JP6489153B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ占有領域が細長い場合でも、薄型で指向性制御が可能なアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device that is thin and capable of directivity control even when the antenna occupation area is elongated.

近年、携帯電話機や無線通信機能内蔵のノート型パーソナルコンピュータだけでなく車載用など様々な分野で無線通信機器が使用されるようになり、その薄型化や小型化が要望されている。また、人体に近接させた際でも、安定したアンテナ特性が得られることが要望されている。これらの要望に伴って、搭載されるアンテナ装置の形成領域や配置が制限されるようになり、必要とされる方向への指向性を得ることが難しい場合が多くなっている。   In recent years, wireless communication devices have been used not only in mobile phones and notebook personal computers with built-in wireless communication functions but also in various fields such as in-vehicle use, and there is a demand for thinner and smaller devices. In addition, it is desired that stable antenna characteristics can be obtained even when close to a human body. With these demands, the formation area and arrangement of the mounted antenna device are limited, and it is often difficult to obtain directivity in the required direction.

従来、指向性の制御や人体によるアンテナ特性の変化低減を目的とした技術として、例えば、特許文献1には、複数の給電ポートを設けて給電位置を切り替えることで、アンテナに割り当てられる程度のスペースで、指向特性の切り替えができるアンテナ装置が提案されている。
また、特許文献2には、無線機地板に近接して設置した長方形の1波長ループアンテナエレメントを備えたアンテナ装置が提案されている。さらに、特許文献3には、地板上に設けられた複数の線状素子と板状素子とから構成されたアンテナ装置が提案されている。
Conventionally, as a technique for controlling directivity and reducing changes in antenna characteristics due to the human body, for example, Patent Document 1 discloses a space that can be allocated to an antenna by providing a plurality of feeding ports and switching feeding positions. Thus, an antenna device capable of switching the directivity has been proposed.
Patent Document 2 proposes an antenna device including a rectangular one-wavelength loop antenna element that is installed close to a radio base plate. Furthermore, Patent Document 3 proposes an antenna device that includes a plurality of linear elements and plate elements provided on a ground plane.

特開2011−55428号公報JP 2011-55428 A 特開2002−43826号公報JP 2002-43826 A 特開2003−87043号公報JP 2003-87043 A

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
上述したように特許文献1には、複数の給電端を設けて給電位置を切り替えることで、アンテナに割り当てられる程度のアンテナスペースで指向性を切り替えることができるアンテナ装置が提案されている。この本構成の場合、給電点を複数設けるため、各給電端子間の干渉を考慮して設計する必要があり、限られたアンテナスペース内では干渉が抑えられず、所望の指向性を得ることは困難であると共に、小型化や薄型化が困難である。また、複数の可変リアクタンス部や可変マッチング回路を設けており、回路構成が複雑となってしまうため、アンテナスペース周辺の設計条件にも影響し、薄型化等が困難である。特に、細長い場合等の限られたアンテナスペースに対して、指向性をコントロールすることが難しいという不都合があった。
また、特許文献2には、無線機地板に近接して設置した長方形上の1波長ループアンテナエレメントを備えたアンテナ装置が提案されている。この構成の場合、ループアンテナエレメントの両端を給電部に向かって折り曲げることで、折返し最先端部の電流がゼロとなる電流分布を構成しているが、短辺対長辺の比が重要となると共に、アンテナ設計条件等に対して位相回路が必要となり、アンテナ設計条件の自由度が低下すると共に、所望の指向性等のアンテナ性能を得ることは困難である。また、ループアンテナ上に電流分布が集中し、無線機地板上に流れる電流分布を減らしているため、アンテナ部近傍に対する周辺部品や人体の影響を著しく受けてしまい、薄型化等が困難である。特に、細長い場合等の限られたアンテナ占有領域に対して、指向性をコントロールすることが難しいという不都合があった。
さらに、特許文献3には、地板上に設けられた複数の洗浄素子と板状素子が構成されたアンテナ装置が提案されている。特に一般的な、いわゆる所望の共振周波数に対する波長の4分の1の長さが必要な逆F型のアンテナや逆L型のモノポールアンテナにおいては、グランド面を利用したアンテナであるため、地板(グランド面)に高周波電流が流れやすくなり、アンテナ設計や周辺部品等の筐体設計等、設計の自由度が低下すると共に、小型化や所望の指向性(アンテナ特性)の実現は困難となる。
However, the following problems remain in the above-described conventional technology.
As described above, Patent Document 1 proposes an antenna apparatus that can switch directivity in an antenna space that is allocated to an antenna by providing a plurality of feeding ends and switching feeding positions. In the case of this configuration, since a plurality of feeding points are provided, it is necessary to design in consideration of interference between the feeding terminals, and interference cannot be suppressed in a limited antenna space, and a desired directivity can be obtained. It is difficult, and it is difficult to reduce the size and thickness. In addition, since a plurality of variable reactance units and variable matching circuits are provided, the circuit configuration becomes complicated, which affects the design conditions around the antenna space and is difficult to reduce in thickness. In particular, there is an inconvenience that it is difficult to control directivity with respect to a limited antenna space such as an elongated case.
Patent Document 2 proposes an antenna device including a rectangular one-wavelength loop antenna element that is installed in the vicinity of a radio base plate. In the case of this configuration, by bending both ends of the loop antenna element toward the power feeding part, a current distribution is formed in which the current at the folded-up frontmost part becomes zero, but the ratio of the short side to the long side is important. At the same time, a phase circuit is required for the antenna design conditions and the like, the degree of freedom of the antenna design conditions is lowered, and it is difficult to obtain antenna performance such as desired directivity. Further, since the current distribution is concentrated on the loop antenna and the current distribution flowing on the radio base plate is reduced, it is significantly affected by peripheral parts and the human body in the vicinity of the antenna portion, and it is difficult to reduce the thickness. In particular, there is an inconvenience that it is difficult to control the directivity with respect to a limited antenna occupation area such as a long and narrow case.
Furthermore, Patent Document 3 proposes an antenna device in which a plurality of cleaning elements and plate-like elements provided on a ground plane are configured. In particular, in an inverted F type antenna or an inverted L type monopole antenna that requires a quarter of the wavelength with respect to a so-called desired resonance frequency, an antenna using the ground plane is used. High-frequency current easily flows on the (ground plane), and the degree of freedom in design such as antenna design and housing design for peripheral parts, etc. is reduced, and it is difficult to achieve downsizing and desired directivity (antenna characteristics). .

