JP6447119B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、グランドとして機能する金属板と、当該金属板に対向するように配置された他の金属板を備えるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device including a metal plate functioning as a ground and another metal plate arranged to face the metal plate.

特許文献1に開示されているように、グランドとして機能する金属板(地板とする)と、その地板に対向するように配置されるとともに任意の位置に給電点が設けられた他の金属板(対向導体板とする)と、地板と対向導体板とを電気的に接続する短絡部(30)と、を備えるアンテナ装置がある。   As disclosed in Patent Document 1, a metal plate that functions as a ground (referred to as a ground plane) and another metal plate that is disposed so as to face the ground plane and that is provided with a feeding point at an arbitrary position ( There is an antenna device that includes a counter conductor plate) and a short-circuit portion (30) that electrically connects the ground plane and the counter conductor plate.

この種のアンテナ装置では、地板と対向導体板との間に形成される静電容量と、短絡部が備えるインダクタンスとによって、その静電容量とインダクタンスに応じた周波数において並列共振を生じさせる。そして、並列共振に伴って対向導体板と地板との間に生じる電界によって、所望の周波数の電波を放射したり受信したりする。   In this type of antenna device, parallel resonance is generated at a frequency corresponding to the capacitance and the inductance by the capacitance formed between the ground plane and the opposing conductor plate and the inductance provided in the short-circuit portion. And the radio wave of a desired frequency is radiated | emitted and received with the electric field which arises between an opposing conductor plate and a ground plane with parallel resonance.

なお、地板と対向導体板との間に形成される静電容量は、対向導体板の面積に応じて定まるため、対向導体板の面積を調整することで、当該アンテナ装置において送受信の対象とする周波数(動作周波数とする)を、所望の周波数に設定することができる。   Since the capacitance formed between the ground plane and the opposing conductor plate is determined according to the area of the opposing conductor plate, the antenna device is subject to transmission / reception by adjusting the area of the opposing conductor plate. The frequency (referred to as the operating frequency) can be set to a desired frequency.

また、特許文献1では、地板と対向導体板を、絶縁体からなる層を複数備えるプリント基板の内層部に配置した構成が開示されている。より具体的には、特許文献1のアンテナ装置は、地板と対向導体板とが絶縁体からなる板状部材(絶縁板とする)を挟んで積層された構成となっている。   Patent Document 1 discloses a configuration in which a ground plane and a counter conductor plate are arranged in an inner layer portion of a printed board including a plurality of layers made of an insulator. More specifically, the antenna device of Patent Document 1 has a configuration in which a ground plate and a counter conductor plate are stacked with a plate-shaped member (insulating plate) made of an insulator interposed therebetween.

特開2014−107746号公報JP 2014-107746 A

特許文献1に開示されるアンテナ装置では、地板と対向導体板とが絶縁板を挟むように構成されている。このため、対向導体板と地板との間に生じる電界のエネルギーが絶縁板で熱エネルギーとなって失われてしまい(いわゆる誘電損失)、アンテナの利得を低下させてしまう。   In the antenna device disclosed in Patent Document 1, the ground plate and the opposing conductor plate are configured to sandwich an insulating plate. For this reason, the energy of the electric field generated between the opposing conductor plate and the ground plane is lost as thermal energy in the insulating plate (so-called dielectric loss), and the gain of the antenna is reduced.

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、誘電損失による利得低下を抑制可能な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 suppressing a decrease in gain due to dielectric loss.

その目的を達成するための本発明は、地板(10)と、地板と所定の間隔をおいて平行に設置された平板状の導体部材である対向導体板(20)と、対向導体板と地板との間に設けられ、対向導体板に対して対向導体板が間隔をおいて対向するように対向導体板を支持する、誘電体からなる支持部(50)と、対向導体板の中央部に設けられ、対向導体板と地板とを電気的に接続する短絡部(30)と、対向導体板に給電する給電部(40)と、を備え、対向導体板の面積は、所定の周波数において短絡部が備えるインダクタンスと並列共振を生じさせる静電容量を形成する面積となっており、対向導体板と地板との間の一部は、中空である中空部、又は支持部よりも誘電率が小さい誘電体が充填された低誘電体部となっており、支持部は、平板状の部材であって、厚さ方向に垂直な断面における誘電体部分の形状が格子状又はハニカム構造となるように形成されており、その平面部の面積は対向導体板の面積よりも大きいことを特徴とする。 In order to achieve the object, the present invention includes a ground plane (10), an opposing conductor plate (20) which is a flat conductor member disposed in parallel with the ground plane at a predetermined interval, an opposing conductor plate and a ground plane. And a support portion (50) made of a dielectric material that supports the opposing conductor plate so that the opposing conductor plate is opposed to the opposing conductor plate with a space therebetween, and a central portion of the opposing conductor plate. A short circuit portion (30) for electrically connecting the opposing conductor plate and the ground plane; and a power feeding portion (40) for supplying power to the opposing conductor plate. The area of the opposing conductor plate is short-circuited at a predetermined frequency. It is an area that forms an electrostatic capacitance that causes parallel resonance with the inductance of the part, and a part of the space between the opposing conductor plate and the ground plane has a lower dielectric constant than the hollow part that is hollow or the support part It is a low dielectric part filled with dielectric, and the support part is A plate-like member, and the shape of the dielectric portion in the cross section perpendicular to the thickness direction is formed to have a lattice or honeycomb structure, the area of the flat portion is greater than the area of the opposing conductor plates It is characterized by that.

以上の構成では、対向導体板と地板との間に中空部が形成される。したがって、特許文献1のように、対向導体板と地板との間に誘電体が充填されている構成に比べて、並列共振に伴って対向導体板と地板との間に生じる電界が、誘電体による影響を受けにくい。すなわち、以上の構成によれば、誘電体損失による利得低下を抑制することができる。   In the above configuration, a hollow portion is formed between the opposing conductor plate and the ground plane. Therefore, compared to the configuration in which a dielectric is filled between the opposing conductor plate and the ground plane as in Patent Document 1, the electric field generated between the opposing conductor plate and the ground plane due to parallel resonance is less than the dielectric. Not easily affected by That is, according to the above configuration, it is possible to suppress a decrease in gain due to dielectric loss.

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.

第1の実施形態におけるアンテナ装置100の上面図である。It is a top view of antenna device 100 in a 1st embodiment. 図1に示す2−2線におけるアンテナ装置100の断面の拡大図である。It is an enlarged view of the cross section of the antenna apparatus 100 in the 2-2 line shown in FIG. 比較構成のアンテナ装置100Xの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the antenna apparatus 100X of a comparison structure. 本実施形態のアンテナ装置100と比較構成のアンテナ装置100Xの指向性を示すレーダーチャートである。It is a radar chart which shows the directivity of the antenna apparatus 100X of this embodiment, and the antenna apparatus 100X of a comparison structure. 第2の実施形態におけるアンテナ装置100Aの概略的な構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of schematic structure of 100 A of antenna apparatuses in 2nd Embodiment. 変形例1におけるアンテナ装置100Bの概略的な構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the schematic structure of the antenna apparatus 100B in the modification 1. FIG. 支持部50Bの形状と水平面における指向性の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the shape of the support part 50B, and the directivity in a horizontal surface. 変形例3における支持部50Cの概略的な構成の一例を示す、厚さ方向に垂直な断面の模式図である。It is a schematic diagram of a cross section perpendicular | vertical to the thickness direction which shows an example of the schematic structure of 50 C of support parts in the modification 3. FIG. 変形例4における支持部50Cの概略的な構成の一例を示す、厚さ方向に垂直な断面の模式図である。It is a schematic diagram of a cross section perpendicular | vertical to the thickness direction which shows an example of the schematic structure of 50 C of support parts in the modification 4. 変形例5におけるアンテナ装置100Eを含むプリント基板200の概略的な構成の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the schematic structure of the printed circuit board 200 containing the antenna apparatus 100E in the modification 5. FIG.

