JP6311512B2 - Integrated antenna device - Google Patents

Integrated antenna device Download PDF

Info

Publication number
JP6311512B2
JP6311512B2 JP2014152064A JP2014152064A JP6311512B2 JP 6311512 B2 JP6311512 B2 JP 6311512B2 JP 2014152064 A JP2014152064 A JP 2014152064A JP 2014152064 A JP2014152064 A JP 2014152064A JP 6311512 B2 JP6311512 B2 JP 6311512B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
ground pattern
frequency
fed
pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014152064A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016032122A (en
Inventor
杉本 勇次
勇次 杉本
池田 正和
正和 池田
山崎 徹
徹 山崎
光成 阿部
光成 阿部
慶人 有馬
慶人 有馬
和則 前田
和則 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2014152064A priority Critical patent/JP6311512B2/en
Publication of JP2016032122A publication Critical patent/JP2016032122A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6311512B2 publication Critical patent/JP6311512B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、複数のアンテナを統合した統合アンテナ装置に関し、特に、統合アンテナ装置を小型化する技術に関する。   The present invention relates to an integrated antenna device in which a plurality of antennas are integrated, and more particularly to a technique for downsizing the integrated antenna device.

互いに異なる複数の周波数で動作するアンテナを備え、かつ、小型化したアンテナ装置が知られている。たとえば、特許文献1では、コイルアンテナのループ内側を利用し、コイルアンテナのループ内側にパッチアンテナを配置することで、アンテナ装置を小型化している。   2. Description of the Related Art A miniaturized antenna device that includes antennas that operate at a plurality of different frequencies is known. For example, in Patent Document 1, the antenna device is downsized by using the inside of the loop of the coil antenna and arranging the patch antenna inside the loop of the coil antenna.

特許第4142523号公報Japanese Patent No. 4142523

パッチアンテナの利得を高くするためには、パッチアンテナ用グランドが大きいほうがよい。しかし、パッチアンテナをコイルアンテナのループ内側に配置する特許文献1の技術では、パッチアンテナ用グランドはコイルアンテナよりも小さくしなければならない。したがって、特許文献1の構成では、小型化を図りつつも、パッチアンテナを高利得化することが困難であった。   In order to increase the gain of the patch antenna, the patch antenna ground should be large. However, in the technique of Patent Document 1 in which the patch antenna is disposed inside the loop of the coil antenna, the patch antenna ground must be smaller than the coil antenna. Therefore, in the configuration of Patent Document 1, it is difficult to increase the gain of the patch antenna while reducing the size.

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、パッチアンテナおよび他のアンテナを備え、小型化でき、かつ、パッチアンテナを高利得化できる統合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 thereof is to provide an integrated antenna device that includes a patch antenna and other antennas, can be downsized, and can increase the gain of the patch antenna. There is to do.

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。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。   The above object is achieved by a combination of the features described in the independent claims, and the subclaims define further advantageous embodiments of the invention. Reference numerals in parentheses described in the claims indicate a correspondence relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and do not limit the technical scope of the present invention. .

上記目的を達成するための本発明は、平板状の第1アンテナ素子(12)と、第1アンテナ素子に対して対向配置されたグランドパターン(11)とを備える第1アンテナ(10)と、グランドパターンの外側に配置された第2アンテナ素子(21、22)を備え、第1アンテナとは異なる使用周波数の第2アンテナ(20)と、グランドパターンと第2アンテナ素子とを接続し、第1アンテナの使用周波数で低インピーダンスとなるフィルタ(16、116、216)を備えていることを特徴とする統合アンテナ装置である。   In order to achieve the above object, the present invention provides a first antenna (10) comprising a flat plate-like first antenna element (12) and a ground pattern (11) arranged opposite to the first antenna element, A second antenna element (21, 22) disposed outside the ground pattern, connected to the second antenna (20) having a different frequency from the first antenna, the ground pattern and the second antenna element, An integrated antenna apparatus comprising a filter (16, 116, 216) having a low impedance at a frequency used by one antenna.

第1アンテナは、平板状の第1アンテナ素子と、第1アンテナ素子に対して対向配置されたグランドパターンを備えていることから、パッチアンテナである。   The first antenna is a patch antenna because it includes a flat plate-like first antenna element and a ground pattern disposed to face the first antenna element.

そのグランドパターンの外側には、第2アンテナ素子が配置され、かつ、グランドパターンと第2アンテナ素子との間は、フィルタにより接続されている。このフィルタは、第1アンテナの使用周波数で低インピーダンスとなるため、グランドパターンに加えて、第2アンテナ素子も第1アンテナのグランドとして機能する。   A second antenna element is disposed outside the ground pattern, and the ground pattern and the second antenna element are connected by a filter. Since this filter has low impedance at the operating frequency of the first antenna, in addition to the ground pattern, the second antenna element also functions as the ground of the first antenna.

グランドパターンに加えて、第2アンテナ素子も第1アンテナのグランドとして機能するので、パッチアンテナである第1アンテナの利得が向上する。また、第2アンテナ素子が第1アンテナのグランドと、第2アンテナの要素とを兼ねるので、統合アンテナ装置を小型化できる。   Since the second antenna element functions as the ground of the first antenna in addition to the ground pattern, the gain of the first antenna that is a patch antenna is improved. Further, since the second antenna element serves as the ground of the first antenna and the element of the second antenna, the integrated antenna device can be reduced in size.

本発明の実施形態となる統合アンテナ装置1の平面図である。1 is a plan view of an integrated antenna device 1 according to an embodiment of the present invention. 図1のII矢視図である。It is an II arrow directional view of FIG. フィルタ16の構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration of a filter 16. FIG. 第2アンテナ20の構成を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a second antenna 20. 第2アンテナ20の作動を説明するための概念図である。4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the second antenna 20. FIG. 第2アンテナ20の作動を説明するための概念図である。4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the second antenna 20. FIG. 第2アンテナ20の作動を説明するための概念図である。4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the second antenna 20. FIG. 第2アンテナ20の作動を説明するための概念図である。4 is a conceptual diagram for explaining the operation of the second antenna 20. FIG. 第1アンテナ10の指向性解析結果である。It is a directivity analysis result of the first antenna 10. 統合アンテナ装置1からフィルタ16を取り除いた比較構成におけるパッチアンテナの指向性解析結果である。It is a directivity analysis result of the patch antenna in the comparative configuration in which the filter 16 is removed from the integrated antenna device 1. 変形例1のフィルタ116aの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filter 116a of the modification 1. 変形例2のフィルタ216の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the filter 216 of the modification 2.

<実施形態>
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1に示す統合アンテナ装置1は、第1アンテナ10と、第2アンテナ20が統合されたアンテナ装置である。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The integrated antenna device 1 shown in FIG. 1 is an antenna device in which a first antenna 10 and a second antenna 20 are integrated.

本実施形態の統合アンテナ装置1は、たとえば車両で用いられ、2つの異なる周波数の円偏波を送受信、または、送信と受信の何れか一方を行う。以下では、統合アンテナ装置1は、DSRC(Dedicated Short Range Communication)で用いられる周波数帯の電波を送受信するとともに、衛星測位システムの一つであるGPS(Global Positioning System)で用いられる衛星から送信される電波を受信するとして説明する。統合アンテナ装置1は、たとえば車両のフロントガラス上部などに取り付けられる。   The integrated antenna device 1 of this embodiment is used in, for example, a vehicle, and transmits / receives circularly polarized waves having two different frequencies, or performs either one of transmission and reception. In the following, the integrated antenna device 1 transmits and receives radio waves in a frequency band used in DSRC (Dedicated Short Range Communication), and is transmitted from a satellite used in GPS (Global Positioning System) which is one of satellite positioning systems. It will be described as receiving radio waves. The integrated antenna device 1 is attached to, for example, an upper part of a vehicle windshield.

