.
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 14 and 15.
図14は、この発明の実施の形態2に係わるアンテナ装置の構成を示す構成説明図である。
FIG. 14 is a configuration explanatory view showing the configuration of the antenna device according to
図15は、図14に示したアンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 15 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device shown in FIG. 14 is seen transparently from the outside on one main surface side.
図の見方は図1および図2と同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIGS. 1 and 2.
図において、上記実施の形態1の図1および図2と異なる点は、図1のダイポール素子2a(2b)をダイポール素子7a(7b)に変更している点である。即ち、ダイポール素子7aおよび7bの一部がメアンダ(meander:蛇行)形状になっている。
In the figure, the difference from FIGS. 1 and 2 of the first embodiment is that the
一般に、ダイポール素子7aおよび7bをメアンダ形状にすることで、各ダイポール素子の電気長を長くすることができる。従って、アンテナの実装面積を変えることなく電気長を長くできるので、アンテナ装置の動作周波数を低周波化することができる。
Generally, by making the
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態1と同様な効果を奏することができる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
また、ダイポール素子をメアンダ形状にすることで、アンテナの実装面積を変えることなく動作周波数の低周波化を図ることができる。 Further, by making the dipole element into a meander shape, the operating frequency can be lowered without changing the mounting area of the antenna.
なお、本発明の実施の形態おいては、蛇行部分の平面形状(図15参照)が、各ダイポール素子7a(7b)の第1端部と第2端部とを結ぶ直線(図示しない)の上側と下側に蛇行部分を有する形状となっているが、電気長を長くすることができればよいので、例えば片側にのみ蛇行部分を有するような形状にしてもよく、本実施の形態の形状に限定されない。
In the embodiment of the present invention, the planar shape of the meandering portion (see FIG. 15) is a straight line (not shown) connecting the first end and the second end of each
実施の形態4. Embodiment 4.
以下に、本発明の各実施の形態4について図16および図17を用いて説明する。 Each embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 16 and 17.
図16は、本発明の実施の形態4における、アンテナ装置を示す斜視図である。 FIG. 16 is a perspective view showing an antenna apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
図17は、本発明の実施の形態4における、アンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 17 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device is transparently seen from the outside on the one principal surface side in the fourth embodiment of the present invention.
図の見方は図1および図2と同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIGS. 1 and 2.
なお、本発明の実施の形態は、実施の形態1のアンテナ装置をもとにした場合の例となっている。 The embodiment of the present invention is an example based on the antenna device of the first embodiment.
上記実施の形態1の図1および図2と異なる点は、非励振素子が追加されている点である。 A difference from FIGS. 1 and 2 of the first embodiment is that a non-excitation element is added.
図において、8a、8bは、非励振素子を示す。
In the figure,
ここで、非励振素子8aが第1非励振部に、非励振素子8bが第2非励振部に対応する。
Here, the
非励振素子8aおよび8bは、一定幅をもった直線状の導体である。
The
また、非励振素子8aは、図1および図2に示したダイポール素子2aと、平行して配置されている。また、非励振素子8bは、図1および図2に示したダイポール素子2bと、平行して配置されている。
The
さらに、非励振素子8aは、地導体4aに対し第4の間隙D4を有して離間して配置されている。また、第4の間隙D4は、第2の間隙D2よりも幅(あるいは間隔)が大きくなるよう形成されている。
Further, the
また、非励振素子8bは、地導体4bに対し第5の間隙D5を有して離間して配置されている。また、第5の間隙D5は、第3の間隙D3よりも幅(あるいは間隔)が大きくなるよう形成されている。
Further, the
また、非励振素子8a(8b)は、ダイポール素子2a(2b)と電磁結合して、図2に示したキンクf1およびf2と異なる周波数で第3のキンクf3、を有して全体として複共振を生じる位置に設定および配置される。
The
一般に、放射素子と非励振素子とを平行して配置することで電磁的な結合が強まり、複共振特性が得られ、非励振素子の形状、および放射素子と非励振素子との位置関係、を適切に選定することにより広帯域化を図ることができる。 In general, electromagnetic coupling is strengthened by arranging the radiating element and the non-excited element in parallel, and a double resonance characteristic is obtained, and the shape of the non-excited element and the positional relationship between the radiating element and the non-excited element are determined. Broad band can be achieved by selecting appropriately.
