JP6629896B2 - Antenna device and measuring device using the antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ装置および該アンテナ装置を用いた測定装置に関する。 The present invention relates to an antenna device and a measuring device using the antenna device.
電波を送受信する機能を有する装置について、その研究開発や検査のために、電波の送受信特性が測定されている。測定の対象となる装置(被測定装置)としては、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の携帯端末や各種アンテナが挙げられる。 For a device having a function of transmitting and receiving radio waves, transmission and reception characteristics of radio waves are measured for research and development and inspection. Examples of devices to be measured (devices to be measured) include mobile terminals such as mobile phones, smartphones, and tablet terminals, and various antennas.
一般に、この種の測定装置では、電波無響室に設置された被測定装置から送信される電波をテスト用アンテナにより受信し、その受信信号を分析して被測定装置の電波送信特性を測定する。また、電波無響室内でテスト用アンテナから電波を送信して被測定装置に受信させ、その受信結果を分析して被測定装置の電波受信特性を測定する。 Generally, in this type of measuring device, a radio wave transmitted from a device under test installed in a radio anechoic chamber is received by a test antenna, and the received signal is analyzed to measure the radio wave transmission characteristics of the device under test. . Further, a radio wave is transmitted from the test antenna in the radio wave anechoic chamber and received by the device under test, and the reception result is analyzed to measure the radio wave reception characteristics of the device under test.
電波の送受信特性の測定に用いられるテスト用アンテナは、各種被検査装置の電波送受信性能に応じる必要があるため、周波数特性は広帯域であることが望ましい。例えば、直線偏波を送受信する広帯域アンテナとして、テーパスロットアンテナ(TSA(Tapered Slot Antenna))は既に知られている(例えば、特許文献1参照)。 The test antenna used for measuring the transmission / reception characteristics of radio waves needs to correspond to the radio transmission / reception performance of various devices under test, so that the frequency characteristics are desirably broadband. For example, a tapered slot antenna (TSA (Tapered Slot Antenna)) is already known as a broadband antenna for transmitting and receiving linearly polarized waves (for example, see Patent Document 1).
特許文献1には、誘電体基板と、該誘電体基板上に設けられた一対の金属膜と、該一対の金属膜間にテーパ状に広がるスロットラインとを有するテーパスロットアンテナが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載のアンテナにあっては、誘電体基板に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波しか測定することができなかった。誘電体基板に垂直な方向に電場振動面を有する直線偏波を測定するためには、テスト用アンテナを90°回転させるか、或いは、被測定装置を90°回転させる必要があった。
However, in the antenna described in
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、水平偏波と垂直偏波の両方を同時に送信または受信することができるアンテナ装置および該アンテナ装置を用いた測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides an antenna device capable of simultaneously transmitting or receiving both horizontal polarization and vertical polarization, and a measurement device using the antenna device. The purpose is to do.
本発明の請求項1に係るアンテナ装置は、上記目的達成のため、誘電体からなる第1の基板(20)と、前記第1の基板の一面(20a)に設けられた第1アンテナ導体(21)および他面(20b)に設けられた第2アンテナ導体(23)と、前記第1の基板の第1端面(20c)に向かって開口している第1スロット(25)と、を有する第1のアンテナ素子(2)と、誘電体からなる第2の基板(30)と、前記第2の基板の一面(30a)に設けられた第3アンテナ導体(31)および他面(30b)に設けられた第4アンテナ導体(33)と、を有する第2のアンテナ素子(3)と、を備え、前記第2の基板は、第2端面(30c)に対向する第3端面(30d)と第4端面(30e)、および前記第3端面の端あるいは前記第4端面の端のいずれかを含む第5端面(30f)を有し、前記第4端面は前記第2端面と前記第3端面の間に位置し、前記第1の基板と前記第2の基板とが交差するように、少なくとも前記第2の基板の前記第4端面が前記第1の基板の前記第1スロットに挿通され、前記第2の基板の前記第4端面は、前記第5端面から離れるほど前記第2端面との距離が小さくなるよう傾斜していることを特徴とする。
To achieve the above object, the antenna device according to
上述のように、本発明の請求項1に係るアンテナ装置において、第1のアンテナ素子の第1の基板は、第1端面に向かって開口している第1スロットを有している。また、第2のアンテナ素子の第2の基板は、第2端面に対向する第3端面と第4端面を有し、第4端面は第2端面と第3端面の間に位置している。そして、第1の基板と第2の基板とが交差するように、第2の基板の第4端面が第1の基板の第1スロットに挿通されている。
As described above, in the antenna device according to
この構成により、第1のアンテナ素子が、第1の基板に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、水平偏波)を送信または受信し、同時に、第2のアンテナ素子が、第2の基板に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、垂直偏波)を送信または受信することができる。 With this configuration, the first antenna element transmits or receives a linearly polarized wave (for example, a horizontally polarized wave) having an electric field vibration plane in a direction parallel to the first substrate, and at the same time, the second antenna element A linearly polarized wave (for example, a vertically polarized wave) having an electric field vibration plane in a direction parallel to the second substrate can be transmitted or received.
また、本発明の請求項1に係るアンテナ装置では、第2の基板は、第2端面に対向する第3端面と第4端面を有し、第4端面は第2端面と第3端面の間に位置している。すなわち、第2の基板には、第3端面と第4端面とにより画定される切り欠き部が形成されている。この構成により、第1の基板の第1スロットに第2の基板を挿入して組み立てる際、第2の基板を第1の基板に対して横スライドさせることができ、組み立てが容易になる。また、第2の基板の第4端面は、第5端面から離れるほど第2端面との距離が小さくなるよう傾斜しているので、第1の基板に対して第2の基板を横スライドさせて組み立てる際、第2の基板の第4端面を、第1の基板の第1スロットに挿通させるのが容易になる。
Further, in the antenna device according to
本発明の請求項2に係るアンテナ装置では、前記第2の基板の前記第5端面は、前記第1の基板に当接している。
In the antenna device according to
この構成により、本発明の請求項2に係るアンテナ装置は、第1の基板に対して第2の基板を横スライドさせて組み立てる際、第2の基板の第5端面が第1の基板に突き当るまで横スライドさせることで、第2の基板の横方向の位置決めを容易に行うことができる。
With this configuration, when assembling the antenna device according to
本発明の請求項3に係るアンテナ装置は、誘電体からなる第1の基板(20)と、前記第1の基板の一面(20a)に設けられた第1アンテナ導体(21)および他面(20b)に設けられた第2アンテナ導体(23)と、前記第1の基板の第1端面(20c)に向かって開口している第1スロット(25)と、を有する第1のアンテナ素子(2)と、誘電体からなる第2の基板(30)と、前記第2の基板の一面(30a)に設けられた第3アンテナ導体(31)および他面(30b)に設けられた第4アンテナ導体(33)と、を有する第2のアンテナ素子(3)と、を備え、前記第2の基板は、第2端面(30c)に対向する第3端面(30d)と第4端面(30e)、および前記第2端面と前記第4端面とを接続する第7端面を有し、前記第4端面は前記第2端面と前記第3端面の間に位置し、前記第1の基板と前記第2の基板とが交差するように、少なくとも前記第2の基板の前記第4端面が前記第1の基板の前記第1スロットに挿通されることを特徴とする。
An antenna device according to
この構成により、本発明の請求項3に係るアンテナ装置は、第1のアンテナ素子が、第1の基板に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、水平偏波)を送信または受信し、同時に、第2のアンテナ素子が、第2の基板に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、垂直偏波)を送信または受信することができる。また、第2の基板は、第2端面に対向する第3端面と第4端面を有し、第4端面は第2端面と第3端面の間に位置している。すなわち、第2の基板には、第3端面と第4端面とにより画定される切り欠き部が形成されている。この構成により、第1の基板の第1スロットに第2の基板を挿入して組み立てる際、第2の基板を第1の基板に対して横スライドさせることができ、組み立てが容易になる。
With this configuration, in the antenna device according to
本発明の請求項4に係るアンテナ装置では、前記第2の基板は、前記第3端面の端あるいは、前記第4端面の端のいずれかを含む第5端面(30f)を有している。 In the antenna device according to claim 4 of the present invention, the second substrate has a fifth end surface (30f) including either the end of the third end surface or the end of the fourth end surface .