<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態(以降、実施形態1とも記載する)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上面図である。また、図2は、図1に示す2−2線におけるアンテナ装置100の断面の拡大図である。アンテナ装置100は、図1〜2に示すように、地板10、対向導体板20、短絡部30、給電部40、及び支持部50を備える。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as a first embodiment) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view illustrating an example of a schematic configuration of an antenna device 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is an enlarged view of a cross section of the antenna device 100 taken along line 2-2 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 100 includes a ground plane 10, a counter conductor plate 20, a short-circuit portion 30, a power feeding portion 40, and a support portion 50.

このアンテナ装置100は、例えば車両で用いられ、所定の周波数(例えば750MHz)の電波を送受信、又は、送信と受信の何れか一方に利用される。アンテナ装置100は、例えば同軸ケーブルを介して無線機(何れも図示略)と接続されており、アンテナ装置100が受信した信号は逐次無線機に出力される。   The antenna device 100 is used, for example, in a vehicle, and is used for transmitting / receiving radio waves of a predetermined frequency (for example, 750 MHz), or for transmitting or receiving. The antenna device 100 is connected to a radio (not shown) via a coaxial cable, for example, and signals received by the antenna device 100 are sequentially output to the radio.

無線機は、アンテナ装置100が受信した信号を利用するとともに、当該アンテナ装置100に対して送信信号に応じた高周波電力を供給するものである。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、フィーダ線など、その他の周知の給電線を用いても良い。   The wireless device uses a signal received by the antenna device 100 and supplies high-frequency power corresponding to the transmission signal to the antenna device 100. 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 such as a feeder line may be used.

なお、アンテナ装置100は、例えば車両の屋根部において、地板10が略水平であって、地板10から対向導体板20に向かう方向が天頂方向と略一致するように設置されることが好ましい。その場合、当該アンテナ装置100は後述するように、水平方向の全方位に対して同程度の指向性を形成する。以下、アンテナ装置100の具体的な構成について述べる。   The antenna device 100 is preferably installed such that, for example, in the roof portion of the vehicle, the ground plane 10 is substantially horizontal and the direction from the ground plane 10 toward the opposing conductor plate 20 is substantially coincident with the zenith direction. In this case, the antenna device 100 forms the same directivity for all horizontal directions as will be described later. Hereinafter, a specific configuration of the antenna device 100 will be described.

地板10は、銅などの導体を素材とする正方形状の板(箔を含む)である。この地板10は、同軸ケーブルの外部導体と電気的に接続されて、アンテナ装置100におけるグランド電位(接地電位)を形成する。なお、地板10は、対向導体板20よりも大きければよく、その形状は正方形状に限らない。例えば、地板10は長方形状であってもよいし、その他の多角形状であってもよいし、円形(楕円を含む)状であってもよい。もちろん、直線部分と曲線部分とを組み合わせた形状であってもよい。   The ground plane 10 is a square plate (including foil) made of a conductor such as copper. The ground plane 10 is electrically connected to the outer conductor of the coaxial cable to form a ground potential (ground potential) in the antenna device 100. In addition, the ground plane 10 should just be larger than the opposing conductor board 20, and the shape is not restricted to square shape. For example, the base plate 10 may have a rectangular shape, other polygonal shapes, or a circular shape (including an ellipse). Of course, the shape which combined the linear part and the curved part may be sufficient.

対向導体板20は、銅などの導体を素材とする正方形状の板(箔を含む)である。対向導体板20は、支持部50を介して地板10と所定の間隔h(図2参照)をおいて、互いの面が平行(略平行を含む)となるように対向配置されている。間隔hは適宜設計されればよく、例えば0.8mmや、1.0mmなどとすれば良い。なお、ここでは、対向導体板20の形状は、正方形状とするが、その他の構成として長方形状であってもよいし、長方形以外の形状(例えば円形や六角形等)であってもよい。また、部分的な切り欠きやスロットなどが設けられていてもよい。   The counter conductor plate 20 is a square plate (including foil) made of a conductor such as copper. The opposing conductor plate 20 is disposed opposite to the ground plane 10 with a predetermined interval h (see FIG. 2) through the support portion 50 so that their surfaces are parallel (including substantially parallel). The interval h may be designed as appropriate, for example, 0.8 mm or 1.0 mm. Here, although the shape of the opposing conductor plate 20 is a square shape, the other configuration may be a rectangular shape or a shape other than a rectangle (for example, a circle or a hexagon). Moreover, a partial notch, a slot, or the like may be provided.

対向導体板20と地板10とは互いに対向することで、その対向導体板20の面積に応じた静電容量を形成するコンデンサと見なすことができる。地板10と対向導体板20との間に形成される静電容量は、対向導体板20の面積に応じて定まる。   The opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 face each other, and thus can be regarded as a capacitor that forms a capacitance according to the area of the opposing conductor plate 20. The capacitance formed between the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20 is determined according to the area of the opposing conductor plate 20.

この対向導体板20の面積は、後述する短絡部30が備えるインダクタンスと、送受信の対象とする周波数(対象周波数とする)において並列共振する静電容量を形成する面積とする。対象周波数は、適宜設計されればよく、ここでは冒頭で例示した750MHzとする。   The area of the opposing conductor plate 20 is an area that forms an inductance included in the short-circuit unit 30 described later and a capacitance that resonates in parallel at a frequency to be transmitted and received (target frequency). The target frequency may be designed as appropriate, and is 750 MHz exemplified here.

短絡部30は、この対向導体板20と地板10と電気的に接続する部分であって、対向導体板20の中央部に設けられる。ここでの中央部とは、対向導体板20の対角線の交点(すなわち中心)、及びその近傍を指す。短絡部30は、導電性のピン(ショートピンとする)で実現されれば良い。このショートピンの太さによって、短絡部30が備えるインダクタンスを調整することができる。   The short-circuit portion 30 is a portion that is electrically connected to the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, and is provided in the central portion of the opposing conductor plate 20. Here, the center portion refers to the intersection (that is, the center) of the diagonal line of the opposing conductor plate 20 and the vicinity thereof. The short circuit part 30 should just be implement | achieved by the electroconductive pin (it is set as a short pin). The inductance of the short-circuit part 30 can be adjusted by the thickness of the short pin.

なお、ここでの対向導体板20の中心の近傍(つまり中央部)とは、対向導体板20の中心と短絡部30が設けられている位置とのずれに起因して生じる指向性の偏りが、所定の許容範囲に収まる領域を指す。   Here, the vicinity of the center of the opposing conductor plate 20 (that is, the central portion) is a directivity bias caused by a deviation between the center of the opposing conductor plate 20 and the position where the short-circuit portion 30 is provided. Refers to a region that falls within a predetermined tolerance.

また、中央部が示す領域は、中心からの距離によって適宜定義されてもよく、例えば対向導体板20の中心から一定距離以内の領域としてもよい。ここでの一定距離とは、例えば対向導体板20の1辺の長さの5分の1程度の長さとすれば良い。   The region indicated by the central portion may be appropriately defined depending on the distance from the center, and may be a region within a certain distance from the center of the opposing conductor plate 20, for example. The fixed distance here may be, for example, a length of about one fifth of the length of one side of the counter conductor plate 20.