さらに、第4の間隙D4(第5の間隙D5)を、第2の間隙D2(第3の間隙D3)よりも幅が大きくなるよう形成する、即ち、ダイポール素子2a(2b)よりも地導体4a(4b)から離すことで電磁的結合を弱めることができ、ダイポール素子2a(2b)との共振特性の制御が容易になる。
Further, the fourth gap D4 (fifth gap D5) is formed to have a width larger than that of the second gap D2 (third gap D3), that is, a ground conductor than the
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態1と同様な効果を奏することができる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
また、非励振素子を設けることで、アンテナ装置のさらなる広帯域化を図ることができる。 Further, by providing the non-excitation element, it is possible to further widen the antenna device.
なお、本実施の形態の直線状のダイポール素子2a(2b)に合せて直線状の形状にしているが、ダイポール素子2a(2b)の形状に合せて別の形状する、あるいは、ダイポール素子2a(2b)と平行しなくてもよく、本実施の形態に限定されない。
The
実施の形態5. Embodiment 5.
以下に、本発明の各実施の形態5について図18を用いて説明する。 Hereinafter, each embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
図18は、本発明の実施の形態6における、アンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 18 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device is transparently viewed from the outside on the one principal surface side in the sixth embodiment of the present invention.
図の見方は図2と同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIG.
図において、上記実施の形態1の図2と異なる点は、地導体4a(4b)の端部の辺の形状を楕円状にしている点である。
In the figure, the difference from FIG. 2 of the first embodiment is that the shape of the side of the end portion of the
本実施の形態においては、給電線路3a(3b)と地導体4a(4b)との給電点付近における角度が、従来技術として比較した図6の場合である90度に近い角度となっているが、地導体の、ダイポール素子2a(2b)と間隙D2(D3)を有して離間する位置が、地導体4a(4b)の、給電線路3a(3b)と間隙D1)を有して離間する位置より上側に位置しているので、基本的な構成は実施の形態1と同様である。
In the present embodiment, the angle in the vicinity of the feed point between the
なお、形状が異なることによりアンテナ装置としての電気的特性が変化するので、アンテナ装置の設計または作成の際に、各部の形状、配置および寸法の少なくとも1つを調整しても良い。 Note that since the electrical characteristics of the antenna device change due to the different shapes, at least one of the shape, arrangement, and dimensions of each part may be adjusted when designing or creating the antenna device.
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態1と同様な効果を奏することができる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
なお、本実施の形態においては、地導体の辺5aおよび5bの形状を、下向きに凸の楕円状にしているが、各ダイポール素子と地導体とが間隙を有して離間するとともに、地導体の、間隙(D2、D3)を有してダイポール素子と離間する箇所が、間隙(D1)を有して給電線路と離間する箇所よりも上側にあれば他の形状でもよく、例えば(1)円状の曲線形状、(2)多角形、(3)直線状と円状といった複数種類の形状の組合せ、にしてもよく、本実施の形態の形状に限定されない。
In this embodiment, the shape of the
実施の形態6. Embodiment 6.
以下に、本発明の各実施の形態6について図19を用いて説明する。 The sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
図19は、本発明の実施の形態6における、アンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 19 is a plan view showing an arrangement in which the antenna device according to the sixth embodiment of the present invention is seen transparently from the outside on the one principal surface side.
図の見方は図2と同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIG.
図において、上記実施の形態1の図2と異なる点は、ダイポール素子2a(2b)をダイポール素子9a(9b)に変更している点である。即ち、ダイポール素子の形状が全体として直線的な形状となっていない点である。
In the figure, the difference from FIG. 2 of the first embodiment is that the
但し、各端部または辺の相互の配置関係は実施の形態1と同様である。 However, the mutual arrangement relationship of each end or side is the same as in the first embodiment.
なお、形状が異なることによりアンテナ装置としての電気的特性が変化するので、アンテナ装置の設計または作成の際に、各部の形状、配置および寸法の少なくとも1つを調整しても良い。 Note that since the electrical characteristics of the antenna device change due to the different shapes, at least one of the shape, arrangement, and dimensions of each part may be adjusted when designing or creating the antenna device.
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態1と同様な効果を奏することができる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
なお、本実施の形態においては、ダイポール素子9a(9b)が一定幅となっているが、例えば部分的に変更される形状としてもよく、本実施の形態の形状に限定されない。
In the present embodiment, the
また、ダイポール素子9a(9b)の曲がり方が異なる形状にしてもよく、本実施の形態の形状に限定されない。その場合に、ダイポール素子9a(9b)と給電線路3a(3b)との接続箇所の近傍での角度αが90度に近い角度となっていても良い。
Further, the
実施の形態7. Embodiment 7.