DSRCでは5.8GHz帯の電波が用いられ、GPSでは1.5GHz帯が用いられている。そして、DSRC、GPSとも偏波は円偏波である。すなわち、統合アンテナ装置1は、5.8GHz帯の円偏波の電波を送受信するとともに、1.5GHz帯の円偏波の電波を受信する。なお、以下では、5.8GHz帯を第1周波数とし、1.5GHz帯を第2周波数とする。第1周波数は第1アンテナ10の使用周波数であり、第2周波数は第2アンテナ20の使用周波数である。   In DSRC, a radio wave of 5.8 GHz band is used, and in GPS, a 1.5 GHz band is used. The polarization of both DSRC and GPS is circular polarization. That is, the integrated antenna device 1 transmits and receives circularly polarized radio waves in the 5.8 GHz band and receives circularly polarized radio waves in the 1.5 GHz band. In the following description, the 5.8 GHz band is the first frequency, and the 1.5 GHz band is the second frequency. The first frequency is a use frequency of the first antenna 10, and the second frequency is a use frequency of the second antenna 20.

(全体構成)
基板2は、ガラスエポキシ基板などの誘電体材料で構成されており、形状は、略正方形の矩形平板形状である。基板2の一方の面(表面とする)2aには、グランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22、フィルタ16a〜16dが配置されている。したがって、グランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22は、同一平面上に配置されていることになる。
(overall structure)
The board | substrate 2 is comprised with dielectric materials, such as a glass epoxy board | substrate, and a shape is a substantially square rectangular flat plate shape. A ground pattern 11, a powered element 21, a parasitic element 22, and filters 16 a to 16 d are arranged on one surface (referred to as a front surface) 2 a of the substrate 2. Therefore, the ground pattern 11, the fed element 21 and the parasitic element 22 are arranged on the same plane.

基板2の大きさおよび形状は、これらグランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22、フィルタ16a〜16dを配置するために十分な大きさ、および形状となっていればよい。本実施形態の基板2の形状は正方形であるが、その他、長方形や円形(楕円を含む)であってもよい。また、本実施形態の基板2の大きさは、一辺28mm程度である。   The size and shape of the substrate 2 only have to be sufficient size and shape to dispose the ground pattern 11, the fed element 21, the parasitic element 22, and the filters 16a to 16d. The shape of the substrate 2 of this embodiment is a square, but may be a rectangle or a circle (including an ellipse). Further, the size of the substrate 2 of the present embodiment is about 28 mm on a side.

グランドパターン11は、銅などの導体製の板あるいは箔形状である。このグランドパターン11の形状は、1辺の電気長が、第2アンテナ20が使用する電波の波長(以下、第2波長λ)の4分の1未満であり、第1アンテナ10が使用する電波の波長(以下、第1波長λ)の半波長よりも大きい所定の長さの正方形とする。 The ground pattern 11 is a plate made of a conductor such as copper or a foil shape. The shape of the ground pattern 11 is such that the electrical length of one side is less than a quarter of the wavelength of the radio wave used by the second antenna 20 (hereinafter, the second wavelength λ 2 ), and the first antenna 10 uses it. A square having a predetermined length larger than the half wavelength of the wavelength of the radio wave (hereinafter, the first wavelength λ 1 ) is used.

このグランドパターン11は、その外周部分に相当する4つの辺のうちの1つの辺11a上の1点において無給電素子22と電気的に接続される。また、無給電素子22が接続されている辺11aと直交する辺11b上の1点において第2給電部23と接続される。この第2給電部23は、被給電素子21とも接続される。   The ground pattern 11 is electrically connected to the parasitic element 22 at one point on one side 11a of the four sides corresponding to the outer peripheral portion. Moreover, it is connected with the 2nd electric power feeding part 23 in one point on the edge | side 11b orthogonal to the edge | side 11a to which the parasitic element 22 is connected. The second power supply unit 23 is also connected to the power-supplied element 21.

グランドパターン11において、第2給電部23と接続する点を被給電側接続点25とし、無給電素子22と接続する点を無給電側接続点26とする。   In the ground pattern 11, a point connected to the second power feeding unit 23 is a fed-side connection point 25, and a point connected to the parasitic element 22 is a parasitic side connection point 26.

第1アンテナ素子であるパッチアンテナ素子12は、導体を素材とする板状の部材である。パッチアンテナ素子12の形状は、正方形の1組の対角部に切り欠き部13を設けた形状となっている。切り欠き部13は、円偏波を放射するための構造であり、周知の縮退分離素子や摂動素子と称されるものに相当する。切り欠き部13によって、元の正方形から削られる部分の面積は、周知の縮退分離法によって定まる面積となっていればよい。   The patch antenna element 12 as the first antenna element is a plate-like member made of a conductor. The shape of the patch antenna element 12 is a shape in which a cutout portion 13 is provided in a pair of diagonal portions of a square. The notch 13 has a structure for radiating circularly polarized waves, and corresponds to a so-called degenerate separation element or perturbation element. The area of the portion cut from the original square by the notch 13 may be an area determined by a well-known degenerate separation method.

パッチアンテナ素子12の1辺の電気長は、第1波長λの約半分の長さである。なお、ここでの1辺の電気長は、切り欠き部13を無視した場合の形状、すなわち正方形における1辺である。 The electrical length of one side of the patch antenna element 12 is the length of the first wavelength lambda 1 of about half. Here, the electrical length of one side is a shape when the cutout portion 13 is ignored, that is, one side in a square.

このパッチアンテナ素子12は、グランドパターン11と所定の間隔をおいて略平行な姿勢で、そのグランドパターン11に対して対向配置されている。また、パッチアンテナ素子12の位置は、パッチアンテナ素子12の中心を通り、パッチアンテナ素子12を含む平面に垂直な軸線が、グランドパターン11の略中心を通る位置になっている。   The patch antenna element 12 is disposed to face the ground pattern 11 in a posture substantially parallel to the ground pattern 11 at a predetermined interval. The position of the patch antenna element 12 passes through the center of the patch antenna element 12, and the axis perpendicular to the plane including the patch antenna element 12 passes through the approximate center of the ground pattern 11.

パッチアンテナ素子12は、図2に示すように、樹脂製のスペーサ14により、グランドパターン11から離隔して配置されている。スペーサ14は柱状であり、一端がパッチアンテナ素子12に接し、他端がグランドパターン11に接している。スペーサ14の数は、ここでは4つである。   As shown in FIG. 2, the patch antenna element 12 is disposed away from the ground pattern 11 by a resin spacer 14. The spacer 14 has a columnar shape, and one end is in contact with the patch antenna element 12 and the other end is in contact with the ground pattern 11. Here, the number of the spacers 14 is four.

第1給電部15は、パッチアンテナ素子12に第1周波数に応じた高周波電流を供給する。たとえば、第1給電部15は、パッチアンテナ素子12と同軸ケーブルの内部導体とを電気的に接続する導電性のピンを、樹脂などの電気絶縁材料で覆った柱状の部材とすればよい。この第1給電部15は、パッチアンテナ素子12の外周部分が備える4つの辺のうち、被給電素子21の長手部21bに対向する辺12aの中央に設けられる。   The first power supply unit 15 supplies the patch antenna element 12 with a high-frequency current corresponding to the first frequency. For example, the first feeding portion 15 may be a columnar member in which conductive pins that electrically connect the patch antenna element 12 and the inner conductor of the coaxial cable are covered with an electrically insulating material such as resin. The first feeding portion 15 is provided at the center of the side 12 a facing the longitudinal portion 21 b of the power-supplied element 21 among the four sides included in the outer peripheral portion of the patch antenna element 12.

被給電素子21は、線状素子である。具体的には、被給電素子21は、略直線形状のモノポール導体素子を、その途中において直角に曲げた、いわゆる逆L型のモノポール導体素子である。この被給電素子21、および、次に説明する無給電素子22は、第2アンテナ20が備えるアンテナ素子、すなわち請求項の第2アンテナ素子に相当する。   The fed element 21 is a linear element. Specifically, the fed element 21 is a so-called inverted L-type monopole conductor element obtained by bending a substantially linear monopole conductor element at a right angle in the middle thereof. The fed element 21 and the parasitic element 22 described below correspond to an antenna element included in the second antenna 20, that is, a second antenna element in claims.

被給電素子21は、基部側の端が第2給電部23に接続され、他端は開放端である。なお、被給電素子21の給電側の端と、第2給電部23がグランドパターン11と接続している点である被給電側接続点25との距離は、第2波長λに比較して十分に小さい。したがって、以下では、被給電素子21のグランドパターン11側の端が被給電側接続点25であるとして説明する。 The powered element 21 has a base side end connected to the second power feeding unit 23 and the other end being an open end. The distance between the power supply side end of the power supplied element 21 and the power supplied side connection point 25 that is the point where the second power supply unit 23 is connected to the ground pattern 11 is compared with the second wavelength λ 2. Small enough. Therefore, in the following description, it is assumed that the end of the power supplied element 21 on the ground pattern 11 side is the power supplied side connection point 25.