この構成により、本発明の請求項4に係るアンテナ装置は、第1の基板に対して第2の基板を横スライドさせて組み立てる際、第2の基板の第5端面がストッパとして働き、横スライドの範囲を限定することができる。 With this configuration, in the antenna device according to claim 4 of the present invention, when assembling the second substrate horizontally with respect to the first substrate, the fifth end surface of the second substrate acts as a stopper, and Can be limited .
本発明の請求項5に係るアンテナ装置では、前記第1アンテナ導体と前記第2アンテナ導体は、前記第1の基板に導体パターンにより形成され、前記第3アンテナ導体と前記第4アンテナ導体は、前記第2の基板に導体パターンにより形成されている。 In the antenna device according to claim 5 of the present invention, the first antenna conductor and the second antenna conductor are formed by a conductor pattern on the first substrate, and the third antenna conductor and the fourth antenna conductor are The second substrate is formed of a conductor pattern.
この構成により、本発明の請求項5に係るアンテナ装置は、フォトリソグラフィ技術により第1アンテナ導体、第2アンテナ導体、第3アンテナ導体および第4アンテナ導体を第1の基板または第2の基板に容易に形成することができる。 With this configuration, the antenna device according to claim 5 of the present invention provides the first antenna conductor, the second antenna conductor, the third antenna conductor, and the fourth antenna conductor on the first substrate or the second substrate by photolithography. It can be easily formed.
本発明の請求項6に係るアンテナ装置は、前記第1の基板の前記一面に、導体パターンにより形成され且つ前記第1アンテナ導体に接続された第1伝送路が設けられ、前記第1の基板の前記他面に、導体パターンにより形成され且つ前記第2アンテナ導体に接続された第2伝送路が設けられ、前記第1伝送路と前記第2伝送路とが前記第1の基板を挟んで対向しており、前記第2の基板の前記一面に、導体パターンにより形成され且つ前記第3アンテナ導体に接続された第3伝送路が設けられ、前記第2の基板の前記他面に、導体パターンにより形成され且つ前記第4アンテナ導体に接続された第4伝送路が設けられ、前記第3伝送路と前記第4伝送路とが前記第2の基板を挟んで対向している。 The antenna device according to claim 6, wherein the first substrate is provided with a first transmission line formed of a conductor pattern and connected to the first antenna conductor on the one surface of the first substrate. A second transmission path formed of a conductor pattern and connected to the second antenna conductor is provided on the other surface of the first transmission path, and the first transmission path and the second transmission path sandwich the first substrate. A third transmission path formed by a conductor pattern and connected to the third antenna conductor is provided on the one surface of the second substrate, and a conductor is provided on the other surface of the second substrate. A fourth transmission path formed by a pattern and connected to the fourth antenna conductor is provided, and the third transmission path and the fourth transmission path face each other with the second substrate interposed therebetween.
この構成により、本発明の請求項6に係るアンテナ装置は、第1伝送路と第2伝送路が第1の基板を挟んでペアストリップ線路を形成している。これにより、第1アンテナ導体と第2アンテナ導体への電力の供給、および第1アンテナ導体と第2アンテナ導体からの信号の伝送を効率的に行うことができる。同様に、第3伝送路と第4伝送路が第2の基板を挟んでペアストリップ線路を形成している。これにより、第3アンテナ導体と第4アンテナ導体への電力の供給、および第3アンテナ導体と第4アンテナ導体からの信号の伝送を効率的に行うことができる。また、アンテナ性能の狭帯域化をもたらすインピーダンス整合用スタブが不要なため、アンテナの広帯域化を実現することができる。 With this configuration, in the antenna device according to claim 6 of the present invention, the first transmission path and the second transmission path form a pair strip line with the first substrate interposed therebetween. Thus, it is possible to efficiently supply power to the first antenna conductor and the second antenna conductor and transmit signals from the first antenna conductor and the second antenna conductor. Similarly, the third transmission line and the fourth transmission line form a pair strip line with the second substrate interposed therebetween. This makes it possible to efficiently supply power to the third antenna conductor and the fourth antenna conductor and transmit signals from the third antenna conductor and the fourth antenna conductor. In addition, since an impedance matching stub that narrows the band of the antenna performance is unnecessary, it is possible to realize a wider band of the antenna.
本発明の請求項7に係るアンテナ装置では、前記第1スロットは、前記第1の基板の前記第1アンテナ導体と前記第2アンテナ導体との間隙に対応する部分が切り欠かれてなり、前記第1端面に向かって漸次拡大する部分を有し、前記第2のアンテナ素子は、前記第2の基板の第2端面に向かって開口している第2スロット(35)を有し、前記第2スロットは、前記第2の基板の前記第3アンテナ導体と前記第4アンテナ導体との間隙に対応する部分が切り欠かれてなり、前記第2の基板の前記第2端面に向かって漸次拡大する部分を有している。 In the antenna device according to claim 7 of the present invention, the first slot is formed by cutting out a portion of the first substrate corresponding to a gap between the first antenna conductor and the second antenna conductor, The second antenna element has a second slot (35) opening toward a second end face of the second substrate, the second antenna element having a portion gradually expanding toward a first end face; The two slots are formed by cutting out a portion of the second substrate corresponding to a gap between the third antenna conductor and the fourth antenna conductor, and gradually expand toward the second end surface of the second substrate. It has a part to do.
この構成により、本発明の請求項7に係るアンテナ装置は、第1アンテナ導体と第2アンテナ導体との間隙、および第3アンテナ導体と第4アンテナ導体との間隙に対応する基板部分が切り欠かれているので、送受信する電波の基板での減衰を低減することができる。 With this configuration, in the antenna device according to claim 7 of the present invention, the substrate portion corresponding to the gap between the first antenna conductor and the second antenna conductor and the gap between the third antenna conductor and the fourth antenna conductor is notched. Therefore, the attenuation of the radio wave to be transmitted and received on the substrate can be reduced.
本発明の請求項8に係るアンテナ装置では、前記第1スロットは、前記第1スロットの前記第1端面に向かって漸次拡大する前記部分の先端部(25a)から前記第1端面に対向する第6端面(20d)に直交する方向に延びるスリット(26)をさらに含んでいる。 In the antenna device according to claim 8 of the present invention, the first slot is opposed to the first end face from a tip end (25a) of the portion gradually expanding toward the first end face of the first slot. It further includes a slit (26) extending in a direction orthogonal to the six end faces (20d).
この構成により、本発明の請求項8に係るアンテナ装置では、第1スロットは、テーパ状の切り欠き部分の先端部から延びたスリットを有し、そのスリットに第2の基板が挿入されるようになっている。これにより、第2の基板の動きが規制されるので、アンテナ装置の組立てが容易になる。 With this configuration, in the antenna device according to claim 8 of the present invention, the first slot has a slit extending from the tip of the tapered notch, and the second substrate is inserted into the slit. It has become. Thereby, the movement of the second substrate is regulated, so that the antenna device can be easily assembled.
本発明の請求項9に係る測定装置は、電波無響室(101)と、前記電波無響室の内壁に設けられた電波吸収体(102)と、前記電波無響室の内部に設けられた請求項1〜8のいずれか1項に記載のアンテナ装置(1)と、前記アンテナ装置に接続された信号分析器(103)と、を備え、前記電波無響室の内部に設置された被測定装置(120)により放射された電波の水平偏波成分および垂直偏波成分が前記アンテナ装置により同時に受信されてそれぞれ第1の受信信号および第2の受信信号として前記信号分析器に送られ、前記第1の受信信号および前記第2の受信信号に基づいて前記信号分析器により前記被測定装置の電波送信特性が測定されることを特徴とする。
A measuring device according to a ninth aspect of the present invention is provided with a radio anechoic chamber (101), a radio wave absorber (102) provided on an inner wall of the radio anechoic chamber, and a radio wave anechoic chamber. An antenna device (1) according to any one of
この構成により、本発明の請求項9に係る測定装置は、被測定装置が放射する電波の水平偏波成分および垂直偏波成分を同時に受信し、各偏波成分に基づいて被測定装置の電波送信特性を効率的に測定することができる。 With this configuration, the measuring apparatus according to the ninth aspect of the present invention simultaneously receives the horizontal polarization component and the vertical polarization component of the radio wave radiated by the device under test, and based on each polarization component, Transmission characteristics can be measured efficiently.
