JP7455468B2 - plate antenna - Google Patents
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Description
本発明は、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることができる板状アンテナに関する。 The present invention relates to a plate-shaped antenna that can obtain a desired half-value angle in a miniaturized plate-shaped antenna.
DSRC(Dedicated Short Range Communication)といわれる狭域通信システムが知られている。DSRCは、電波の到達距離が数メートルないし数十メートルの無線通信システムのことで、ETC(Electronic Toll Collection Systems:自動料金収受システム)やITS(Intelligent Transport Systems:高度道路交通システム)に用いられている。ETCは、自動車が高速道路などの料金所を通過する際、ゲートに設置されたアンテナと車両に搭載した車載機との間で通信を行い、自動的に料金の支払いを行うシステムである。ETCを採用すると、料金所において停止する必要がなくなることから、自動車がゲートを通過する所要時間が大幅に短縮される。このため、料金所付近の交通渋滞を緩和することができると共に、排出ガスを低減することができる。 A short range communication system called DSRC (Dedicated Short Range Communication) is known. DSRC is a wireless communication system with a radio wave range of several meters to several tens of meters, and is used in ETC (Electronic Toll Collection Systems) and ITS (Intelligent Transport Systems). There is. ETC is a system that automatically pays tolls when a car passes through a toll gate on an expressway by communicating between an antenna installed at the gate and an on-vehicle device installed on the vehicle. When ETC is adopted, there is no need to stop at the tollgate, which greatly reduces the time it takes for a car to pass through the gate. Therefore, traffic congestion near toll gates can be alleviated, and exhaust gas can be reduced.
また、ITSは、カー・ナビゲーション・システム(以下、「カーナビ」という)など自動車をインテリジェント化するシステムと、広域交通管制システムなど道路をインテリジェント化するシステムを融合させた交通システムである。例えば、カーナビにはVICS(登録商標)(Vehicle Information and Communication System:道路交通情報通信システム)との連携が可能とされたシステムがある。このような場合にITSを用いて、警察が収集した一般路の情報と首都高速道路公団・日本道路公団などが収集した高速道路の情報とをVICS(登録商標)センターが編集して発信する。そして、この情報をカーナビが受信すると渋滞を迂回するルート等を検索してモニターに表示することができるようになる。 Furthermore, ITS is a transportation system that combines systems that make cars intelligent, such as car navigation systems (hereinafter referred to as "car navigation systems"), and systems that make roads intelligent, such as wide-area traffic control systems. For example, some car navigation systems are capable of linking with VICS (registered trademark) (Vehicle Information and Communication System). In such cases, the VICS (registered trademark) center uses ITS to edit and disseminate information on general roads collected by the police and information on expressways collected by the Metropolitan Expressway Corporation, Japan Highway Corporation, and others. When the car navigation system receives this information, it can search for routes to bypass traffic jams and display them on the monitor.
DSRCやETCのアンテナとしては、一般に、板状アンテナが用いられている。従来の板状アンテナ100の構成を図20ないし図22に示す。図20は従来の板状アンテナ100の構成を示す平面図であり、図21は従来の板状アンテナ100の構成を示す下面図であり、図22は従来の板状アンテナ100の構成を示す側面図である。
これらの図に示す従来の板状アンテナ100は、正方形状とされた金属製のアース素子111上にスペーサ114を介して正方形状とされた金属製の励振素子110が所定間隔になるように配置されている。励振素子110には、左下と右上に縮退分離素子が設けられており、縮退分離素子は直角三角形状のCカットで構成されている。励振素子110には給電ケーブル112から給電されている。この場合、給電ピン110aが励振素子110の所定位置に設けられており、給電ピン110aは、絶縁性のスペーサ114内に挿通されて、アース素子111の裏面において給電ケーブル112の中心導体にハンダ付け等により接続されている。また、給電ケーブル112のシールド導体はアース素子111の裏面にハンダ付け等により接続されて、板状アンテナ100は給電ケーブル112により給電されるようになる。すなわち、給電ケーブル112の一端に接続された通信機器からの送信信号は板状アンテナ100に給電されて右旋円偏波が放射され、板状アンテナ100で受信された右旋円偏波の受信信号は給電ケーブル112を伝播して通信機器に供給されるようになる。
A plate antenna is generally used as an antenna for DSRC or ETC. The configuration of a conventional plate antenna 100 is shown in FIGS. 20 to 22. 20 is a plan view showing the configuration of a conventional plate antenna 100, FIG. 21 is a bottom view showing the configuration of the conventional plate antenna 100, and FIG. 22 is a side view showing the configuration of the conventional plate antenna 100. It is a diagram.
