JP6971256B2

JP6971256B2 - アンテナ装置

Info

Publication number: JP6971256B2
Application number: JP2018556259A
Authority: JP
Inventors: 威山保
Original assignee: Yokowo Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-11-08
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-11-08
Also published as: EP3557694B1; US10950930B2; US20190267706A1; CN109983622B; EP3557694A4; CN109983622A; JPWO2018110162A1; WO2018110162A1; EP3557694A1

Description

本発明は、地導体板の外縁から中心側に離れた位置を給電点とするアンテナ装置に関する。

従来の無線通信では垂直偏波の送受信が主流であったが、近年、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）において、水平偏波の送受信も必要とされる。

特開２００６−１４０６６７号公報

特許文献１のアンテナ装置では、給電点が基板の縁部に位置するが、地導体板の外縁から中心側に離れた位置を給電点とするアンテナ装置では、主として地導体板と垂直な方向の偏波にしか対応できないという課題があった。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、地導体板の外縁から中心側に離れた位置を給電点とする構成において、地導体板と平行な方向の偏波に対応することの可能なアンテナ装置を提供することにある。

本発明のある態様は、アンテナ装置である。このアンテナ装置は、
地導体板と、アンテナ・エレメントと、を備え、
前記アンテナ・エレメントは、
それぞれ前記地導体板に対して略垂直に立ち上がる第１及び第２垂直部と、
前記地導体板と略平行に延びる部分を有し、前記第１及び第２垂直部の一端同士を渡す連結部と、を含み、
前記第１垂直部の他端は、給電点とされると共に、前記地導体板の外縁から中心側に離れた位置に存在し、
前記第２垂直部の他端は接地され、
前記連結部は、前記地導体板と垂直な方向から見て前記地導体板の外縁に沿って延びる沿縁部を有する。

前記アンテナ・エレメントの電圧最大点が前記沿縁部に存在してもよい。

前記沿縁部は、前記地導体板と垂直な方向から見て前記地導体板の角部に沿って折れ曲がる屈曲部を有してもよい。

前記沿縁部の長さが、前記アンテナ・エレメントの全長の半分以上であってもよい。

前記給電点は、前記地導体板の中心とその中心とが共通であり、その面積が前記地導体板の面積の１／２となるように前記地導体板を縦横等倍で縮小した仮想領域に存在してもよい。

前記第２垂直部の他端は、前記地導体板の外縁部近傍に接続されてもよい。

前記沿縁部は、少なくとも一部が、前記第１及び第２垂直部の一端よりも前記地導体板寄りとなる位置に存在してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、地導体板の外縁から中心側に離れた位置を給電点とする構成において、地導体板と平行な方向の偏波に対応することの可能なアンテナ装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１の概略斜視図。アンテナ装置１の概略平面図。比較例に係るアンテナ装置８００の概略斜視図。アンテナ装置８００の概略平面図。実施の形態１のアンテナ装置１及び比較例のアンテナ装置８００の各々の、８００ＭＨｚにおける、ＸＹ平面と平行な方向の偏波のＸＹ平面内の指向特性図。実施の形態１のアンテナ装置１及び比較例のアンテナ装置８００の各々の、８００ＭＨｚにおける、ＸＹ平面と平行な方向の偏波のＸＺ平面内の指向特性図。本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置２の概略斜視図。アンテナ装置２の概略平面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置１の概略斜視図である。図１に示すように、直交三軸であるＸＹＺ軸を定義する。図２は、アンテナ装置１の概略平面図である。アンテナ装置１は、699〜960MHz、及び1710〜2690MHzを送受信対象とする。アンテナ装置１は、地導体板５と、アンテナ・エレメント１０と、を備える。地導体板５は、アンテナ・エレメント１０のアースとして機能するＸＹ平面と平行な平板であり、金属板であってもよいし、少なくとも一方の面にグランドパターンを形成した基板であってもよい。地導体板５の各辺は、Ｘ方向又はＹ方向と平行である。

