JP6221937B2

JP6221937B2 - Antenna device

Info

Publication number: JP6221937B2
Application number: JP2014105557A
Authority: JP
Inventors: 祐次角谷; 高俊関澤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: JP2015220738A

Description

本発明は、無線機や携帯端末に備えられるアンテナ装置、特に車両のスマートエントリーシステムで用いられる携帯端末に備えられるアンテナ装置に関するものである。 The present invention relates to an antenna device provided in a wireless device or a portable terminal, and more particularly to an antenna device provided in a portable terminal used in a smart entry system of a vehicle.

近年、例えば自動車のスマートエントリーシステムで用いられる携帯機などの、種々の無線機や携帯端末等は、小型化が進んでおり、これに伴い、内蔵されるアンテナ装置に対しても小型化が要求されている。 In recent years, for example, various wireless devices and portable terminals such as portable devices used in smart entry systems of automobiles have been miniaturized, and accordingly, miniaturization is also required for built-in antenna devices. Has been.

一方、アンテナ装置の特性を十分に安定させるためには、グランドパターンの面積は電波の波長に応じた大きさが必要であることが知られている。グランドパターンの面積が不十分である場合、アンテナからグランドパターンを介して同軸ケーブル等の給電線に漏洩する電流（以下、漏洩電流）が増大してしまう。そして、給電線への漏洩電流が大きくなると、給電線の長さや引き回しによってアンテナ装置の特性が不安定となり、アンテナが十分な利得を得られなくなることがある。 On the other hand, it is known that the area of the ground pattern needs to have a size corresponding to the wavelength of the radio wave in order to sufficiently stabilize the characteristics of the antenna device. When the area of the ground pattern is insufficient, the current leaked from the antenna to the feeder line such as a coaxial cable via the ground pattern (hereinafter referred to as leakage current) increases. If the leakage current to the power supply line becomes large, the characteristics of the antenna device become unstable due to the length of the power supply line and routing, and the antenna may not obtain a sufficient gain.

すなわち、アンテナ装置の特性を十分に安定させるためには、電波の波長に応じた面積のグランドパターンを必要とするので、小型のためにグランドパターンの面積を縮小しようとすると、アンテナ装置の特性が不安定になるといってしまう。 In other words, in order to sufficiently stabilize the characteristics of the antenna device, a ground pattern having an area corresponding to the wavelength of the radio wave is required. It is said that it becomes unstable.

そこで特許文献１では、一端がグランドパターンに電気的に接続され、かつ、他端がバラン素子を介して給電部に電気的に接続されるループアンテナを備え、ループアンテナの一端部及び他端部を、共にグランドパターンの外周近傍に設けたアンテナ装置が提案されている。 Therefore, Patent Document 1 includes a loop antenna having one end electrically connected to the ground pattern and the other end electrically connected to the power feeding unit via the balun element, and one end and the other end of the loop antenna. Are proposed in the vicinity of the outer periphery of the ground pattern.

このような構成によれば、ループアンテナに電流が生じることに起因するグランドパターンでの電流の変化を、そのループアンテナが接続されている部分付近で限定的に発生させることができる。つまり、グランドパターンの全体で電流の変化を生じさせることを抑止することができ、給電線の外部導体に漏洩する電流の分布を低減することができる。したがって、グランドパターンの面積を電波の波長に対して小さく設けている場合であっても、給電線への漏洩電流を低減し、その特性を安定させることができる。 According to such a configuration, a change in the current in the ground pattern due to the current generated in the loop antenna can be generated limitedly in the vicinity of the portion where the loop antenna is connected. That is, it is possible to suppress a change in current in the entire ground pattern, and it is possible to reduce the distribution of current leaking to the outer conductor of the feeder line. Therefore, even when the area of the ground pattern is small with respect to the wavelength of the radio wave, the leakage current to the feeder line can be reduced and its characteristics can be stabilized.

特開２０１１−７７８２７号公報JP 2011-77827 A

しかしながら、特許文献１のアンテナ装置では、所望の利得を得るためにはバラン素子が必要となり、コストが増加してしまうといった課題があった。 However, the antenna device of Patent Document 1 has a problem that a balun element is required to obtain a desired gain, which increases costs.

本発明は、この事情に基づいて成されたものであり、その目的とするところは、小型化及び利得の維持を両立しつつ、よりコストを低減できるアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made based on this situation, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of reducing cost while achieving both miniaturization and maintenance of gain.