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、薄型化が可能であると共に、細長いアンテナ占有領域であっても指向性を制御可能で、周辺部品の影響も低減可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an antenna device that can be thinned, can control directivity even in an elongated antenna occupation region, and can reduce the influence of peripheral components. The purpose is to do.

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられ該一辺に沿って帯状に延在したアンテナ占有領域と、該アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成された開放型アンテナエレメントと、前記グランド面と前記開放型アンテナエレメントとの間に金属箔でパターン形成され該開放型アンテナエレメントの基端側に沿って延在した調整用エレメントとを備え、前記開放型アンテナエレメントが、前記アンテナ占有領域の端部側の前記グランド面近傍に配された基端側に給電点が設けられると共に前記アンテナ占有領域の略全長にわたって延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子が直列に接続され、前記調整用エレメントが、前記グランド面に基端が接続されていると共に、前記開放型アンテナエレメントと受動素子を介して接続され、前記開放型アンテナエレメント及び前記第1受動素子が、前記調整用エレメントを介して前記グランド面に接続されていることを特徴とする。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, an antenna device according to a first aspect of the present invention includes an insulating substrate body, a ground surface patterned with a metal foil on the substrate body, and an area on which the ground surface is not formed on the substrate body. An antenna occupying region provided in contact with one side of the substrate body and extending in a strip shape along the one side, an open type antenna element patterned with a metal foil in the antenna occupying region, the ground plane and the open type And an adjustment element that is patterned with a metal foil between the antenna element and extends along the base end side of the open antenna element, and the open antenna element is provided on the end side of the antenna occupation region. A feeding point is provided on the base end side disposed in the vicinity of the ground plane and extends over substantially the entire length of the antenna occupying region, and the impedance A first passive element that enhances power, and the adjustment element has a base end connected to the ground plane and is connected to the open antenna element via a passive element, the open antenna element And the first passive element is connected to the ground plane via the adjustment element.

このアンテナ装置では、開放型アンテナエレメントが、アンテナ占有領域の端部側のグランド面近傍に配された基端側に給電点が設けられると共にアンテナ占有領域の略全長にわたって延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子が直列に接続され、調整用エレメントが、グランド面に基端が接続されていると共に、開放型アンテナエレメントと受動素子を介して接続され、開放型アンテナエレメント及び第1受動素子が、調整用エレメントを介してグランド面に接続されているので、第1受動素子により基端側を高インピーダンスにしてグランド面に流れる高周波電流を抑制し、第1受動素子から開放型アンテナエレメントの先端までの長さにより、指向性を制御することができる。したがって、別途、アンテナエレメント部材を基板本体に立設する必要が無いため薄型化が可能であると共に、帯状に延在した細長いアンテナ占有領域であっても指向性や放射効率等のアンテナ性能を向上させることができる。   In this antenna device, the open-type antenna element is provided with a feeding point on the base end side disposed in the vicinity of the ground plane on the end side of the antenna occupying area and extends over substantially the entire length of the antenna occupying area. The first passive element for increasing the impedance is connected in series, the adjustment element is connected to the ground plane at the base end, and is connected to the open antenna element via the passive element. Since one passive element is connected to the ground plane via the adjustment element, the first passive element has a high impedance at the base end side to suppress high-frequency current flowing through the ground plane, and is open from the first passive element. The directivity can be controlled by the length to the tip of the antenna element. Therefore, it is not necessary to stand the antenna element member on the substrate body separately, so that it is possible to reduce the thickness and improve the antenna performance such as directivity and radiation efficiency even in the elongated antenna occupying region extending in a band shape. Can be made.