アンテナ・エレメント１０は、導体からなり、第１垂直部１１、第２垂直部１２、第１平行部１３、第２平行部１４、及び第３平行部１５を含む。第１垂直部１１及び第２垂直部１２は、それぞれ地導体板５から略垂直に（＋Ｚ方向に）立ち上がる。第１垂直部１１の−Ｚ方向側端部は、給電点７とされると共に、地導体板５の外縁から中心側に離れた位置、例えば、地導体板５の中心とその中心が共通であり、その面積が地導体板５の面積の１／２となるように、地導体板５を縦横等倍で（縦横それぞれ１／√２倍に）縮小した仮想領域８（図２）に存在する。第２垂直部１２の−Ｚ方向側端部は、地導体板５の外縁部近傍に接続される（接地される）。第１垂直部１１及び第２垂直部１２は、Ｘ方向位置が互いに同じである。

第１平行部１３、第２平行部１４、及び第３平行部１５は、地導体板５と略平行であって、第１垂直部１１及び第２垂直部１２の＋Ｚ方向側端部同士を渡す連結部を構成する。第１平行部１３は、第１垂直部１１の＋Ｚ方向側端部から＋Ｘ方向に延び、地導体板５の外縁とＸＹ方向位置が重なる位置に至る。第２平行部１４及び第３平行部１５は、＋Ｚ方向から見て地導体板５の外縁に沿って延びる沿縁部を構成する。第２平行部１４は、第１平行部１３の＋Ｘ方向側端部から地導体板５の外縁と平行に−Ｙ方向に延び、地導体板５の角部とＸＹ方向位置が重なる位置に至る。第３平行部１５は、第２平行部１４の−Ｙ方向側端部から地導体板５の外縁と平行に−Ｘ方向に延び、第２垂直部１２の＋Ｚ方向側端部に至る。第２平行部１４及び第３平行部１５との境界の屈曲部は、＋Ｚ方向から見て地導体板５の角部に沿って折れ曲がる。第２平行部１４の中央付近は、アンテナ・エレメント１０の電圧最大点となる。第２平行部１４及び第３平行部１５の合計長（沿縁部の長さ）は、アンテナ・エレメント１０の全長の半分以上である。

図３は、比較例に係るアンテナ装置８００の概略斜視図である。図４は、アンテナ装置８００の概略平面図である。アンテナ装置８００は、実施の形態１と同様に、第１垂直部８１１の−Ｚ方向側端部が地導体板５の中心に位置して給電点７とされる一方、実施の形態１と異なり、アンテナ・エレメントの地導体板５と平行な平行部８１３が、＋Ｚ方向から見て地導体板５の外縁より内側に存在し、地導体板５の外縁に沿う部分を有さない。また、第２垂直部８１２の−Ｚ方向側端部（接地箇所）は、地導体板５の外縁から離れた位置にある。

図５は、実施の形態１のアンテナ装置１及び比較例のアンテナ装置８００の各々の、８００ＭＨｚにおける、ＸＹ平面と平行な方向の偏波のＸＹ平面内の指向特性図である。図５から明らかなように、実施の形態１のアンテナ装置１は、比較例のアンテナ装置８００よりも、ＸＹ平面と平行な偏波のＸＹ平面内の指向特性（地導体板５と平行な方向の指向特性）が全方向において優れている。また、ＸＹ平面内の指向性利得を平均すると、実施の形態１のアンテナ装置１では−３．４８ｄＢｉであり、比較例のアンテナ装置８００では−７．３３ｄＢｉであり、実施の形態１のアンテナ装置１のほうが約３．８ｄＢｉ高い。

図６は、実施の形態１のアンテナ装置１及び比較例のアンテナ装置８００の各々の、８００ＭＨｚにおける、ＸＹ平面と平行な方向の偏波のＸＺ平面内の指向特性図である。図６から明らかなように、実施の形態１のアンテナ装置１は、比較例のアンテナ装置８００よりも、ＸＹ平面と平行な偏波のＸＺ平面内の指向特性（地導体板５と垂直な方向の指向特性）が全方向において優れている。また、ＸＺ平面内の指向性利得を平均すると、実施の形態１のアンテナ装置１では−１．１５ｄＢｉであり、比較例のアンテナ装置８００では−３．５７ｄＢｉであり、実施の形態１のアンテナ装置１のほうが約２．４ｄＢｉ高い。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) アンテナ・エレメント１０の第２平行部１４及び第３平行部１５が地導体板５と垂直な方向から見て地導体板５の外縁に沿うため、給電点７である第１垂直部１１の−Ｚ方向側端部が地導体板５の外縁から中心側に離れた位置（例えば地導体板５の中心付近）にある構成であっても、地導体板５と平行な方向の偏波に対応することが可能となる（地導体板５と平行な方向の偏波の指向性利得を高めることができる）。