給電部40は、アンテナ装置100と同軸ケーブルとを電気的に接続する部分であって、図2に示すように、同軸ケーブルの内部導体と対向導体板20とが電気的に接続する給電点41と、同軸ケーブルの外部導体と地板10とを電気的に接続する接地点42を備える。給電点41は、例えば、後述する支持部50を貫通するように設けられた導電性のピン(給電ピンとする)の一端と対向導体板20との接続点である。当該給電ピンの他端は、同軸ケーブルの内部導体と電気的に接続されている。なお、給電ピンは、地板10とは電気的に接続しないように設けられていればよく、例えば地板10に、給電ピンとの非接触を保つための孔部を設け、この孔部を介して給電ピンの他端と内部導体が接続される構成とすれば良い。   The power feeding unit 40 is a part that electrically connects the antenna device 100 and the coaxial cable, and as shown in FIG. 2, a power feeding point 41 where the inner conductor of the coaxial cable and the opposing conductor plate 20 are electrically connected. And a grounding point 42 for electrically connecting the outer conductor of the coaxial cable and the ground plane 10. The power feeding point 41 is, for example, a connection point between one end of a conductive pin (referred to as a power feeding pin) provided so as to penetrate a support portion 50 described later and the opposing conductor plate 20. The other end of the power supply pin is electrically connected to the inner conductor of the coaxial cable. Note that the power feed pin only needs to be provided so as not to be electrically connected to the ground plane 10. For example, the ground plane 10 is provided with a hole for keeping non-contact with the power feed pin, and power is fed through the hole. The other end of the pin and the internal conductor may be connected.

対向導体板20上における給電点41の位置は、対象周波数において、同軸ケーブルとアンテナ装置100とのインピーダンスの整合が取れる位置とすればよい。本実施形態では、短絡部30の近傍、すなわち、対向導体板20の中央部に設ける態様とする。なお、インピーダンスの整合が取れている状態とは、完全な整合状態に限らず、インピーダンスの不整合による損失が所定の許容範囲内となっている状態を含む。また、給電点41は、特許文献1と同様に、対向導体板20の端部に設けられていても良い。   The position of the feeding point 41 on the opposing conductor plate 20 may be a position where impedance matching between the coaxial cable and the antenna device 100 can be achieved at the target frequency. In this embodiment, it is set as the aspect provided in the vicinity of the short circuit part 30, ie, the center part of the opposing conductor plate 20. FIG. The state where the impedance is matched is not limited to the complete matching state, but includes a state where the loss due to the impedance mismatch is within a predetermined allowable range. Further, the power feeding point 41 may be provided at the end portion of the counter conductor plate 20, as in Patent Document 1.

無線機は、給電部40からアンテナ装置100に電力エネルギーを供給することによって、アンテナ装置100に対象周波数の電波を放射させるとともに、対象周波数の電波に基づく信号を取得する。なお、給電部40は、周知の整合回路やフィルタ回路などを介して同軸ケーブルとアンテナ装置100とを接続する構成であっても良い。   The wireless device supplies power energy from the power feeding unit 40 to the antenna device 100 to cause the antenna device 100 to radiate radio waves of the target frequency and to acquire a signal based on the radio waves of the target frequency. The power feeding unit 40 may be configured to connect the coaxial cable and the antenna device 100 via a known matching circuit or filter circuit.

支持部50は、樹脂などの電気絶縁材料(つまり誘電体)を素材とし、対向導体板20を、地板10に対して所定の間隔hをおいて互いの平面部分が対向するように保持するための部材である。本実施形態において支持部50は、少なくとも短絡部30と給電部40が露出しないように(つまり、内包するように)設ける。   The support portion 50 is made of an electrically insulating material (that is, a dielectric) such as resin, and holds the opposing conductor plate 20 with a predetermined distance h from the ground plane 10 so that the plane portions thereof face each other. It is a member. In the present embodiment, the support portion 50 is provided so that at least the short-circuit portion 30 and the power feeding portion 40 are not exposed (that is, included).

より具体的には、支持部50は、短絡部30と中心とする半径Rの円柱状に形成されているものとする。半径Rは、短絡部30から給電点41までの距離よりも大きければよく、適宜設計されればよい。なお、半径Rが大きいほど、対向導体板20と地板10との間において誘電体が存在する量が大きくなるため、それに伴って、後述する誘電体損失の増大が懸念される。したがって、半径Rは、対向導体板20の保持強度が適宜設計される条件を満たす範囲において、できるだけ小さいことが好ましい。ここでは対向導体板20と地板10とに挟まれる空間のうち、支持部50が専有する体積が15%となるように半径Rを設定する。   More specifically, the support portion 50 is formed in a columnar shape having a radius R with the short-circuit portion 30 as the center. The radius R should just be larger than the distance from the short circuit part 30 to the feeding point 41, and should just be designed suitably. Note that the larger the radius R, the greater the amount of dielectric that exists between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, and accordingly, there is a concern about an increase in dielectric loss described later. Therefore, it is preferable that the radius R is as small as possible as long as the holding strength of the opposing conductor plate 20 satisfies a condition that is appropriately designed. Here, the radius R is set so that the volume occupied by the support 50 is 15% in the space between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10.

以降では、対向導体板20と地板10とに挟まれる部分の体積のうち、中空部となる部分の割合を中空部比率と称する。本実施形態における中空部比率は85%であるが、この目標値は適宜設計されれば良い。   Hereinafter, of the volume of the portion sandwiched between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, the proportion of the portion that becomes the hollow portion is referred to as the hollow portion ratio. The hollow portion ratio in the present embodiment is 85%, but this target value may be designed as appropriate.

この支持部50は、例えば対向導体板20の中央部と地板10との間に、所定の電気絶縁材料を注入することで形成されればよい。或いは、地板10上に支持部50を形成した後に、当該支持部50を貫通するようにショートピンや給電ピンを設けることで、短絡部30及び給電部40を形成してもよい。つまり、アンテナ装置100の製造工程における順序はどちらでもよい。   This support part 50 should just be formed by inject | pouring a predetermined electrically insulating material between the center part of the opposing conductor board 20, and the ground plane 10, for example. Or after forming the support part 50 on the ground plane 10, you may form the short circuit part 30 and the electric power feeding part 40 by providing a short pin and an electric power feeding pin so that the said support part 50 may be penetrated. That is, the order in the manufacturing process of the antenna device 100 may be any.

そして、以上の構成によれば図2に示すように、対向導体板20と地板10に挟まれる領域のうち、短絡部30からの距離が半径R以上となる部分は、中空部Spとなる。ここでの遠心方向とは、短絡部30から対向導体板20の外縁部に向かう方向を指し、中空部Spとは、物体が存在せず、真空又は所定の気体が存在する部分を指す。   And according to the above structure, as shown in FIG. 2, the part where the distance from the short circuit part 30 becomes more than the radius R among the area | regions pinched | interposed by the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 becomes the hollow part Sp. Here, the centrifugal direction refers to a direction from the short-circuit portion 30 toward the outer edge portion of the opposing conductor plate 20, and the hollow portion Sp refers to a portion where no object exists and a vacuum or a predetermined gas exists.

なお、ここでは支持部50の形状を円柱状とするが、これに限らない。他の態様として支持部50は、多角形(例えば四角形など)の柱上であっても良い。さらに、対向導体板20は、その中央部に設けられた支持部50を含む、複数の支持部50によって支持されてもよい。例えば、中央部に設けられた円柱状の支持部50の周囲に、相対的に小さい柱状の支持部を複数設けても良い。   In addition, although the shape of the support part 50 is made into a column shape here, it is not restricted to this. As another aspect, the support portion 50 may be a polygonal (for example, quadrangular) pillar. Furthermore, the opposing conductor plate 20 may be supported by a plurality of support portions 50 including a support portion 50 provided at the center portion thereof. For example, a plurality of relatively small columnar support portions may be provided around the columnar support portion 50 provided in the central portion.