第2の発明に係るアンテナ装置は、第1の発明において、前記開放型アンテナエレメントの途中又は先端に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、開放型アンテナエレメントの途中又は先端に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されているので、開放型アンテナエレメントの長さを短縮して全体をさらに小型化することができる。
An antenna device according to a second invention is characterized in that, in the first invention, an antenna element of a dielectric antenna is connected to the middle or tip of the open antenna element.
That is, in this antenna device, since the antenna element of the dielectric antenna is connected to the middle or tip of the open antenna element, the length of the open antenna element can be shortened to further reduce the overall size.

第3の発明に係るアンテナ装置は、第1又は第2の発明において、前記調整用エレメントの途中と前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子よりも基端側とを接続する第2受動素子と、前記調整用エレメントの先端と前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子より先端側とを接続する第3受動素子との少なくとも一方を備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、調整用エレメントの途中と開放型アンテナエレメントの第1受動素子よりも基端側とを接続する第2受動素子と、調整用エレメントの先端と開放型アンテナエレメントの第1受動素子より先端側とを接続する第3受動素子との少なくとも一方を備えているので、第2受動素子及び第3受動素子の設定によりフレキシブルに共振周波数調整及びインピーダンス調整を行うことができる。
The antenna device according to a third aspect of the present invention is the antenna device according to the first or second aspect, wherein the second passive element that connects the middle of the adjustment element and a base end side of the open-type antenna element with respect to the first passive element. And at least one of a third passive element that connects the distal end of the adjustment element and the distal end side of the first passive element of the open antenna element.
That is, in this antenna device, the second passive element that connects the middle of the adjustment element and the base end side of the first passive element of the open antenna element, the distal end of the adjustment element, and the first of the open antenna element Since at least one of the third passive element that connects the tip side to the passive element is provided, the resonance frequency adjustment and the impedance adjustment can be flexibly performed by setting the second passive element and the third passive element.

第4の発明に係るアンテナ装置は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子と先端との間に第4受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、開放型アンテナエレメントの第1受動素子と先端との間に第4受動素子が接続されているので、第4受動素子の設定により全体の電気長を調整可能であると共に共振周波数の調整が可能である。
In the antenna device according to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, a fourth passive element is connected between the first passive element and a tip of the open antenna element. Features.
That is, in this antenna device, since the fourth passive element is connected between the first passive element and the tip of the open antenna element, the entire electrical length can be adjusted by setting the fourth passive element. The resonance frequency can be adjusted.

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、開放型アンテナエレメントが、アンテナ占有領域の端部側のグランド面近傍に配された基端側に給電点が設けられると共にアンテナ占有領域の略全長にわたって延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子が直列に接続され、調整用エレメントが、グランド面に基端が接続されていると共に、開放型アンテナエレメントと受動素子を介して接続され、開放型アンテナエレメント及び第1受動素子が、調整用エレメントを介してグランド面に接続されているので、薄型化が可能であると共に、細長いアンテナ占有領域であっても指向性や放射効率等のアンテナ性能を向上させることができる。
The present invention has the following effects.
According to the antenna device of the present invention, the open antenna element is provided with a feeding point on the base end side disposed near the ground plane on the end side of the antenna occupying area and extends over substantially the entire length of the antenna occupying area. The first passive element for increasing the impedance is connected in series to the base end side, and the adjustment element is connected to the ground plane through the base end and is connected to the open antenna element via the passive element. Since the antenna element and the first passive element are connected to the ground plane through the adjustment element, the antenna element and the first passive element can be reduced in thickness, and the antenna performance such as directivity and radiation efficiency can be achieved even in an elongated antenna occupation region. Can be improved.