In the conventional plate antenna 100 shown in these figures, a square metal excitation element 110 is placed on a square metal earth element 111 with a spacer 114 interposed therebetween at a predetermined interval. has been done. The excitation element 110 is provided with degenerate separation elements at the lower left and upper right, and the degenerate separation elements are configured with a right triangular C-cut. Power is supplied to the excitation element 110 from a power supply cable 112. In this case, the power supply pin 110a is provided at a predetermined position of the excitation element 110, and the power supply pin 110a is inserted into an insulating spacer 114 and soldered to the center conductor of the power supply cable 112 on the back surface of the grounding element 111. etc. are connected. Further, the shield conductor of the power supply cable 112 is connected to the back surface of the ground element 111 by soldering or the like, so that the plate antenna 100 is supplied with power by the power supply cable 112. That is, a transmission signal from a communication device connected to one end of the power supply cable 112 is fed to the plate antenna 100 and radiates right-handed circularly polarized waves, and the right-handed circularly polarized wave is received by the plate antenna 100. The signal propagates through the power supply cable 112 and is supplied to the communication device.
板状アンテナ100が、5.8GHz帯を利用したETC用のアンテナとされた場合の寸法例を挙げると、図20に示す励振素子110の同じ寸法とされる横幅と縦幅の長さW22は約21mmとされ、図20に示すアース素子111の同じ寸法とされる横幅と縦幅の長さW21は約26mmとされ、図21に示す励振素子110とアース素子111との間隔であるスペーサ114の長さD21は約3mmとされる。ここで、5.8GHzの自由空間波長をλとすると、W21は約0.5λとなり、W22は約0.41λとなる。このような寸法とされた場合の周波数5.8GHzにおける方位角に対する放射強度特性を図23のグラフに示す。図23を参照すると、放射強度のピーク値は+7.4dBとされその方位角は+2.80°が得られており、放射強度が3dB低下する方位角範囲である半値角は71.32°が得られている。 To give an example of dimensions when the plate antenna 100 is an antenna for ETC using the 5.8 GHz band, the length W22 of the horizontal width and vertical width, which are the same dimensions of the excitation element 110 shown in FIG. The length W21 of the horizontal and vertical widths, which are approximately 21 mm and the same dimensions as the grounding element 111 shown in FIG. The length D21 is approximately 3 mm. Here, when the free space wavelength of 5.8 GHz is λ, W21 is approximately 0.5λ, and W22 is approximately 0.41λ. The graph of FIG. 23 shows the radiation intensity characteristics with respect to the azimuth angle at a frequency of 5.8 GHz when such dimensions are used. Referring to FIG. 23, the peak value of the radiation intensity is +7.4 dB and its azimuth angle is +2.80°, and the half-value angle, which is the azimuth angle range where the radiation intensity decreases by 3 dB, is 71.32°. It has been obtained.
次に、従来の板状アンテナ100において、アース素子111の横幅と縦幅の長さW21を変えた際の半値角の変化について示す。
アース素子111の長さW21を除いて上記した寸法とされた際の従来の板状アンテナ100において、周波数5.8GHzにおけるアース素子111の長さW21に対する半値角の特性を図24に示す。図24ではアース素子111の長さW21を20mm~50mmまで変えたときの半値角特性を示しており、図24を参照すると、長さW21を20mmから50mmまで長くするにつれて半値角は約73°から約63°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さW21が約31mmを超えた時に目標とする70°の半値角が得られる。ここで、5.8GHzの自由空間波長をλとすると、約31mmの長さW21は約0.6λと表される。すなわち、アース素子111の長さW21を約0.6λ以上とすることで70°以下の半値角とされた指向性を得ることができるようになる。
上記した従来の板状アンテナ100の一例が特許文献1ないし特許文献3にそれぞれ記載されている。
Next, in the conventional plate antenna 100, changes in the half-power angle when the width and length W21 of the grounding element 111 are changed will be described.