被給電素子21は、被給電側接続点25側の端から直角に曲がった部分(以下、直角部)までの長さに対して、直角部から開放端までの長さが相対的に長い。以下、被給電側接続点25側の端から直角部までを短手部21aとし、直角部から開放端までを長手部21bとする。   The power-supplied element 21 has a relatively long length from the right-angled portion to the open end relative to the length from the end on the power-supplied side connection point 25 side to the portion bent at right angles (hereinafter, the right-angled portion). Hereinafter, the short side portion 21a is defined from the end on the power supply side connection point 25 side to the right angle portion, and the long portion 21b is defined from the right angle portion to the open end.

被給電素子21は、長手部21bがグランドパターン11の外周に対して対向するように基板2上に配置される。この長手部21bは請求項の被給電側対向部に相当する。   The power-supplied element 21 is disposed on the substrate 2 such that the longitudinal portion 21 b faces the outer periphery of the ground pattern 11. The longitudinal portion 21b corresponds to a power-supplied side facing portion in the claims.

より具体的には、被給電素子21は、長手部21bが、グランドパターン11の外周を形成する4つの辺のうち、被給電側接続点25が設けられている辺11bに対して所定の間隔をおいて平行である。また、被給電側接続点25が開放端よりも無給電素子22側に位置するように配置される。   More specifically, the power-supplied element 21 has a predetermined interval with respect to the side 11b on which the power-supplied connection point 25 is provided, among the four sides where the longitudinal portion 21b forms the outer periphery of the ground pattern 11. Parallel to each other. Moreover, it arrange | positions so that the to-be-powered side connection point 25 may be located in the parasitic element 22 side rather than an open end.

被給電素子21の電気長は、この被給電素子21に電流を流した場合にグランドパターン11に所望の大きさのイメージ電流を誘起する長さとなっていればよい。   The electrical length of the power-supplied element 21 only needs to be a length that induces an image current having a desired magnitude in the ground pattern 11 when a current is passed through the power-supplied element 21.

長手部21bの長さは、グランドパターン11の1辺の長さよりも短い。したがって、長手部21bを配置するために、基板2において長手部21bに沿った方向の長さを長くする必要がない。また、長手部21bの開放端は、グランドパターン11の1つの辺の延長線上にある。後に詳述するように、被給電素子21は、第1アンテナ10のグランドとしても機能するので、被給電素子21を配置するために基板2を大きくする必要がない範囲で、第1アンテナ10のグランドをできるだけ大きくするためである。   The length of the longitudinal portion 21 b is shorter than the length of one side of the ground pattern 11. Therefore, it is not necessary to increase the length of the substrate 2 in the direction along the longitudinal portion 21b in order to arrange the longitudinal portion 21b. The open end of the longitudinal portion 21 b is on an extension line of one side of the ground pattern 11. As will be described in detail later, the power-supplied element 21 also functions as the ground of the first antenna 10, so that the substrate 2 need not be enlarged in order to dispose the power-supplied element 21. This is to make the ground as large as possible.

無給電素子22は、被給電素子21と同様に、逆L型のモノポール導体素子であり、相対的に短い側となる短手部22aと、相対的に長い側となる長手部22bを備える。短手部22aは、無給電側接続点26から直角に折り曲げられた部分である直角部までであり、長手部22bは、直角部から開放端までである。   The parasitic element 22 is an inverted L-type monopole conductor element, like the powered element 21, and includes a short portion 22 a on the relatively short side and a long portion 22 b on the relatively long side. . The short part 22a is from the non-feed side connection point 26 to a right angle part that is bent at a right angle, and the long part 22b is from the right angle part to the open end.

無給電素子22は、当該無給電素子22の長手部22bがグランドパターン11の外周に対して対向するように基板2上に配置される。したがって、長手部22bは請求項の無給電側対向部に相当する。   The parasitic element 22 is disposed on the substrate 2 so that the longitudinal portion 22 b of the parasitic element 22 faces the outer periphery of the ground pattern 11. Therefore, the longitudinal portion 22b corresponds to the non-feeding side facing portion of the claims.

より具体的には、無給電素子22は、その長手部22bが、グランドパターン11の辺11aに平行であって、かつ、無給電側接続点26が開放端よりも被給電素子21側に位置するように配置される。無給電素子22の電気長は、被給電素子21と同じとする。また、短手部22a、長手部22bの長さも、それぞれ、被給電素子21の短手部21a、長手部21bの長さと同じである。   More specifically, the parasitic element 22 has a longitudinal portion 22b parallel to the side 11a of the ground pattern 11, and the parasitic connection point 26 is positioned closer to the fed element 21 than the open end. To be arranged. The electrical length of the parasitic element 22 is the same as that of the powered element 21. The lengths of the short portion 22a and the long portion 22b are also the same as the lengths of the short portion 21a and the long portion 21b of the power-supplied element 21, respectively.

したがって、長手部22bの長さも、グランドパターン11の1辺の長さよりも短いことになる。そのため、長手部22bを配置するために、基板2において長手部22bに沿った方向の長さを長くする必要もない。また、長手部22bの開放端も、グランドパターン11の1つの辺の延長線上にある。   Therefore, the length of the longitudinal portion 22b is also shorter than the length of one side of the ground pattern 11. Therefore, it is not necessary to increase the length of the substrate 2 in the direction along the longitudinal portion 22b in order to arrange the longitudinal portion 22b. The open end of the longitudinal portion 22b is also on the extension line of one side of the ground pattern 11.

被給電素子21、無給電素子22は、導体パターンであるため、基板2にグランドパターン11を形成する際に、同時に形成することができる。   Since the fed element 21 and the parasitic element 22 are conductor patterns, they can be formed simultaneously when the ground pattern 11 is formed on the substrate 2.

第2給電部23は、被給電素子21の短手部21aが同軸ケーブルの内部導体と電気的に接続されるとともに、グランドパターン11の被給電側接続点25が同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続された構成である。   In the second power feeding unit 23, the short part 21a of the power-supplied element 21 is electrically connected to the inner conductor of the coaxial cable, and the power-feeding side connection point 25 of the ground pattern 11 is electrically connected to the outer conductor of the coaxial cable. It is the structure connected to.

フィルタ16a、16bは、グランドパターン11と被給電素子21の長手部21bとを接続する。詳しくは、フィルタ16aは、被給電素子21の長手部21bの先端部において、その長手部21bとグランドパターン11とを接続する。フィルタ16bは、被給電素子21の長手部21bの基部すなわち直角部付近において、その長手部21bとグランドパターン11とを接続する。   The filters 16 a and 16 b connect the ground pattern 11 and the longitudinal portion 21 b of the power supplied element 21. Specifically, the filter 16 a connects the longitudinal portion 21 b and the ground pattern 11 at the distal end portion of the longitudinal portion 21 b of the power supplied element 21. The filter 16b connects the longitudinal portion 21b and the ground pattern 11 at the base portion of the longitudinal portion 21b of the power-supplied element 21, that is, in the vicinity of the right-angle portion.

また、フィルタ16c、16dは、グランドパターン11と無給電素子22の長手部22bとを接続する。詳しくは、フィルタ16cは、無給電素子22の長手部22bの開放端付近において、その長手部22bとグランドパターン11とを接続する。フィルタ16bは、無給電素子22の長手部22bの直角部付近において、その長手部22bとグランドパターン11とを接続する。   The filters 16 c and 16 d connect the ground pattern 11 and the longitudinal portion 22 b of the parasitic element 22. Specifically, the filter 16 c connects the longitudinal portion 22 b and the ground pattern 11 in the vicinity of the open end of the longitudinal portion 22 b of the parasitic element 22. The filter 16b connects the longitudinal portion 22b and the ground pattern 11 in the vicinity of a right angle portion of the longitudinal portion 22b of the parasitic element 22.

これらフィルタ16a〜16dは、第1アンテナ10を構成する要素であり、ここでの接続は、第1周波数において電気的導通があることを意味しており、グランドパターン11との間に、空間的な隔たりがあってもよい。   These filters 16 a to 16 d are elements constituting the first antenna 10, and the connection here means that there is electrical continuity at the first frequency, and spatial connection with the ground pattern 11. There may be a gap.