本発明の請求項10に係る測定装置は、電波無響室(101)と、前記電波無響室の内壁に設けられた電波吸収体(102)と、前記電波無響室の内部に設けられた請求項1〜8のいずれか1項に記載の第1のアンテナ装置(1a)および請求項1〜8のいずれか1項に記載の第2のアンテナ装置(1b)と、前記第1のアンテナ装置に接続された信号発生器(104)と、前記第2のアンテナ装置に接続された信号分析器(103)と、を備え、前記信号発生器により生成された第1の送信信号および第2の送信信号が前記第1のアンテナ装置に送られ該第1のアンテナ装置よりそれぞれ水平偏波および垂直偏波として同時に放射され、放射された前記水平偏波および前記垂直偏波が前記電波無響室の内部に設置された被測定装置(120)により受信され、受信した前記水平偏波および前記垂直偏波に応答して前記被測定装置により放射された応答電波が前記第2のアンテナ装置により水平偏波成分および垂直偏波成分として同時に受信されてそれぞれ第1の受信信号および第2の受信信号として前記信号分析器に送られ、前記第1の受信信号および前記第2の受信信号に基づいて前記信号分析器により前記被測定装置の電波送受信特性が測定されることを特徴とする。
A measuring apparatus according to claim 10 of the present invention is provided in a radio anechoic chamber (101), a radio wave absorber (102) provided on an inner wall of the radio anechoic chamber, and provided inside the radio anechoic chamber. The first antenna device (1a) according to any one of
この構成により、本発明の請求項10に係る測定装置は、第1のアンテナ装置から水平偏波と垂直偏波を同時に放射し、携帯端末などの被測定装置の応答電波の水平偏波成分と垂直偏波成分を第2のアンテナ装置で同時に受信し、受信した各偏波成分に基づいて被測定装置の電波送受信特性を効率的に測定することができる。 With this configuration, the measuring device according to claim 10 of the present invention simultaneously radiates the horizontal polarization and the vertical polarization from the first antenna device, and outputs the horizontal polarization component of the response radio wave of the device to be measured such as a portable terminal. The vertically polarized wave components are simultaneously received by the second antenna device, and the radio wave transmission / reception characteristics of the device under test can be efficiently measured based on the received polarized wave components.
本発明の請求項11に係るアンテナ装置は、誘電体からなる第1の基板(20)と、前記第1の基板の一面(20a)に設けられた第1アンテナ導体(21)および他面(20b)に設けられた第2アンテナ導体(23)と、前記第1の基板の第1端面(20c)に向かって開口している第1スロット(25)と、を有する第1のアンテナ素子(2)と、誘電体からなる第2の基板(30)と、前記第2の基板の一面(30a)に設けられた第3アンテナ導体(31)および他面(30b)に設けられた第4アンテナ導体(33)と、を有する第2のアンテナ素子(3)と、を備え、前記第2の基板は、第2端面(30c)に対向する第3端面(30d)を有し、前記第1の基板と第2の基板とが交差するように、少なくとも前記第2の基板が前記第1スロットに挿通され、前記第3端面の長手方向と前記第2端面の長手方向は前記第1スロットの長さに応じた所定の角度(φ)を有することを特徴とする。 An antenna device according to claim 11 of the present invention is a first substrate (20) made of a dielectric, a first antenna conductor (21) provided on one surface (20a) of the first substrate, and another surface ( A first antenna element (20) having a second antenna conductor (23) provided in the first substrate (20b) and a first slot (25) opening toward the first end surface (20c) of the first substrate (20). 2), a second substrate (30) made of a dielectric, a third antenna conductor (31) provided on one surface (30a) of the second substrate, and a fourth substrate provided on the other surface (30b). An antenna conductor (33); and a second antenna element (3) having an antenna conductor (33), wherein the second substrate has a third end face (30d) opposed to a second end face (30c), At least the second substrate so that the first substrate and the second substrate intersect with each other Is inserted into the first slot, the longitudinal direction of the longitudinal and the second end surface of the third end face is characterized by a predetermined angle (phi) corresponding to the length of the first slot.
この構成により、本発明の請求項11に係るアンテナ装置は、水平偏波と垂直偏波の両方を同時に送信または受信することができる。また、第1の基板の第1スロットに第2の基板を挿入して組み立てる際、第2の基板を第1の基板に対して横スライドさせることができ、組み立てが容易になる。 With this configuration, the antenna device according to claim 11 of the present invention can simultaneously transmit or receive both horizontally polarized waves and vertically polarized waves. When the second substrate is inserted into the first slot of the first substrate and assembled, the second substrate can be slid laterally with respect to the first substrate, which facilitates the assembly.
本発明の請求項12に係るアンテナ装置では、前記第3端面の中心(O)から前記第2端面までの距離(L)は、前記第1スロットの長さよりも短くなっている。 In the antenna device according to claim 12 of the present invention, the distance (L) from the center (O) of the third end face to the second end face is shorter than the length of the first slot.
この構成により、本発明の請求項12に係るアンテナ装置は、第1の基板に対して第2の基板を横スライドさせて組み立てる際、第2の基板を第1の基板の第1スロットに挿通させるのが容易になる。 With this configuration, when assembling the antenna device according to claim 12 of the present invention by sliding the second substrate laterally with respect to the first substrate, the second substrate is inserted into the first slot of the first substrate. It is easier to do that.
本発明によれば、水平偏波と垂直偏波の両方を同時に送信または受信することができるアンテナ装置および該アンテナ装置を用いた測定装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an antenna device that can simultaneously transmit or receive both horizontal polarization and vertical polarization, and a measurement device that uses the antenna device.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置1は、第1のアンテナ素子2と第2のアンテナ素子3とを有している。第1のアンテナ素子2は、X−Z平面に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、水平偏波)を送受信し、第2のアンテナ素子3は、Y−Z平面に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、垂直偏波)を送受信するようになっている。すなわち、アンテナ装置1は、いわゆる両偏波アンテナである。また、アンテナ装置1は、電波の送受信方向に指向性を有している(Z方向の指向性)。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, an
本実施形態に係るアンテナ装置1は、例えば、スマートフォンやタブレット端末などの携帯端末、或いはアンテナの電波送受信特性を測定するために、電波無響室内でテスト用アンテナとして使用されるものである。アンテナ装置1が送受信可能な電波の周波数帯は、例えば、28GHz帯(23〜31GHz)または39GHz帯(35〜43GHz)である。
The
[第1のアンテナ素子]
図2に示すように、第1のアンテナ素子2は、誘電体からなる第1の基板20と、第1の基板20の一方の面である第1面20aに設けられた第1アンテナ導体21と、第1の基板20の他方の面である第2面20bに設けられた第2アンテナ導体23とを有している。第1のアンテナ素子2は、さらに、第1の基板の第1端面20cに向かって開口している第1スロット25を有している。第1スロット25の幅は、第2の基板30を挿入できるように、第2の基板30の厚みより若干広くなっている。
[First antenna element]