基板（１０）と、基板に固定され、接地電位として機能するグランドパターン（２０）と、基板に固定された被給電パターン（３０）と、被給電パターンに給電する給電部（４０）と、被給電パターンと所定の間隔をおいて設置されるとともに、グランドパターンと電気的に接続されていない、ループ形状のアンテナ素子（５０）と、を備え、アンテナ素子は、基板上に直線形状に延設されている基板延設部（５１）と、基板延設部の両端のそれぞれにおいて基板に対して垂直に立設する第１立設部（５２）及び第２立設部（５３）と、第１立設部及び第２立設部の上端部から被給電パターン側に直角に屈曲した直線形状の第１直角浮き部（５４２）及び第２直角浮き部（５４３）と、一端が第１直角浮き部と直角に接続し、他端が第２直角浮き部と直角に接続する直線形状の平行浮き部（５４１）と、を備え、被給電パターンは、基板延設部と所定の間隔をおいて平行に配置されている部分である平行パターン部（３２）と、一端が給電部と接続されており、かつ、他端が平行パターン部の一端と電気的に接続する直線形状の給電接続部（３１）と、一端が平行パターン部が備える端部のうち、給電接続部と接続していない側の端部と接続されており、かつ、他端がグランドパターンに接続する直線形状の短絡部（３３）と、を備え、給電接続部は第１直角浮き部の直下に配置されており、短絡部は第２直角浮き部の直下に配置されていることを特徴とする。 A substrate (10), a ground pattern (20) fixed to the substrate and functioning as a ground potential, a power supply pattern (30) fixed to the substrate, a power supply unit (40) for supplying power to the power supply pattern, A loop-shaped antenna element ( 50) that is installed at a predetermined interval from the power feeding pattern and is not electrically connected to the ground pattern, and the antenna element extends in a straight line shape on the substrate. A substrate extending portion (51) provided, a first standing portion (52) and a second standing portion (53) standing vertically to the substrate at each of both ends of the substrate extending portion; A linear first right angle floating portion (542) and a second right angle floating portion (543) bent at right angles from the upper end portions of the first standing portion and the second standing portion toward the fed pattern, and one end thereof is a first Connected to right angle floating part at right angle, the other end is second right angle A parallel floating portion (541) having a linear shape connected to the floating portion at a right angle, and the fed pattern is a parallel pattern portion (a portion arranged in parallel with the substrate extension portion at a predetermined interval). 32), a linear power supply connection part (31) whose one end is connected to the power supply part and whose other end is electrically connected to one end of the parallel pattern part, and an end part provided with the one end of the parallel pattern part A short-circuit portion (33) having a linear shape that is connected to an end portion on the side not connected to the power supply connection portion and whose other end is connected to the ground pattern. are disposed just under the right angle float portion, the short circuit portion is characterized that you have been placed directly below the second right-angled separated portion.

以下、このアンテナ装置の作用及び効果について述べるが、アンテナ装置は送受信の可逆性があるため、電波を送信する場合を例にとって以上の構成について説明する。 Hereinafter, the operation and effect of the antenna device will be described. Since the antenna device has reversibility of transmission and reception, the above configuration will be described taking a case of transmitting radio waves as an example.

以上の構成では、給電部を介して被給電パターンに給電すると、被給電パターンに高周波電流が流れ、磁界が発生する。この被給電パターンで発生された磁界によって、ループアンテナに電流が誘起され、電波が放射される。 In the above configuration, when power is supplied to the power supply pattern via the power supply unit, a high-frequency current flows through the power supply pattern and a magnetic field is generated. A current is induced in the loop antenna by the magnetic field generated by the supplied pattern, and radio waves are radiated.

ここで、このアンテナ素子はグランドパターンとは非接触であるため、アンテナ素子を流れる強い電流がグランドパターンに漏洩する恐れを低減することができる。言い換えれば、本実施形態の構成によれば、アンテナ素子からグランドパターンに漏洩する電流を抑制することができる。 Here, since this antenna element is not in contact with the ground pattern, it is possible to reduce the possibility that a strong current flowing through the antenna element leaks to the ground pattern. In other words, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to suppress current leaking from the antenna element to the ground pattern.

これに伴って、グランドパターンから給電部を介して給電線の外部導体に漏洩する電流を抑制することができる。給電線に漏洩する電流を低減することができるため、給電線の長さや引き回しによってアンテナ装置の特性が不安定となることを抑制することができる。すなわち、アンテナ装置としての特性を安定させることができるとともに、放射利得を向上させることができる。 Along with this, current leaking from the ground pattern to the outer conductor of the feeder line via the feeder portion can be suppressed. Since the current leaking to the feed line can be reduced, it is possible to suppress the characteristics of the antenna device from becoming unstable due to the length or the routing of the feed line. That is, the characteristics as an antenna device can be stabilized and the radiation gain can be improved.

そして、以上の構成では、上記の効果を得るためにバラン素子は不要であるため、小型化及び利得の維持を両立しつつ、よりコストを低減できる。 In the above configuration, a balun element is not necessary to obtain the above-described effect. Therefore, it is possible to further reduce costs while achieving both downsizing and maintaining gain.

なお、特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in the parenthesis described in the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is limited is not.

アンテナ装置１００の概略的な構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna device 100. FIG. 図１に示す矢印２方向からアンテナ装置１００を見た時の側面図である。It is a side view when the antenna apparatus 100 is seen from the arrow 2 direction shown in FIG. 本実施形態に対応するシミュレーションモデルである。It is a simulation model corresponding to this embodiment. 比較構成に対応するシミュレーションモデルである。It is a simulation model corresponding to a comparison structure. 本実施形態に対応するシミュレーションモデルにおけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the simulation model corresponding to this embodiment. 比較構成に対応するシミュレーションモデルにおけるシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result in the simulation model corresponding to a comparison structure. 本実施形態における放射利得と、比較構成における放射利得とを比較した図である。It is the figure which compared the radiation gain in this embodiment, and the radiation gain in a comparison structure. 変形例におけるループアンテナ５０の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the loop antenna 50 in a modification. 変形例におけるアンテナ装置１００の概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the antenna apparatus 100 in a modification. 変形例におけるアンテナ装置１００の概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the antenna apparatus 100 in a modification. 変形例におけるアンテナ装置１００の概略的な構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic structure of the antenna apparatus 100 in a modification.

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置１００の概略的な構成の一例を示す斜視図である。また、図１において矢印２方向からアンテナ装置１００を見た時の側面図を図２に示す。このアンテナ装置１００は、例えば車両のスマートエントリーシステムのカードキーなどに適用されるものであり、その体格に対応したケース内に収容されて、カードキーとなる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a schematic configuration of an antenna device 100 according to the present embodiment. Further, FIG. 2 shows a side view of the antenna device 100 viewed from the direction of arrow 2 in FIG. The antenna device 100 is applied to, for example, a card key of a smart entry system of a vehicle, and is housed in a case corresponding to the physique to become a card key.