本実施形態の4つのフィルタ16a〜16dはいずれも同じ構成である。以下、4つのフィルタ16a〜16dを区別しないときは、単にフィルタ16と記載する。本実施形態のフィルタ16の構成は、図3に示すように、一端がグランドパターン11に接続されたコンデンサCと、そのコンデンサCに一端が接続され、他端が被給電素子21(または無給電素子22)に接続されたコイルLを備えるLC直列共振回路である。   All of the four filters 16a to 16d of the present embodiment have the same configuration. Hereinafter, when the four filters 16a to 16d are not distinguished, they are simply referred to as a filter 16. As shown in FIG. 3, the configuration of the filter 16 of the present embodiment includes a capacitor C having one end connected to the ground pattern 11, one end connected to the capacitor C, and the other end to the power-supplied element 21 (or no power supply). It is an LC series resonant circuit comprising a coil L connected to the element 22).

フィルタ16の特性は、第1周波数において低インピーダンスとなり、第2周波数において高インピーダンスとなる特性である。具体的には、フィルタ16の特性は、共振周波数が第1周波数またはその付近となる特性である。   The characteristic of the filter 16 is a characteristic that has a low impedance at the first frequency and a high impedance at the second frequency. Specifically, the characteristic of the filter 16 is a characteristic in which the resonance frequency is at or near the first frequency.

ここでの低インピーダンスは、第1周波数において、グランドパターン11と、被給電素子21、無給電素子22が導通状態であるとみなすことができる値である。一方、高インピーダンスは、第2周波数において、グランドパターン11と、被給電素子21、無給電素子22が電気的に切断されているとみなすことができる値である。もちろん、第1周波数におけるインピーダンスは、第2周波数におけるインピーダンスよりも低い。   The low impedance here is a value at which the ground pattern 11, the fed element 21 and the parasitic element 22 can be regarded as being conductive at the first frequency. On the other hand, the high impedance is a value that can be considered that the ground pattern 11, the fed element 21 and the parasitic element 22 are electrically disconnected at the second frequency. Of course, the impedance at the first frequency is lower than the impedance at the second frequency.

(第1アンテナ10の作動)
以上の構成のうち、グランドパターン11、パッチアンテナ素子12、切り欠き部13、スペーサ14、第1給電部15、フィルタ16、被給電素子21、無給電素子22が第1アンテナ10を構成する。次に、この第1アンテナ10の作動を説明する。
(Operation of the first antenna 10)
Among the above configurations, the ground pattern 11, the patch antenna element 12, the notch portion 13, the spacer 14, the first feeding unit 15, the filter 16, the fed element 21, and the parasitic element 22 constitute the first antenna 10. Next, the operation of the first antenna 10 will be described.

パッチアンテナ素子12は、第1波長λの約半分となっており、かつ、1組の切り欠き部13が設けられているので、第1周波数の円偏波を放射する。フィルタ16は、第1数波数で低インピーダンスとなるように設定されていることから、第1周波数においては、グランドパターン11と、被給電素子21、無給電素子22は、フィルタ16により電気的に接続される。すなわち、第1アンテナ10にとって、第1周波数では、グランドパターン11に加えて、被給電素子21、無給電素子22もグランドとして機能する。 Since the patch antenna element 12 is about half of the first wavelength λ 1 and is provided with a set of notches 13, the patch antenna element 12 radiates a circularly polarized wave having the first frequency. Since the filter 16 is set to have a low impedance at the first few wave numbers, the ground pattern 11, the fed element 21, and the parasitic element 22 are electrically connected by the filter 16 at the first frequency. Connected. That is, for the first antenna 10, at the first frequency, in addition to the ground pattern 11, the fed element 21 and the parasitic element 22 also function as the ground.

(第2アンテナ20の作動)
第2アンテナ20は、グランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22、第2給電部23を備えた構成である。この第2アンテナ20の作動を、図4〜図8を用いて説明する。
(Operation of the second antenna 20)
The second antenna 20 includes a ground pattern 11, a fed element 21, a parasitic element 22, and a second feeding unit 23. The operation of the second antenna 20 will be described with reference to FIGS.

被給電素子21と無給電素子22は、グランドパターン11の互いに直交する辺11b、11aに沿って配置される。言い換えれば、被給電素子21と無給電素子22は、それぞれの長手方向が直交する。また、被給電素子21と無給電素子22は、それらのグランドパターン11側の端である被給電側接続点25、無給電側接続点26が近接し、各開放端同士は離れるように配置される。   The fed element 21 and the parasitic element 22 are arranged along the sides 11 b and 11 a of the ground pattern 11 which are orthogonal to each other. In other words, the longitudinal directions of the fed element 21 and the parasitic element 22 are orthogonal to each other. In addition, the powered element 21 and the parasitic element 22 are arranged so that the powered side connection point 25 and the parasitic side connection point 26 that are the ends on the ground pattern 11 side are close to each other and the open ends are separated from each other. The

したがって、被給電素子21の直角部から開放端に向かって伸びる半直線が無給電素子22の長手部22bを通る直線と交差せず、かつ、無給電素子22の直角部から開放端に向かって伸びる半直線が被給電素子21の長手部21bを通る直線と交差しない。   Therefore, the half line extending from the right-angled portion of the fed element 21 toward the open end does not intersect with the straight line passing through the longitudinal portion 22b of the parasitic element 22 and from the right-angled portion of the parasitic element 22 toward the open end. The extending half straight line does not intersect with the straight line passing through the longitudinal portion 21b of the fed element 21.

説明の便宜上、図4に示すように、グランドパターン11において、被給電側接続点25が設けられる辺11bの両端に相当する頂点をそれぞれA、Bとし、無給電側接続点26が設けられる辺11aの両端に相当する頂点をB、Cとする。辺11aと辺11bは、頂点Bを共有する。図5〜図8における符号A、B、Cも同じ意味である。   For convenience of explanation, as shown in FIG. 4, in the ground pattern 11, vertices corresponding to both ends of the side 11 b where the power-supplied side connection point 25 is provided are A and B, respectively, and sides where the non-feed side connection point 26 is provided. Let vertices corresponding to both ends of 11a be B and C. Side 11a and side 11b share vertex B. The symbols A, B, and C in FIGS. 5 to 8 have the same meaning.

図5は、グランドパターン11の辺11aおよび辺11b上における、被給電側接続点25および無給電側接続点26の位置関係を説明するための概念図である。図4および図5を比較すれば分かるように、図5における頂点Aから頂点Cまでの線分のうち、頂点Aから頂点Bまでの区間が辺11bを表し、頂点Bから頂点Cまでの区間が辺11aを表す。辺11aを表す区間と、辺11bを表す区間は、実際には直角である。   FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the positional relationship between the power supply side connection point 25 and the non-power supply side connection point 26 on the side 11 a and the side 11 b of the ground pattern 11. As can be seen by comparing FIG. 4 and FIG. 5, among the line segments from the vertex A to the vertex C in FIG. 5, the section from the vertex A to the vertex B represents the side 11 b, and the section from the vertex B to the vertex C Represents the side 11a. The section representing the side 11a and the section representing the side 11b are actually perpendicular.

被給電側接続点25は、グランドパターン11の外周上における頂点Cからの距離が、電気的に第2波長λの4分の1波長となる位置に設ける。すなわち、辺11aの長さと頂点Bから被給電側接続点25までの長さの和が電気的に第2波長λの4分の1となる位置に設ける。なお、図5中のλは、基板2による波長短縮効果によって短縮された、グランドパターン11における第2周波数の電波の波長(いわゆる導波波長)を表している。 The feed-side connection point 25, the distance from the vertex C on the outer periphery of the ground pattern 11 is electrically provided in a position where the second wavelength lambda 2 of the quarter wave. In other words, it provided one and a position of the quarter the sum of the length and the apex B to the power supply side connection point 25 a length of electrically second wavelength lambda 2 of the sides 11a. Note that λ 2 in FIG. 5 represents the wavelength of the second frequency radio wave (so-called waveguide wavelength) in the ground pattern 11 shortened by the wavelength shortening effect by the substrate 2.