ただし、支持部50は、地板10に平行な平面における断面形状が、短絡部30に対して対称性を有する形状となっているほうが好ましい。これは、支持部50の形状が短絡部30に対して非対称な形状だと、短絡部30から対向導体板20の外縁部に向かう電界に対して支持部50が与える影響(詳細は後述)もまた、短絡部30に対して非対称となってしまい、指向性に偏りを生じさせる恐れがあるためである。   However, the support part 50 preferably has a cross-sectional shape in a plane parallel to the ground plane 10 having a symmetry with respect to the short-circuit part 30. This is because, if the shape of the support portion 50 is asymmetric with respect to the short-circuit portion 30, the influence of the support portion 50 on the electric field from the short-circuit portion 30 toward the outer edge portion of the opposing conductor plate 20 (details will be described later) Moreover, it becomes asymmetric with respect to the short circuit part 30, and there exists a possibility of producing a bias in directivity.

(アンテナ装置100の動作について)
次に、当該アンテナ装置100の動作について説明する。アンテナ装置100が電波を送信(放射)する際の動作と、電波を受信する際の動作は、互いに可逆性を有する。したがって、ここでは一例として、電波を放射する際の動作について説明し、電波を受信する際の動作についての説明は省略する。
(Operation of the antenna device 100)
Next, the operation of the antenna device 100 will be described. The operation when the antenna device 100 transmits (radiates) radio waves and the operation when the antenna devices 100 receive radio waves are reversible. Therefore, here, as an example, the operation when radiating radio waves will be described, and the description of the operation when receiving radio waves will be omitted.

前述の通り、対向導体板20はその中央部に設けられた短絡部30によって地板10に短絡されており、かつ、対向導体板20の面積は、短絡部30が備えるインダクタンスと対象周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっている。   As described above, the opposing conductor plate 20 is short-circuited to the ground plane 10 by the short-circuit portion 30 provided at the center thereof, and the area of the opposing conductor plate 20 is parallel resonance at the inductance and the target frequency provided in the short-circuit portion 30. This is the area for forming the capacitance.

このため、インダクタンスと静電容量との間のエネルギー交換によって並列共振が生じ、地板10と対向導体板20との間には、地板10(及び対向導体板20)に対して垂直な電界が発生する。この垂直電界は、短絡部30から対向導体板20の外縁部に向かって伝搬していき、対向導体板20の外縁部において、垂直電界は垂直偏波電界になって空間を伝搬していく。つまり、アンテナ装置100は、対向導体板20の外縁部において、遠心方向に垂直偏波を放射する。   For this reason, parallel resonance occurs due to energy exchange between the inductance and the capacitance, and an electric field perpendicular to the ground plane 10 (and the opposing conductor plate 20) is generated between the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20. To do. The vertical electric field propagates from the short-circuit portion 30 toward the outer edge portion of the counter conductor plate 20, and the vertical electric field becomes a vertically polarized electric field and propagates through the space at the outer edge portion of the counter conductor plate 20. That is, the antenna device 100 radiates vertically polarized waves in the centrifugal direction at the outer edge portion of the opposing conductor plate 20.

より具体的には、並列共振によって対向導体板20に生じる電流は、対向導体板20の縁部から短絡部30が設けられている中央部に向かう方向に流れる。つまり、電流は対向導体板20の中央部に集中し、電流定在波の振幅は、対向導体板20の中央部で最大、両端部で0となる。   More specifically, the current generated in the opposing conductor plate 20 by parallel resonance flows in a direction from the edge of the opposing conductor plate 20 toward the center where the short-circuit portion 30 is provided. That is, the current is concentrated at the central portion of the opposing conductor plate 20, and the amplitude of the current standing wave is maximum at the central portion of the opposing conductor plate 20 and zero at both ends.

また、短絡部30が対向導体板20の中央部に設けられていることから、電圧定在波は対向導体板20の両端部で振幅が最大、中央部付近で振幅が0となり、電圧の符号は、いずれの領域でも垂直方向において同じ符号(図では正の状態)となる。   In addition, since the short-circuit portion 30 is provided in the central portion of the counter conductor plate 20, the voltage standing wave has a maximum amplitude at both ends of the counter conductor plate 20, and an amplitude of zero near the center portion. Is the same sign (positive state in the figure) in the vertical direction in any region.

対向導体板20と地板10との間に生じる垂直電界は、電圧の分布に比例するため、その進行方向は、短絡部30から見て何れの領域においても同一方向(例えば短絡部30から対向導体板20の縁部に向かう方向)となる。また、その強度は、中央部付近で0、対向導体板20の外縁部で最大となる。つまり、短絡部30から対向導体板20の外縁部に向かうに連れて電界強度は大きくなり、外縁部において垂直偏波となって放射される。   Since the vertical electric field generated between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 is proportional to the voltage distribution, the traveling direction thereof is the same in any region as viewed from the short-circuit portion 30 (for example, from the short-circuit portion 30 to the opposing conductor). Direction toward the edge of the plate 20). Further, the strength is 0 near the center portion and is maximum at the outer edge portion of the opposing conductor plate 20. That is, the electric field strength increases from the short-circuit portion 30 toward the outer edge portion of the opposing conductor plate 20, and is emitted as vertically polarized waves at the outer edge portion.

このためアンテナ装置100は対象周波数において、対向導体板20の中央部(つまり短絡部30)から外縁部に向かう全方向に、垂直偏波の指向性を有する。特に、地板10が水平となるように配置されている場合、アンテナ装置100は水平方向に対して指向性を有する。また、電界の伝搬方向は短絡部30を中心として対称であるため、水平面における全方位に対して同程度の利得を有する。   For this reason, the antenna device 100 has directivity of vertically polarized waves in all directions from the central portion (that is, the short-circuit portion 30) of the counter conductor plate 20 toward the outer edge portion at the target frequency. In particular, when the ground plane 10 is arranged to be horizontal, the antenna device 100 has directivity in the horizontal direction. In addition, since the electric field propagation direction is symmetric about the short-circuit portion 30, it has the same gain with respect to all directions in the horizontal plane.

(本実施形態の効果について)
ここで、比較構成としてのアンテナ装置100Xを導入し、本実施形態の効果について述べる。図3は、比較構成としてのアンテナ装置100Xの概略的な構成を示す、図1に対応する図である。ただし、アンテナ装置100Xと本実施形態との違いを明示するため、図3においては対向導体板20を透過させた上面図としている。図中の破線は、対向導体板20の外縁部を示している。なお、本実施形態の構成の説明に用いた図に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
(About the effect of this embodiment)
Here, the antenna device 100X as a comparative configuration is introduced, and the effect of this embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 1 and showing a schematic configuration of an antenna device 100X as a comparative configuration. However, in order to clarify the difference between the antenna device 100X and the present embodiment, FIG. 3 is a top view through which the counter conductor plate 20 is transmitted. A broken line in the figure indicates an outer edge portion of the counter conductor plate 20. In addition, about the member which has the same function as the member shown in the figure used for description of the structure of this embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

図3に示すように、比較構成としてのアンテナ装置100Xは、短絡部30付近(すなわち対向導体板20の中央部)を中空部とする、誘電体からなる支持部50Xによって対向導体板20を支持する。より具体的に支持部50Xは、その内縁形状が短絡部30を中心とする円形状であって、その外縁形状を対向導体板20の外縁に平行な形状とする部材である。   As shown in FIG. 3, the antenna device 100X as a comparative configuration supports the opposing conductor plate 20 by a support portion 50X made of a dielectric material having a hollow portion near the short-circuit portion 30 (that is, the central portion of the opposing conductor plate 20). To do. More specifically, the support portion 50 </ b> X is a member whose inner edge shape is a circular shape centering on the short-circuit portion 30 and whose outer edge shape is parallel to the outer edge of the opposing conductor plate 20.