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the antenna device which concerns on this invention. 本実施形態において、アンテナ装置を示す裏面図である。In this embodiment, it is a back view which shows an antenna device. 本実施形態において、アンテナ装置を示す要部を拡大した平面図である。In this embodiment, it is the top view to which the principal part which shows an antenna device was expanded. 本実施形態において、アンテナ装置を示す配線図である。In this embodiment, it is a wiring diagram which shows an antenna apparatus. 本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図(a)、平面図(b)、正面図(c)、底面図(d)及び背面図(e)である。In this embodiment, they are a perspective view (a), a plan view (b), a front view (c), a bottom view (d), and a rear view (e) showing an antenna element. 本発明に係るアンテナ装置の実施例において、VSWR特性を示すグラフである。In the Example of the antenna apparatus which concerns on this invention, it is a graph which shows a VSWR characteristic. 本発明の実施例において、開放型アンテナエレメントの長さd1が36.5に設定されたときの放射パターンを示すグラフである。In the Example of this invention, it is a graph which shows a radiation pattern when length d1 of an open type antenna element is set to 36.5. 本発明の実施例において、開放型アンテナエレメントの長さd1が16.5mm(a)と26.5mm(b)とに設定されたときの放射パターンを示すグラフである。In the Example of this invention, it is a graph which shows a radiation pattern when length d1 of an open type antenna element is set to 16.5 mm (a) and 26.5 mm (b).

以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図1から図4を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of an antenna device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態におけるアンテナ装置1は、図1から図4に示すように、四角形状とされた絶縁性の基板本体2と、該基板本体2に銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面GNDと、該グランド面GNDが形成されていない領域として基板本体2上に該基板本体2の一辺に接して設けられ該一辺に沿って帯状に延在したアンテナ占有領域AOAと、該アンテナ占有領域AOA内に銅箔等の金属箔でパターン形成され先端に誘電体アンテナのアンテナ素子ATが接続された開放型アンテナエレメント3とを備えている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the antenna device 1 according to the present embodiment includes a rectangular insulating substrate body 2 and a ground plane patterned on the substrate body 2 with a metal foil such as a copper foil. GND, an antenna occupation area AOA which is provided on the board body 2 in contact with one side of the board body 2 as an area where the ground plane GND is not formed and extends in a band shape along the one side, and the antenna occupation area An open antenna element 3 having a pattern formed of a metal foil such as a copper foil in the AOA and having an antenna element AT of a dielectric antenna connected to the tip thereof is provided.

該開放型アンテナエレメント3は、アンテナ占有領域AOAの端部側のグランド面GND近傍に配された基端側に給電点FPが設けられると共にアンテナ占有領域AOAの略全長にわたって延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子P1が直列に接続されている。   The open antenna element 3 is provided with a feeding point FP on the base end side disposed in the vicinity of the ground plane GND on the end side of the antenna occupation area AOA and extends over substantially the entire length of the antenna occupation area AOA. A first passive element P1 that increases impedance on the side is connected in series.

また、このアンテナ装置1は、グランド面GNDと開放型アンテナエレメント3との間に銅箔等の金属箔でパターン形成され該開放型アンテナエレメント3の基端側に沿って延在した調整用エレメント4を備えている。
調整用エレメント4は、グランド面GNDに基端が接続されていると共に、開放型アンテナエレメント3と受動素子を介して接続され、開放型アンテナエレメント3及び第1受動素子P1が、調整用エレメント4を介してグランド面GNDに接続されている。
さらに、アンテナ装置1は、調整用エレメント4の途中と開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1よりも基端側とを接続する第2受動素子P2と、調整用エレメント4の先端と開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1より先端側とを接続する第3受動素子P3との少なくとも一方を備えている。
In addition, the antenna device 1 includes an adjustment element that is patterned with a metal foil such as a copper foil between the ground plane GND and the open antenna element 3 and extends along the base end side of the open antenna element 3. 4 is provided.
The adjustment element 4 has a base end connected to the ground plane GND and is connected to the open antenna element 3 via a passive element. The open antenna element 3 and the first passive element P1 are connected to the adjustment element 4. Is connected to the ground plane GND.
Further, the antenna device 1 includes a second passive element P2 that connects the middle of the adjustment element 4 and a base end side of the first passive element P1 of the open type antenna element 3, and a front end of the adjustment element 4 and an open type. The antenna element 3 includes at least one of the third passive element P3 that connects the front end side of the first passive element P1.

また、開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1と先端(アンテナ素子AT)との間に第4受動素子P4が接続されている。
なお、開放型アンテナエレメント3の電気長は1/2λ(λ:波長)以上に設定されるが、第4受動素子P4は、開放型アンテナエレメント3の中心にある必要は無く、開放型アンテナエレメント3のパターン幅、グランド面GNDとの距離を踏まえて位置を設定して全体の電気長が調整される。
A fourth passive element P4 is connected between the first passive element P1 and the tip (antenna element AT) of the open antenna element 3.
The electrical length of the open antenna element 3 is set to 1 / 2λ (λ: wavelength) or more, but the fourth passive element P4 does not have to be at the center of the open antenna element 3, and the open antenna element 3 The overall electrical length is adjusted by setting the position based on the pattern width 3 and the distance from the ground plane GND.