また、無給電側接続点26は、グランドパターン11の外周上における頂点Aからの距離が電気的に第2波長λの4分の1となる位置に設ける。すなわち、無給電側接続点26の位置は、辺11bの長さと頂点Bから無給電側接続点26までの長さの和が電気的に第2波長λの4分の1となる位置に設ける。 The non-feed side connection point 26 is provided at a position where the distance from the apex A on the outer periphery of the ground pattern 11 is electrically a quarter of the second wavelength λ 2 . That is, the position of the passive side connection point 26, in 1 a position of a quarter the sum of the length and the apex B to the passive side connection point 26 a length of electrically second wavelength lambda 2 sides 11b Provide.

グランドパターン11における第2周波数の導波波長を約117mmとする場合には、グランドパターン11の1辺の長さを導波波長の4分の1に相当する長さ(約29mm)よりも短い値、たとえば25mmとすればよい。その場合、頂点Bから被給電側接続点25までの距離は4〜5mmとすればよい。   When the waveguide wavelength of the second frequency in the ground pattern 11 is about 117 mm, the length of one side of the ground pattern 11 is shorter than the length corresponding to a quarter of the waveguide wavelength (about 29 mm). A value, for example, 25 mm may be used. In that case, the distance from the vertex B to the power-supplied side connection point 25 may be 4 to 5 mm.

この図5、および、図5に電流の流れを付加した図6〜図8を用いて、第2アンテナ20の作動を説明する。アンテナは送受信の可逆性があるので、以下では、送信時の作動のみを説明する。   The operation of the second antenna 20 will be described with reference to FIG. 5 and FIGS. 6 to 8 in which a current flow is added to FIG. Since the antenna has reversible transmission / reception, only the operation during transmission will be described below.

なお、フィルタ16は第2周波数では高インピーダンスであるため、第2アンテナ20にとっては、被給電素子21、無給電素子22と、グランドパターン11とは導通していないとみなすことができる。したがって、図5〜図8では、被給電素子21、無給電素子22と、グランドパターン11の辺11a、11bを離隔した状態で示している。   Since the filter 16 has a high impedance at the second frequency, it can be considered that the fed element 21 and the parasitic element 22 are not electrically connected to the ground pattern 11 for the second antenna 20. Therefore, in FIG. 5 to FIG. 8, the fed element 21 and the parasitic element 22 and the sides 11 a and 11 b of the ground pattern 11 are separated from each other.

第2周波数の電波の送信時には、図6に示すように第2給電部23から第2周波数に応じた高周波電流が被給電素子21に供給され、被給電素子21上を開放端に向かって電流I1が流れる。この被給電素子21を流れる電流I1によって、グランドパターン11の縁部すなわち外周付近にはイメージ電流I2が誘起される。イメージ電流I2は、頂点Aから辺11bに沿って無給電側接続点26に向かう方向に誘起される。   At the time of transmitting the radio wave of the second frequency, as shown in FIG. 6, a high-frequency current corresponding to the second frequency is supplied from the second power supply unit 23 to the power-supplied element 21 and the current on the power-supplied element 21 is directed toward the open end. I1 flows. An image current I2 is induced near the edge of the ground pattern 11, that is, near the outer periphery, by the current I1 flowing through the powered element 21. The image current I2 is induced in a direction from the vertex A toward the non-feed side connection point 26 along the side 11b.

なお、電流I1によって、実際にはグランドパターン11の外周部において、辺11bおよび辺11a以外の部分、たとえばグランドパターン11の辺11aの対辺にもイメージ電流が誘起されうる。しかし、頂点Aから無給電側接続点26までの電気長が、第2波長λの4分の1波長分の長さとなっていることから、イメージ電流I2は、無給電側接続点26および頂点Aのそれぞれを節(または腹)とする定常波を形成しやすい。したがって、電流I1によって誘起されるイメージ電流I2は主として頂点Aから無給電側接続点26の間に発生する。また、上記理由によって、頂点Aをイメージ電流I2の始点と見なすことができる。 Note that the image current can also be induced by the current I1 in the outer peripheral portion of the ground pattern 11 other than the sides 11b and 11a, for example, the opposite side of the side 11a of the ground pattern 11. However, since the electrical length from the vertex A to the non-feed side connection point 26 is a quarter wavelength of the second wavelength λ 2 , the image current I2 is supplied to the non-feed side connection point 26 and It is easy to form a standing wave with each vertex A as a node (or an antinode). Therefore, the image current I2 induced by the current I1 is mainly generated between the apex A and the non-feed side connection point 26. For the above reason, the vertex A can be regarded as the starting point of the image current I2.

頂点Aから無給電側接続点26に向かって流れるイメージ電流I2は、無給電側接続点26から無給電素子22に流入する。その成分を便宜上、電流I3とする。なお、無給電素子22に流れる電流I3の位相は、頂点Aから無給電側接続点26までの電気長が、第2波長λの4分の1となっているため、イメージ電流I2に対して90度遅れたものとなる。 The image current I <b> 2 that flows from the vertex A toward the parasitic connection point 26 flows into the parasitic element 22 from the parasitic connection point 26. The component is referred to as current I3 for convenience. Note that the phase of the current I3 flowing through the parasitic element 22 is such that the electrical length from the apex A to the parasitic connection point 26 is ¼ of the second wavelength λ 2 , so that the current I3 flows with respect to the image current I2. Will be delayed by 90 degrees.

そして、無給電素子22上に電流I3が発生することによって、図7に示すように辺11aを中心に、イメージ電流I4が誘起される。イメージ電流I4の向きは頂点Cから被給電側接続点25に向かう向きである。また、イメージ電流I4の位相は、イメージ電流I2に対して90度遅れている。   Then, when the current I3 is generated on the parasitic element 22, an image current I4 is induced around the side 11a as shown in FIG. The direction of the image current I4 is the direction from the vertex C toward the power supply side connection point 25. Further, the phase of the image current I4 is delayed by 90 degrees with respect to the image current I2.

イメージ電流I4が、主として頂点Cから被給電側接続点25までの間に発生する理由は、頂点Cから被給電側接続点25までの電気長が、第2波長λの4分の1となっているためである。すなわち、共振状態における安定性からイメージ電流I4は、頂点Cから被給電側接続点25の間に発生する。ここでの共振状態の安定性とは、定常波の節の形成のしやすさを指す。 The reason why the image current I4 is mainly generated between the vertex C and the power-supplied connection point 25 is that the electrical length from the vertex C to the power-supplied connection point 25 is ¼ of the second wavelength λ 2. It is because it has become. That is, the image current I4 is generated between the vertex C and the power-supplied side connection point 25 due to the stability in the resonance state. Here, the stability of the resonance state refers to the ease of forming a standing wave node.

無給電側接続点26から被給電側接続点25まで区間においては、イメージ電流I2とイメージ電流I4とが重なる。イメージ電流I2とイメージ電流I4とは、互いに逆方向の電流であるため、互いに打ち消し合うように振る舞う。   In the section from the non-feed side connection point 26 to the fed side connection point 25, the image current I2 and the image current I4 overlap. Since the image current I2 and the image current I4 are currents in opposite directions, they behave so as to cancel each other.

図8は、以上で述べた第2アンテナ20の作動をまとめたものである。グランドパターン11の頂点Aから被給電側接続点25の間には、被給電素子21に流れる電流I1に起因するイメージ電流I2aが流れる。また、グランドパターン11の頂点Cから無給電側接続点26の間には、イメージ電流I2aに対して位相が90度遅れたイメージ電流I4aが流れる。さらに、イメージ電流I2a、I4aが生じる辺11bと辺11aは、図4に示すように直角である。   FIG. 8 summarizes the operation of the second antenna 20 described above. Between the vertex A of the ground pattern 11 and the power-supplied side connection point 25, an image current I2a caused by the current I1 flowing through the power-supplied element 21 flows. Further, an image current I4a whose phase is delayed by 90 degrees with respect to the image current I2a flows between the vertex C of the ground pattern 11 and the non-power-supply side connection point 26. Further, the side 11b and the side 11a where the image currents I2a and I4a are generated are at right angles as shown in FIG.

すなわち、イメージ電流I2a、I4aは互いに直交し、かつ、位相が90度ずれたものとなる。また、電流の振幅も同程度となるため、これらのイメージ電流I2a、I4aによって、第2周波数の円偏波が送信される。第2周波数の円偏波は、グランドパターン11に垂直な方向であって、パッチアンテナ素子12が配置されている側に放射される。   That is, the image currents I2a and I4a are orthogonal to each other and are 90 degrees out of phase. In addition, since the amplitude of the current is approximately the same, circular polarization of the second frequency is transmitted by these image currents I2a and I4a. The circularly polarized wave having the second frequency is radiated to the side where the patch antenna element 12 is disposed in the direction perpendicular to the ground pattern 11.

