JP6857314B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
すなわち、上記従来のアンテナ装置では、アンテナエレメントに沿って対向配置された広いグランドパターンとの間に生じる浮遊容量を利用して設計を行っているが、広いグランドパターンがアンテナエレメントに沿って対向配置されていない場合には、共振周波数の調整や小型化が難しいという不都合があった。また、回路のメイン基板に設けられたアンテナ占有領域にアンテナパターンが形成されるため、アンテナ性能がメイン基板のグランドサイズに起因する部分が大きく、設計条件によっては良好な性能を実現し難くかった。さらに、回路のメイン基板とは別にアンテナ装置を設ける場合は、メイン基板のグランドを利用して設計することができなかった。
すなわち、このアンテナ装置では、第2グランド延在部の先端部が、第1延在部側とエレメント分岐部側とに拡がった幅広先端部とされているので、幅広先端部の幅に応じて第1延在部、第2延在部の基端側及びエレメント分岐部との間に発生する浮遊容量を調整することができる。
すなわち、このアンテナ装置では、エレメント分岐部の先端から基板本体の他端側に向けて延在する追加エレメント部を有しているので、開放端を有した追加エレメント部と第1エレメントとの間に浮遊容量が発生し、別の共振周波数を発生させることができる。
すなわち、このアンテナ装置では、第2延在部の途中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、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
第6の発明に係るアンテナ装置は、第3の発明において、前記追加エレメント部の基端又は途中に、受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、これらのアンテナ装置では、第2延在部又は追加エレメントの基端又は途中に受動素子が接続されているので、受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
すなわち、このアンテナ装置では、基板本体が帯状に延在する細板形状であり、グランド主面部が基板本体の一端側に帯状に延在しているので、全体を細長く小型にすることができる。
本発明のアンテナ装置によれば、グランドパターンが、給電点の近傍から第2延在部に沿って延在した第1グランド延在部と、第1グランド延在部から第1延在部とエレメント分岐部との間に突出して延在した第2グランド延在部とを有しているので、給電点からの高周波電流がエレメント分岐部を介してループ状に流れることで、第1エレメントとは別の共振周波数を発生させることができる。また、エレメント分岐部とその周囲との間に浮遊容量が発生することで、共振周波数の調整及び広帯域化を図ることができる。
すなわち、アンテナエレメントに沿って広いグランドパターンが対向配置されていなくても共振周波数の調整や小型化を容易に図ることができる。また、回路のメイン基板等の影響を抑えて良好なアンテナ性能を得ることができる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。
上記第1エレメント4は、給電点FPから基板本体2の他方の側辺2bに向けて延在する第1延在部E1と、第1延在部E1の先端から基板本体2の他端側に向けて延在する第2延在部E2と、第2延在部E2の途中から第1延在部E1に沿って基板本体2の一方の側辺に向けて延在するエレメント分岐部E7とを有している。
上記第2延在部E2の基端側(第1延在部E1との接続部からエレメント分岐部E7との接続部まで)は、先端側よりも幅広に形成された幅広基端部E2aとされている。
上記給電点FPは、基板本体2の一端から他端に延在する両側辺のうち一方(側辺2a)側に配され、グランド接続部3bも、前記一方の側辺2aに沿って延在している。
すなわち、第1グランド延在部G1は、グランド接続部3bから基板本体2の他端側に向けて第2延在部E2に沿って延在している。また、第2グランド延在部G2は、第1グランド延在部G1の先端から第1延在部E1とエレメント分岐部E7との間に突出して延在している。
すなわち、上記グランド接続部3bは、先端側が第1グランド延在部G1側に屈曲して給電点FPの左側に配された第1接続点Gaに接続されている。
また、上記第2グランド延在部G2は、給電点FPの右側に配された第2接続点Gbから第2延在部E2の基端側に向けて延在している。
また、本実施形態のアンテナ装置1では、上記エレメント分岐部E7の先端から基板本体2の他端側に向けて延在する追加エレメント部E8を有している。
また、第2エレメント5は、第3延在部E3の先端からグランド接続部3bへ向けて延在した第4延在部E4と、第4延在部E4の先端から基板本体2の他端側に向けてグランド接続部3bに沿って延在した第5延在部E5とを有している。すなわち、第2エレメント5は、先端側がコ字状に形成されている。
追加エレメント部E8の先端は、第1エレメント4の開放端(第10延在部E10の先端)に対向して配されている。なお、このように追加エレメント部E8の先端と第1エレメント4の開放端とが、互いに正面で対向配置されていることが好ましいが、互いに基板本体2の両側辺2a,2bの一方に向かう方向にずれていても構わない。
また、第2延在部E2及び第3延在部E3の基端又は途中に、それぞれ受動素子が接続されている。本実施形態では、第2延在部E2の途中には、第1受動素子P1が接続され、第3延在部E3の基端には、第2受動素子P2が接続されている。
さらに、第1延在部E1の基端とグランド接続部3bの基端部とは、第3受動素子P3で接続され、追加エレメント部E8の基端には、第4受動素子P4が接続されている。なお、第3受動素子P3については未実装としても構わない。
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、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
また、第1接続点Gaからグランド主面部3aの端部(基板本体2の一端)までの長さは、一番低い共振周波数(本発明の第1の共振周波数f1)の波長の1/4波長程度の長さであることが望ましく、本実施形態では第1接続点Gaからグランド主面部3aの端部の長さは90mmである。
なお、グランド主面部3aの領域には、回路部品等を実装しても構わない。
上記各受動素子は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線が採用される。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、第1グランド延在部G1に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点FPに接続される。
このアンテナ素子ATは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ATに使用している誘電体121を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。