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23の間隔は、第1の基板20の第1端面20cに向かって漸次拡大している。すなわち、第1のアンテナ素子2は、所謂テーパスロットアンテナになっている。第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23のなす角度θ1は、第1のアンテナ素子2から放射される電波のビーム幅を定めるパラメータであり、被測定装置の位置およびその位置の変動範囲を考慮して決定されるものである。限定するものではないが、例えば、θ1=15°である。
As shown in FIG. 2, the distance between the
第1の基板20は、伝送損失を抑えて広帯域化を実現するために低誘電率・低誘電正接の誘電体製プリント基板である。このプリント基板は、両面基板であるが、任意の層数の多層基板を用いてもよいことは勿論である。図2に示すように、第1の基板20の形状は、幅W1、高さH1の矩形である。限定するものではないが、例えば、幅W1が60mm、高さH1が80mm、厚さが0.3mmである。
The
第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23は、第1の基板20の第1面20aと第2面20bとにそれぞれ形成された銅箔の導体パターンである。図2(a)に示すように、第1アンテナ導体21は、平面視の外形が四角形である。該四角形の一辺は、第1端面20cに沿って延び、それに続く一辺は、第1端面20cに垂直な方向(Z方向)に所定長さ延び、それに続く一辺は、第1スロット25の先端部25aに向かって延びている。図2(b)に示すように、第2アンテナ導体23は、第1アンテナ導体21と同形である。
The
本実施形態の第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23は、上述のように四角形であるが、形状はこれに限定されず、三角形、五角形など任意の多角形にしてもよい。また、多角形の何れかの辺あるいは全部の辺を湾曲させた形状にしてもよい。また、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23は、アンテナ特性を調整するために、形状を異ならせてもよい。
The
第1の基板20の第1面20aには、銅箔からなる導体パターンで形成された第1伝送路22が形成されている。第1伝送路22は、一端が第1アンテナ導体21に接続され、他端が同軸コネクタ27の中心導体に接続されている。また、第1の基板20の第2面20bには、銅箔からなる導体パターンで形成された第2伝送路24が形成されている。第2伝送路24は、一端が第2アンテナ導体23に接続され、他端が同軸コネクタ27の外部導体に接続されている。
On the
図2および図4(a)に示すように、第1伝送路22と第2伝送路24は、第1の基板20を挟んで対向し、ペアストリップ線路を形成している。また、図4(b)に示すように、第2伝送路24は、同軸コネクタ27に接続される側の端部が末広がり状に形成され、第1伝送路22と第2伝送路24とがマイクロストリップ線路を形成している。また、図4(c)に示すように、第1の基板20の第1面20aに形成された第1アンテナ導体21と、第2面20bに形成された第2アンテナ導体23は、第1スロット25を挟んで斜向かいに配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 4A, the
同軸コネクタ27は、第1の基板20の第1端面20cの両端に隣接する第7端面20gおよび第8端面20hのいずれか一方に設けられる。同軸コネクタ27として、Kコネクタが用いられているが、種類はこれに限定されるものではない。
The
[第2のアンテナ素子]
次に、第2のアンテナ素子3について説明する。
[Second antenna element]
Next, the
図3に示すように、第2のアンテナ素子3は、誘電体からなる第2の基板30と、第2の基板30の一方の面である第3面30aに設けられた第3アンテナ導体31と、第2の基板30の他方の面である第4面30bに設けられた第4アンテナ導体33とを有している。
As shown in FIG. 3, the
第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33との間隔は、第2の基板30の第2端面30cに向かって漸次拡大している。第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33のなす角度θ2は、第2のアンテナ素子3から放射される電波のビーム幅を定めるパラメータである。この角度θ2は、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23の角度θ1と等しくなっているが、互いに異なる角度にしてもよい。
The distance between the
第2の基板30は、第1の基板20と同じ材質のプリント基板からなり、形状も第1の基板20と同様に幅W2、高さH3の矩形である。すなわち、W1=W2,H1=H3である。アンテナ特性を調整するために、第1の基板20と第2の基板30を互いに異なる形状にしてもよいし、異なる材質で構成してもよい。
The
第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33は、第2の基板30の第3面30aと第4面30bとにそれぞれ形成された銅箔の導体パターンである。図3(a)に示すように、第3アンテナ導体31は、平面視が四角形である。該四角形の一辺は、第2端面30cに沿って延び、それに続く一辺は、第1端面20cに垂直な方向(Z方向)に所定長さ延びている。
The
図3(b)に示すように、第4アンテナ導体33は第3アンテナ導体31と同形である。第3アンテナ導体31および第4アンテナ導体33は、第1アンテナ導体21および第2アンテナ導体23と同形にしてもよいし、第1のアンテナ素子2と第2のアンテナ素子3のアンテナ特性のずれを無くすよう調整するために、形状を異ならせてもよい。
As shown in FIG. 3B, the
図3に示すように、第2の基板30は、第2端面30cに対向する第3端面30dと第4端面30eを有しており、第4端面30eは第2端面30cと第3端面30dの間に位置している。第4端面30eの幅W3は、第2の基板30の幅W2の半分に第1の基板20の板厚tの半分を加えた大きさにほぼ等しい。すなわち、W3≒W2/2+t/2である。
As shown in FIG. 3, the
第2の基板30は、第3端面30dの一端と第4端面30eの一端を含む(接続する)第5端面30fを有している。この第5端面30fは、第3端面30dと第4端面30eの段差部を形成しており、その高さH4は、第1の基板20の第1スロット25の先端部25aから第6端面20dまでの距離H2(図2参照)より若干大きくなっている。別言すれば、第2の基板30の第3端面30dの側に、幅W3、高さH4の矩形状の切り欠き部36が形成されている。この構成により、第1の基板20に対して第2の基板30を横スライドさせて組み立てるのが容易になる。
The
第2の基板30の第3面30aには、銅箔からなる導体パターンで形成された第3伝送路32が形成されている。第3伝送路32は、一端が第3アンテナ導体31に接続され、他端が同軸コネクタ37の中心導体に接続されている。第2の基板30の第4面30bには、銅箔からなる導体パターンで形成された第4伝送路34が形成されている。第4伝送路34は、一端が第4アンテナ導体33に接続され、他端が同軸コネクタ37の外部導体に接続されている。
On the
図3および図5(a)に示すように、第3伝送路32と第4伝送路34は、第2の基板30を挟んで対向し、ペアストリップ線路を形成している。また、図5(b)に示すように、第4伝送路34は、同軸コネクタ37に接続される側の端部が末広がり状に形成され、第3伝送路32と第4伝送路34とがマイクロストリップ線路を形成している。また、図5(c)に示すように、第2の基板30の第3面30aに形成された第3アンテナ導体31と、第4面30bに形成された第4アンテナ導体33は、第2の基板30を挟んで斜向かいに配置されている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 5A, the
次に、本実施形態に係るアンテナ装置1の立体構造について説明する。
Next, the three-dimensional structure of the
図1に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置1は、第1のアンテナ素子2と第2のアンテナ素子3とが直交するように、第1の基板20と第2の基板30とが組み立てられている。具体的には、第1の基板20と第2の基板30とが直交するように、少なくとも第2の基板30の第4端面30eが、第1の基板20の第1スロット25に挿通されている。
As shown in FIG. 1, in the
より具体的には、アンテナ装置1は、第2の基板30の中心線T2に沿った部分が、第1の基板20の第1スロット25に挟まれている。すなわち、第1の基板20の中心線T1と第2の基板30の中心線T2とが一致するように、第1の基板20と第2の基板30とが直交している。
More specifically, in the
組立時には、図6(a)に示すように、第2の基板30を第1の基板20に対して矢印Kの方向に横スライドさせて、第4端面30eより上側の部分を第1の基板20の第1スロット25に挿入していく。そして、図6(b)に示すように、第2の基板30の第5端面30fが第1の基板20に突き当たった状態で、第1の基板20と第2の基板30を後に説明するホルダー40で支持する。
At the time of assembly, as shown in FIG. 6A, the
組み立てられたアンテナ装置1は、第2の基板30の第5端面30fが、第1の基板20の第2面20bに当接している。なお、組立時に、第1の基板20を第2の基板30に対して横スライドさせてもよいことは勿論である。
In the assembled
図7は、図6(b)と同様の断面図であり、アンテナ装置1の変形例を示す。図7(a)に示す変形例では、第2の基板30Aの第4端面30eが、第5端面30fから離れるほど第2端面30cとの距離が小さくなるよう傾斜している。この構成により、第1の基板20に対して第2の基板30Aを横スライドさせて組み立てる際、第2の基板30Aの第4端面30eを、第1の基板20の第1スロット25に挿通させるのが容易になる。
FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 6B, showing a modification of the
図7(b)に示す変形例では、第2の基板30Bは、第4端面30eが、第1の基板20の第1スロット25の先端部25aから離間している。また、第2の基板30Bの第5端面30fは、第1の基板20の第2面20bから離間している。この構成により、組立時に第1の基板20に対して第2の基板30Bを横スライドさせて組み付けるのが容易になる。
In the modification shown in FIG. 7B, the
図8は、本実施形態に係るアンテナ装置1をホルダー40に取り付けた状態を示す。ホルダー40は、台座45と4個の支持具41、42、43、44と固定具46とを有している。支持具41、42、43、44は固定具46により台座45に固定されている。各支持具41、42、43、44は、それぞれ2つの部材からなり、それらの部材間に第1の基板20または第2の基板30を挟んで支持するようになっている。
FIG. 8 shows a state in which the
第1の基板20は、ホルダー40の支持具41と支持具42とで支持されている。また、第2の基板30は、支持具43と支持具44とで支持されている。第1の基板20と第2の基板30は、ホルダー40のテーブル面46cの上に設置されている。アンテナ装置1が送受信する電波に影響を与えないように、ホルダー40は、固定用のネジ47を含めて全体が低誘電率のポリカーボネートで製造されている。
The
次に、作用効果について説明する。 Next, the operation and effect will be described.