(実施形態の効果)
この実施形態の統合アンテナ装置1は、グランドパターン11と同一平面において、グランドパターン11の外側に、被給電素子21、無給電素子22が配置されている。また、グランドパターン11と被給電素子21、無給電素子22との間は、フィルタ16により接続されている。このフィルタ16は、第1周波数で低インピーダンスとなるため、第1アンテナ10にとっては、グランドパターン11に加えて被給電素子21、無給電素子22も、パッチアンテナ素子12のグランドとして機能する。
(Effect of embodiment)
In the integrated antenna device 1 of this embodiment, a fed element 21 and a parasitic element 22 are arranged outside the ground pattern 11 in the same plane as the ground pattern 11. Further, the ground pattern 11 and the fed element 21 and the parasitic element 22 are connected by a filter 16. Since the filter 16 has a low impedance at the first frequency, the fed element 21 and the parasitic element 22 function as the ground of the patch antenna element 12 in addition to the ground pattern 11 for the first antenna 10.

グランドパターン11に加えて、被給電素子21、無給電素子22もパッチアンテナ素子12のグランドとして機能するので、第1アンテナ10の利得が向上する。図9は本実施形態の統合アンテナ装置1における第1アンテナ10の指向性解析結果である。図10は、本実施形態の統合アンテナ装置1からフィルタ16を取り除いた比較構成におけるパッチアンテナの指向性解析結果である。   In addition to the ground pattern 11, the fed element 21 and the parasitic element 22 also function as the ground of the patch antenna element 12, so that the gain of the first antenna 10 is improved. FIG. 9 shows the directivity analysis result of the first antenna 10 in the integrated antenna device 1 of the present embodiment. FIG. 10 shows a directivity analysis result of the patch antenna in the comparative configuration in which the filter 16 is removed from the integrated antenna device 1 of the present embodiment.

図9、図10において、中心から図上に向かう方向が、グランドパターン11からパッチアンテナ素子12に向かう方向である。図9の方が図上方向の利得がよいことが分かる。この図9、図10からも、本実施形態の統合アンテナ装置1は利得が向上していることが分かる。   9 and 10, the direction from the center toward the top of the figure is the direction from the ground pattern 11 toward the patch antenna element 12. FIG. 9 shows that the gain in the upper direction is better. 9 and 10 also show that the gain of the integrated antenna device 1 of this embodiment is improved.

加えて、本実施形態の統合アンテナ装置1は、第1周波数とは異なる第2周波数で作動する第2アンテナ20も備えているので、2つの周波数で作動する。   In addition, since the integrated antenna device 1 of the present embodiment also includes the second antenna 20 that operates at a second frequency different from the first frequency, the integrated antenna device 1 operates at two frequencies.

しかも、第2アンテナ20の要素である被給電素子21、無給電素子22は、第1アンテナ10のグランドとしても機能する。すなわち、第2アンテナ20の要素が第1アンテナ10の要素としても機能するので、統合アンテナ装置1は小型化が実現できている。   In addition, the fed element 21 and the parasitic element 22 that are elements of the second antenna 20 also function as the ground of the first antenna 10. That is, since the element of the second antenna 20 also functions as the element of the first antenna 10, the integrated antenna device 1 can be downsized.

さらに、第2アンテナ20は、第1アンテナ10の要素であるグランドパターン11に流れるイメージ電流I2a、I4aによって円偏波を放射する。すなわち、第1アンテナ10の要素が第2アンテナ20の要素としても機能する。しかも、被給電素子21、無給電素子22の長さを、第2波長λの4分の1波長よりも短くできる。そのため、互いに異なる2つの周波数の円偏波を放射する統合アンテナ装置1を、より小型にできる。 Further, the second antenna 20 radiates circularly polarized waves by the image currents I2a and I4a flowing through the ground pattern 11 that is an element of the first antenna 10. That is, the element of the first antenna 10 also functions as the element of the second antenna 20. In addition, the lengths of the fed element 21 and the parasitic element 22 can be shorter than a quarter wavelength of the second wavelength λ 2 . Therefore, the integrated antenna device 1 that radiates circularly polarized waves having two different frequencies can be made smaller.

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、次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できる。なお、以下の説明において、それまでに使用した符号と同一番号の符号を有する要素は、特に言及する場合を除き、それ以前の実施形態における同一符号の要素と同一である。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分については先に説明した実施形態を適用できる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following modification is also contained in the technical scope of this invention, Furthermore, the summary other than the following is also included. Various modifications can be made without departing from the scope. In the following description, elements having the same reference numerals as those used so far are the same as the elements having the same reference numerals in the previous embodiments unless otherwise specified. Further, when only a part of the configuration is described, the above-described embodiment can be applied to the other parts of the configuration.

<変形例1>
前述の実施形態のフィルタ16aは、一端がグランドパターン11の辺11aに接続されたコンデンサCとコイルLにより構成された直接共振回路であった。この変形例1では、フィルタ16aに代えて、図11に示すように、平行ライン117とミアンダパターン118から構成されるフィルタ116aを備える。
<Modification 1>
The filter 16a of the above-described embodiment is a direct resonance circuit including a capacitor C and a coil L, one end of which is connected to the side 11a of the ground pattern 11. In the first modification, instead of the filter 16a, as shown in FIG. 11, a filter 116a composed of parallel lines 117 and a meander pattern 118 is provided.

平行ライン117は、グランドパターン11の辺11bから離隔して配置され、かつ、辺11bと平行な線状の導体パターンである。ミアンダパターン118は一端が平行ライン117に接続され、他端が被給電素子21に接続されている。   The parallel lines 117 are linear conductor patterns that are spaced apart from the side 11b of the ground pattern 11 and are parallel to the side 11b. The meander pattern 118 has one end connected to the parallel line 117 and the other end connected to the power-supplied element 21.

平行ライン117が間隔を隔ててグランドパターン11の辺11bと平行に対向することにより、コンデンサとして機能する。また、ミアンダパターン118はコイルとして機能する。したがって、このフィルタ116aもLC直列共振回路となる。   The parallel line 117 functions as a capacitor by facing the side 11b of the ground pattern 11 in parallel with a gap. The meander pattern 118 functions as a coil. Therefore, this filter 116a is also an LC series resonance circuit.

平行ライン117とグランドパターン11の辺11bとの間の距離、平行ライン117の長さ、ミアンダパターン118の形状、大きさは、このフィルタ116aの共振周波数が第1周波数となるように定められる。   The distance between the parallel line 117 and the side 11b of the ground pattern 11, the length of the parallel line 117, the shape and size of the meander pattern 118 are determined so that the resonance frequency of the filter 116a becomes the first frequency.

なお、図11には、図1のフィルタ16aに代えて用いるフィルタ116aを示しているが、もちろん、フィルタ16b〜16dに代えて、このフィルタ116aを用いることもできる。   11 shows the filter 116a used in place of the filter 16a in FIG. 1. Of course, this filter 116a can be used instead of the filters 16b to 16d.

平行ライン117、ミアンダパターン118は、いずれも導体パターンにより形成されている。したがって、この変形例1の構成では、基板2にグランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22を形成する際に、同時にフィルタ116aを形成することができる。   Both the parallel line 117 and the meander pattern 118 are formed of a conductor pattern. Therefore, in the configuration of the first modification, when forming the ground pattern 11, the fed element 21, and the parasitic element 22 on the substrate 2, the filter 116 a can be formed at the same time.

<変形例2>
また、図12に示すフィルタ216を用いることもできる。図12に示すフィルタ216は、平行ライン217と、2つのコイル218を備える。平行ライン217の長さは、グランドパターン11の辺11bの長さに近い長さであり、グランドパターン11の辺11bおよび被給電素子21の長手部21bに平行である。2つのコイル218のうちの一方は、平行ライン217の一方の端と被給電素子21の長手部21bを接続する。他方のコイル218は、平行ライン217の他方の端と被給電素子21の長手部21bを接続する。
<Modification 2>
A filter 216 shown in FIG. 12 can also be used. A filter 216 shown in FIG. 12 includes parallel lines 217 and two coils 218. The length of the parallel line 217 is close to the length of the side 11 b of the ground pattern 11, and is parallel to the side 11 b of the ground pattern 11 and the longitudinal portion 21 b of the fed element 21. One of the two coils 218 connects one end of the parallel line 217 and the longitudinal portion 21 b of the fed element 21. The other coil 218 connects the other end of the parallel line 217 and the longitudinal portion 21 b of the fed element 21.