上記基板本体2は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。
上記アンテナ占有領域AOAは、基板本体2の1つの角部に先端を配して設けられている。
上記グランド面GNDは、基板本体2の表面だけでなく裏面にも形成され、表面のアンテナ占有領域AOAの直下のみ空けてパターン形成されている。
なお、グランド面GNDには、RF回路部品実装領域を設けることができ、複数の部品が実装可能である。
The substrate body 2 is a general printed circuit board, and in this embodiment, a printed circuit board body made of a rectangular glass epoxy resin or the like is employed.
The antenna occupation area AOA is provided with a tip at one corner of the substrate body 2.
The ground plane GND is formed not only on the front surface of the substrate body 2 but also on the back surface, and is formed in a pattern with a space just below the antenna occupation area AOA on the front surface.
Note that an RF circuit component mounting area can be provided on the ground plane GND, and a plurality of components can be mounted.

上記給電点FPには、例えば高周波回路に接続された同軸ケーブル(図示略)の芯線が接続され、該同軸ケーブルのグランド線は、近傍のグランド面GNDに接続される。
なお、上記開放型アンテナエレメント3の部分のうち給電点FPから第1受動素子P1までの間は給電ラインとして機能しており、任意の長さに設定しても構わない。
For example, a core wire of a coaxial cable (not shown) connected to a high-frequency circuit is connected to the feed point FP, and the ground wire of the coaxial cable is connected to a nearby ground plane GND.
Note that the portion of the open antenna element 3 between the feed point FP and the first passive element P1 functions as a feed line, and may be set to an arbitrary length.

この開放型アンテナエレメント3のうち第1受動素子P1からアンテナ素子ATの先端までの長さd1(以下、単に開放エレメント長d1と称す)は、長いほど開放型アンテナエレメント3の先端方向への指向性が強くなり、短いほど開放型アンテナエレメント3の基端方向への指向性が強くなる。すなわち、開放型アンテナエレメント3の延在方向に直交する方向をX方向とし、該延在方向をY方向とし、基板本体2の表面に直交する方向をZ方向としたとき、開放エレメント長d1が長いほど、XY面の90°方向への指向性が強くなり、開放エレメント長d1が短いほど、XY面の270°方向への指向性が強くなる。   In the open antenna element 3, the length d1 from the first passive element P1 to the tip of the antenna element AT (hereinafter simply referred to as the open element length d1) is longer in the direction toward the tip of the open antenna element 3. The shorter the shorter, the stronger the directivity of the open antenna element 3 in the proximal direction. That is, when the direction orthogonal to the extending direction of the open antenna element 3 is the X direction, the extending direction is the Y direction, and the direction orthogonal to the surface of the substrate body 2 is the Z direction, the open element length d1 is The longer the directivity in the 90 ° direction of the XY plane, the stronger the directivity in the 270 ° direction of the XY plane, the shorter the open element length d1.

上記アンテナ素子ATは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図5に示すように、セラミックス等の誘電体21の表面にAg等の導体パターン22が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ATは、開放型アンテナエレメント3の延在方向に沿って設置されている。なお、アンテナ素子ATの先端部は、基板本体1に銅箔等の金属箔でパターン形成されたランド部3aに接着、接続されている。   The antenna element AT is a loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency, and is a chip antenna in which a conductor pattern 22 such as Ag is formed on the surface of a dielectric 21 such as ceramics as shown in FIG. is there. The antenna element AT is installed along the extending direction of the open antenna element 3. The tip of the antenna element AT is bonded and connected to a land portion 3a that is patterned on the substrate body 1 with a metal foil such as a copper foil.

次に、本実施形態のアンテナ装置1における高周波電流の流れについてシミュレーションにより解析した結果を説明する。この解析結果では、開放型アンテナエレメント3の中間部(第4受動素子P4の周辺)を中心に、アンテナ素子AT側及び給電点FP側の両方向に電界が集中した分布が得られていることがわかった。すなわち、アンテナ占有領域AOA内で電界が集中しており、グランド面GND側への高周波電流の流れが抑制されていた。   Next, the result of analyzing the flow of high-frequency current in the antenna device 1 of the present embodiment by simulation will be described. In this analysis result, a distribution is obtained in which the electric field is concentrated in both directions on the antenna element AT side and the feeding point FP side, centering on the intermediate portion of the open antenna element 3 (around the fourth passive element P4). all right. That is, the electric field is concentrated in the antenna occupation area AOA, and the flow of high-frequency current to the ground plane GND side is suppressed.