FIG. 24 shows the characteristics of the half-power angle with respect to the length W21 of the grounding element 111 at a frequency of 5.8 GHz in the conventional plate antenna 100 having the above dimensions except for the length W21 of the grounding element 111. FIG. 24 shows the half-value angle characteristics when the length W21 of the grounding element 111 is changed from 20 mm to 50 mm. Referring to FIG. 24, as the length W21 is increased from 20 mm to 50 mm, the half-value angle becomes approximately 73°. It can be seen that the radiation beam gradually narrows as the angle decreases from about 63° to about 63°. When the length W21 exceeds about 31 mm, the target half-value angle of 70° is obtained. Here, if the free space wavelength of 5.8 GHz is λ, the length W21 of about 31 mm is expressed as about 0.6λ. That is, by setting the length W21 of the grounding element 111 to approximately 0.6λ or more, it becomes possible to obtain directivity with a half-value angle of 70° or less.
Examples of the above-described conventional plate antenna 100 are described in
最近では、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナのアンテナ部分の大きさが約0.5λ以下に小型化されても、半値角として70°以下が得られる板状アンテナが求められている。70°以下の半値角により、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。しかしながら、従来の板状アンテナ100ではアース素子111の横幅と縦幅の長さW21を約26mm(約0.5λ)とすると、半値角が70°を超えてしまい、半値角が70°以下のビームが絞られた指向性を得るためには、従来の板状アンテナ100においては図24に示すようにアース素子の幅が0.6λを超える大きさとなり、約0.5λ以下の大きさに小型化できないことになる。すなわち、必要とする指向性になるよう制御するには、要求される小型化の大きさを超えるアース素子が必要とされることになり、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることが困難になると云う問題点があった。
そこで、本発明は、小型化した板状アンテナにおいて所望の半値角を得ることができる板状アンテナを提供することを目的としている。
Recently, when the wavelength of the design frequency is λ, even if the size of the antenna part of the plate antenna is reduced to about 0.5λ or less, a planar antenna that can obtain a half-power angle of 70° or less is required. ing. A half-value angle of 70° or less allows directivity that prevents radio waves from being received from directions other than the desired direction. However, in the conventional plate antenna 100, if the horizontal and vertical widths W21 of the grounding element 111 are approximately 26 mm (approximately 0.5λ), the half-value angle exceeds 70°, and the half-value angle is less than 70°. In order to obtain focused beam directivity, in the conventional plate antenna 100, the width of the grounding element is greater than 0.6λ, and reduced to approximately 0.5λ or less, as shown in FIG. This means that it cannot be downsized. In other words, in order to control the required directivity, a grounding element that exceeds the size required for miniaturization is required, and it is difficult to obtain the desired half-power angle in a miniaturized plate antenna. There was a problem that it became difficult.
Therefore, an object of the present invention is to provide a plate-shaped antenna that can obtain a desired half-power angle in a miniaturized plate-shaped antenna.
上記本発明の目的を達成することができる本発明の板状アンテナは、矩形状の上面板と、該上面板の4縁から立設する4つの立設壁からなる第1側面板からなる下面が開口された箱状の上ケースと、矩形状の下面板と、該下面板の4縁から立設する4つの立設壁からなる第2側面板からなる上面が開口された箱状の下ケースとを備え、前記上ケースの開口と前記下ケースの開口とを閉塞するよう前記上ケースを前記下ケースに嵌挿することにより構成された収納ケースと、矩形状のアース素子と、該アース素子上に第1所定間隔で配置された前記アース素子より小さい矩形状の励振素子と、該励振素子に給電する給電ケーブルとからなり、前記収納ケース内に収納されるアンテナモジュールと、前記下面板上に固着される前記アース素子より小さい矩形状の無給電素子とを備え、前記無給電素子は、前記収納ケース内に収納されたアンテナモジュールにおける前記アース素子から第2所定間隔で下方に配置されることを最も主要な特徴としている。 The plate-shaped antenna of the present invention capable of achieving the above object of the present invention has a rectangular upper plate and a lower surface consisting of a first side plate consisting of four erected walls erected from four edges of the upper plate. A box-shaped lower case with an open top, a second side plate consisting of a box-shaped upper case with an opening, a rectangular lower plate, and four standing walls erected from the four edges of the lower plate. a storage case configured by fitting the upper case into the lower case so as to close an opening of the upper case and an opening of the lower case; a rectangular grounding element; and a rectangular grounding element; an antenna module that is housed in the storage case and that includes a rectangular excitation element that is smaller than the ground element and that is arranged on the element at a first predetermined interval, and a power supply cable that supplies power to the excitation element; a rectangular parasitic element smaller than the grounding element fixed thereon, the parasitic element being arranged below at a second predetermined distance from the grounding element in the antenna module housed in the storage case; The most important feature is that