ただし、支持部50Xの寸法は、アンテナ装置100Xにおける中空部比率が、実施形態におけるアンテナ装置100の中空部比率(85%)と略一致するように設計されているものとする。また、アンテナ装置100Xとアンテナ装置100との構造上の相違点は、支持部の形状のみにあるものとする。   However, the dimensions of the support portion 50X are designed so that the hollow portion ratio in the antenna device 100X substantially matches the hollow portion ratio (85%) of the antenna device 100 in the embodiment. Further, the structural difference between the antenna device 100X and the antenna device 100 is only in the shape of the support portion.

以上で述べたアンテナ装置100Xとアンテナ装置100のそれぞれを、地板10が水平となるように配置した場合の、それぞれの水平方向に対する指向性のシミュレーション結果を図4に示す。図4に示す実線が本実施形態におけるアンテナ装置100の利得特性を表し、一点鎖線が比較構成におけるアンテナ装置100Xの利得特性を表している。   FIG. 4 shows a simulation result of directivity in each horizontal direction when the antenna device 100X and the antenna device 100 described above are arranged so that the ground plane 10 is horizontal. The solid line shown in FIG. 4 represents the gain characteristic of the antenna device 100 in the present embodiment, and the alternate long and short dash line represents the gain characteristic of the antenna device 100X in the comparative configuration.

図4に示すように、アンテナ装置100とアンテナ装置100Xは、互いに相似する指向性を備える。つまり、アンテナ装置100もアンテナ装置100Xも、それぞれ水平面における指向性の偏りは生じさせず、水平面における指向性は略円形状となる。   As shown in FIG. 4, the antenna device 100 and the antenna device 100X have directivities similar to each other. That is, neither the antenna device 100 nor the antenna device 100X causes a directivity deviation in the horizontal plane, and the directivity in the horizontal plane is substantially circular.

しかしながら、比較構成に比べて本実施形態のアンテナ装置100の方が、いずれの方位においても、その利得は大きくなる。より具体的には、比較構成の平均利得が−7dBiとなったのに対し、本実施形態のアンテナ装置100の平均利得は、−0.2dBiとなった。   However, the gain of the antenna device 100 of the present embodiment is greater in any direction than the comparative configuration. More specifically, the average gain of the comparative configuration is −7 dBi, whereas the average gain of the antenna device 100 of the present embodiment is −0.2 dBi.

これは、本実施形態のほうが比較構成よりも、地板10と対向導体板20との間に生じる垂直電界が、対向導体板20と地板10との間に設けられた誘電体(つまり支持部)の影響を受けにくいためである。より具体的には、次の通りである。   This is because the vertical electric field generated between the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20 is a dielectric (that is, a support portion) provided between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 in the present embodiment than in the comparative configuration. It is because it is hard to be influenced by. More specifically, it is as follows.

前述の通り、インダクタンスと静電容量との間のエネルギー交換によって地板10と対向導体板20との間に生じる垂直電界は、短絡部30から対向導体板20の外縁部に向かって伝搬していく。そして、対向導体板20の外縁部において、垂直電界は垂直偏波電界になって空間に放射される。つまり、垂直電界は、対向導体板20に外縁部に近づくほどその強度は大きくなる。   As described above, the vertical electric field generated between the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20 by the energy exchange between the inductance and the capacitance propagates from the short-circuit portion 30 toward the outer edge portion of the opposing conductor plate 20. . And in the outer edge part of the opposing conductor plate 20, a vertical electric field turns into a vertical polarization electric field, and is radiated | emitted to space. That is, the strength of the vertical electric field increases as the counter conductor plate 20 approaches the outer edge.

したがって、対向導体板20の中央部付近においては垂直電界に対する誘電体の影響は相対的に小さく、対向導体板の外縁部付近においては、垂直電界に対する誘電体の影響は相対的に大きくなる。垂直電界に対する誘電体の影響とは、誘電体損失であって、電磁界エネルギーが熱エネルギーとして失われることを意味する。   Therefore, the influence of the dielectric on the vertical electric field is relatively small near the center of the counter conductor plate 20, and the influence of the dielectric on the vertical electric field is relatively large near the outer edge of the counter conductor plate. The influence of a dielectric on a vertical electric field is a dielectric loss and means that electromagnetic field energy is lost as thermal energy.

つまり、アンテナ装置100とアンテナ装置100Xを比較すると、それぞれ同程度の中空部比率であっても、その支持部の配置位置によって利得特性は異なり、支持部50としての誘電体が短絡部30付近(つまり対向導体板20の中央部)に形成され、かつ、対向導体板20の外縁部付近において中空部となっている方が、より高い利得を実現する。   That is, when the antenna device 100 and the antenna device 100X are compared, even if the hollow portion ratio is approximately the same, the gain characteristics differ depending on the arrangement position of the support portion, and the dielectric as the support portion 50 is near the short-circuit portion 30 ( In other words, a higher gain is achieved when it is formed in the central portion of the opposing conductor plate 20 and is a hollow portion near the outer edge of the opposing conductor plate 20.

本実施形態の構成では、地板10に対して対向導体板20を支持するための誘電体(つまり支持部50)を、短絡部30付近(つまり対向導体板20の中央部)に設け、対向導体板20の外縁部付近を中空部とする。つまり、対向導体板20と地板10と間に設ける誘電体は、対向導体板20の中央部と地板10との間に集中させ、対向導体板20の中央部以外の領域と地板10との間には、誘電体を設けない構成とした。これにより、当該誘電体による損失を抑制することができる。   In the configuration of the present embodiment, a dielectric (that is, the support portion 50) for supporting the opposing conductor plate 20 with respect to the ground plane 10 is provided in the vicinity of the short-circuit portion 30 (that is, the central portion of the opposing conductor plate 20). The vicinity of the outer edge portion of the plate 20 is defined as a hollow portion. That is, the dielectric provided between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 is concentrated between the center portion of the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, and between the area other than the central portion of the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10. In the configuration, no dielectric is provided. Thereby, the loss by the said dielectric material can be suppressed.

なお、以上では、対向導体板20と地板10との間の領域のうち、支持部50以外の部分を中空部とする態様を例示したが、これに限らない。支持部50以外の部分は、支持部50よりも誘電率が小さい誘電体が充填されていても良い。そのような態様においても、上述した実施形態と同様の効果を奏する。なお、対向導体板20と地板10との間において、支持部50よりも誘電率が低い誘電体が充填されている部分を低誘電体部と称する。   In addition, although the above demonstrated the aspect which made parts other than the support part 50 a hollow part among the area | regions between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, it does not restrict to this. Parts other than the support part 50 may be filled with a dielectric having a dielectric constant smaller than that of the support part 50. Even in such an aspect, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained. A portion filled with a dielectric having a dielectric constant lower than that of the support portion 50 between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 is referred to as a low dielectric portion.