<変形例3>
また、上述の図12に示すように、第2アンテナ200は、被給電素子21のみを備え、無給電素子22を備えていない構成でもよい。この第2アンテナ200は直線偏波を放射する。
<Modification 3>
Further, as shown in FIG. 12 described above, the second antenna 200 may include only the fed element 21 and may not include the parasitic element 22. The second antenna 200 radiates linearly polarized waves.

<変形例4>
前述の実施形態では、頂点Cから被給電側接続点25までの電気的長さと、頂点Aから無給電側接続点26までの電気的長さのそれぞれを、第2波長λの4分の1となるように配置する構成としたが、これに限らない。他の態様として、頂点Cから被給電側接続点25までの電気的長さ、および頂点Aから無給電側接続点26までの電気的長さは、第2波長λの4分の1の整数倍となっていればよく、たとえば第2波長λの2分の1や、4分の3に相当する長さであってもよい。
<Modification 4>
In the above-described embodiment, the electrical length from the vertex C to the fed-side connection point 25 and the electrical length from the vertex A to the non-feeding side connection point 26 are each equal to a quarter of the second wavelength λ 2 . However, the present invention is not limited to this. As another aspect, the electrical length from the vertex C to the fed-side connection point 25 and the electrical length from the vertex A to the non-feed-side connection point 26 are ¼ of the second wavelength λ 2 . For example, it may be a length corresponding to a half or a third of the second wavelength λ 2 .

<変形例5−10>
これまでに説明した実施形態、変形例では、第2アンテナ20のアンテナ素子である被給電素子21、無給電素子22は、グランドパターン11の辺に平行であったが、第2アンテナのアンテナ素子は、グランドパターン11の辺に平行である必要はない。たとえば、第2アンテナのアンテナ素子は、一直線形状の線状素子であり、一方の端から他方の端に向かうに従い、グランドパターン11との距離が増加する配置、反対に、その距離が減少する配置でもよい(変形例5)。
<Modification 5-10>
In the embodiments and modifications described so far, the fed element 21 and the parasitic element 22 that are the antenna elements of the second antenna 20 are parallel to the sides of the ground pattern 11. Need not be parallel to the sides of the ground pattern 11. For example, the antenna element of the second antenna is a linear element having a linear shape, and an arrangement in which the distance from the ground pattern 11 increases as it goes from one end to the other end, and conversely, an arrangement in which the distance decreases. (Modification 5).

また、第2アンテナのアンテナ素子は、複数の折れ曲がり点を持つ線状素子でもよい(変形例6)。   The antenna element of the second antenna may be a linear element having a plurality of bending points (Modification 6).

また、グランドパターンも正方形状である必要はなく、正方形以外の矩形、矩形以外の多角形、真円形、楕円形等の形状のグランドパターンでもよい(変形例7)。   The ground pattern does not need to be square, and may be a ground pattern having a shape other than a square, a polygon other than a rectangle, a perfect circle, an ellipse, or the like (Modification 7).

また、フィルタとして、LC直列共振回路以外のフィルタを用いることもできる。第1アンテナの使用周波数で低インピーダンスになっていればよいので、前述の実施形態と同様、第1周波数が第2周波数よりも高い場合において、第1周波数で低インピーダンスとなるハイパスフィルタを、LC並列共振回路などで構成してもよい(変形例8)。   Also, a filter other than the LC series resonance circuit can be used as the filter. Since it is only necessary that the first antenna has a low impedance at the frequency used, a high-pass filter that has a low impedance at the first frequency when the first frequency is higher than the second frequency is the same as in the above-described embodiment. You may comprise a parallel resonant circuit etc. (modification 8).

また、第1周波数を第2周波数よりも低い周波数としてもよい(変形例9)。その場合には、コイルのみを用いても、第1周波数で低インピーダンスとなり、第2周波数で高インピーダンスとなるフィルタを構成することができる(変形例10)。また、第1アンテナ10が切り欠き部13を備えず、直線偏波を放射するパッチアンテナであってもよい(変形例11)。   The first frequency may be lower than the second frequency (Modification 9). In that case, even if only the coil is used, a filter having a low impedance at the first frequency and a high impedance at the second frequency can be configured (Modification 10). Further, the first antenna 10 may be a patch antenna that does not include the cutout portion 13 and radiates linearly polarized waves (Modification 11).

<変形例12>
また、前述の実施形態のように、被給電素子21とグランドパターン11との間を接続するフィルタ16a、16bと、無給電素子22とグランドパターン11との間を接続するフィルタ16c、16dを備えることが好ましい。しかし、被給電素子21とグランドパターン11との間、および、無給電素子22とグランドパターン11との間のいずれか一方のみをフィルタ16により接続してもよい。この場合でも、グランドとして機能する面積をグランドパターン11よりも大きくする効果は得られるからである。
<Modification 12>
Further, as in the above-described embodiment, the filters 16a and 16b that connect the power-supplied element 21 and the ground pattern 11 and the filters 16c and 16d that connect the parasitic element 22 and the ground pattern 11 are provided. It is preferable. However, only one of the elements between the fed element 21 and the ground pattern 11 and between the parasitic element 22 and the ground pattern 11 may be connected by the filter 16. Even in this case, the effect of making the area functioning as the ground larger than that of the ground pattern 11 can be obtained.

<変形例13>
前述の実施形態では、基板2に対して、パッチアンテナ素子12を、グランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22等と同じ側に配置していた。しかし、これに限られず、基板2の一方の面にパッチアンテナ素子12を配置し、他方の面にグランドパターン11、被給電素子21、無給電素子22等を配置してもよい。
<Modification 13>
In the above-described embodiment, the patch antenna element 12 is disposed on the same side of the substrate 2 as the ground pattern 11, the powered element 21, the parasitic element 22, and the like. However, the present invention is not limited to this, and the patch antenna element 12 may be disposed on one surface of the substrate 2, and the ground pattern 11, the fed element 21, the parasitic element 22, and the like may be disposed on the other surface.

<変形例14>
第2アンテナ素子である被給電素子21、無給電素子22がグランドパターン11の外側に配置されていれば、グランドが大きくなる効果は得られる。したがって、必ずしもグランドパターン11と被給電素子21、無給電素子22が同一平面上に配置されている必要はない。たとえば、被給電素子21、無給電素子22を、基板2においてグランドパターン11が配置されている側とは反対側の面に配置してもよい。
<Modification 14>
If the powered element 21 and the parasitic element 22 that are the second antenna elements are arranged outside the ground pattern 11, the effect of increasing the ground can be obtained. Therefore, the ground pattern 11, the fed element 21 and the parasitic element 22 are not necessarily arranged on the same plane. For example, the powered element 21 and the parasitic element 22 may be disposed on the surface of the substrate 2 opposite to the side on which the ground pattern 11 is disposed.