図20は、本発明の実施の形態7における、アレイアンテナ装置を一主面側の外方から透過的に見た配置を示す平面図である。 FIG. 20 is a plan view showing an arrangement in which the array antenna device according to the seventh embodiment of the present invention is seen transparently from the outside on the one principal surface side.
図の見方は図2などと同様である。 The way of viewing the figure is the same as in FIG.
図においては、図2に示したアンテナ装置を複数個並列に配列した場合のアレイアンテナ装置の場合を例に示している。 In the figure, an example of an array antenna device in which a plurality of antenna devices shown in FIG. 2 are arranged in parallel is shown.
以上のように、本実施の形態のアンテナ装置によれば、上記実施の形態1と同様な効果を奏することができる。 As described above, according to the antenna device of the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
また、アレーアンテナ装置全体としても、実装面積の小型化と広帯域化が可能なアレーアンテナ装置を得ることができる。 Also, the array antenna device as a whole can be obtained as an array antenna device capable of reducing the mounting area and increasing the bandwidth.
なお、本実施の形態においては、図2に示したアンテナ装置を複数個配列しアレイアンテナ装置を構成しているが、他の実施の形態の図に示したアンテナ装置を用いてもよく、実施の形態の図の構成関係に限定されない。 In this embodiment, an array antenna apparatus is configured by arranging a plurality of antenna apparatuses shown in FIG. 2, but the antenna apparatus shown in the drawings of other embodiments may be used. It is not limited to the structural relationship of the figure of the form.
また、上記複数の実施の形態およびそれらの変形例の少なくとも1つを組合せて、アンテナ装置を複数個配置してアレイアンテナ装置を構成しても良い。また、その場合に、アンテナ装置の特性を変えてもよい。 Further, an array antenna device may be configured by arranging a plurality of antenna devices by combining at least one of the plurality of embodiments and their modifications. In that case, the characteristics of the antenna device may be changed.
また、本実施の形態においては、アンテナ装置を並列に隣接配置しているが、例えば(1)分散して配置する、(2)向きを変えて配置する、ようにしてもよく、実施の形態の図の配置関係に限定されない。 In the present embodiment, the antenna devices are arranged adjacent to each other in parallel. For example, (1) the antenna devices may be arranged in a distributed manner, and (2) the antenna devices may be arranged in different directions. It is not limited to the arrangement relationship in the figure.
なお、上記各実施の形態においては、ダイポール素子および給電線路が地導体の辺に囲まれた領域の中に配置され、ダイポール素子および給電線路の接続部分の最上部が地導体の最上部とほぼ同じになっているが、例えば、(1)ダイポール素子および給電線路の上側の一部が溝から突出する、(2)ダイポール素子および給電線路の接続部分の最上部が地導体の最上部より下側に位置する、ように配置されていてもよく、上記各実施の形態の図の構成関係に限定されない。 In each of the above embodiments, the dipole element and the feed line are arranged in a region surrounded by the sides of the ground conductor, and the uppermost part of the connection portion of the dipole element and the feed line is substantially the same as the uppermost part of the ground conductor. For example, (1) The upper part of the upper part of the dipole element and the feed line protrudes from the groove. (2) The uppermost part of the connection part of the dipole element and the feed line is below the uppermost part of the ground conductor. It may be arranged so as to be located on the side, and is not limited to the structural relationship in the drawings of the above embodiments.
また、上記各実施の形態においては、地導体のない全体として三角形状の領域が誘電体基板の端部に形成され、平面図で見た場合にさらに上側については何もない場合に対応しているが、例えば、誘電体基板の中に、地導体の辺で囲まれ閉じた領域を有するようにし、その中にダイポール素子および給電線路が配置されるようにしてもよく、上記各実施の形態の図の構成に限定されない。 Further, in each of the above embodiments, a triangular region as a whole without a ground conductor is formed at the end of the dielectric substrate, and this corresponds to a case where there is nothing on the upper side when viewed in plan view. However, for example, the dielectric substrate may have a closed region surrounded by the side of the ground conductor, and the dipole element and the feed line may be disposed therein. It is not limited to the configuration shown in FIG.