以上、本発明の実施形態1について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、次の実施形態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 1 of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The following embodiment is also contained in the technical scope of this invention, and also the summary other than the following Various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

<第2の実施形態>
次に本発明の第2の実施形態(以降、実施形態2とも記載する)について、図を用いて説明する。図5は、実施形態2にかかるアンテナ装置100Aの分解斜視図に相当する模式図である。アンテナ装置100Aも、実施形態1のアンテナ装置100と同様に、地板10、対向導体板20、短絡部30、給電部40,及び前述の支持部50に相当する支持部50Aを備える。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as a second embodiment) will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic view corresponding to an exploded perspective view of the antenna device 100A according to the second embodiment. Similarly to the antenna device 100 of the first embodiment, the antenna device 100 </ b> A includes the ground plane 10, the opposing conductor plate 20, the short-circuit portion 30, the power feeding portion 40, and a support portion 50 </ b> A corresponding to the above-described support portion 50.

なお、以降において前述の実施形態1の構成の部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図5において、短絡部30及び給電部40は、対向導体板20及び地板10上での位置を示すに留め、支持部50Aを貫通する部分についての図示は省略している。   In the following description, members having the same functions as those of the configuration of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Moreover, in FIG. 5, the short circuit part 30 and the electric power feeding part 40 are only shown in the position on the opposing conductor board 20 and the ground plane 10, and illustration about the part which penetrates 50 A of support parts is abbreviate | omitted.

この実施形態2と、前述の実施形態1との主たる違いは、対向導体板20と地板10との間における中空部の設け方、すなわち、支持部50Aの形状にある。以降、この支持部50Aについて説明する。   The main difference between the second embodiment and the first embodiment described above lies in the manner of providing a hollow portion between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, that is, the shape of the support portion 50A. Hereinafter, the support portion 50A will be described.

実施形態2における支持部50Aは、対向導体板20と同程度、若しくは対向導体板20よりも大きい面積を有する、誘電体からなる平板上の部材である。より具体的に、支持部50Aは、地板10及び対向導体板20のそれぞれに対して直立する誘電体からなる仕切り壁を、直方体状の中空部を複数形成するように、格子状に配置して構成されている。すなわち、支持部50Aは、その厚さ方向に垂直(略垂直を含む)な断面において、誘電体が存在する部分(仕切り壁の部分)が格子状となるように形成されている。各仕切り壁の厚さは適宜設計されれば良い。なお、図5においては、便宜上、仕切り壁、地板10、対向導体板20を簡略化して表しており、その厚みは省略して図示している。もちろん、何れの部材も実際には所定の厚みを有するものである。   The support portion 50 </ b> A in the second embodiment is a member on a flat plate made of a dielectric material that has the same area as the counter conductor plate 20 or a larger area than the counter conductor plate 20. More specifically, the support portion 50A has a partition wall made of a dielectric that stands upright with respect to each of the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20, and is arranged in a lattice shape so as to form a plurality of rectangular parallelepiped hollow portions. It is configured. That is, the support portion 50A is formed such that a portion where the dielectric exists (partition wall portion) has a lattice shape in a cross section perpendicular to (including substantially vertical to) the thickness direction. The thickness of each partition wall should just be designed suitably. In FIG. 5, for the sake of convenience, the partition wall, the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20 are simplified and shown with the thickness omitted. Of course, any member actually has a predetermined thickness.

このような構成では、対向導体板20と地板10との間が、中空部を主として構成される。したがって、前述の実施形態1と同様に、対向導体板20を支持するための支持部50Aによる誘電体損失を抑制することができる。   In such a configuration, the hollow portion is mainly configured between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10. Therefore, similarly to the first embodiment described above, it is possible to suppress the dielectric loss caused by the support portion 50A for supporting the counter conductor plate 20.

なお、以上では、厚さ方向に垂直な断面において中空部の輪郭が四角形となるように、支持部50Aを形成した構成を例示したが、これに限らない。支持部50Aは、その断面形状が略六角形に形成された、ハニカム構造となるように形成されていても良い。また、支持部50Aは、複数の中空部を備えるように形成されていればよく、その断面形状は、四角形や六角形に限らず、その他の形状(例えば楕円など)となっていてもよい。   In addition, although the structure which formed 50 A of support parts so that the outline of a hollow part may become a square in the cross section perpendicular | vertical to a thickness direction was illustrated above, it is not restricted to this. The support portion 50A may be formed so as to have a honeycomb structure whose cross-sectional shape is substantially hexagonal. Further, the support portion 50A only needs to be formed so as to include a plurality of hollow portions, and the cross-sectional shape is not limited to a quadrangle or a hexagon, and may be another shape (for example, an ellipse).

<変形例1>
なお、図5では支持部50Aが、対向導体板20の外縁部と直角に接触するように、対向導体板20の外縁部に沿う仕切り壁を備える態様を例示したが、これに限らない。図6に示すように、アンテナ装置100Bの支持部50Bは、対向導体板20の外縁部の沿う仕切り壁は備えなくても良い。例えば、支持部50Bは、地板10に平行(略平行を含む)な平面における断面形状が十字状となるように形成されていてもよい。
<Modification 1>
In addition, although the support part 50A illustrated the aspect provided with the partition wall along the outer edge part of the opposing conductor plate 20 so that the support part 50A may contact at right angles with the outer edge part of the opposing conductor plate 20, it is not restricted to this. As shown in FIG. 6, the support portion 50 </ b> B of the antenna device 100 </ b> B may not include a partition wall along the outer edge portion of the opposing conductor plate 20. For example, the support portion 50B may be formed so that a cross-sectional shape in a plane parallel to (including substantially parallel to) the ground plane 10 is a cross shape.

<変形例2>
また、上述した変形例1では、支持部50Bを、対向導体板20と地板10に挟まれる空間を4等分する仕切り壁を備える形状としたが、対向導体板20と地板10に挟まれる空間の支持部50Bによる分割数は、これに限らない。例えば、対向導体板20と地板10に挟まれる空間は、支持部50Bによって16分割されていても良いし、9分割されていてもよい。
<Modification 2>
In the first modification described above, the support portion 50 </ b> B has a shape including a partition wall that equally divides the space sandwiched between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10, but the space sandwiched between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10. The number of divisions by the support part 50B is not limited to this. For example, the space between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 may be divided into 16 by the support portion 50B, or may be divided into nine.

対向導体板20と地板10に挟まれる空間の支持部50Aによる分割数と、平均利得との関係を調べるシミュレーションの結果を図7に示す。より具体的には、図7は、分割数を16、9、4、1と変化させた場合の、支持部50Bの模式図と、水平面における指向性と、平均利得を示す図である。水平面における指向性を示すレーダーチャートの目盛りは、図4に示すレーダーチャートと同様である。   FIG. 7 shows the result of a simulation for examining the relationship between the number of divisions by the support portion 50A in the space between the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 and the average gain. More specifically, FIG. 7 is a diagram showing a schematic diagram of the support portion 50B, the directivity in the horizontal plane, and the average gain when the number of divisions is changed to 16, 9, 4, 1. The scale of the radar chart indicating the directivity on the horizontal plane is the same as that of the radar chart shown in FIG.

なお、分割数1とした場合とは、対向導体板20の中央部において支持部50を、短絡部30としてのショートピン、及び給電部40を形成する給電ピンを内包するために必要な最小限の体積で実現した場合を指す。言い換えれば、実施形態1の構成において半径Rを給電部40を収容する範囲において最小の値とした場合を指す。   Note that the case where the number of divisions is 1 is the minimum necessary for including the support portion 50 in the center portion of the opposing conductor plate 20, the short pin as the short-circuit portion 30, and the power feed pin forming the power feed portion 40. This is the case when the volume is realized. In other words, in the configuration of the first embodiment, the radius R is set to the minimum value in the range in which the power feeding unit 40 is accommodated.