このように本実施形態のアンテナ装置1では、開放型アンテナエレメント3が、アンテナ占有領域AOAの端部側のグランド面GND近傍に配された基端側に給電点FPが設けられると共にアンテナ占有領域AOAの略全長にわたって延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子P1が直列に接続され、調整用エレメント4が、グランド面GNDに基端が接続されていると共に、開放型アンテナエレメント3と受動素子を介して接続され、開放型アンテナエレメント3及び第1受動素子P1が、調整用エレメント4を介してグランド面GNDに接続されているので、第1受動素子P1により基端側を高インピーダンスにしてグランド面GNDに流れる高周波電流を抑制し、第1受動素子P1から開放型アンテナエレメント3の先端までの長さにより、指向性を制御することができる。したがって、別途、アンテナエレメント部材を基板本体に立設する必要が無いため薄型化が可能であると共に、帯状に延在した細長いアンテナ占有領域AOAであっても、指向性、放射効率等のアンテナ性能を向上させることができる。   As described above, in the antenna device 1 of the present embodiment, the open antenna element 3 is provided with the feeding point FP on the base end side disposed near the ground plane GND on the end side of the antenna occupation area AOA and the antenna occupation area The first passive element P1 extending over substantially the entire length of the AOA and increasing the impedance on the base end side is connected in series, the adjustment element 4 is connected to the ground plane GND, and the open antenna element 3 and the open antenna element 3 and the first passive element P1 are connected to the ground plane GND via the adjustment element 4, so that the base end side is connected by the first passive element P1. The high-frequency current flowing through the ground plane GND with high impedance is suppressed, and the tip of the open antenna element 3 from the first passive element P1. The length at, it is possible to control the directivity. Accordingly, it is not necessary to separately stand an antenna element member on the substrate body, so that the thickness can be reduced and the antenna performance such as directivity and radiation efficiency can be achieved even in the case of the elongated antenna occupation area AOA extending in a strip shape. Can be improved.

また、開放型アンテナエレメント3の先端に誘電体アンテナのアンテナ素子ATが接続されているので、開放型アンテナエレメント3の長さを短縮して全体をさらに小型化することができる。なお、開放型アンテナエレメント3の途中にアンテナ素子ATを接続しても構わない。すなわち、小型化、高性能化の両立を目的とする場合、本実施形態のように先端にアンテナ素子ATを実装し、開放端部分のインピーダンスを高めるように実装することが望ましい。また、小型化、高性能化と共に周辺部品の影響を低減したい場合には、中間にアンテナ素子ATを実装し、中間部分のインピーダンスを高めて高利得化すると共に、アンテナ素子無しの状態に比べ、開放端部分のインピーダンスを高めることが望ましい。これらの効果により、アンテナ占有領域AOA内での電界を更に集中させ、グランド面GND側への高周波電流の流れを抑制することができる。   Further, since the antenna element AT of the dielectric antenna is connected to the tip of the open antenna element 3, the length of the open antenna element 3 can be shortened and the whole can be further downsized. The antenna element AT may be connected in the middle of the open antenna element 3. That is, in order to achieve both miniaturization and high performance, it is desirable to mount the antenna element AT at the tip as in this embodiment and to increase the impedance of the open end portion. Also, if you want to reduce the influence of peripheral parts with downsizing and high performance, mount the antenna element AT in the middle, increase the impedance of the middle part to increase the gain, and compared with the state without the antenna element, It is desirable to increase the impedance of the open end portion. By these effects, the electric field in the antenna occupation area AOA can be further concentrated, and the flow of high-frequency current to the ground plane GND side can be suppressed.

また、調整用エレメント4の途中と開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1よりも基端側とを接続する第2受動素子P2と、調整用エレメント4の先端と開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1より先端側とを接続する第3受動素子P3とを備えているので、第2受動素子P2及び第3受動素子P3の設定によりフレキシブルに共振周波数調整及びインピーダンス調整を行うことができる。
さらに、開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1と先端との間に第4受動素子P4が接続されているので、第4受動素子P4の設定により全体の電気長を調整可能であると共に共振周波数の調整が可能である。
Further, the second passive element P2 connecting the middle of the adjustment element 4 and the proximal end side of the first passive element P1 of the open antenna element 3, the tip of the adjustment element 4, and the first of the open antenna element 3 Since the third passive element P3 that connects the tip side to the first passive element P1 is provided, the resonance frequency adjustment and the impedance adjustment can be flexibly performed by setting the second passive element P2 and the third passive element P3. .
Further, since the fourth passive element P4 is connected between the first passive element P1 and the tip of the open antenna element 3, the entire electrical length can be adjusted and resonance can be made by setting the fourth passive element P4. The frequency can be adjusted.