すなわち、図3に示すように、第2延在部E2の先端側(アンテナ素子ATよりも先端側)と第10延在部E10との間の浮遊容量Caと、アンテナ素子ATと第10延在部E10との間の浮遊容量Cbと、第2グランド延在部G2とエレメント分岐部E7との間の浮遊容量Ccと、第2グランド延在部G2と第2延在部E2の基端側(幅広基端部E2a)との間の浮遊容量Cdと、第2グランド延在部G2と第1延在部E1との間の浮遊容量Ceと、追加エレメント部E8と第10延在部E10との間の浮遊容量Cfと、第4延在部E4とグランド主面部3aとの間の浮遊容量Cgと、第5延在部E5とグランド接続部3bとの間の浮遊容量Chと、第5延在部E5と第3延在部E3との間の浮遊容量Ciと、第5延在部E5と第1延在部E1との間の浮遊容量Cjと、追加エレメント部E8と第2延在部E2との間の浮遊容量Ckとが発生可能である。
なお、この測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第1受動素子P1:L=4.7nHのインダクタ
第2受動素子P2:L=2.7nHのインダクタ
第3受動素子P3:未実装
第4受動素子P4:L=5.6nHのインダクタ
上記第1の共振周波数f1の周波数は、第1エレメント4、アンテナ素子ATにより設定および調整することができる。
また、第1の共振周波数f1のインピーダンス調整は、浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ce,Cfの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第1の共振周波数f1は、主に図2中の一点鎖線A1の部分で調整される。
上記第2の共振周波数f2の周波数は、第2エレメント5、第1延在部E1により設定および調整することができる。
また、第2の共振周波数f2のインピーダンス調整は、浮遊容量Cc,Cd,Ce,Cg,Ch,Ci,Cjの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第2受動素子P2の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第2の共振周波数f2は、主に図2中の破線A2の部分で調整される。
上記第3の共振周波数f3の周波数は、エレメント分岐部E7、追加エレメント部E8、第1延在部E1及び第2延在部E2の基端側により設定および調整することができる。
また、第3の共振周波数f3のインピーダンス調整は、浮遊容量Cc,Cd,Ce,Cf,Ckの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第3の共振周波数f3は、主に図2中の二点鎖線A3の部分で調整される。
上記第4の共振周波数f4の周波数は、第1延在部E1、第2延在部E2の基端側、エレメント分岐部E7、第1グランド延在部G1及び第2グランド延在部G2により設定および調整することができる。
また、第4の共振周波数f4のインピーダンス調整は、浮遊容量Cc,Cd,Ce,Cjの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、浮遊容量Cdによりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第4の共振周波数f4は、主に図2中の破線A4の部分で調整される。
さらに、第1エレメント4と上記ループ状に高周波電流を発生させる部分とグランド主面部3aとを一方向に並べて配置することができ、細長い基板本体2に設けることが可能になり、小型化が容易になる。
また、エレメント分岐部E7の先端から基板本体2の他端側に向けて延在する追加エレメント部E8を有しているので、開放端を有した追加エレメント部E8と第1エレメント4との間に浮遊容量が発生し、別の共振周波数を発生させることができる。
さらに、第2延在部E2又は追加エレメントE8の基端又は途中に受動素子が接続されているので、受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
例えば、上記各実施形態では、第2延在部にアンテナ素子を設けているが、第10延在部や第3延在部にアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。
Claims (7)
- 長方形状で絶縁性の基板本体と、前記基板本体の一端側に金属箔でパターン形成されグランドに接続されるグランドパターンと、前記基板本体に金属箔でパターン形成され給電点と接続された第1エレメントとを備え、
前記給電点が、前記基板本体の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺に配され、
前記グランドパターンが、前記給電点から離間して前記基板本体の一端側に形成されたグランド主面部と、
前記グランド主面部から前記給電点の近傍まで配されたグランド接続部とを有し、
前記第1エレメントが、前記給電点から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第1延在部と、
前記第1延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第2延在部と、
前記第2延在部の途中から前記第1延在部に沿って前記基板本体の一方の側辺に向けて延在するエレメント分岐部とを有し、
前記グランドパターンが、前記グランド接続部に接続され前記給電点の近傍から前記第2延在部に沿って延在した第1グランド延在部と、
前記第1グランド延在部から前記第1延在部と前記エレメント分岐部との間に突出して延在した第2グランド延在部とをさらに有していることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置において、
前記第2グランド延在部の先端部が、前記第1延在部側と前記エレメント分岐部側とに拡がった幅広先端部とされていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1又は2に記載のアンテナ装置において、
前記エレメント分岐部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する追加エレメント部を有していることを特徴とするアンテナ装置。 - 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、
前記第2延在部の途中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。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記第2延在部の基端又は途中に、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。 - 請求項3に記載のアンテナ装置において、
前記追加エレメント部の基端又は途中に、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。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記基板本体が、帯状に延在する細板形状であり、
前記グランド主面部が、前記基板本体の一端側に帯状に延在していることを特徴とするアンテナ装置。
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