図7より、何れの分割数においても水平面の全方位に対して同程度の指向性を有することがわかる。また、平均利得の最悪値は16分割とする構成とした場合であるが、その値は−1.1dBiである。   From FIG. 7, it can be seen that any number of divisions has the same degree of directivity with respect to all the directions on the horizontal plane. In addition, the worst value of the average gain is a case of 16 divisions, but the value is -1.1 dBi.

つまり、いずれの分割数を採用した場合であっても実用上の問題が生じないことが確認された。なお、分割数が多くなるほど平均利得が若干低下するのは、分割数が多いほど、対向導体板20の外縁部に近い位置に、誘電体の仕切り壁が配置されることになるためである。   In other words, it was confirmed that no practical problem arises regardless of the number of divisions employed. The reason why the average gain slightly decreases as the number of divisions increases is that the larger the number of divisions, the more the dielectric partition walls are arranged closer to the outer edge portion of the opposing conductor plate 20.

<変形例3>
なお、実施形態2や変形例1の構成において、格子状の支持部が備える複数の中空部のうち、図8に示すように、短絡部30及び給電部40を内部に収容する部分を誘電体で充填してもよい。つまり、支持部50Cは、対向導体板20の中心近傍に、柱上の部分(支持柱)51Cを備える態様としてもよい。変形例2で言及した種々の構成においても同様である。なお、支持部50Cは、誘電体を素材とする板状部材に対して、支持柱51Cが残し、かつ、所望のパターンの中空部が形成されるように肉抜きを行うことで形成されても良い。
<Modification 3>
In the configurations of the second embodiment and the first modification, among the plurality of hollow portions provided in the lattice-shaped support portion, as shown in FIG. 8, a portion that accommodates the short-circuit portion 30 and the power feeding portion 40 inside is a dielectric. It may be filled with. That is, the support portion 50 </ b> C may include an on-column portion (support column) 51 </ b> C in the vicinity of the center of the counter conductor plate 20. The same applies to various configurations mentioned in the second modification. Note that the support portion 50C may be formed by removing the thickness of the plate-shaped member made of a dielectric material so that the support pillar 51C remains and a hollow portion having a desired pattern is formed. good.

<変形例4>
また、図9に示すように、実施形態1と、実施形態2や他の種々の変形例の構成を組み合わせてもよい。例えば、実施形態2の構成のように、地板10に平行な断面における誘電体の形状が格子状となるように形成された支持部50Dが、中央部に円柱状の支持柱51Dを備えていても良い。
<Modification 4>
Moreover, as shown in FIG. 9, you may combine the structure of Embodiment 1, Embodiment 2, and various other modifications. For example, as in the configuration of the second embodiment, the support portion 50D formed so that the shape of the dielectric in the cross section parallel to the ground plane 10 is a lattice shape includes a columnar support column 51D at the center. Also good.

このような態様においても、支持部50Dは、対向導体板20の中央部付近に対して、外縁部付近では、誘電体が充填されている密度は小さい。したがって、実施形態1と同様の効果を奏することができる。   Also in such an aspect, the density of the support portion 50D filled with the dielectric is smaller in the vicinity of the outer edge portion than in the vicinity of the central portion of the counter conductor plate 20. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

<変形例5>
また、先に説明した実施形態2及びその種々の変形例のアンテナ装置は、図10に示すように、複数の層を備えるプリント基板200の内部に含まれるように実現されていてもよい。プリント基板200に内装されたアンテナ装置100E及びプリント基板200の構成の一例についてここで述べる。
<Modification 5>
Further, the antenna device according to the second embodiment and various modifications thereof described above may be realized so as to be included in a printed circuit board 200 including a plurality of layers, as shown in FIG. An example of the configuration of the antenna device 100 </ b> E and the printed circuit board 200 provided in the printed circuit board 200 will be described here.

図10は、プリント基板200の分解斜視図であって、地板10、対向導体板20、短絡部30、給電部40、第1誘電体層50E、第2誘電体層60、及び金属パターン70を備える。   FIG. 10 is an exploded perspective view of the printed circuit board 200. The ground plane 10, the opposing conductor plate 20, the short-circuit portion 30, the power feeding portion 40, the first dielectric layer 50E, the second dielectric layer 60, and the metal pattern 70 are illustrated. Prepare.

第1誘電体層50E及び第2誘電体層60は何れも、少なくとも対向導体板20よりも大きい面積を有する、誘電体からなる板状の部材である。より具体的には、第1誘電体層50E及び第2誘電体層60はそれぞれ、厚さ方向に垂直な断面において、誘電体が存在する部分の形状が格子状となるように形成されている。すなわち、第1誘電体層50E及び第2誘電体層60は、格子状に配置された仕切り壁で囲まれた、複数の同一形状の中空部を有する部材である。第2誘電体層60が請求項に記載の誘電体板に相当する。   Each of the first dielectric layer 50 </ b> E and the second dielectric layer 60 is a plate-like member made of a dielectric having an area larger than at least the opposing conductor plate 20. More specifically, each of the first dielectric layer 50E and the second dielectric layer 60 is formed so that the shape of the portion where the dielectric exists is a lattice shape in a cross section perpendicular to the thickness direction. . In other words, the first dielectric layer 50E and the second dielectric layer 60 are members having a plurality of identically shaped hollow portions surrounded by partition walls arranged in a lattice pattern. The second dielectric layer 60 corresponds to the dielectric plate recited in the claims.

第1誘電体層50Eの片面には地板10が設けられ、他方の面には対向導体板20が設けられる。すなわち、第1誘電体層50Eは、地板10上に設けられるとともに、その第1誘電体層50Eの他方の面には、対向導体板20が積層される。第1誘電体層50Eは、地板10との間隔が所望の間隔となるように対向導体板20を支持する役割を担う。したがって、第1誘電体層50Eは、前述の支持部50Bなどに相当する。   The ground plane 10 is provided on one side of the first dielectric layer 50E, and the opposing conductor plate 20 is provided on the other side. That is, the first dielectric layer 50E is provided on the ground plane 10, and the opposing conductor plate 20 is laminated on the other surface of the first dielectric layer 50E. The first dielectric layer 50E plays a role of supporting the counter conductor plate 20 so that the distance from the ground plane 10 is a desired distance. Therefore, the first dielectric layer 50E corresponds to the above-described support portion 50B and the like.

第1誘電体層50Eにおいて対向導体板20が設けられている側の面には、さらに第2誘電体層60が積層される。そして、第2誘電体層60において、対向導体板20及び第1誘電体層50Eと対向しない側の面に、板状又は箔状の金属パターン70を積層する。   A second dielectric layer 60 is further laminated on the surface of the first dielectric layer 50E where the counter conductor plate 20 is provided. Then, in the second dielectric layer 60, a plate-like or foil-like metal pattern 70 is laminated on the surface that does not face the opposing conductor plate 20 and the first dielectric layer 50E.

短絡部30及び給電部40は、例えば第1誘電体層50Eに対向導体板20及び地板10が設けられた状態において設けられればよい。なお、短絡部30としてのショートピン、及び給電部40が備える給電ピンは第1誘電体層50Eを構成する誘電体と同じ誘電体で封止されても良い。   The short-circuit part 30 and the power feeding part 40 may be provided in a state in which, for example, the opposing conductor plate 20 and the ground plane 10 are provided on the first dielectric layer 50E. Note that the short pin as the short-circuit portion 30 and the power supply pin included in the power supply portion 40 may be sealed with the same dielectric as the dielectric constituting the first dielectric layer 50E.