また、アンテナ装置１００は、アンテナ装置１００が受信した電波を利用するとともに当該アンテナ装置１００に高周波信号を給電する受信機（図示略）と、例えば同軸ケーブルを介して接続されていることとする。なお、本実施形態ではアンテナ装置１００への給電線として同軸ケーブルを採用する場合を想定して説明するが、その他の周知の給電線を用いても良い。 In addition, the antenna device 100 is connected to a receiver (not shown) that uses radio waves received by the antenna device 100 and supplies a high-frequency signal to the antenna device 100 via, for example, a coaxial cable. In the present embodiment, description will be made on the assumption that a coaxial cable is employed as a feed line to the antenna device 100, but other known feed lines may be used.

図１に示すようにアンテナ装置１００は、基板１０、グランドパターン２０、被給電パターン３０、給電部４０、及びループアンテナ５０を備えている。 As shown in FIG. 1, the antenna device 100 includes a substrate 10, a ground pattern 20, a fed pattern 30, a feeding unit 40, and a loop antenna 50.

基板１０は、樹脂などの電気絶縁材料からなり、グランドパターン２０、被給電パターン３０、給電部４０、及びループアンテナ５０が設けられる（固定される）基材である。本実施形態において基板１０の形状は、長方形とし、その長辺の長さをＤ１（例えば１５０ｍｍ）、短辺の長さをＤ２（例えば１２０ｍｍ）とする。なお、ここでは、便宜上、Ｄ１＞Ｄ２とするが、その他の構成としてＤ１＝Ｄ２とする正方形であってもよい。また、長方形以外の形状であってもよい。 The substrate 10 is made of an electrically insulating material such as resin, and is a base material on which the ground pattern 20, the fed pattern 30, the feeding unit 40, and the loop antenna 50 are provided (fixed). In this embodiment, the shape of the substrate 10 is a rectangle, the length of the long side is D1 (for example, 150 mm), and the length of the short side is D2 (for example, 120 mm). Here, D1> D2 is set for convenience, but a square having D1 = D2 may be used as another configuration. Moreover, shapes other than a rectangle may be sufficient.

本実施形態においてグランドパターン２０、被給電パターン３０、給電部４０、及びループアンテナ５０は、何れも基板１０の片方の平面に設けられている。以降では、基板１０が備える平面部のうち、グランドパターン２０、被給電パターン３０、給電部４０、及びループアンテナ５０が設置されている側の面を表面とし、他方の面を裏面とする。 In the present embodiment, the ground pattern 20, the fed pattern 30, the feeding unit 40, and the loop antenna 50 are all provided on one plane of the substrate 10. In the following description, the surface on the side where the ground pattern 20, the fed pattern 30, the power feeding unit 40, and the loop antenna 50 are installed will be referred to as the front surface, and the other surface as the back surface.

また、便宜上、基板１０の長辺方向にＸ軸、短辺方向にＹ軸をとり、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交し、かつ、基板１０の裏面から表面（各素子が設置されている側の面）に向かう方向にＺ軸をとった三次元座標系の概念を適宜導入して、アンテナ装置１００の構成について説明する。基板１０の表面においてグランドパターン２０、被給電パターン３０、及びループアンテナ５０は、図２に示すように、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて並設する。 For convenience, the X-axis is taken in the long side direction of the substrate 10, the Y-axis is taken in the short side direction, orthogonal to each of the X-axis and Y-axis, and from the back surface of the substrate 10 (each element is installed). The configuration of the antenna device 100 will be described by appropriately introducing the concept of a three-dimensional coordinate system having the Z axis in the direction toward the side surface. On the surface of the substrate 10, the ground pattern 20, the fed pattern 30, and the loop antenna 50 are arranged in parallel at a predetermined interval in the X-axis direction as shown in FIG. 2.

グランドパターン２０は、銅などの導体を素材とする長方形状の板（箔を含む）であって、その１辺が、基板１０が備える短辺の１つと略一致するように基板１０の表面に沿って設置される。すなわち、グランドパターン２０もまた、Ｙ軸方向の辺とＸ軸方向の辺を備える長方形状とする。グランドパターン２０のＹ軸方向の辺の長さは、基板１０の短辺の長さ以下であればよく、ここでは略一致させている。また、グランドパターン２０のＸ軸方向の辺の長さは、基板１０の長辺の長さＤ１から、被給電パターン３０及びループアンテナ５０の基板延設部５１（後述）をそれぞれ所定の間隙を設けて設置するための長さを引いた長さとする。 The ground pattern 20 is a rectangular plate (including a foil) made of a conductor such as copper. The ground pattern 20 is formed on the surface of the substrate 10 so that one side thereof substantially coincides with one of the short sides of the substrate 10. Installed along. In other words, the ground pattern 20 also has a rectangular shape having sides in the Y-axis direction and sides in the X-axis direction. The length of the side of the ground pattern 20 in the Y-axis direction may be equal to or shorter than the length of the short side of the substrate 10 and is substantially matched here. Further, the length of the side of the ground pattern 20 in the X-axis direction is determined so that the fed pattern 30 and the substrate extending portion 51 (described later) of the loop antenna 50 have a predetermined gap from the length D1 of the long side of the substrate 10. It is the length minus the length for installation and installation.

このグランドパターン２０は、図示しない同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されて、グランド電位（接地電位）として機能する。 The ground pattern 20 is electrically connected to an outer conductor of a coaxial cable (not shown) and functions as a ground potential (ground potential).