また、上記本発明の板状アンテナは、前記アース素子と前記励振素子との間に前記第1所定間隔の高さとされた絶縁性のスペーサが設けられ、該スペーサの上面から上方へ突出する第1ボスを前記励振素子に設けられた位置決め孔に嵌挿することにより、前記励振素子が位置決めされて前記スペーサに固着されることを主要な特徴としている。
さらに、上記本発明の板状アンテナは、前記スペーサの下面から下方へ突出する突部を、前記アース素子に設けられた挿通孔へ嵌挿することにより、前記アース素子が位置決めされて前記スペーサに固着され、もって、前記励振素子と前記アース素子とが位置決めされることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記下面板から立設された挿入壁を前記アース素子の側縁に設けられた位置決め溝に嵌挿することにより、前記アンテナモジュールが前記下ケースに位置決めされて固着されることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記下面板から上方へ突出する第2ボスを前記無給電素子に設けられた嵌合孔に嵌挿することにより、前記無給電素子が位置決めされて前記下ケースに固着され、もって、前記無給電素子が前記アース素子に位置決めされることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記第1側面板の内側面から下方へ突出する第2係合手段が形成されていると共に、前記第2側面板の内側面に凹状の係合部が形成され、前記上ケースを前記下ケースに嵌挿した際に、前記第2係合手段が前記係合部に係合されて、前記上ケースが前記下ケースに固着されることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記無給電素子は長方形状とされており、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記無給電素子の1辺の長さを、約0.21λまで短くできることを主要な特徴としている。
さらにまた、上記本発明の板状アンテナは、前記アース素子は正方形状とされており、設計周波数の波長をλとしたときに、所定の半値角が得られる前記アース素子の1辺の長さを、約0.48λまで短くできることを主要な特徴としている。
Further, in the plate antenna of the present invention, an insulating spacer having a height of the first predetermined distance is provided between the grounding element and the excitation element, and a spacer having a height of the first predetermined distance is provided, and a second spacer protrudes upward from the upper surface of the spacer. The main feature is that the excitation element is positioned and fixed to the spacer by fitting one boss into a positioning hole provided in the excitation element.
Further, in the plate antenna of the present invention, the earthing element is positioned by fitting the protrusion projecting downward from the lower surface of the spacer into the insertion hole provided in the earthing element. The main feature is that the driving element and the grounding element are fixedly fixed, thereby positioning the excitation element and the grounding element.
Furthermore, in the plate antenna of the present invention, the antenna module is attached to the lower case by fitting an insertion wall erected from the lower plate into a positioning groove provided on a side edge of the grounding element. The main feature is that it can be positioned and fixed.
Furthermore, in the plate antenna of the present invention, the parasitic element is positioned by fitting a second boss projecting upward from the lower plate into a fitting hole provided in the parasitic element. The main feature is that the parasitic element is fixed to the lower case, so that the parasitic element is positioned on the ground element.
Furthermore, in the plate antenna of the present invention, a second engagement means is formed that protrudes downward from the inner surface of the first side plate, and a concave engagement means is formed on the inner surface of the second side plate. When the upper case is inserted into the lower case, the second engaging means is engaged with the engaging portion, and the upper case is fixed to the lower case. It has the following characteristics.
Furthermore, in the plate antenna of the present invention, the parasitic element has a rectangular shape, and when the wavelength of the design frequency is λ, one side of the parasitic element that provides a predetermined half-value angle The main feature is that the length can be shortened to about 0.21λ.
Furthermore, in the plate antenna of the present invention, the grounding element has a square shape, and when the wavelength of the design frequency is λ, the length of one side of the grounding element is such that a predetermined half-power angle is obtained. The main feature is that it can be shortened to about 0.48λ.