1:統合アンテナ装置、 2:基板、 10:第1アンテナ、 11:グランドパターン、 12:パッチアンテナ素子、 13:切り欠き部、 14:スペーサ、 15:第1給電部、 16:フィルタ、 20:第2アンテナ、 21:被給電素子、 21a:短手部、 21b:長手部、 22:無給電素子、 22a:短手部、 22b:長手部、 23:第2給電部、 25:被給電側接続点、 26:無給電側接続点、 116a:フィルタ、 117:平行ライン、 118:ミアンダパターン、 200:第2アンテナ、 216:フィルタ、 217:平行ライン、 218:コイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Integrated antenna apparatus 2: Board | substrate 10: 1st antenna 11: Ground pattern 12: Patch antenna element 13: Notch part 14: Spacer 15: 1st electric power feeding part 16: Filter 20: 2nd antenna, 21: Power-fed element, 21a: Short part, 21b: Long part, 22: Parasitic element, 22a: Short part, 22b: Long part, 23: Second feeding part, 25: Powered side Connection point, 26: non-feed side connection point, 116a: filter, 117: parallel line, 118: meander pattern, 200: second antenna, 216: filter, 217: parallel line, 218: coil

Claims (8)

平板状の第1アンテナ素子(12)と、前記第1アンテナ素子に対して対向配置されたグランドパターン(11)とを備える第1アンテナ(10)と、
前記グランドパターンの外側に配置された第2アンテナ素子(21、22)を備え、前記第1アンテナとは異なる使用周波数の第2アンテナ(20)と、
前記グランドパターンと前記第2アンテナ素子とを接続し、前記第1アンテナの使用周波数で低インピーダンスとなるフィルタ(16、116、216)を備えていることを特徴とする統合アンテナ装置。
A first antenna (10) comprising a flat plate-like first antenna element (12) and a ground pattern (11) disposed opposite to the first antenna element;
A second antenna element (21, 22) disposed outside the ground pattern, and a second antenna (20) having a different operating frequency from the first antenna;
An integrated antenna apparatus comprising: a filter (16, 116, 216) that connects the ground pattern and the second antenna element and has a low impedance at a use frequency of the first antenna.
請求項1において、
前記第1アンテナの使用周波数は、前記第2アンテナの使用周波数よりも高く、
前記フィルタは、前記第1アンテナの使用周波数で低インピーダンスとなり、前記第2アンテナの使用周波数で高インピーダンスとなる特性を有することを特徴とする統合アンテナ装置。
In claim 1,
The use frequency of the first antenna is higher than the use frequency of the second antenna,
The integrated antenna device according to claim 1, wherein the filter has a characteristic of having a low impedance at a use frequency of the first antenna and a high impedance at a use frequency of the second antenna.
請求項2において、
前記フィルタが、前記第1アンテナの使用周波数を共振周波数とするLC直列共振回路であることを特徴とする統合アンテナ装置。
In claim 2,
The integrated antenna device according to claim 1, wherein the filter is an LC series resonance circuit having a use frequency of the first antenna as a resonance frequency.
請求項1〜3のいずれか1項において、
前記第2アンテナ素子は、線状素子であって、
前記第2アンテナ素子の基部および先端部において、それぞれ、前記グランドパターンと前記第2アンテナ素子とを接続する複数の前記フィルタを備えていることを特徴とする統合アンテナ装置。
In any one of Claims 1-3,
The second antenna element is a linear element,
An integrated antenna device comprising a plurality of the filters for connecting the ground pattern and the second antenna element at a base portion and a tip portion of the second antenna element, respectively.
請求項3において、
前記フィルタ(116、216)は、
前記グランドパターンの辺に対して間隔を隔てて平行な導体パターン(117、217)と、
一端が前記導体パターンに接続され、他端が前記第2アンテナ素子に接続されたコイル(118、218)とを備えていることを特徴とする統合アンテナ装置。
In claim 3,
The filters (116, 216)
Conductor patterns (117, 217) parallel to the sides of the ground pattern at intervals,
An integrated antenna apparatus comprising: a coil (118, 218) having one end connected to the conductor pattern and the other end connected to the second antenna element.
請求項5において、
前記コイル(218)を2つ備え、一方の前記コイルが前記導体パターンの一方の端に接続され、他方の前記コイルが前記導体パターンの他方の端に接続されていることを特徴とする統合アンテナ装置。
In claim 5,
An integrated antenna comprising two coils (218), wherein one of the coils is connected to one end of the conductor pattern, and the other coil is connected to the other end of the conductor pattern. apparatus.
請求項5において、
前記コイルは、ミアンダパターン(118)により形成されていることを特徴とする統合アンテナ装置。
In claim 5,
The integrated antenna device according to claim 1, wherein the coil is formed of a meander pattern (118).
請求項1〜7のいずれか1項において、
前記第2アンテナ素子として、線状素子であって、一端において給電され、他端が開放端となっている被給電素子(21)と、線状素子であって、一端が前記グランドパターンに接続され、他端が開放端となっている無給電素子(22)とを備え、
前記第2アンテナは、さらに、前記被給電素子と前記グランドパターンとの間に設けられた給電部(23)を備え、
前記被給電素子は、前記グランドパターンに対向し、開放端に向かうほど前記給電部から離れる被給電側対向部(21b)を備え、
前記無給電素子は、前記グランドパターンに対向し、開放端に向かうほど前記給電部から離れる無給電側対向部(22b)を備え、
前記無給電素子の前記グランドパターンに接続されている位置は、前記給電部から前記被給電素子に電流を流すことによって前記グランドパターンの縁部に流れるイメージ電流の位相が、当該イメージ電流の始点から90度の整数倍ずれる位置であり、
前記フィルタを1つまたは複数備え、前記被給電側対向部と前記グランドパターンとの間、および、前記無給電側対向部と前記グランドパターンとの間の少なくとも一方を接続することを特徴とする統合アンテナ装置。
In any one of Claims 1-7,
The second antenna element is a linear element that is fed at one end and has an open end at the other end, and a fed element (21) that is a linear element and has one end connected to the ground pattern. And a parasitic element (22) whose other end is an open end,
The second antenna further includes a feeding part (23) provided between the fed element and the ground pattern,
The power-supplied element is provided with a power-supplied side facing portion (21b) that faces the ground pattern and moves away from the power-feeding portion toward the open end.
The parasitic element is provided with a parasitic side facing portion (22b) that faces the ground pattern and moves away from the feeding portion toward the open end,
The position of the parasitic element connected to the ground pattern is such that the phase of the image current that flows to the edge of the ground pattern by flowing current from the power feeding unit to the powered element is from the start point of the image current. It is a position shifted by an integer multiple of 90 degrees,
One or a plurality of the filters are provided, and at least one of the fed-side facing portion and the ground pattern and at least one of the non-feeding-side facing portion and the ground pattern are connected. Antenna device.
JP2014152064A 2014-07-25 2014-07-25 Integrated antenna device Active JP6311512B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014152064A JP6311512B2 (en) 2014-07-25 2014-07-25 Integrated antenna device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014152064A JP6311512B2 (en) 2014-07-25 2014-07-25 Integrated antenna device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016032122A JP2016032122A (en) 2016-03-07
JP6311512B2 true JP6311512B2 (en) 2018-04-18

Family

ID=55442296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014152064A Active JP6311512B2 (en) 2014-07-25 2014-07-25 Integrated antenna device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6311512B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6776979B2 (en) * 2017-03-29 2020-10-28 株式会社Soken Antenna device
JP6930444B2 (en) * 2018-01-29 2021-09-01 三菱マテリアル株式会社 Antenna device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4142523B2 (en) * 2003-07-29 2008-09-03 八木アンテナ株式会社 Dual frequency antenna device
JP2009105503A (en) * 2007-10-19 2009-05-14 Toshiba Corp Circularly polarized antenna, semiconductor module, and wireless device
JP2009225068A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Meiji Univ Circularly-polarized wave composite monopole antenna
JP4904302B2 (en) * 2008-03-28 2012-03-28 古河電気工業株式会社 Automotive antenna and composite antenna

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016032122A (en) 2016-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6318941B2 (en) Antenna device
JP4270278B2 (en) Antenna device
JP5548779B2 (en) Antenna device
US10756420B2 (en) Multi-band antenna and radio communication device
JP2010068085A (en) Antenna device
JP5725571B2 (en) ANTENNA DEVICE AND RADIO COMMUNICATION DEVICE
JP7168752B2 (en) slotted patch antenna
JP6552791B2 (en) Antenna device
JP6508207B2 (en) Antenna, antenna array and wireless communication device
EP3533109B1 (en) Arrangement comprising antenna elements
JP5961027B2 (en) Antenna device
KR20150110291A (en) Multiband hybrid antenna
EP3518344B1 (en) Antenna device
US9385425B2 (en) Antenna device
JP2008199204A (en) Antenna, and radio communication equipment loaded with the antenna
WO2015089240A1 (en) Three-dimensional compound loop antenna
JP2017005663A (en) Planar antenna
TWI566474B (en) Multi-band antenna
JP6311512B2 (en) Integrated antenna device
KR20160040025A (en) Omni directional antenna
JP6381048B2 (en) ANTENNA DEVICE AND WIRELESS COMMUNICATION DEVICE
JP6299505B2 (en) Antenna device
JP2009246460A (en) Microstrip antenna
JP5078732B2 (en) Antenna device
JP5314610B2 (en) Compound antenna device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170303

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180305

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6311512

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250