被給電パターン３０は、板状または直線状（すなわち棒状）の導体であって、その長手方向がＹ軸方向となるように、グランドパターン２０とループアンテナ５０の基板延設部５１との間に設けられている。すなわち、被給電パターン３０は、グランドパターン２０のＹ軸方向の辺に対して平行となるように、基板１０の表面に延設されている。 The fed pattern 30 is a plate-shaped or linear (ie, rod-shaped) conductor, and is arranged between the ground pattern 20 and the substrate extending portion 51 of the loop antenna 50 so that the longitudinal direction thereof is the Y-axis direction. Is provided. That is, the fed pattern 30 extends on the surface of the substrate 10 so as to be parallel to the side of the ground pattern 20 in the Y-axis direction.

この被給電パターン３０の長手方向の一端は、同軸ケーブルの内部導体（すなわち信号線）と、給電部４０が備える整合回路（図示略）を介して電気的に接続されている。当該同軸ケーブル及び給電部４０を介して被給電パターン３０に給電すると、被給電パターン３０上を高周波電流が流れ、磁界を発生させる。なお、被給電パターン３０において給電部４０と接続する点を給電点と称する。 One end of the fed pattern 30 in the longitudinal direction is electrically connected to the inner conductor (that is, the signal line) of the coaxial cable via a matching circuit (not shown) provided in the feeding unit 40. When power is supplied to the power supply pattern 30 via the coaxial cable and the power supply unit 40, a high-frequency current flows on the power supply pattern 30 to generate a magnetic field. A point connected to the power feeding unit 40 in the power-supplied pattern 30 is referred to as a power feeding point.

給電部４０は、アンテナ装置１００と、同軸ケーブルの一端とを接続するための接続部である。当該同軸ケーブルの他端は、前述の通り、受信機に接続されている。この給電部４０は、整合回路を備えてあって、整合回路を介して同軸ケーブルの内部導体と被給電パターン３０とを電気的に接続するとともに、グランドパターン２０と同軸ケーブルの外部導体とを接続する。以降では、グランドパターン２０と同軸ケーブルの外部導体とが接続される点を接地点と称する。なお、整合回路は、アンテナ装置１００と同軸ケーブル（例えば５０Ω）との間におけるインピーダンス整合を行うための回路である。 The power feeding unit 40 is a connection unit for connecting the antenna device 100 and one end of the coaxial cable. As described above, the other end of the coaxial cable is connected to the receiver. The power feeding unit 40 includes a matching circuit, and electrically connects the inner conductor of the coaxial cable and the fed pattern 30 via the matching circuit, and connects the ground pattern 20 and the outer conductor of the coaxial cable. To do. Hereinafter, the point where the ground pattern 20 and the outer conductor of the coaxial cable are connected is referred to as a ground point. The matching circuit is a circuit for performing impedance matching between the antenna device 100 and a coaxial cable (for example, 50Ω).

ループアンテナ５０は、ループ形状となっており、そのループ面が基板１０の平面に対して垂直となるように、基板１０が備える短辺のうちのグランドパターン２０が設置されていない側の短辺近傍に取り付けられる。ループアンテナ５０が形成するループは、図１に示すように長方形状であり、そのループ面はＹ−Ｚ平面に平行となるように設置される。ループアンテナ５０は、より細かくは、基板延設部５１、第１立設部５２、第２立設部５３、浮き部５４とからなり、上述のループ面を形成する。 The loop antenna 50 has a loop shape, and the short side of the short side of the substrate 10 on which the ground pattern 20 is not installed so that the loop surface is perpendicular to the plane of the substrate 10. Installed in the vicinity. The loop formed by the loop antenna 50 has a rectangular shape as shown in FIG. 1, and the loop surface is installed so as to be parallel to the YZ plane. More specifically, the loop antenna 50 includes a substrate extending portion 51, a first standing portion 52, a second standing portion 53, and a floating portion 54, and forms the above-described loop surface.

基板延設部５１は、図１に示すように、第１基板延設部５１１、第２基板延設部５１２、及びコンデンサ５１３からなる。第１基板延設部５１１及び第２基板延設部５１２は、Ｘ軸方向の幅が非常に小さい長方形状（略直線状）の部材であって、第１基板延設部５１１の長手方向の一端と、第２基板延設部５１２の長手方向の一端とはコンデンサ５１３を介して接続されている。 As shown in FIG. 1, the substrate extension portion 51 includes a first substrate extension portion 511, a second substrate extension portion 512, and a capacitor 513. The first substrate extending portion 511 and the second substrate extending portion 512 are rectangular (substantially straight) members having a very small width in the X-axis direction, and are arranged in the longitudinal direction of the first substrate extending portion 511. One end and one end of the second substrate extending portion 512 in the longitudinal direction are connected via a capacitor 513.

また、第１基板延設部５１１のＸ軸方向の中心線と第２基板延設部５１２のＸ軸方向の中心線とが、Ｙ軸に平行な同一直線に存在するように配置されることで、直線形状の基板延設部５１を形成している。基板延設部５１は、前述の通り、被給電パターン３０に対して所定の間隔をおいて平行となるように基板１０の表面に設置されている。 Further, the center line in the X-axis direction of the first substrate extending portion 511 and the center line in the X-axis direction of the second substrate extending portion 512 are arranged so as to exist on the same straight line parallel to the Y axis. Thus, a linear substrate extending portion 51 is formed. As described above, the substrate extending portion 51 is installed on the surface of the substrate 10 so as to be parallel to the power supply pattern 30 at a predetermined interval.