本実施形態に係るアンテナ装置1は、第1のアンテナ素子2と第2のアンテナ素子3がそれぞれテーパスロットアンテナになっている。また、第1のアンテナ素子2の第1の基板20は、第1端面20cに向かって開口している第1スロット25を有している。第2のアンテナ素子3の第2の基板30は、第2端面30cに対向する第3端面30dと第4端面30eを有し、第4端面30eは第2端面30cと第3端面30dの間に位置している。そして、第1の基板20と第2の基板30とが交差するように、第2の基板30の第4端面30eが第1の基板20の第1スロット25に挿通されている。
In the
この構成により、第1のアンテナ素子2が、第1の基板20に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、水平偏波)を送信または受信し、同時に、第2のアンテナ素子3が、第2の基板30に平行な方向に電場振動面を有する直線偏波(例えば、垂直偏波)を送信または受信することができる。
With this configuration, the
また、本実施形態に係るアンテナ装置1では、第2の基板30は、第2端面30cに対向する第3端面30dと第4端面30eを有し、第4端面30eは第2端面30cと第3端面30dの間に位置している。すなわち、第2の基板30には、第3端面30dと第4端面30eとにより画定される切り欠き部36が形成されている。
Further, in the
この構成により、第1の基板20の第1スロット25に第2の基板30を挿入して組み立てる際、第2の基板30を第1の基板20に対して所定の位置まで横スライドさせることができ、組み立てが容易になる。
With this configuration, when inserting and assembling the
また、本実施形態に係るアンテナ装置1では、第2の基板30は、第3端面30dあるいは第4端面30eの端のいずれかを含む第5端面30fを有している。この構成により、第1の基板20に対して第2の基板30を横スライドさせて組み立てる際、第2の基板30の第5端面30fがストッパとして働き、横スライドの範囲を限定することができる。
In the
また、本実施形態に係るアンテナ装置1は、第2の基板30の第5端面30fが第1の基板20に当接している。この構成により、第1の基板20に対して第2の基板30を横スライドさせて組み立てる際、第2の基板30の第5端面30fが第1の基板20に突き当るまで横スライドさせることで、第2の基板30の横方向(Y軸方向)の位置決めを容易に行うことができる。
In the
また、本実施形態に係るアンテナ装置1は、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23が、第1の基板20に導体パターンにより形成され、第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33が、第2の基板30に導体パターンにより形成されている。この構成により、フォトリソグラフィ技術により第1アンテナ導体21、第2アンテナ導体23、第3アンテナ導体31および第4アンテナ導体33を第1の基板20または第2の基板30に容易に形成することができる。
Further, in the
また、本実施形態に係るアンテナ装置1は、第1の基板20の第1面20aに、導体パターンで形成され且つ第1アンテナ導体21に接続された第1伝送路22が形成されている。また、第1の基板20の第2面20bに、導体パターンで形成され且つ第2アンテナ導体23に接続された第2伝送路24が形成されている。そして、第1伝送路22と第2伝送路24とが第1の基板20を挟んで対向して配置され、いわゆるペアストリップ線路を形成している。第2の基板30も同様に、第3伝送路32と第4伝送路34とが第2の基板30を挟んで対向して配置され、ペアストリップ線路を形成している。
Further, in the
この構成により、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23への電力の供給、および第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23からの信号の伝送を効率的に行うことができる。同様に、第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33への電力の供給、および第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33からの信号の伝送を効率的に行うことができる。また、本実施形態に係るアンテナ装置1は、アンテナ性能の狭帯域化をもたらすインピーダンス整合用スタブが不要なため、アンテナの広帯域化を実現することができる。
With this configuration, it is possible to efficiently supply power to the
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置を説明する。
[Second embodiment]
Next, an antenna device according to a second embodiment of the present invention will be described.
図9は、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置1Aの斜視図である。本実施形態に係るアンテナ装置1Aは、第1のアンテナ素子2Aがテーパ状の第1スロット25を有し、第2のアンテナ素子3Aがテーパ状の第2スロット35を有している点で、第1の実施形態と異なっている。その他の構成は第1の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
FIG. 9 is a perspective view of an
図10(a)は、アンテナ装置1Aにおける第1のアンテナ素子2Aの平面図であり、図10(b)はその底面図である。第1のアンテナ素子2Aは、第1の基板20の第1端面20cに向かって開口している第1スロット25を有している。第1スロット25は、第1の基板20の第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23との間隙に対応する部分が切り欠かれて構成されており、第1端面20cに向かって漸次拡大する部分を有している。
FIG. 10A is a plan view of the
図11(a)は、アンテナ装置1Aにおける第2のアンテナ素子3Aの平面図であり、図11(b)はその底面図である。第2のアンテナ素子3Aは、第2の基板30の第2端面30cに向かって開口している第2スロット35を有している。第2スロット35は、第2の基板30の第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33との間隙に対応する部分が切り欠かれて構成されており、第2端面30cに向かって漸次拡大している。
FIG. 11A is a plan view of the
本実施形態では、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23との間隙、および第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33との間隙に対応する基板部分が切り欠かれているので、送受信する電波の基板での減衰を低減することができる。
In the present embodiment, transmission and reception are performed because the substrate portions corresponding to the gap between the
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置を説明する。
[Third Embodiment]
Next, an antenna device according to a third embodiment of the present invention will be described.
図12は、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置1Bの斜視図である。本実施形態に係るアンテナ装置1Bは、第1のアンテナ素子2Bの第1スロット25に、さらにスリット26が含まれている点で、第2の実施形態と異なっている。その他の構成は第2の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
FIG. 12 is a perspective view of an
図13(a)は、アンテナ装置1Bにおける第1のアンテナ素子2Bの平面図であり、図13(b)はその底面図である。第1のアンテナ素子2Bは、第1の基板20の第1端面20cに向かって開口している第1スロット25を有している。第1スロット25は、第1の基板20の第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23との間隙に対応する部分が切り欠かれて構成されており、第1端面20cに向かって漸次拡大している。
FIG. 13A is a plan view of the
この第1スロット25は、第1スロット25の第1端面20cに向かって漸次拡大する部分における先端部25aから第1端面20cに対向する第6端面20dに直交する方向(Z方向)に延びるスリット26をさらに含んでいる。スリット26の幅は、第2の基板30を挿入できるように、第2の基板30の厚みより若干広くなっている。
The
第2のアンテナ素子3Bは、図11に示す第2の実施形態に係る第2のアンテナ素子3Aと同じである。或いは、第2のアンテナ素子3Bとして、図3に示す第1の実施形態に係る第2のアンテナ素子3を採用してもよい。
The
本実施形態では、第1スロット25は、テーパ状の切り欠き部分の先端部25aから延びたスリット26を有し、そのスリット26に第2の基板30が挿入される。これにより、第2の基板30の横方向(X方向)への動きが規制されるので、アンテナ装置の組立てが容易になる。
In the present embodiment, the
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置を説明する。
[Fourth embodiment]
Next, an antenna device according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態に係るアンテナ装置は、第2のアンテナ素子3Cの第2端面30cに対向する第4端面30eが傾斜している点で、傾斜していない第2の実施形態と異なっている。その他の構成は第2の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
The antenna device according to the present embodiment is different from the non-inclined second embodiment in that the
第1のアンテナ素子は、図10に示す第2の実施形態に係る第1のアンテナ素子2Aと同じであるが、図2に示す第1の実施形態に係る第1のアンテナ素子2、或いは図13に示す第3の実施形態に係る第1のアンテナ素子2Bを採用してもよい。
The first antenna element is the same as the
図14(a)は、第2のアンテナ素子3Cの平面図であり、図14(b)はその底面図である。第2のアンテナ素子3Cは、第2の基板30の第2端面30cに向かって開口している第2スロット35を有している。第2スロット35は、第2の基板30の第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33との間隙に対応する部分が切り欠かれて構成されており、第2端面30cに向かって漸次拡大している。