もちろん、他の態様として、第1誘電体層50Eにおいて短絡部30及び給電部40が設けられる部分については予め中空部を設けずに、誘電体が充填されたままの構成としておいてもよい。そして、後の工程で所望の位置にショートピンや給電ピンを挿入することで、短絡部30及び給電部40を形成する態様としてもよい。   Of course, as another aspect, the portion where the short-circuit portion 30 and the power feeding portion 40 are provided in the first dielectric layer 50E may be configured to be filled with a dielectric without providing a hollow portion in advance. And it is good also as an aspect which forms the short circuit part 30 and the electric power feeding part 40 by inserting a short pin and an electric power feeding pin in a desired position at a next process.

以上の構成によって、プリント基板200は、地板10、第1誘電体層50E、対向導体板20、第2誘電体層60、金属パターン70が順に積層された構造となる。   With the above configuration, the printed circuit board 200 has a structure in which the ground plane 10, the first dielectric layer 50E, the opposing conductor plate 20, the second dielectric layer 60, and the metal pattern 70 are sequentially laminated.

ここで、第1誘電体層50E及び第2誘電体層60はいずれも、厚さ方向に垂直な断面において、誘電体部分が格子状となるように形成されている。また、第1誘電体層50E及び第2誘電体層60はいずれも対向導体板20よりも大きい。   Here, both of the first dielectric layer 50E and the second dielectric layer 60 are formed so that the dielectric portion has a lattice shape in a cross section perpendicular to the thickness direction. The first dielectric layer 50E and the second dielectric layer 60 are both larger than the counter conductor plate 20.

したがって、以上の構成によれば、地板10と対向導体板20の間だけでなく、対向導体板20の外縁部よりも外側の領域においても、中空部が存在することになる。すなわち、対向導体板20の外縁部よりも外側の領域においても、誘電体が存在する比率が抑制され、誘電体損失を抑制することができる。   Therefore, according to the above configuration, a hollow portion exists not only between the ground plane 10 and the opposing conductor plate 20 but also in a region outside the outer edge portion of the opposing conductor plate 20. That is, even in the region outside the outer edge portion of the opposing conductor plate 20, the ratio of the presence of the dielectric is suppressed, and the dielectric loss can be suppressed.

つまり、以上の構成によればプリント基板200の内層を用いてアンテナ装置100Eを構成する場合であっても、誘電体による損失を抑制することができる。   That is, according to the above configuration, even when the antenna device 100E is configured using the inner layer of the printed circuit board 200, loss due to the dielectric can be suppressed.

100・100A・100B・100E アンテナ装置、10 地板、20 対向導体板、30 短絡部、40 給電部、50・50A〜D 支持部、50E 第1誘電体層(支持部)、60 第2誘電体層(誘電体板)、70 金属パターン、Sp 中空部、200 プリント基板 100 · 100A · 100B · 100E Antenna device, 10 ground plane, 20 opposing conductor plate, 30 short-circuit portion, 40 feeding portion, 50 · 50A to D support portion, 50E first dielectric layer (support portion), 60 second dielectric Layer (dielectric plate), 70 metal pattern, Sp hollow, 200 printed circuit board

Claims (6)

導電性の地板(10)と、
前記地板と所定の間隔をおいて平行に設置される平板状の導体部材である対向導体板(20)と、
前記対向導体板と前記地板との間に設けられ、前記対向導体板に対して前記対向導体板が前記間隔をおいて対向するように前記対向導体板を支持する、誘電体からなる支持部(50)と、
前記対向導体板の中央部に設けられ、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部(30)と、
前記対向導体板に給電する給電部(40)と、を備え、
前記対向導体板の面積は、所定の周波数において前記短絡部が備えるインダクタンスと並列共振を生じさせる静電容量を形成する面積となっており、
前記対向導体板と前記地板との間の一部は、中空である中空部、又は前記支持部よりも誘電率が小さい誘電体が充填された低誘電体部となっており、
前記支持部は、平板状の部材であって、厚さ方向に垂直な断面における誘電体部分の形状が格子状又はハニカム構造となるように形成されており、その平面部の面積は前記対向導体板の面積よりも大きいことを特徴とするアンテナ装置。
A conductive ground plane (10);
An opposing conductor plate (20) which is a flat conductor member installed in parallel with the ground plate at a predetermined interval;
A support portion made of a dielectric, which is provided between the counter conductor plate and the ground plate, and supports the counter conductor plate so that the counter conductor plate faces the counter conductor plate at the interval. 50),
A short-circuit portion (30) provided at a central portion of the opposing conductor plate and electrically connecting the opposing conductor plate and the ground plane;
A power feeding section (40) that feeds power to the opposing conductor plate,
The area of the opposing conductor plate is an area that forms a capacitance that causes parallel resonance with the inductance included in the short-circuit portion at a predetermined frequency,
A part between the opposing conductor plate and the ground plane is a hollow part that is hollow, or a low dielectric part that is filled with a dielectric having a smaller dielectric constant than the support part ,
The support portion is a flat plate member, and is formed so that the shape of the dielectric portion in a cross section perpendicular to the thickness direction has a lattice shape or a honeycomb structure, and the area of the plane portion is the counter conductor. An antenna device characterized by being larger than an area of a plate .
請求項1において、
前記給電部は、前記対向導体板の中央部において、前記短絡部との距離が給電線とのインピーダンスが整合する距離となる位置に設けられてあって、
前記支持部は、前記対向導体板の中央部において前記給電部と前記短絡部を内包するように設けられ、前記対向導体板における中央部以外の領域と前記地板との間の少なくとも一部が、前記中空部又は前記低誘電体部となっていることを特徴とするアンテナ装置。
In claim 1,
The feeding portion is provided at a position where the distance from the short-circuit portion is a distance at which the impedance with the feeding line is matched in the central portion of the opposing conductor plate,
The support portion is provided so as to include the power feeding portion and the short-circuit portion in a central portion of the opposing conductor plate, and at least a part between the region other than the central portion in the opposing conductor plate and the ground plate is provided. An antenna device comprising the hollow portion or the low dielectric portion.
請求項2において、
前記支持部は、前記対向導体板における中央部以外の領域と前記地板との間が前記中空部となるように設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
In claim 2,
The antenna device according to claim 1, wherein the support portion is provided so that a space between the ground plate and a region other than a central portion of the counter conductor plate is the hollow portion.
請求項2において、
前記対向導体板における中央部以外の領域と前記地板との間は、前記低誘電体部となっていることを特徴とするアンテナ装置。
In claim 2,
The antenna device characterized in that the low dielectric portion is provided between a region other than the central portion of the counter conductor plate and the ground plane.
請求項3又は4において、
前記支持部は、前記地板と平行な平面における断面形状が前記短絡部に対して対称性を有する構造となっていることを特徴とするアンテナ装置。
In claim 3 or 4,
The antenna device according to claim 1, wherein the support portion has a structure in which a cross-sectional shape in a plane parallel to the ground plane has symmetry with respect to the short-circuit portion.
請求項1から5の何れか1項において、
前記対向導体板において前記支持部と接しない側の面には、前記支持部と同様の形状の誘電体からなる誘電体板(60)が積層されていることを特徴とするアンテナ装置。
In any one of Claim 1 to 5 ,
The antenna device, wherein a dielectric plate (60) made of a dielectric having the same shape as the support portion is laminated on a surface of the counter conductor plate that is not in contact with the support portion.
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