次に、上記実施形態のアンテナ装置に基づいて作製した実施例において、VSWR特性及び放射パターンについて測定した結果を、図6及び図7を参照して説明する。   Next, in the example produced based on the antenna device of the above embodiment, the results of measuring the VSWR characteristics and the radiation pattern will be described with reference to FIGS.

なお、この実施例のアンテナ装置は、基板本体サイズが110×70mmであり、アンテナ占有領域サイズが40×6mmである。また、開放エレメント長d1が、36.5mmである。
また、各受動素子として、第1受動素子P1は19nHのインダクタ、第2受動素子P2は未実装、第3受動素子P3は0.2pFのコンデンサ、第4受動素子P4は1.0nHのインダクタである。
The antenna device of this embodiment has a substrate body size of 110 × 70 mm and an antenna occupation area size of 40 × 6 mm. The open element length d1 is 36.5 mm.
As each passive element, the first passive element P1 is a 19 nH inductor, the second passive element P2 is not mounted, the third passive element P3 is a 0.2 pF capacitor, and the fourth passive element P4 is a 1.0 nH inductor. is there.

また、開放型アンテナエレメントの延在方向(アンテナ占有領域の延在方向)に直交する方向をX方向とし、開放型アンテナエレメントの延在方向(アンテナ占有領域の延在方向)に沿った方向をY方向とし、基板本体の表面に対する垂直方向をZ方向とした。この際のXY面に対する垂直偏波及び電力利得を測定した。   Further, the direction orthogonal to the extending direction of the open antenna element (the extending direction of the antenna occupying region) is defined as the X direction, and the direction along the extending direction of the open antenna element (the extending direction of the antenna occupying region) is defined. The Y direction was used, and the direction perpendicular to the surface of the substrate body was the Z direction. At this time, vertical polarization and power gain with respect to the XY plane were measured.

図6に示すVSWR特性からわかるように、共振周波数2420MHzの良好な特性が得られている。
また、図7に示す放射パターンからわかるように、270度方向に比べ、90度方向(開放型アンテナエレメントの先端側方向)に強い指向性が得られている。なお、図中のFB比は、「90度方向強度/270度方向強度」を示している。
As can be seen from the VSWR characteristics shown in FIG. 6, good characteristics with a resonance frequency of 2420 MHz are obtained.
Further, as can be seen from the radiation pattern shown in FIG. 7, stronger directivity is obtained in the 90-degree direction (the direction toward the tip of the open antenna element) than in the 270-degree direction. The FB ratio in the figure indicates “90-degree direction strength / 270-degree direction strength”.

次に、開放エレメント長を変えた際の放射パターンを解析した結果を、図8に示す。
図8の(a)は、開放エレメント長d1を16.5mmとしたものであり、アンテナ占有領域の長さを20mmとした際の放射パターンである。また、図8の(b)は、開放エレメント長d1を26.5mmとしたものであり、アンテナ占有領域の長さを30mmとした際の放射パターンである。
Next, FIG. 8 shows the result of analyzing the radiation pattern when the open element length is changed.
FIG. 8A shows a radiation pattern when the open element length d1 is 16.5 mm and the length of the antenna occupation region is 20 mm. FIG. 8B shows a radiation pattern when the open element length d1 is 26.5 mm and the length of the antenna occupation region is 30 mm.

これらの結果、開放エレメント長d1が短い場合、図8の(a)に示すように、90度方向に比べ、270度方向に強い指向性を示し、開放エレメント長d1が長い場合、図8の(b)に示すように、90度方向と270度方向とは同等の指向性を示した。このように、開放エレメント長を変えることで、指向性を制御可能である。   As a result, when the open element length d1 is short, as shown in FIG. 8A, the directivity is stronger in the 270 degree direction than in the 90 degree direction, and when the open element length d1 is long, As shown in (b), the 90 degree direction and the 270 degree direction showed the same directivity. Thus, directivity can be controlled by changing the length of the open element.

なお、本発明は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment and said Example, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

また、上記実施形態では、基板本体の1つの角部に1つのアンテナ占有領域を設けて1つのアンテナを設けているが、基板本体の2つの角部にそれぞれアンテナ占有領域を設けて2つのアンテナを設けても構わない。この場合、2つのアンテナにおいて別々の指向性を得るように設定することが可能である。例えば、一方のアンテナは、90度方向に指向性を有するように設定し、他方のアンテナは、270度方向に指向性を有するように設定してもよい。
さらに、上記実施形態では、基板本体の角部にアンテナ占有領域を設けているが、基板本体の一辺における中央部にアンテナ占有領域を設けても構わない。
In the above embodiment, one antenna occupying region is provided at one corner of the substrate body and one antenna is provided. However, two antennas are provided by providing antenna occupying regions at two corners of the substrate body, respectively. May be provided. In this case, the two antennas can be set to obtain different directivities. For example, one antenna may be set to have directivity in the 90 degree direction, and the other antenna may be set to have directivity in the 270 degree direction.
Furthermore, in the above-described embodiment, the antenna occupation area is provided at the corner of the board body. However, the antenna occupation area may be provided at the center of one side of the board body.