第１立設部５２は、第１基板延設部５１１の長手方向における端部のうち、コンデンサ５１３と接続していない方の端部から、基板１０の表面に対して垂直に立設されている。第１立設部５２が備える端部のうち、第１基板延設部５１１と接続していない方の端部（上端とする）は、浮き部５４の一端と接続する。第２立設部５３もまた、第２基板延設部５１２の長手方向における端部のうち、コンデンサ５１３と接続していない方の端部から、基板１０の表面に対して垂直に立設され、第２立設部５３の上端で浮き部５４の一端と接続する。 The first standing portion 52 is erected perpendicularly to the surface of the substrate 10 from the end portion of the first substrate extending portion 511 in the longitudinal direction that is not connected to the capacitor 513. Yes. Of the end portions provided in the first standing portion 52, the end portion (the upper end) that is not connected to the first substrate extension portion 511 is connected to one end of the floating portion 54. The second erected portion 53 is also erected perpendicularly to the surface of the substrate 10 from the end portion in the longitudinal direction of the second substrate extending portion 512 that is not connected to the capacitor 513. The upper end of the second standing portion 53 is connected to one end of the floating portion 54.

なお、基板１０の表面から第１立設部５２の上端までの高さと、基板１０の表面から第２立設部５３の上端までの高さは等しいものとする。浮き部５４は、一端が第１立設部５２の上端と物理的かつ電気的に接続され、また、他端が第２立設部５３の上端と物理的かつ電気的に接続されることによって、基板１０の表面に対して平行となるように固定される。 It is assumed that the height from the surface of the substrate 10 to the upper end of the first standing portion 52 is equal to the height from the surface of the substrate 10 to the upper end of the second standing portion 53. One end of the floating portion 54 is physically and electrically connected to the upper end of the first standing portion 52, and the other end is physically and electrically connected to the upper end of the second standing portion 53. , And fixed so as to be parallel to the surface of the substrate 10.

なお、以上で述べた第１基板延設部５１１、第１立設部５２、浮き部５４、第２立設部５３、第２基板延設部５１２は何れも同じ導電性の部材で構成されてあって、本実施形態では、Ｘ軸方向に微小な幅を有する板状の部材とする。ここで、これらの部材のＸ軸方向の幅は適宜設計されればよく、相対的に小さい値とすることで棒形状となっていてもよい。 The first substrate extending portion 511, the first standing portion 52, the floating portion 54, the second standing portion 53, and the second substrate extending portion 512 described above are all made of the same conductive member. In this embodiment, a plate-like member having a minute width in the X-axis direction is used. Here, the width in the X-axis direction of these members may be designed as appropriate, and may have a rod shape by setting a relatively small value.

また、第１基板延設部５１１、立設部５２、浮き部５４、立設部５３、及び第２基板延設部５１２は、１つの金属薄板を所定形状（例えば平面長方形）に打ち抜き、折曲して形成された一連の部材であってもよい。そして、第１基板延設部５１１と、第２基板延設部５１２とを基板１０に固定し、第１基板延設部５１１の一端と、第２基板延設部５１２の一端とをコンデンサ５１３を介して接続することで、ループアンテナ５０を構成すればよい。 In addition, the first substrate extending portion 511, the standing portion 52, the floating portion 54, the standing portion 53, and the second substrate extending portion 512 are formed by punching one metal thin plate into a predetermined shape (for example, a planar rectangle) and folding it. A series of members formed by bending may be used. The first substrate extending portion 511 and the second substrate extending portion 512 are fixed to the substrate 10, and one end of the first substrate extending portion 511 and one end of the second substrate extending portion 512 are connected to the capacitor 513. What is necessary is just to comprise the loop antenna 50 by connecting via.

なお、ループアンテナ５０が備えるコンデンサ５１３の容量値を調整することによって、ループアンテナ５０の長さが送受信する電波の波長よりも短くても、ループアンテナ５０上の電流を所望の周波数で共振させることが可能となる。 Note that, by adjusting the capacitance value of the capacitor 513 provided in the loop antenna 50, the current on the loop antenna 50 is resonated at a desired frequency even when the length of the loop antenna 50 is shorter than the wavelength of the radio wave transmitted and received. Is possible.

以上ではアンテナ装置１００の概略的な構成の一例について述べた。次に、上述したアンテナ装置１００の作動について説明する。なお、アンテナ装置１００は、送信と受信の可逆性があるため、送信アンテナとして作動させた場合を例にとって説明する。 The example of the schematic configuration of the antenna device 100 has been described above. Next, the operation of the antenna device 100 described above will be described. Since antenna device 100 has reversibility between transmission and reception, a case where it is operated as a transmission antenna will be described as an example.

まず、給電部４０を介して被給電パターン３０に給電すると、被給電パターン３０上を高周波電流が流れ、磁界が発生する。この被給電パターン３０で発生された磁界の一部が、ループアンテナ５０のループ面を通過することによって、ループアンテナ５０上に電流が誘起される。そして、この電流を所定の周波数で共振させることで、ループアンテナ５０上に電流が集中し、電波が放射される。 First, when power is supplied to the power supply pattern 30 via the power supply unit 40, a high-frequency current flows on the power supply pattern 30 and a magnetic field is generated. A part of the magnetic field generated by the fed pattern 30 passes through the loop surface of the loop antenna 50, so that a current is induced on the loop antenna 50. Then, by resonating this current at a predetermined frequency, the current concentrates on the loop antenna 50, and radio waves are radiated.