FIG. 14A is a plan view of the
図14に示すように、第2の基板30は、第2端面30cに対向する第3端面30dと第4端面30eを有している。第3端面30dは第2端面30cに平行であり、第4端面30eは第2端面30cに対して傾斜している。第4端面30eの長手方向と第2端面30cの長手方向は、角度ψを有しており、この角度ψは、第1スロット25(図10参照)および第3端面30dの長さに応じた値に設定されている。
As shown in FIG. 14, the
具体的には、第4端面30eと中心線T2との交点Pと、第2端面30cとの距離Mが、第1スロット25の長さよりも短くなっている。この構成により、第1の基板20に対して第2の基板30を横スライドさせて組み立てる際、所定の位置に到達するまで第1スロット25の先端部25aに第2の基板30が当たらないので、組み立てが容易になる。
Specifically, the distance M between the intersection P between the
[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施形態に係るアンテナ装置を説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, an antenna device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
本実施形態に係るアンテナ装置は、第2のアンテナ素子3Dの第2端面30cに対向する第3端面30dが傾斜している点で、傾斜していない第2の実施形態と異なっている。その他の構成は第2の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
The antenna device according to the present embodiment is different from the non-inclined second embodiment in that the
第1のアンテナ素子は、図10に示す第2の実施形態に係る第1のアンテナ素子2Aと同じであるが、図2に示す第1の実施形態に係る第1のアンテナ素子2、或いは図13に示す第3の実施形態に係る第1のアンテナ素子2Bを採用してもよい。
The first antenna element is the same as the
図15(a)は、第2のアンテナ素子3Dの平面図であり、図15(b)はその底面図である。第2のアンテナ素子3Dは、第2の基板30の第2端面30cに向かって開口している第2スロット35を有している。第2スロット35は、第2の基板30の第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33との間隙に対応する部分が切り欠かれて構成されており、第2端面30cに向かって漸次拡大している。
FIG. 15A is a plan view of the
図15に示すように、第2の基板30は、第2端面30cに対向する第3端面30dを有している。第3端面30dの長手方向と第2端面30cの長手方向は、角度φを有しており、この角度φは、第1スロット25の長さに応じた値に設定されている。
As shown in FIG. 15, the
具体的には、第3端面30dの中心Oから第2端面30cまでの距離Lは、第1スロット25の長さよりも短くなっている。この構成により、第1の基板20に対して第2の基板30を横スライドさせて組み立てる際、所定の位置に到達するまで第1スロット25の先端部25aに第2の基板30が当たらないので、組み立てが容易になる。
Specifically, the distance L from the center O of the
次に、本実施形態に係る測定装置について説明する。 Next, the measuring device according to the present embodiment will be described.
[測定装置の構成例1]
図16(a)は、本実施形態に係る測定装置100Aの構成例1を示す。この測定装置100Aは、電波無響室101と、電波無響室101の内壁に設けられた電波吸収体102と、電波無響室101の内部に設けられたアンテナ装置1と、アンテナ装置1に接続された信号分析器103と、を備えている。アンテナ装置1の代わりに、第2〜第5の実施形態のアンテナ装置のいずれを用いてもよく、下記の構成例2〜7についても同様である。
[Configuration Example 1 of Measurement Apparatus]
FIG. 16A shows a configuration example 1 of the measuring
信号分析器103は、例えば、スペクトラムアナライザである。アンテナ装置1はホルダー40により保持されている。アンテナ装置1の第1のアンテナ素子2の同軸コネクタ27と信号分析器103とは同軸ケーブル110aにより接続され、第2のアンテナ素子3の同軸コネクタ37と信号分析器103とは同軸ケーブル110bにより接続されている。携帯端末などの被測定装置120は、電波無響室101の内部に設置されたテーブル106の上に配置されている。
The
電波無響室101の内部に配置された被測定装置120により放射された電波の水平偏波成分および垂直偏波成分が、それぞれアンテナ装置1の第1のアンテナ素子2および第2のアンテナ素子3により同時に受信される。アンテナ装置1で受信した水平偏波成分および垂直偏波成分は、それぞれ第1の受信信号および第2の受信信号として同軸ケーブル110aおよび110bにより信号分析器103に送られる。信号分析器103では、信号分析器103で受信した第1の受信信号および第2の受信信号に基づいて、被測定装置120の電波送信特性(例えば、周波数スペクトル(周波数に対する電力または電圧))が測定される。この構成により、被測定装置120が放射する電波の水平偏波成分および垂直偏波成分を同時に受信し、各偏波成分に基づいて被測定装置120の電波送信特性を効率的に測定することができる。
The horizontal polarization component and the vertical polarization component of the radio wave radiated by the device under
[測定装置の構成例2]
図16(b)は、本実施形態に係る測定装置100Bの構成例2を示す。この測定装置100Bは、電波無響室101と、電波無響室101の内壁に設けられた電波吸収体102と、電波無響室101の内部に設けられた第1のアンテナ装置1aおよび第2のアンテナ装置1bと、第1のアンテナ装置1aに接続された信号発生器104と、第2のアンテナ装置1bに接続された信号分析器103と、を備えている。
[Configuration Example 2 of Measurement Apparatus]
FIG. 16B shows a configuration example 2 of the measuring
第1のアンテナ装置1aはホルダー40aにより保持され、第2のアンテナ装置1bはホルダー40bにより保持されている。第1のアンテナ装置1aは、第1の送信信号用の同軸ケーブル111aおよび第2の送信信号用の同軸ケーブル111bにより信号発生器104に接続されている。第2のアンテナ装置1bは、第1の受信信号用の同軸ケーブル110aと第2の受信信号用の同軸ケーブル110bにより信号分析器103に接続されている。
The first antenna device 1a is held by a
信号発生器104により生成された第1の送信信号および第2の送信信号が、第1のアンテナ装置1aに送られ、第1のアンテナ装置1aよりそれぞれ水平偏波および垂直偏波として同時に放射される。放射された水平偏波および垂直偏波は、電波無響室101の内部に設置された携帯端末などの被測定装置120により受信される。被測定装置120は、受信した水平偏波および垂直偏波に応答して、応答電波を放射する。次いで、第2のアンテナ装置1bにより、応答電波の水平偏波成分と垂直偏波成分が同時に受信され、各々が第1の受信信号および第2の受信信号として信号分析器103に送られる。信号分析器103では、信号分析器103で受信した第1の受信信号および第2の受信信号に基づいて、被測定装置120の電波送受信特性が測定される。この構成により、被測定装置120の電波送受信特性を効率的に測定することができる。
The first transmission signal and the second transmission signal generated by the
[測定装置の構成例3]
図16(c)は、本実施形態に係る測定装置100Cの構成例3を示す。この測定装置100Cは、電波無響室101と、電波無響室101の内壁に設けられた電波吸収体102と、電波無響室101の内部に設けられたアンテナ装置1と、アンテナ装置1に接続されたサーキュレータなどの信号切替器105と、信号切替器105に接続された信号発生器104および信号分析器103と、を備えている。
[Configuration Example 3 of Measurement Apparatus]
FIG. 16C shows a configuration example 3 of the measuring
信号発生器104は、第1の送信信号用の同軸ケーブル111aと第2の送信信号用の同軸ケーブル111bにより信号切替器105に接続されている。また、信号分析器103は、第1の受信信号用の同軸ケーブル110aと第2の受信信号用の同軸ケーブル110bにより信号切替器105に接続されている。また、アンテナ装置1は、同軸ケーブル112aおよび同軸ケーブル112bにより信号切替器105に接続されている。信号切替器105により信号を切換えることにより、1個のアンテナ装置1を用いて送受信が可能になる。
The
信号発生器104により生成された第1の送信信号および第2の送信信号が、信号切替器105を介してアンテナ装置1に送られ、アンテナ装置1より水平偏波および垂直偏波として同時に放射される。放射された水平偏波および垂直偏波は、電波無響室101の内部に設置された被測定装置120により受信され、受信した水平偏波および垂直偏波に応答して被測定装置120により応答電波が放射される。次いで、放射された応答電波の水平偏波成分および垂直偏波成分がアンテナ装置1により受信され、第1の受信信号および第2の受信信号として信号切替器105を介して信号分析器103に送られる。信号分析器103では、受信した第1の受信信号および第2の受信信号に基づいて、被測定装置120の電波送受信特性が測定される。
The first transmission signal and the second transmission signal generated by the
[測定装置の構成例4]
図17(a)は、本実施形態に係る測定装置100Dの構成例4を示す。この測定装置100Dは、電波無響室101と、電波無響室101の内壁に設けられた電波吸収体102と、電波無響室101の内部に設けられたアンテナ装置1と、第1の送信信号用の同軸ケーブル111aおよび第2の送信信号用の同軸ケーブル111bによりアンテナ装置1に接続された信号発生器104と、同軸ケーブル113を介して電波無響室101の内部に設置された被測定装置120に接続された信号分析器103と、を備えている。
[Configuration Example 4 of Measurement Apparatus]
FIG. 17A shows a configuration example 4 of the measuring
信号発生器104により生成された第1の送信信号および第2の送信信号が、アンテナ装置1に送られ、アンテナ装置1よりそれぞれ水平偏波および垂直偏波として同時に放射される。放射された水平偏波および垂直偏波は、電波無響室101の内部に設置されたアンテナなどの被測定装置120により受信される。被測定装置120により受信された信号は、スペクトラムアナライザなどの信号分析器103に送られ、信号分析器103により被測定装置120の電波受信特性が測定される。