なお、この場合には、ダイポール素子との電磁的結合が少なくなるように、平面図で見た場合に、ダイポール素子の上側の地導体のない領域の大きさあるいは間隔を設定することが望ましい。 In this case, it is desirable to set the size or interval of the region without a ground conductor on the upper side of the dipole element so as to reduce electromagnetic coupling with the dipole element when viewed in plan view.
また、上記各実施の形態においては、誘電体基板の誘電体材料層が一層の場合を示しているが、厚み方向に複数の誘電体材料層および導電体層を有するいわゆる多層基板を用いてもよく、上記各実施の形態の図の構成に限定されない。その場合に、他の層および他の導電体層の形状、および上記各実施の形態のアンテナ装置との距離が、電磁的結合が弱まる距離、例えば1/2波長程度離れるように設定するのが望ましい。 Further, in each of the above embodiments, the case where the dielectric material layer of the dielectric substrate is a single layer is shown, but a so-called multilayer substrate having a plurality of dielectric material layers and conductor layers in the thickness direction may be used. Well, the present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiments. In that case, the shape of the other layers and other conductor layers, and the distance from the antenna device of each of the above embodiments is set so that the electromagnetic coupling is weakened, for example, about 1/2 wavelength away. desirable.
また、上記各実施の形態においては、平面的な各部の配置関係が、給電線路を基準とした線対称または軸対象となるようにしているが、線対称または軸対象でなくともよく、例えば平面図で見た場合に、ダイポール素子と給電線路との角度αが右側と左側と対称でないようにしてもよく、上記各実施の形態の図の構成関係に限定されない。 Further, in each of the above-described embodiments, the planar arrangement relationship of the respective parts is set to be line symmetric or axial with respect to the feed line, but may not be line symmetric or axial, for example, a plane When viewed in the figure, the angle α between the dipole element and the feed line may not be symmetric with respect to the right side and the left side, and is not limited to the structural relationship in the drawings of the above embodiments.
また、上記各実施の形態においては、地導体4aと地導体4bとが、給電線路の両側にあり、さらに平面的な形状が透過的にみて重なるようにしているが、例えば、図2において(1)ダイポール素子2b側の地導体4aが無く、ダイポール素子2a側の地導体4bが無い、(2)一方の主面のみに地導体を配置し、例えばビアホールにより第2給電線路3bと地導体とを接続する、ようにしてもよく、上記各実施の形態の図の構成関係に限定されない。
Further, in each of the above embodiments, the
また、上記各実施の形態においては、誘電体基板1の両面において平面的な導電体層、例えばPCB基板の金属層、で各部が形成されていることを想定しているが、別途、各種電子部品(抵抗、インダクタ、キャパシタ、ストリップ線路など。)を配置し、例えば(1)入力インピーダンスの調整、(2)信号の非平衡伝送−平衡伝送の間の変換、をするようにしてもよく、上記各実施の形態の図の構成関係に限定されない。
In each of the above embodiments, it is assumed that each part is formed by a planar conductor layer, for example, a metal layer of a PCB substrate, on both surfaces of the
1 誘電体基板(誘電体層)、2a ダイポール素子(第1放射部、第1導体)、2a1 第1端部、2a2 第2端部、2b ダイポール素子(第2放射部、第2導体)、2b1 第1端部、2b2 第2端部、3a 給電線路(第1給電部、第3導体)、3a1 第1端部、3a2 第2端部、3b 給電線路(第2給電部、第4導体)、3b1 第1端部、3b2 第2端部、4a 地導体(第1接地部、第5導体)、4b 地導体(第2接地部、第5導体)、5a、5b 地導体の辺、8a、8b 無給電素子(非励振素子)、5a1および5a2 地導体4aの端部の辺、5b1および5b2 地導体4bの端部の辺、10a 地導体4aの箇所、10b 地導体4bの箇所、10c 地導体4aの箇所、D1 第1の間隙、D2 第2の間隙、D3 第3の間隙、F 給電点、f1、f2 キンク(またはキンクの共振特性の周波数)、VSWR 電圧定在波比、Zin 入力インピーダンス、α、β 角度
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記誘電体層の第1主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、放射素子を形成する導電性の第1放射部と、
前記第1主面上に配置され、前記第1放射部の前記第1端部に接続された第1端部と、第2端部と、を有し、前記放射素子に対する給電路を形成する導電性の第1給電部と、
前記誘電体層の第2主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、前記放射素子を形成する導電性の第2放射部と、
前記第2主面上に配置され、前記第2放射部の前記第1端部に接続された第1端部と、第2端部と、を有し、前記給電路を形成する導電性の第2給電部と、
前記第1主面上及び第2主面上の少なくとも一方に配置され、前記第2給電部の第2端部と接続された導電性の接地部と、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第1主面上または前記第2主面上において上、下、左および右の4方向を想定し、前記誘電体層の前記第1主面側の外方から前記第2主面側に向かって前記アンテナ装置を透過的に見た場合に、
前記第1給電部の前記第2端部は、前記第1給電部の前記第1端部の下側にあり、前記接地部に対し前記第1給電部の下の第1の間隙を有して離間し、
前記第1放射部の前記第2端部は、前記第1給電部よりも右側又は左側で、前記第1放射部の前記第1端部よりも下側にあり、前記接地部に対し第2の間隙を有して離間し、