本発明の板状アンテナは、アース素子上に所定間隔でアース素子より小さい励振素子が配置され、アース素子の下にアース素子より小さい無給電素子が配置されているので、設計周波数の波長をλとした際に励振素子および無給電素子より大きいアース素子の大きさが約0.5λ以下に小型化されても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性となる半値角が得られる板状アンテナとすることができる。 In the plate antenna of the present invention, excitation elements smaller than the ground element are arranged on the ground element at predetermined intervals, and parasitic elements smaller than the ground element are arranged below the ground element, so that the wavelength of the design frequency is λ Even if the size of the grounding element, which is larger than the driven element and the parasitic element, is reduced to approximately 0.5λ or less, a plate that can obtain a half-value angle that provides directivity that does not receive radio waves from directions other than the desired direction. It can be a shaped antenna.
[本発明の実施例]
本発明にかかる実施例の板状アンテナ1の構成を図1および図2に示す。図1は板状アンテナ1の構成を示す平面図であり、図2は板状アンテナ1の構成を中心線であるa-a線で板状アンテナ1を切断したa-a断面図で示す下面図である。
これらの図に示す本発明の実施例の板状アンテナ1は、合成樹脂製の上ケース10と下ケース11とからなる収納ケース0を備え、収納ケース0にアンテナモジュール5と無給電素子16とが収納されている。収納ケース0は正方形状の断面とされ、その1辺の長さがW1とされ、収納ケース0の高さはH1とされる。アンテナモジュール5は、励振素子13とスペーサ14とアース基板15と給電ケーブル12とから構成され、その詳細は後述する。図2に示すように、励振素子13はスペーサ14の高さに相当する所定間隔だけアース基板15の上に離隔されて配置されており、アース基板15はプリント基板とされて、アース基板15の表面と裏面にプリントからなるアース素子15aが形成されている。また、アース基板15の裏面には給電回路が形成されており、この給電回路から給電ピンを介して励振素子13に給電されている。励振素子13とアース素子15aからなるアンテナは、円偏波を送受信することができる。また、本発明にかかる板状アンテナ1は、無給電素子16を備えることを特徴的な構成としており、無給電素子16はアース基板15の裏面の下に所定間隔離れて配置されている。無給電素子16は、下ケース11の上面に接するよう配置されている。
[Example of the present invention]
The configuration of a
The
[本発明にかかる板状アンテナにおける各部品の説明]
図3ないし図8の説明を行う前に、本発明の実施例の板状アンテナ1を構成する各部品の説明を図9ないし図16を参照して説明する。
図9(a)(b)(c)に上ケース10の構成を示す。図9(a)は上ケース10の構成を示す平面図であり、図9(b)は上ケース10の構成を示す側面図であり、図9(c)は上ケース10の構成を示す正面図である。
これらの図に示す上ケース10は合成樹脂製とされており、下面が開口された箱状の形状とされている。上ケース10は、正方形状の上面板10aと、上面板10aの周囲の4縁のそれぞれから上面板10aから下方に向かって次第に幅が広がるよう斜めに立設する矩形リング状とされた立設壁10bとを有している。立設壁10bの4つの角部は丸みを帯びており角部のそれぞれから下方へほぼ垂直に突出する断面が丸みを帯びた嵌入片10cが設けられている。また、1つの立設壁10bのほぼ中央の縁から下方へほぼ垂直に突出する半円状の溝が形成された押さえ片10eが設けられている。さらに、押さえ片10eが設けられている立設壁10bにおいて、押さえ片10eの両側における内側面から下方へほぼ垂直にそれぞれ突出する係合爪10dが設けられ、この立設壁10bに隣接する2つの立設壁10bの角部近傍の内側面のそれぞれから下方へほぼ垂直に突出する係合爪10dが設けられている。なお、押さえ片10eが設けられている立設壁10bに対向する立設壁10bには係合爪10dは設けられていない。各係合爪10dの先端には上面板10aに向かって次第に幅が広くなるテーパ状の内側に向かう爪が形成されている。
[Description of each component in the plate antenna according to the present invention]
Before explaining FIGS. 3 to 8, each component constituting the
The configuration of the
The
図10(a)(b)(c)に下ケース11の構成を示す。図11(a)は下ケース11の構成を示す斜視図であり、図11(b)は下ケース11の構成を示す平面図であり、図10(c)は下ケース11の構成を示す側面図である。
これらの図に示す下ケース11は合成樹脂製とされており、上面が開口された箱状の形状とされている。下ケース11は、正方形状の下面板11aと、下面板11aの周囲の4縁のそれぞれから下面板11aに対してほぼ垂直に立設する矩形リング状とされた立設壁11bとを有している。立設壁11bのそれぞれの角部は丸みを帯びており、コ字状を形成する3つの立設壁11bのほぼ中央には中心に向かう所定長さの挿入壁11gが垂直に立設されている。残る1つの立設壁11bのほぼ中央に下端がほぼ半円形状とされた矩形状に切り欠かれた挿入部11eが設けられており、この挿入部11eの内側に位置して対向する2つの矩形板状の挟持片11hが下面板11aから垂直に立設して設けられている。また、下面板11aのほぼ中央部に細長い円筒状の一対のボス11dが互いに離隔されて垂直に立設されている。さらに、上ケース10における係合爪10dの位置に対応する位置であって、それぞれの立設壁11bの内側面に凹状の係合部11fが形成されている。係合部11fは、係合爪10dの爪が係合した際に容易に外れない角部を備える形状の凹部とされている。