The first transmission signal and the second transmission signal generated by the
[測定装置の構成例5]
図17(b)は、本実施形態に係る測定装置100Eの構成例5を示す。この測定装置100Eは、電波無響室101と、電波無響室101の内壁に設けられた電波吸収体102と、電波無響室101の内部に設けられたアンテナ装置1と、第1の受信信号用の同軸ケーブル110aおよび第2の受信信号用の同軸ケーブル110bによりアンテナ装置1に接続された信号分析器103と、同軸ケーブル114を介して電波無響室101の内部に設置された被測定装置120に接続された信号発生器104と、を備えている。
[Configuration Example 5 of Measurement Apparatus]
FIG. 17B shows a configuration example 5 of the measuring
信号発生器104により生成された送信信号が、アンテナなどの被測定装置120から電波として放射され、放射された電波の水平偏波成分および垂直偏波成分がアンテナ装置1により同時に受信される。アンテナ装置1により受信された水平偏波成分および垂直偏波成分は、それぞれ第1の受信信号および第2の受信信号としてスペクトラムアナライザなどの信号分析器103に送られ、信号分析器103により被測定装置120の電波送信特性が測定される。
The transmission signal generated by the
[測定装置の構成例6]
図17(c)は、本実施形態に係る測定装置100Fの構成例6を示す。この測定装置100Fは、電波無響室101と、電波無響室101の内壁に設けられた電波吸収体102と、電波無響室101の内部に設けられたアンテナ装置1と、第1の受信信号用の同軸ケーブル110aおよび第2の受信信号用の同軸ケーブル110bによりアンテナ装置1に接続された信号分析器103と、電波無響室101の内部に設けられた位置決め装置107と、信号線115を介して位置決め装置107の駆動を制御するコントローラ108と、を備えている。
[Configuration Example 6 of Measurement Apparatus]
FIG. 17C shows a configuration example 6 of the measuring
被測定装置120は、位置決め装置107の上に載置され、コントローラ108により位置決め装置107の駆動を制御することにより、被測定装置120の位置および方向を自在に設定できるようになっている。被測定装置120により放射された電波の水平偏波成分および垂直偏波成分が、アンテナ装置1により同時に受信される。アンテナ装置1で受信した水平偏波成分および垂直偏波成分は、それぞれ第1の受信信号および第2の受信信号としてスペクトラムアナライザなどの信号分析器103に送られ、信号分析器103により被測定装置120の各配置(位置と方向)に対して電波送信特性が測定される。
The device under
[測定装置の構成例7]
図18は、本実施形態に係る測定装置100Gの構成例7を示す。この測定装置100Gは、構成例3のテーブル106の代わりに、位置決め装置107とそのコントローラ108を備えている点で異なっており、その他の構成は構成例3と同じである。コントローラ108は、信号線115を介して位置決め装置107の駆動を制御するようになっている。
[Configuration Example 7 of Measurement Apparatus]
FIG. 18 shows a configuration example 7 of the measuring
被測定装置120は、位置決め装置107の上に載置され、コントローラ108により位置決め装置107の駆動を制御することにより、被測定装置120の位置および方向を自在に設定できるようになっている。
The device under
信号発生器104により生成された第1の送信信号および第2の送信信号が、信号切替器105を介してアンテナ装置1に送られ、アンテナ装置1より水平偏波および垂直偏波として同時に放射される。放射された水平偏波および垂直偏波は、電波無響室101の内部で位置決め装置107上に設置された被測定装置120により受信され、受信した水平偏波および垂直偏波に応答して被測定装置120により応答電波が放射される。次いで、放射された応答電波の水平偏波成分および垂直偏波成分がアンテナ装置1により受信され、第1の受信信号および第2の受信信号として信号切替器105を介して信号分析器103に送られる。信号分析器103では、受信した第1の受信信号および第2の受信信号に基づいて、被測定装置120の各配置(位置と方向)に対して電波送受信特性が測定される。
The first transmission signal and the second transmission signal generated by the
図19は第2の実施形態にかかるアンテナ装置の第1のアンテナ素子および第2のアンテナ素子の周波数特性の実測値を示す。図19に示されるように、ともに第2の実施形態にかかるアンテナ装置は、第1アンテナ導体21と第2アンテナ導体23のなす角度θ1と第3アンテナ導体31と第4アンテナ導体33のなす角度θ2を最適化することで水平偏波と垂直偏波の両方を広帯域で同程度の利得にて送受信することができることがわかる。
FIG. 19 shows measured values of frequency characteristics of the first antenna element and the second antenna element of the antenna device according to the second embodiment. As shown in FIG. 19, the antenna device according to the second embodiment includes an
以上述べたように、本発明は、水平偏波と垂直偏波の両方を同時に送信または受信することができるという効果を有し、アンテナ装置および該アンテナ装置を用いた測定装置の全般に有用である。 As described above, the present invention has an effect that both horizontal polarization and vertical polarization can be simultaneously transmitted or received, and is useful for an antenna device and a measuring device using the antenna device in general. is there.
1、1A、1B アンテナ装置
2、2A、2B 第1のアンテナ素子
3、3A、3B、3C、3D 第2のアンテナ素子
20 第1の基板
20a 第1面(第1の基板の一面)
20b 第2面(第1の基板の他面)
20c 第1端面
20d 第6端面
21 第1アンテナ導体
22 第1伝送路
23 第2アンテナ導体
24 第2伝送路
25 第1スロット
26 スリット
27 同軸コネクタ
30 第2の基板
30a 第3面(第2の基板の一面)
30b 第4面(第2の基板の一面)
30c 第2端面
30d 第3端面
30e 第4端面
30f 第5端面
31 第3アンテナ導体
32 第3伝送路
33 第4アンテナ導体
34 第4伝送路
35 第2スロット
36 切り欠き部
37 同軸コネクタ
40、40a、40b ホルダー
41、42、43、44 支持具
45 台座
100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G 測定装置
101 電波無響室
102 電波吸収体
103 信号分析器
104 信号発生器
105 信号切替器
106 テーブル
107 位置決め装置
108 位置決め装置用のコントローラ
120 被測定装置
1, 1A,
20b Second surface (other surface of first substrate)
20c
30b 4th surface (one surface of the second substrate)
30c
Claims (12)
誘電体からなる第2の基板(30)と、前記第2の基板の一面(30a)に設けられた第3アンテナ導体(31)および他面(30b)に設けられた第4アンテナ導体(33)と、を有する第2のアンテナ素子(3)と、を備え、
前記第2の基板は、第2端面(30c)に対向する第3端面(30d)と第4端面(30e)、および前記第3端面の端あるいは前記第4端面の端のいずれかを含む第5端面(30f)を有し、前記第4端面は前記第2端面と前記第3端面の間に位置し、
前記第1の基板と前記第2の基板とが交差するように、少なくとも前記第2の基板の前記第4端面が前記第1の基板の前記第1スロットに挿通され、
前記第2の基板の前記第4端面は、前記第5端面から離れるほど前記第2端面との距離が小さくなるよう傾斜していることを特徴とするアンテナ装置。 A first substrate (20) made of a dielectric, a first antenna conductor (21) provided on one surface (20a) of the first substrate and a second antenna conductor (23) provided on the other surface (20b). ) And a first antenna element (2) having a first slot (25) opening toward a first end surface (20c) of the first substrate;
A second substrate (30) made of a dielectric, a third antenna conductor (31) provided on one surface (30a) of the second substrate, and a fourth antenna conductor (33) provided on the other surface (30b). ), And a second antenna element (3) having:
The second substrate includes a third end face (30d) and a fourth end face (30e) facing the second end face (30c) , and a second end face including one of the end of the third end face and the end of the fourth end face. 5th end face (30f) , the fourth end face is located between the second end face and the third end face,
At least the fourth end face of the second substrate is inserted into the first slot of the first substrate so that the first substrate and the second substrate intersect ,
The antenna device according to claim 1, wherein the fourth end surface of the second substrate is inclined such that a distance from the second end surface decreases as the distance from the fifth end surface increases .