前記第2給電部の前記第1端部は、前記誘電体層を介して前記第1給電部の前記第1端部と対向し、且つ前記第2給電部の前記第2端部は、前記誘電体層を介して前記第1給電部の前記第2端部と対向し、
前記第2放射部の前記第2端部は、前記第2給電部から見て前記第1放射部の前記第2端部が配置された側とは反対の側で、前記第2放射部の前記第1端部よりも下側にあり、前記接地部に対し第3の間隙を有して離間し、
前記接地部の、前記第2の間隙を有して前記第1放射部の第2端部と離間する箇所、及び前記第3の間隙を有して前記第2放射部の前記第2端部と離間する箇所が、前記第1の間隙を有して前記第1給電部の前記第2端部と離間する箇所よりも上側にあり、
前記第1の間隙は、前記第1給電部の前記第2端部におけるアンテナの入力インピーダンス特性が、第1周波数で共振特性を有するように設定され、
前記第2の間隙及び前記第3の間隙は、前記入力インピーダンス特性が、第2周波数で共振特性を有するよう設定された、
アンテナ装置。 A dielectric layer;
A conductive first radiating portion disposed on the first major surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and forming a radiating element;
A first end portion disposed on the first main surface and connected to the first end portion of the first radiating portion; and a second end portion, and forming a feeding path for the radiating element. A first conductive power supply;
A conductive second radiating portion disposed on the second major surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and forming the radiating element;
A first end portion disposed on the second main surface and connected to the first end portion of the second radiating portion; and a second end portion; and a conductive material forming the feeding path. A second power feeding unit;
A conductive grounding portion disposed on at least one of the first main surface and the second main surface and connected to a second end of the second power feeding unit;
An antenna device comprising :
Assuming four directions of up, down, left and right on the first main surface or the second main surface , from the outside of the first main surface side of the dielectric layer to the second main surface side When the antenna device is seen transparently,
The second end of the first power feeding unit is below the first end of the first power feeding unit, and has a first gap below the first power feeding unit with respect to the grounding unit. Away
The second end portion of the first radiating portion is on the right side or the left side of the first feeding portion and below the first end portion of the first radiating portion, and is second with respect to the grounding portion. With a gap of
The first end of the second power feeding part faces the first end of the first power feeding part through the dielectric layer, and the second end of the second power feeding part is Opposing to the second end of the first power feeding unit through a dielectric layer,
The second end portion of the second radiating portion is opposite to the side where the second end portion of the first radiating portion is disposed when viewed from the second power feeding portion, and the second radiating portion of the second radiating portion is Located below the first end, spaced apart from the grounding portion with a third gap,
The grounding portion having the second gap and being separated from the second end of the first radiating portion, and the second end of the second radiating portion having the third gap. locations separated from the found Ri upper near than locations spaced from the second end of the first feeding portion comprises a first gap,
The first gap is set such that the input impedance characteristic of the antenna at the second end of the first feeding part has a resonance characteristic at the first frequency,
The second gap and the third gap are set such that the input impedance characteristic has a resonance characteristic at a second frequency;
Antenna device.