ここで、このループアンテナ５０はグランドパターン２０とは非接触であるため、ループアンテナ５０を流れる強い電流が、グランドパターン２０に漏洩する恐れを低減することができる。言い換えれば、本実施形態の構成によれば、ループアンテナ５０からグランドパターン２０に漏洩する電流の量を抑制することができる。 Here, since the loop antenna 50 is not in contact with the ground pattern 20, the possibility that a strong current flowing through the loop antenna 50 leaks to the ground pattern 20 can be reduced. In other words, according to the configuration of the present embodiment, the amount of current leaking from the loop antenna 50 to the ground pattern 20 can be suppressed.

本実施形態の構成によってループアンテナ５０からグランドパターン２０に漏洩する電流を抑制できることを、図３〜図６を用いて説明する。図３は、本実施形態のアンテナ装置１００に対応するシミュレーションモデルを示しており、ここでは、グランドパターン２０のＸ軸方向の長さを１４０ｍｍ、Ｙ軸方向の長さを１２０ｍｍとしている。また、ループアンテナ５０の第１立設部５２及び第２立設部５３の高さは２０ｍｍ、浮き部５４のＹ軸方向長さを８０ｍｍとしている。なお、ループアンテナ５０が備えるコンデンサ５１３の容量は、ループアンテナ５０の長さと、対象とする電波の波長とに基づいて適宜設計した値としている。 It will be described with reference to FIGS. 3 to 6 that the current leaking from the loop antenna 50 to the ground pattern 20 can be suppressed by the configuration of the present embodiment. FIG. 3 shows a simulation model corresponding to the antenna device 100 of the present embodiment. Here, the length of the ground pattern 20 in the X-axis direction is 140 mm, and the length in the Y-axis direction is 120 mm. The height of the first standing portion 52 and the second standing portion 53 of the loop antenna 50 is 20 mm, and the length of the floating portion 54 in the Y-axis direction is 80 mm. Note that the capacitance of the capacitor 513 included in the loop antenna 50 is a value that is appropriately designed based on the length of the loop antenna 50 and the wavelength of the target radio wave.

図４は、本実施形態の効果を説明するための比較構成に対応するシミュレーションモデルを示しており、ここでは、比較構成として、一般的なループアンテナを備えたアンテナ装置を採用する。すなわち、比較構成が備えるループアンテナは一端が給電部に接続されるとともに、他端がグランドパターンに接続されている。なお、比較構成のグランドパターンの寸法や、ループアンテナの寸法は、図３に示す本実施形態の構成と同じとする。 FIG. 4 shows a simulation model corresponding to a comparison configuration for explaining the effect of the present embodiment. Here, an antenna device including a general loop antenna is employed as the comparison configuration. That is, one end of the loop antenna included in the comparison configuration is connected to the power feeding unit, and the other end is connected to the ground pattern. The dimensions of the ground pattern of the comparative configuration and the dimensions of the loop antenna are the same as those of the present embodiment shown in FIG.

図５及び図６は、上述した本実施形態及び比較構成のそれぞれに対応するシミュレーションモデルにおいて、いずれも同じ電力を給電した場合の電流分布を示している。図５及び図６を比較すると分かるように、本実施形態の構成においてグランドパターン２０に分布する電流は、比較構成のグランドパターン上に分布するよりも低減されている。すなわち、ループアンテナ５０とグランドパターン２０とが非接触となる構成とすることによって、ループアンテナ５０からグランドパターン２０に漏洩する電流の量を抑制できていることを示している。 5 and 6 show current distributions when the same power is supplied in the simulation models corresponding to each of the above-described embodiment and the comparative configuration. As can be seen by comparing FIG. 5 and FIG. 6, the current distributed in the ground pattern 20 in the configuration of the present embodiment is reduced as compared with the distribution on the ground pattern in the comparative configuration. That is, it is shown that the amount of current leaking from the loop antenna 50 to the ground pattern 20 can be suppressed by adopting a configuration in which the loop antenna 50 and the ground pattern 20 are not in contact with each other.

また、図７は、本実施形態での放射利得と比較構成での放射利得とを比較した図であり、本実施形態の構成によれば、Ｙ軸方向、すなわち、ループ面に垂直な方向において比較構成に対して３．８ｄＢ高い放射利得を得ることができることを示している。これは、ループアンテナをグランドパターンに接続した一般的な構成（比較構成）では、給電された電力の（又は受信した電波の）エネルギーがグランドパターンとループアンテナに分散されるのに対し、本実施形態の構成によればエネルギーをループアンテナ５０に集中させることができるためである。 FIG. 7 is a diagram comparing the radiation gain in the present embodiment with the radiation gain in the comparative configuration. According to the configuration of the present embodiment, in the Y-axis direction, that is, in the direction perpendicular to the loop surface. It shows that a radiation gain as high as 3.8 dB can be obtained with respect to the comparative configuration. This is because, in a general configuration (comparison configuration) in which the loop antenna is connected to the ground pattern, the energy of the supplied power (or the received radio wave) is distributed to the ground pattern and the loop antenna. This is because the energy can be concentrated on the loop antenna 50 according to the configuration of the embodiment.