誘電体からなる第2の基板(30)と、前記第2の基板の一面(30a)に設けられた第3アンテナ導体(31)および他面(30b)に設けられた第4アンテナ導体(33)と、を有する第2のアンテナ素子(3)と、を備え、
前記第2の基板は、第2端面(30c)に対向する第3端面(30d)と第4端面(30e)、および前記第2端面と前記第4端面とを接続する第7端面を有し、前記第4端面は前記第2端面と前記第3端面の間に位置し、
前記第1の基板と前記第2の基板とが交差するように、少なくとも前記第2の基板の前記第4端面が前記第1の基板の前記第1スロットに挿通されることを特徴とするアンテナ装置。 A first substrate (20) made of a dielectric, a first antenna conductor (21) provided on one surface (20a) of the first substrate and a second antenna conductor (23) provided on the other surface (20b). ) And a first antenna element (2) having a first slot (25) opening toward a first end surface (20c) of the first substrate;
A second substrate (30) made of a dielectric, a third antenna conductor (31) provided on one surface (30a) of the second substrate, and a fourth antenna conductor (33) provided on the other surface (30b). ), And a second antenna element (3) having:
The second substrate has a third end face (30d) and a fourth end face (30e) facing the second end face (30c), and a seventh end face connecting the second end face and the fourth end face. , The fourth end face is located between the second end face and the third end face,
An antenna wherein at least the fourth end face of the second substrate is inserted into the first slot of the first substrate so that the first substrate and the second substrate intersect. apparatus.
前記第2の基板の前記一面に、導体パターンにより形成され且つ前記第3アンテナ導体に接続された第3伝送路(32)が設けられ、前記第2の基板の前記他面に、導体パターンにより形成され且つ前記第4アンテナ導体に接続された第4伝送路(34)が設けられ、前記第3伝送路と前記第4伝送路とが前記第2の基板を挟んで対向していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 A first transmission line (22) formed of a conductor pattern and connected to the first antenna conductor is provided on the one surface of the first substrate, and a conductor pattern is provided on the other surface of the first substrate. A second transmission line (24) formed and connected to the second antenna conductor is provided, and the first transmission line and the second transmission line are opposed to each other across the first substrate;
A third transmission path (32) formed by a conductor pattern and connected to the third antenna conductor is provided on the one surface of the second substrate, and a conductor pattern is formed on the other surface of the second substrate by the conductor pattern. A fourth transmission path (34) formed and connected to the fourth antenna conductor is provided, and the third transmission path and the fourth transmission path are opposed to each other with the second substrate interposed therebetween. The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein:
前記第2のアンテナ素子は、前記第2の基板の第2端面に向かって開口している第2スロット(35)を有し、
前記第2スロットは、前記第2の基板の前記第3アンテナ導体と前記第4アンテナ導体との間隙に対応する部分が切り欠かれてなり、前記第2の基板の前記第2端面に向かって漸次拡大する部分を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 The first slot is formed by cutting out a portion of the first substrate corresponding to a gap between the first antenna conductor and the second antenna conductor, and has a portion gradually expanding toward the first end surface. And
The second antenna element has a second slot (35) opening toward a second end surface of the second substrate,
The second slot is formed by cutting out a portion of the second substrate corresponding to a gap between the third antenna conductor and the fourth antenna conductor, and facing the second end surface of the second substrate. The antenna device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a portion that gradually expands.
前記電波無響室の内部に設置された被測定装置(120)により放射された電波の水平偏波成分および垂直偏波成分が前記アンテナ装置により同時に受信されてそれぞれ第1の受信信号および第2の受信信号として前記信号分析器に送られ、前記第1の受信信号および前記第2の受信信号に基づいて前記信号分析器により前記被測定装置の電波送信特性が測定されることを特徴とする測定装置。 The radio anechoic chamber (101), a radio wave absorber (102) provided on an inner wall of the radio anechoic chamber, and a radio anechoic chamber provided inside the radio anechoic chamber. And a signal analyzer (103) connected to the antenna device.
The horizontal polarization component and the vertical polarization component of the radio wave radiated by the device under measurement (120) installed inside the radio anechoic chamber are simultaneously received by the antenna device, and the first reception signal and the second reception signal are respectively received. Is sent to the signal analyzer as a received signal, and the signal analyzer measures a radio wave transmission characteristic of the device under test based on the first received signal and the second received signal. measuring device.
前記信号発生器により生成された第1の送信信号および第2の送信信号が前記第1のアンテナ装置に送られ該第1のアンテナ装置よりそれぞれ水平偏波および垂直偏波として同時に放射され、放射された前記水平偏波および前記垂直偏波が前記電波無響室の内部に設置された被測定装置(120)により受信され、受信した前記水平偏波および前記垂直偏波に応答して前記被測定装置により放射された応答電波が前記第2のアンテナ装置により水平偏波成分および垂直偏波成分として同時に受信されてそれぞれ第1の受信信号および第2の受信信号として前記信号分析器に送られ、前記第1の受信信号および前記第2の受信信号に基づいて前記信号分析器により前記被測定装置の電波送受信特性が測定されることを特徴とする測定装置。 The radio anechoic chamber (101), a radio wave absorber (102) provided on an inner wall of the radio anechoic chamber, and a radio anechoic chamber provided inside the radio anechoic chamber. A first antenna device (1a) according to claim 1 and a second antenna device (1b) according to any one of claims 1 to 8, and a signal generator (104) connected to said first antenna device. And a signal analyzer (103) connected to the second antenna device.
A first transmission signal and a second transmission signal generated by the signal generator are sent to the first antenna device and are simultaneously radiated from the first antenna device as horizontal polarization and vertical polarization, respectively. The measured horizontal and vertical polarizations are received by a device under test (120) installed inside the anechoic chamber, and the received signals are received in response to the received horizontal and vertical polarizations. The response radio wave radiated by the measuring device is simultaneously received by the second antenna device as a horizontal polarization component and a vertical polarization component, and sent to the signal analyzer as a first reception signal and a second reception signal, respectively. A signal analyzer for measuring a radio wave transmission / reception characteristic of the device under test based on the first received signal and the second received signal.
誘電体からなる第2の基板(30)と、前記第2の基板の一面(30a)に設けられた第3アンテナ導体(31)および他面(30b)に設けられた第4アンテナ導体(33)と、を有する第2のアンテナ素子(3)と、を備え、
前記第2の基板は、第2端面(30c)に対向する第3端面(30d)を有し、
前記第1の基板と第2の基板とが交差するように、少なくとも前記第2の基板が前記第1スロットに挿通され、前記第3端面の長手方向と前記第2端面の長手方向は前記第1スロットの長さに応じた所定の角度(φ)を有することを特徴とするアンテナ装置。 A first substrate (20) made of a dielectric, a first antenna conductor (21) provided on one surface (20a) of the first substrate and a second antenna conductor (23) provided on the other surface (20b). ) And a first antenna element (2) having a first slot (25) opening toward a first end surface (20c) of the first substrate;
A second substrate (30) made of a dielectric, a third antenna conductor (31) provided on one surface (30a) of the second substrate, and a fourth antenna conductor (33) provided on the other surface (30b). ), And a second antenna element (3) having:
The second substrate has a third end face (30d) facing the second end face (30c),
At least the second substrate is inserted into the first slot so that the first substrate and the second substrate intersect with each other, and a longitudinal direction of the third end face and a longitudinal direction of the second end face are the same as those of the second substrate. An antenna device having a predetermined angle (φ) corresponding to the length of one slot.
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