前記誘電体層の第1主面上に配置された第1接地部と、
前記誘電体層の第2主面上に配置され、前記誘電体層を介して前記第1接地部と対向し、且つ前記第1接地部と電気的に接続された第2接地部と、
を備え、
前記誘電体層の前記第1主面側の外方から前記第2主面側に向かって前記アンテナ装置を透過的に見た場合に、
前記第1給電部の前記第2端部は、前記第1接地部に対し前記第1給電部の下の前記第1の間隙を有して離間し、
前記第1放射部の前記第2端部は、前記第1接地部に対し前記第2の間隙を有して離間し、
前記第2給電部の前記第2端部は、前記第2接地部と接続され、
前記第2放射部の前記第2端部は、前記第2接地部に対し前記第3の間隙を有して離間し、
前記第1接地部の、前記第2の間隙を有して前記第1放射部の第2端部と離間する箇所、及び前記第2接地部の、前記第3の間隙を有して前記第2放射部の前記第2端部と離間する箇所が、前記第1接地部の、前記第1の間隙を有して前記第1給電部の前記第2端部と離間する箇所よりも上側にある、
請求項1に記載のアンテナ装置。 The grounding part is
A first grounding portion disposed on a first main surface of the dielectric layer;
A second grounding portion disposed on the second main surface of the dielectric layer, facing the first grounding portion via the dielectric layer, and electrically connected to the first grounding portion;
With
When the antenna device is seen transparently from the outside of the first principal surface side of the dielectric layer toward the second principal surface side ,
The second end portion of the first power feeding portion is spaced apart from the first grounding portion with the first gap below the first power feeding portion,
The second end of the first radiating portion is spaced apart from the first grounding portion with the second gap;
The second end of the second power feeding unit is connected to the second grounding unit,
The second end of the second radiating portion is spaced apart from the second grounding portion with the third gap;
The first grounding portion having the second gap and being separated from the second end of the first radiating portion, and the second grounding portion having the third gap and the second gap. The location of the two radiating portions that is separated from the second end portion is higher than the location of the first grounding portion that is spaced apart from the second end portion of the first power feeding portion with the first gap. is there,
The antenna device according to claim 1.
前記誘電体層の第1主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、幅を持った線状の第1導体と、
前記第1主面上に配置され、前記第1導体の前記第1端部に接続された第1端部と、第2端部と、を有し、幅を持った線状の第2導体と、
前記誘電体層の第2主面上に配置され、第1端部及び第2端部を有し、幅を持った線状の第3導体と、
前記第2主面上に配置され、前記第3導体の前記第1端部に接続された第1端部と、第2端部を有し、幅を持った線状の第4導体と、
前記第1主面上及び第2主面上の少なくとも一方に配置され、前記第4導体の前記第2端部に接続された第5導体と、
を備えたアンテナ装置であって、
前記第1主面上または前記第2主面上において上、下、左および右の4方向を想定し、前記誘電体層の前記第1主面側の外方から前記第2主面側に向かって前記アンテナ装置を透過的に見た場合に、
前記第5導体の辺には、互いに鋭角をなすとともに上側に向かって間隔が広がる第1の辺および第2の辺が形成され、
前記第2導体の前記第2端部は、前記第2導体の前記第1端部の下側にあり、前記第5導体に対し前記第2導体の下の第1の間隙を有して離間し、
前記第1導体は、前記第2導体に対して鋭角を有して配置され、
前記第1導体の第2端部は、前記第2導体よりも右側又は左側で、前記第2導体の前記第1端部の下側にあり、前記第5導体の第1の辺に対し第2の間隙を有して離間し、
前記第4導体の第1端部は、前記誘電体層を介して前記第2導体の前記第1端部と対向し、且つ前記第4導体の第2端部は、前記誘電体層を介して前記第2導体の前記第2端部と対向し、
前記第3導体は、前記第4導体に対して鋭角を有して配置され、
前記第3導体の第2端部は、前記第4導体から見て前記第1導体の前記第2端部が配置された側とは反対の側で、前記第4導体の前記第1端部よりも下側にあり、前記第5導体の第2の辺に対し第3の間隙を有して離間し、
前記第1の間隙は、前記第2導体の前記第2端部におけるアンテナの入力インピーダンス特性が、第1周波数で共振特性を有するよう設定され、
前記第2の間隙及び前記第3の間隙は、前記入力インピーダンス特性が、第2周波数で共振特性を有するよう設定された、
アンテナ装置。 A dielectric layer;
A linear first conductor disposed on a first main surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and having a width;
A linear second conductor having a width and having a first end disposed on the first main surface and connected to the first end of the first conductor, and a second end. When,
A linear third conductor disposed on the second main surface of the dielectric layer, having a first end and a second end, and having a width;
A first end disposed on the second main surface and connected to the first end of the third conductor; a linear fourth conductor having a second end and having a width;
A fifth conductor disposed on at least one of the first main surface and the second main surface and connected to the second end of the fourth conductor;
An antenna device comprising :
Assuming four directions of up, down, left and right on the first main surface or the second main surface , from the outside of the first main surface side of the dielectric layer to the second main surface side When the antenna device is seen transparently,
The sides of the fifth conductor are formed with a first side and a second side that form an acute angle with each other and have an interval extending upward.