The structure of the lower case 11 is shown in FIGS. 10(a), 10(b), and 10(c). 11(a) is a perspective view showing the structure of the lower case 11, FIG. 11(b) is a plan view showing the structure of the lower case 11, and FIG. 10(c) is a side view showing the structure of the lower case 11. It is a diagram.
The lower case 11 shown in these figures is made of synthetic resin and has a box-like shape with an open top. The lower case 11 includes a square lower plate 11a, and a rectangular ring-shaped standing wall 11b that stands approximately perpendicular to the lower plate 11a from each of the four peripheral edges of the lower plate 11a. ing. Each corner of the standing walls 11b is rounded, and an insertion wall 11g of a predetermined length toward the center is vertically provided at approximately the center of the three standing walls 11b forming a U-shape. There is. A rectangular cut-out insertion section 11e with a substantially semicircular lower end is provided approximately at the center of the remaining standing wall 11b, and two opposing sections located inside this insertion section 11e are provided. A rectangular plate-shaped clamping piece 11h is provided vertically erected from the bottom plate 11a. Further, a pair of elongated cylindrical bosses 11d are vertically provided at substantially the center of the lower plate 11a and spaced apart from each other. Further, a concave engaging portion 11f is formed on the inner surface of each standing wall 11b at a position corresponding to the position of the engaging claw 10d on the
図11(a)(b)(c)(d)にスペーサ14の構成を示す。図11(a)はスペーサ14の構成を示す斜視図であり、図11(b)はスペーサ14の構成を示す平面図であり、図11(c)はスペーサ14の構成を示す正面図であり、図11(d)はスペーサ14の構成を示す側面図である。
これらの図に示すスペーサ14は合成樹脂製とされており、十字状の本体部14aにより構成されている。本体部14aは、ほぼ同じ長さの4本の断面矩形の細長い棒状部が互いにほぼ直交して配置されており、本体部14aは高さD2で形成されている。スペーサ14の本体部14aには、隣接する2本の棒状部の中間に断面が矩形状の挿通孔14cがそれそれ形成されている。また、十字状の本体部14aの上面の中央と挿通孔14cが形成されていない棒状部の一方に細長い円筒状のボス14dが形成されていると共に、十字状の本体部14aの下面の中央から突出する細長い円筒状の突部14bが形成されている。
The configuration of the spacer 14 is shown in FIGS. 11(a), (b), (c), and (d). 11(a) is a perspective view showing the structure of the spacer 14, FIG. 11(b) is a plan view showing the structure of the spacer 14, and FIG. 11(c) is a front view showing the structure of the spacer 14. , FIG. 11(d) is a side view showing the structure of the spacer 14.
The spacer 14 shown in these figures is made of synthetic resin and includes a cross-shaped main body portion 14a. The main body portion 14a has four elongated rod-shaped portions having a rectangular cross section and substantially the same length, and are arranged substantially perpendicular to each other, and the main body portion 14a is formed with a height D2. In the main body portion 14a of the spacer 14, insertion holes 14c each having a rectangular cross section are formed between two adjacent rod-shaped portions. Further, an elongated cylindrical boss 14d is formed at the center of the upper surface of the cross-shaped main body part 14a and one of the rod-shaped parts in which the insertion hole 14c is not formed, and from the center of the lower surface of the cross-shaped main body part 14a. A protruding elongated cylindrical protrusion 14b is formed.