1…アンテナ装置、2…基板本体、3…開放型アンテナエレメント、4…調整用エレメント、AT…アンテナ素子、GND…グランド面、FP…給電点、P1…第1受動素子、P2…第2受動素子、P3…第3受動素子、P4…第4受動素子   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna apparatus, 2 ... Board | substrate main body, 3 ... Open type antenna element, 4 ... Adjustment element, AT ... Antenna element, GND ... Ground surface, FP ... Feeding point, P1 ... 1st passive element, P2 ... 2nd passive Element, P3 ... third passive element, P4 ... fourth passive element

Claims (4)

絶縁性の基板本体と、
該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、
該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられ該一辺に沿って帯状に延在した細長いアンテナ占有領域と、
該アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成された開放型アンテナエレメントと、
前記グランド面と前記開放型アンテナエレメントとの間に金属箔でパターン形成され該開放型アンテナエレメントの基端側に沿って延在した調整用エレメントとを備え、
前記開放型アンテナエレメントが、前記アンテナ占有領域の端部側の前記グランド面近傍に配された基端側に給電点が設けられると共に前記アンテナ占有領域の略全長にわたって金属箔でパターン形成されて延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子が直列に接続され、
前記調整用エレメントが、前記グランド面に基端が接続されていると共に、前記開放型アンテナエレメントと受動素子を介して接続され、
前記開放型アンテナエレメント及び前記第1受動素子が、前記調整用エレメントを介して前記グランド面に接続され
前記金属箔でパターン形成された前記開放型アンテナエレメントが、前記給電点とは反対側の前記アンテナ占有領域の端部近傍にまで延在し、
前記第1受動素子が、前記開放型アンテナエレメントの基端側を高インピーダンスにして前記グランド面に流れる高周波電流を抑制し、前記第1受動素子から前記開放型アンテナエレメントの先端までの長さにより指向性を制御する素子であることを特徴とするアンテナ装置。
An insulating substrate body;
A ground surface patterned with a metal foil on the substrate body;
An elongated antenna occupying region provided in contact with one side of the substrate body on the substrate body as an area where the ground plane is not formed and extending in a band shape along the one side;
An open antenna element patterned with a metal foil in the antenna occupation area;
An adjustment element that is patterned with a metal foil between the ground plane and the open antenna element and extends along the base end side of the open antenna element;
The open-type antenna element is provided with a feeding point on the base end side arranged near the ground plane on the end side of the antenna occupying area, and is extended by being patterned with a metal foil over substantially the entire length of the antenna occupying area. A first passive element that increases impedance on the proximal side is connected in series;
The adjustment element has a base end connected to the ground plane, and is connected to the open antenna element via a passive element,
The open antenna element and the first passive element are connected to the ground plane via the adjustment element ;
The open antenna element patterned with the metal foil extends to the vicinity of the end of the antenna occupying region on the side opposite to the feeding point,
The first passive element suppresses a high-frequency current flowing through the ground plane by setting a base end side of the open antenna element to a high impedance, and depends on a length from the first passive element to a tip of the open antenna element. An antenna device characterized by being an element that controls directivity .
請求項1に記載のアンテナ装置において、
前記開放型アンテナエレメントの途中又は先端に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
The antenna device according to claim 1,
An antenna device, wherein an antenna element of a dielectric antenna is connected to the middle or tip of the open antenna element.
請求項1又は2に記載のアンテナ装置において、
前記調整用エレメントの途中と前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子よりも基端側とを接続する第2受動素子と、前記調整用エレメントの先端と前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子より先端側とを接続する第3受動素子との少なくとも一方を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
In the antenna device according to claim 1 or 2,
A second passive element that connects the middle of the adjustment element and a base end side of the open antenna element with respect to the first passive element; a distal end of the adjustment element; and the first passive element of the open antenna element. An antenna device comprising at least one of a third passive element that connects a tip side to an element.
請求項1から3のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子と先端との間に第4受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
In the antenna device according to any one of claims 1 to 3,
4. An antenna device, wherein a fourth passive element is connected between the first passive element and the tip of the open antenna element.
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