The second end of the second conductor is below the first end of the second conductor, and is separated from the fifth conductor with a first gap below the second conductor. And
The first conductor is disposed with an acute angle with respect to the second conductor;
The second end of the first conductor is on the right side or the left side of the second conductor and below the first end of the second conductor, and is second to the first side of the fifth conductor. Two spaced apart,
The first end of the fourth conductor faces the first end of the second conductor via the dielectric layer, and the second end of the fourth conductor passes through the dielectric layer. Facing the second end of the second conductor,
The third conductor is disposed with an acute angle with respect to the fourth conductor;
The second end of the third conductor is the side opposite to the side where the second end of the first conductor is disposed when viewed from the fourth conductor, and the first end of the fourth conductor. And spaced apart with a third gap with respect to the second side of the fifth conductor ,
The first gap is set such that an input impedance characteristic of the antenna at the second end of the second conductor has a resonance characteristic at a first frequency;
The second gap and the third gap are set such that the input impedance characteristic has a resonance characteristic at a second frequency ;
Antenna device.
前記第2主面上に配置され、前記非励振素子を形成する導電性の第2非励振部と、
をさらに有し、
前記誘電体層の前記第1主面側の外方から前記第2主面側に向かって前記アンテナ装置を透過的に見た場合に、
前記第1非励振部は、前記第1放射部と平行し、第4の間隙を介して前記接地部と離間し、前記第4の間隙は前記第2の間隙より大きく、
前記第2非励振部は、前記第2放射部と平行し、第5の間隙を介して前記接地部と離間し、前記第5の間隙は前記第3の間隙より大きい、
請求項1に記載のアンテナ装置。 A conductive first non-excited portion disposed on the first main surface and forming a non-excited element;
A conductive second non-excited portion disposed on the second main surface and forming the non-excited element;
Further comprising
When the antenna device is seen transparently from the outside of the first principal surface side of the dielectric layer toward the second principal surface side ,
The first non-excited part is parallel to the first radiating part and separated from the grounding part through a fourth gap, and the fourth gap is larger than the second gap,
The second non-excited part is parallel to the second radiating part and separated from the grounding part via a fifth gap, and the fifth gap is larger than the third gap.
The antenna device according to claim 1.
前記第2主面上に配置され、前記非励振素子を形成する第7導体と、
をさらに有し、
前記誘電体層の前記第1主面側の外方から前記第2主面側に向かって前記アンテナ装置を透過的に見た場合に、
前記第6導体は、前記第1導体と平行し、第4の間隙を介して前記第5導体と離間し、前記第4の間隙は前記第2の間隙より大きく、
前記第7導体は、前記第3導体と平行し、第5の間隙を介して前記第5導体と離間し、前記第5の間隙は前記第3の間隙より大きい、
請求項3に記載のアンテナ装置。 A sixth conductor disposed on the first main surface and forming a non-excitation element;
A seventh conductor disposed on the second main surface and forming the non-excitation element;
Further comprising
When the antenna device is seen transparently from the outside of the first principal surface side of the dielectric layer toward the second principal surface side ,
The sixth conductor is parallel to the first conductor and separated from the fifth conductor via a fourth gap, the fourth gap being larger than the second gap;
The seventh conductor is parallel to the third conductor and separated from the fifth conductor via a fifth gap, and the fifth gap is larger than the third gap.
The antenna device according to claim 3.
請求項4に記載のアンテナ装置。 The fourth gap and the fifth gap have resonance characteristics at a third frequency that is different from the first frequency and the second frequency in the input impedance characteristic of the antenna at the second end of the first feeding portion. Was set to
The antenna device according to claim 4 .
請求項5に記載のアンテナ装置。 The fourth gap and the fifth gap are such that the input impedance characteristics of the antenna at the second end of the second conductor have resonance characteristics at a third frequency different from the first frequency and the second frequency. Set,
The antenna device according to claim 5 .
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