図12(a)(b)(c)(d)に励振素子13の構成を示す。図12(a)は励振素子13の構成を示す斜視図であり、図12(b)は励振素子13の構成を示す正面図であり、図12(c)は励振素子13の構成を示す左側面図であり、図12(d)は励振素子13の構成を示す右側面図である。
これらの図に示す励振素子13は導電性とされており、金属板を加工して作成することが可能とされている。励振素子13は1辺の幅がW2の正方形状とされた本体部13aからなり、本体部13aのほぼ中央に位置決め孔13cが形成されており、さらに、この位置決め孔13cと離隔されて2つめの位置決め孔13cが形成されている。この2つの位置決め孔13cには,スペーサ14の本体部14aの上面に形成されている一対のボス14dがそれぞれ挿通される。これにより、励振素子13はスペーサ14に対して位置決めされてスペーサ14に取り付けられる。また、本体部13aには2つの長孔13bが形成されている。一方の長孔13bは本体部13aの一辺にほぼ平行に形成され、他方の長孔13bは隣接する他の一辺にほぼ平行して形成され、2つの長孔13bはほぼ直行して本体部13aに形成されている。また、それぞれの長孔13bは打ち抜かれて形成されており、長孔13bを打ち抜いた細長い片が下方へ折り曲げられて本体部13aに対して垂直になるよう形成されている。この場合、ほぼ直交して形成された長孔13bから折り曲げられた2つの片が第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとを構成ている。なお、一対の位置決め孔13cにスペーサ14の一対のボス14dをそれぞれ挿通すると、第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとが、スペーサ14に形成されている2つの挿通孔14cにそれぞれ挿通されるようになる。なお、第1給電ピン18aと第2給電ピン18bの長さはL4とされる。
The configuration of the excitation element 13 is shown in FIGS. 12(a), (b), (c), and (d). 12(a) is a perspective view showing the configuration of the excitation element 13, FIG. 12(b) is a front view showing the configuration of the excitation element 13, and FIG. 12(c) is a left side view showing the configuration of the excitation element 13. 12(d) is a right side view showing the configuration of the excitation element 13. FIG.
The excitation element 13 shown in these figures is electrically conductive and can be created by processing a metal plate. The excitation element 13 consists of a main body part 13a having a square shape with a side width of W2, and a positioning hole 13c is formed approximately in the center of the main body part 13a. A positioning hole 13c is formed. A pair of bosses 14d formed on the upper surface of the main body 14a of the spacer 14 are inserted into the two positioning holes 13c, respectively. Thereby, the excitation element 13 is positioned relative to the spacer 14 and attached to the spacer 14. Further, two elongated holes 13b are formed in the main body portion 13a. One long hole 13b is formed substantially parallel to one side of the main body 13a, the other long hole 13b is formed substantially parallel to the other adjacent side, and the two long holes 13b are formed substantially perpendicular to the main body 13a. is formed. Further, each long hole 13b is formed by punching, and the long and thin piece punched out of the long hole 13b is bent downward to be perpendicular to the main body portion 13a. In this case, two pieces bent from the elongated hole 13b formed substantially perpendicularly constitute the first power supply pin 18a and the second power supply pin 18b. Note that when the pair of bosses 14d of the spacer 14 are inserted into the pair of positioning holes 13c, the first power supply pin 18a and the second power supply pin 18b are respectively inserted into the two insertion holes 14c formed in the spacer 14. Become so. Note that the length of the first power supply pin 18a and the second power supply pin 18b is L4.
