JP7159512B1 - アンテナ装置、無線端末及び無線モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
平面状の放射素子と、
放射素子に繋がる給電点と、
放射素子を導電性材料の開口部に内置するグランド部と、を備え、
開口部は、放射素子の放射面の放射方向に向かって開口幅を徐々に拡幅する開口形状を有する、
アンテナ装置。
以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。
<シミュレーション条件>
周波数f=38GHz(波長λ=約8mm*)
(*樹脂の誘電体をEr=4.5とした場合、波長短縮効果により波長は約4mmとなる)
グランドパターン同士の間隔d=0.1mm
放射素子の一辺の長さW=2.0mm
非グランド部分の一辺の長さ(※1)
Lo(mm)=4.0mm
Li(mm)=2.4mm
L(mm)=2.3mm
※1:実施形態における各層の非グランド部分の一辺の長さはLiからLoへ向かって均等に拡幅しているものとする。
図10は、変形例に係るアンテナ装置の内部構造を示した図である。また、図11は、樹脂の図示を省略した変形例に係るアンテナ装置11の斜視図である。図10では、アンテナ装置11の外観を正面から示した図、及び、図10において符号C-Cで示す線でアンテナ装置11を切断した場合の断面図を示している。本変形例に係るアンテナ装置11において、実施形態に係るアンテナ装置1と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
また、上記実施形態に係るアンテナ装置1におけるグランド開口部5の拡幅度合いは適宜変形してもよい。図13は、グランド開口部5の拡幅度合いとピーク利得との関係のシミュレーション結果を示したグラフである。図13における横軸は、図2において記号Loで示す寸法を放射素子の一片の長さWで表している。その他の条件については、前述の<シミュレーション条件>の欄に記載の通りである。
<設計条件>
周波数f=38GHz(波長λ=約8mm*)
(*樹脂の誘電体をEr=4.5とした場合、波長短縮効果により波長は約4mmとなる)
グランドパターン同士の間隔d=0.1mm
放射素子の一辺の長さW=2.0mm
非グランド部分の一辺の長さ(※2)
Li=2.4mm
※2:各層の非グランド部分の一辺の長さはLiからLoへ向かって均等に拡幅しているものとする。
また、上記実施形態に係るアンテナ装置1におけるグランドパターン4A~4Eの層数は適宜変形してもよい。図14は、グランドパターンの層数とピーク利得との関係のシミュレーション結果を示したグラフである。グランドパターンの層数以外の条件については、前述の<シミュレーション条件>の欄に記載の通りである。
<設計条件>
周波数f=38GHz(波長λ=約8mm*)
(*樹脂の誘電体をEr=4.5とした場合、波長短縮効果により波長は約4mmとなる)
グランドパターン同士の間隔d=0.1mm
放射素子の一辺の長さW=2.0mm
非グランド部分の一辺の長さ(※3)
Lo(mm)=4.0mm
Li(mm)=2.4mm
※3:各層の非グランド部分の一辺の長さはLiからLoへ向かって均等に拡幅しているものとする。
また、アンテナ装置1及びアンテナ装置11は、適宜変形可能である。例えば、放射素子6は、円形、楕円形、三角形、五角以上の多角形であってもよい。この場合、グランド開口部5は、放射素子6の形状に応じた形となる。
上記実施形態や変形例は、各種の無線端末に適用することができる。図16は、スマートフォンの一例を示した図である。例えば、上記実施形態のアンテナ装置1は、無線端末の一種であるスマートフォン21に内蔵させてもよい。アンテナ装置1をスマートフォン21に適用すれば、スマートフォン21は、指向性の高いアンテナ装置1を使って高速の無線通信を行うことが可能となる。
上記実施形態や変形例は、アンテナ装置を複数並べた無線モジュールの形態に適用してもよい。図17は、無線モジュールの一例を示した図である。図17では、パッチアンテナである上記実施形態のアンテナ装置1を縦方向に沿って4つ並べた無線モジュール31を例示している。また、図17では、図2と同様、樹脂3の図示を省略している。例えば、上記実施形態のアンテナ装置1は、縦や横方向、またはその組み合わせとなる方向へ複数並べることでより指向性を高めることができる。本適用例2の形態やその変形例を通信機器に適用すれば、当該通信機器は、より指向性の高いアンテナを使って高速の無線通信を行うことが可能となる。
2・・基板グランド
3・・樹脂
4,14,104・・グランド部
5,15,105・・グランド開口部
6,16・・放射素子
7・・給電点
8・・金属加工体
21・・スマートフォン
31・・無線モジュール
4A,4B,4C,4D,4E・・グランドパターン
4AH,4BH,4CH,4DH,4EH・・非グランド部分
Claims (6)
- 平面を有する基板グランドと、
前記基板グランドの平面部分に対し平行に対向配置される平面状の放射素子と、
前記放射素子に繋がる給電点と、
前記放射素子の前記基板グランドに対向しない面である放射面側において、前記放射面から前記放射面に垂直な放射方向へ向かって導電性材料のグランドパターンを積み重ねた積層体を形成するグランド部と、を備え、
前記積層体の各層のグランドパターンは、前記放射方向を上方向とした場合に、前記放射面側にある他の層のグランドパターンの直上部分の内側に形成されており、前記放射面の直上部分に導電性材料を配置しない非グランド部分が形成されており、且つ、前記非グランド部分が前記放射方向の層へ移るにつれて徐々に拡大するように形成されている、
アンテナ装置。 - 前記非グランド部分は、前記グランドパターンに形成される開口形状の部分であり、
前記グランド部は、各層の前記非グランド部分が前記放射方向の層へ移るにつれて徐々に拡大することによって開口幅を徐々に拡幅する開口部を有する、
請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記放射素子は、前記放射面が正方形であり、
前記非グランド部分は、正方形の開口形状である、
請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記非グランド部分は、前記放射方向の層へ移るにつれて 前記放射面の中央部を通る仮想中心軸を挟んで対称に拡大するように形成されている、
請求項1から3の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 請求項1から4の何れか一項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置を内蔵する筐体と、を備える、
無線端末。 - 請求項1から4の何れか一項に記載のアンテナ装置を複数並べた、
無線モジュール。
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