(2) アンテナ・エレメント１０の電圧最大点が地導体板５と垂直な方向から見て地導体板５の外縁に沿う位置にあるため、地導体板５と平行な偏波の指向性利得を高める効果が大きい。

(3) アンテナ・エレメント１０の第２平行部１４及び第３平行部１５との境界の屈曲部が＋Ｚ方向から見て地導体板５の角部に沿って折れ曲がるため、地導体板５と平行な偏波の指向性利得を高める効果が大きい。

(4) アンテナ・エレメント１０の第２垂直部１２の−Ｚ方向側端部が地導体板５の外縁部近傍に接続される（接地される）ため、地導体板５と平行な偏波の指向性利得を高める効果が大きい。

図７は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置２の概略斜視図である。図８は、アンテナ装置２の概略平面図である。本実施の形態のアンテナ装置２は、実施の形態１のアンテナ装置１と比較して、第２平行部１４及び第３平行部１５から、それぞれ舌片部１４ａ,１５ａが延びる点で相違し、その他の点で一致する。舌片部１４ａは、第２平行部１４の−Ｙ方向側端部を含む所定長範囲の＋Ｘ方向側外縁から−Ｚ方向側（地導体板５側）に延びるが、地導体板５とは接触しない。舌片部１５ａは、第３平行部１５の＋Ｘ方向側端部を含む所定長範囲の−Ｙ方向側外縁から−Ｚ方向側（地導体板５側）に延びるが、地導体板５とは接触しない。舌片部１４ａの−Ｙ方向側端辺と、舌片部１５ａの＋Ｘ方向側端辺とは、互いに接してしてもよいし、離間していてもよい。本実施の形態によれば、舌片部１４ａ,１５ａを設けたことにより、更に地導体板５と平行な方向の偏波の指向性利得を高めることができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。

１,２アンテナ装置、５地導体板、７給電点、８仮想領域、１０アンテナ・エレメント、１１第１垂直部、１２第２垂直部、１３第１平行部、１４第２平行部、１４ａ舌片部、１５第３平行部、１５ａ舌片部、
８００アンテナ装置、８１１第１垂直部、８１２第２垂直部、８１３平行部

Claims

地導体板と、アンテナ・エレメントと、を備え、
前記アンテナ・エレメントは、
それぞれ前記地導体板に対して略垂直に立ち上がる第１及び第２垂直部と、
前記地導体板と略平行に延びる部分を有し、前記第１及び第２垂直部の一端同士を渡す連結部と、を含み、
前記第１垂直部の他端は、給電点とされると共に、前記地導体板の外縁から中心側に離れた位置に存在し、
前記第２垂直部の他端は接地され、
前記連結部は、前記地導体板と垂直な方向から見て前記地導体板の外縁に沿って延びる沿縁部を有する、アンテナ装置。
前記アンテナ・エレメントの電圧最大点が前記沿縁部に存在する、請求項１に記載のアンテナ装置。
前記沿縁部は、前記地導体板と垂直な方向から見て前記地導体板の角部に沿って折れ曲がる屈曲部を有する、請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
前記沿縁部の長さが、前記アンテナ・エレメントの全長の半分以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記給電点は、前記地導体板の中心とその中心とが共通であり、その面積が前記地導体板の面積の１／２となるように前記地導体板を縦横等倍で縮小した仮想領域に存在する、請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記第２垂直部の他端は、前記地導体板の外縁部近傍に接続される、請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
前記沿縁部は、少なくとも一部が、前記第１及び第２垂直部の一端よりも前記地導体板寄りとなる位置に存在する、請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。