したがって本実施形態の構成によれば、ループアンテナ５０からグランドパターン２０に漏洩する電流を抑制でき、グランドパターン２０から給電部４０を介して同軸ケーブルの外部導体に漏洩する電流を抑制することができる。これによって、アンテナとしての特性を安定させることができるとともに、放射利得を向上させることができる。そして、本実施形態の構成では、上記の効果を得るためにバラン素子は不要であり、特許文献１に比べてコストを抑えつつ、同様の効果が得ることができる。 Therefore, according to the configuration of the present embodiment, the current leaking from the loop antenna 50 to the ground pattern 20 can be suppressed, and the current leaking from the ground pattern 20 to the outer conductor of the coaxial cable via the power feeding unit 40 can be suppressed. . As a result, the characteristics as an antenna can be stabilized and the radiation gain can be improved. In the configuration of the present embodiment, a balun element is unnecessary to obtain the above effect, and the same effect can be obtained while suppressing the cost as compared with Patent Document 1.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、以降に述べる種々の変形例も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various modifications described below are also included in the technical scope of this invention, and also in addition to the following However, various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、上述した実施形態では、グランドパターン２０、被給電パターン３０、ループアンテナ５０を基板１０の長辺方向に所定の間隔で平行に並べた構成としたが、これに限らない。グランドパターン２０、被給電パターン３０、ループアンテナ５０は、基板１０の短辺方向に所定の間隔で並べてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the ground pattern 20, the power-supplied pattern 30, and the loop antenna 50 are arranged in parallel at a predetermined interval in the long side direction of the substrate 10, but the present invention is not limited thereto. The ground pattern 20, the fed pattern 30, and the loop antenna 50 may be arranged at predetermined intervals in the short side direction of the substrate 10.

さらに、グランドパターン２０と被給電パターン３０とは、被給電パターン３０とループアンテナ５０とが対向する方向に直交する方向に並列した構成としてもよい。例えば、図１において被給電パターン３０を、その長手方向がＸ軸方向に平行となるように給電点を回転の中心として９０度回転させた構成としてもよい。そのような構成においては、ループアンテナ５０もまた、被給電パターン３０と対向するように配置すれば良い。 Furthermore, the ground pattern 20 and the power-supplied pattern 30 may be arranged in parallel in a direction orthogonal to the direction in which the power-supplied pattern 30 and the loop antenna 50 face each other. For example, the power supply pattern 30 in FIG. 1 may be configured to be rotated 90 degrees around the power supply point so that the longitudinal direction thereof is parallel to the X-axis direction. In such a configuration, the loop antenna 50 may also be disposed so as to face the fed pattern 30.

また、基板１０の形状も長方形に限らない。アンテナ装置１００の搭載性を考慮して適宜設計されれば良い。ただし、ループアンテナ５０の基板延設部５１が、被給電パターン３０の直線部分に対して平行（略平行を含む）に並ぶように配置されれば良い。 Further, the shape of the substrate 10 is not limited to a rectangle. The antenna device 100 may be appropriately designed in consideration of the mountability of the antenna device 100. However, the substrate extending portion 51 of the loop antenna 50 may be arranged so as to be arranged in parallel (including substantially parallel) with respect to the linear portion of the fed pattern 30.

さらに、被給電パターン３０は、基板延設部５１と所定の間隔をおいて隣接するように配置されていればよく、グランドパターン２０、ループアンテナ５０、被給電パターン３０の順に、基板１０の長辺方向（Ｘ軸方向）に所定の間隔で並べた構成としてもよい。 Furthermore, the power supply pattern 30 only needs to be arranged so as to be adjacent to the substrate extension portion 51 with a predetermined interval, and the length of the substrate 10 is increased in the order of the ground pattern 20, the loop antenna 50, and the power supply pattern 30. It is good also as a structure arranged in the side direction (X-axis direction) at predetermined intervals.

また、ループアンテナ５０は、コンデンサ５１３を必須とせず、物理的な構造によって所望のコンダクタンスを備える構成としてもよい。すなわち、図８のように、第１基板延設部５１１の端部５１１Ａと、第２基板延設部５１２の端部５１２Ａとを、Ｚ軸方向に所定の距離離れて対向するように配置することによって、ループアンテナ５０が所望の容量値を備える構成としてもよい。もちろん、端部５１１Ａと端部５１２Ａとの間隙に、所定の誘電率を有する誘電体が挿入されてあっても良い。 The loop antenna 50 may be configured to have a desired conductance according to a physical structure without requiring the capacitor 513. That is, as shown in FIG. 8, the end portion 511A of the first substrate extension portion 511 and the end portion 512A of the second substrate extension portion 512 are arranged to face each other with a predetermined distance in the Z-axis direction. Thus, the loop antenna 50 may be configured to have a desired capacitance value. Of course, a dielectric having a predetermined dielectric constant may be inserted in the gap between the end 511A and the end 512A.

また、アンテナ装置１００は、図９に示すように、複数のループアンテナ５０Ａ、５０Ｂを備えていても良い。さらに、ループアンテナ５０の浮き部５４は、図１０に示すように、基板１０の平面部に平行なループ面を形成するような構成としてもよい。より具体的には、浮き部５４は、第１立設部５２の上端部から被給電パターン３０側に直角に屈曲した直線形状の直角浮き部５４２と、第２立設部５３の上端部から被給電パターン３０側に直角に屈曲した直線形状の直角浮き部５４３と、一端が直角浮き部５４２と直角に接続し、他端が直角浮き部５４３と直角に接続する直線形状の平行浮き部５４１からなる。 Moreover, the antenna device 100 may include a plurality of loop antennas 50A and 50B as shown in FIG. Furthermore, the floating portion 54 of the loop antenna 50 may be configured to form a loop surface parallel to the flat portion of the substrate 10 as shown in FIG. More specifically, the floating portion 54 includes a linear right-angle floating portion 542 that is bent at a right angle from the upper end portion of the first standing portion 52 toward the fed pattern 30 side, and an upper end portion of the second standing portion 53. A straight-shaped right-angled floating part 543 bent at a right angle toward the fed pattern 30 side, a linear parallel floating part 541 whose one end is connected to the right-angled floating part 542 at a right angle and the other end is connected to the right-angled floating part 543 at a right angle. Consists of.

このような構成によれば、ループアンテナ５０からグランドパターン２０に漏洩する電流をさらに抑制することができ、アンテナ装置１００の利得を向上させることができる。 According to such a configuration, the current leaking from the loop antenna 50 to the ground pattern 20 can be further suppressed, and the gain of the antenna device 100 can be improved.

また、被給電パターン３０は、図１１に示すように、給電接続部３１、平行パターン部３２と、短絡部３３とを備え、被給電パターン３０が給電部４０と接続していない側において、グランドパターン２０と電気的に接続されてあってもよい。平行パターン部３２は、ループアンテナ５０の基板延設部５１と所定の間隔をおいて平行に配置されてあって、給電接続部３１は、直線形状の部材であって一端は給電部４０と電気的に接続し、他端は平行パターン部３２の一端と電気的に接続する。短絡部３３も直線形状の部材であって、一端は平行パターン部３２が備える端部のうち、給電接続部３１と接続していない側の端部と接続し、他端はグランドパターン２０に接続する。 Further, as shown in FIG. 11, the power supply pattern 30 includes a power supply connection portion 31, a parallel pattern portion 32, and a short-circuit portion 33, and on the side where the power supply pattern 30 is not connected to the power supply portion 40, The pattern 20 may be electrically connected. The parallel pattern portion 32 is arranged in parallel with the substrate extending portion 51 of the loop antenna 50 at a predetermined interval. The feeding connection portion 31 is a linear member, and one end thereof is electrically connected to the feeding portion 40. And the other end is electrically connected to one end of the parallel pattern portion 32. The short-circuit portion 33 is also a linear member, and one end is connected to an end portion of the end portion of the parallel pattern portion 32 that is not connected to the power supply connection portion 31, and the other end is connected to the ground pattern 20. To do.

また、図１１は、図１０に示す構成をさらに変形した構成であって、ループアンテナ５０は、図１０と同様に、基板１０の平面部に平行なループ面を形成している。この図１１に示す構成において給電接続部３１は、直角浮き部５４２の直下に位置し、短絡部３３は、直角浮き部５４３の直下に位置していることが、より好ましい。そのような構成である場合、ループアンテナ５０と被給電パターン３０との結合がより強くなり、被給電パターン３０から放射される電磁界エネルギーを、ループアンテナ５０に集中させることができる。 FIG. 11 is a configuration obtained by further modifying the configuration shown in FIG. 10, and the loop antenna 50 forms a loop surface parallel to the flat portion of the substrate 10 as in FIG. 10. In the configuration shown in FIG. 11, it is more preferable that the power supply connecting portion 31 is located immediately below the right-angle floating portion 542 and the short-circuit portion 33 is located directly below the right-angle floating portion 543. In such a configuration, the coupling between the loop antenna 50 and the fed pattern 30 becomes stronger, and the electromagnetic field energy radiated from the fed pattern 30 can be concentrated on the loop antenna 50.

以上では、アンテナ装置１００が備えるアンテナ素子としてループアンテナを採用したが、これに限らない。アンテナ装置１００は、逆Ｌアンテナ等、その他の形状を有するアンテナ素子を備えていても良い。 In the above description, the loop antenna is employed as the antenna element included in the antenna device 100, but the present invention is not limited thereto. The antenna device 100 may include an antenna element having another shape such as an inverted L antenna.

１００アンテナ装置、１０基板、２０グランドパターン、３０被給電パターン、４０給電部、５０・５０Ａ・５０Ｂループアンテナ、５１基板延設部、５２第１立設部、５３第２立設部、５４浮き部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Antenna apparatus, 10 board | substrate, 20 ground pattern, 30 to-be-powered pattern, 40 feeding part, 50 * 50A * 50B loop antenna, 51 board extension part, 52 1st standing part, 53 2nd standing part, 54 floating Part

Claims

A substrate (10);
A ground pattern (20) fixed to the substrate and functioning as a ground potential;
A fed pattern (30) fixed to the substrate;
A power feeding unit (40) for feeding power to the power-supplied pattern;
A loop-shaped antenna element ( 50) that is installed at a predetermined interval from the supplied pattern and is not electrically connected to the ground pattern ;
The antenna element is
A substrate extending portion (51) extending linearly on the substrate;
A first erected portion (52) and a second erected portion (53) that are erected perpendicularly to the substrate at each of both ends of the substrate extending portion;
A linear first right angle floating portion (542) and a second right angle floating portion (543) which are bent at right angles from the upper end portions of the first standing portion and the second standing portion to the fed pattern side;
A linear parallel floating portion (541) having one end connected to the first right angle floating portion at a right angle and the other end connected to the second right angle floating portion at a right angle;
The supplied pattern is
A parallel pattern portion (32) which is a portion arranged in parallel with the substrate extending portion at a predetermined interval;
A linear feed connection (31) having one end connected to the feed unit and the other end electrically connected to one end of the parallel pattern unit;
One end is connected to the end of the parallel pattern portion that is not connected to the power supply connection portion, and the other end is connected to the ground pattern, and the linear short-circuit portion (33 ) And
The feed connection is disposed directly below the first right-angled floating portion, the antenna device wherein the short-circuit portion is characterized that you have been placed directly below the second right-angled separated portion.

In claim 1 ,
The antenna device is characterized in that a gap is formed in a part of the loop shape, and the loop shape is formed by capacitive coupling of end portions (511A, 512A) forming the gap.