図13(a)(b)(c)にアース基板15の構成を示す。図13(a)はアース基板15の構成を示す平面図であり、図13(b)はアース基板15の構成を示す側面図であり、図13(c)はアース基板15の構成を示す背面図である。
これらの図に示すアース基板15は、角部が斜めに切り取られた1辺の幅がW3とされ、厚さがD3とされた正方形状のプリント基板により構成されており、アース基板15のおもて面の全面に形成されている金属箔によりアース素子15aが構成されているとともに、アース基板15の裏面における中央部を除く部位に形成されている金属箔によりアース素子15aが構成されている。アース基板15のおもて面のアース素子15aと裏面のアース素子15aとは複数設けられたスルーホール15fにより接続されている。アース基板15には3つの断面円形の挿通孔15cがほぼ直角三角形の各角になるよう形成されており、ほぼ中央に形成された挿通孔15cにはスペーサ14の下面に形成されている突部14bが挿通とされ、残る2つの挿通孔15cにはスペーサ14の挿通孔14cから突出された励振素子13の第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとがそれぞれ挿通される。これにより、スペーサ14とアース基板15とが位置決めされて固着され、スペーサ14上に取り付けられた励振素子13とアース基板15とが所定の間隔D2を持って対向配置されるよう位置決めされる。さらに、アース基板15の3縁のほぼ中央にそれぞれ断面矩形状の小さい位置決め溝15bが形成されている。アース基板15の残る縁の中央近傍に断面が細長い矩形状の取付孔15eが所定間隔で2つ平行に対向して形成されている。また、この縁の両側とこの縁に隣接する2つの縁の角部の近傍にそれぞれ深さの浅い細長い長方形状の切欠15gが形成されている。この4つの切欠15gには上ケース10の係合爪10dが挿通可能とされる。
FIGS. 13(a), 13(b), and 13(c) show the configuration of the grounding
The grounding
アース基板15の裏面の中央部には、中央に菱形状に金属箔を取り除いたランド15hが形成され、このランド15hを取り囲むように菱形枠状の90°位相回路15gが形成されている。90°位相回路15gは90°ハイブリッド回路で構成されており、端子P1,P2,P3,P4を有している。そして、90°位相回路15gを取り囲むようにアース素子15aが形成されている。中央に形成された挿通孔15cはランド15hに設けられており、残る2つの挿通孔15cは90°位相回路15gの互いに90°の位相差となる端子P2と端子P3とにそれぞれ設けられている。これにより、残る2つの挿通孔15cに挿通された励振素子13の第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとに互いに90°の位相差を持つ給電信号が供給されるようになる。この場合、端子P1に入力された給電信号は端子P2から90°位相が遅れて出力され、端子P3からは180°位相が遅れて出力される。
A diamond-shaped land 15h from which metal foil has been removed is formed at the center of the back surface of the grounding
図14(a)(b)に無給電素子16の構成を示す。図14(a)は無給電素子16の構成を示す平面図であり、図14(b)は無給電素子16の構成を示す側面図である。
これらの図に示す無給電素子16は導電性とされており、金属板を加工して作成することが可能とされている。無給電素子16は長方形状とされており、その短辺の長さがL1で長辺の長さがL2とされ、厚さがD4とされた本体部16aから構成されている。本体部16aの中央の両側には、断面円形の嵌合孔16cがそれぞれ形成されている。この嵌合孔16cには下ケース11に形成されているボス11dがそれぞれ挿通される。挿通させることにより、下ケース11に対して位置決めされて無給電素子16を取り付けることができる。また、本体部16aの長辺の一方に深さの浅い細長い長方形状の切欠16bが形成されている。この切欠16bには下ケース11に形成されている挿入壁11gが嵌挿されて、無給電素子16を下ケース11に対して位置決めすることができる。
FIGS. 14(a) and 14(b) show the configuration of the parasitic element 16. 14(a) is a plan view showing the configuration of the parasitic element 16, and FIG. 14(b) is a side view showing the configuration of the parasitic element 16.
The parasitic element 16 shown in these figures is electrically conductive and can be created by processing a metal plate. The parasitic element 16 has a rectangular shape, and includes a main body portion 16a having a short side length L1, a long side length L2, and a thickness D4. Fitting holes 16c each having a circular cross section are formed on both sides of the center of the main body portion 16a. Bosses 11d formed in the lower case 11 are inserted into the fitting holes 16c, respectively. By inserting it, it is possible to position it with respect to the lower case 11 and attach the parasitic element 16. Further, a shallow rectangular notch 16b is formed on one of the long sides of the main body portion 16a. An insertion wall 11g formed in the lower case 11 is fitted into the notch 16b, so that the parasitic element 16 can be positioned with respect to the lower case 11.
図15(a)(b)(c)にケーブルクランプ17の構成を示す。図15(a)はケーブルクランプ17の構成を示す斜視図であり、図15(b)はケーブルクランプ17の構成を示す下面図であり、図15(c)はケーブルクランプ17の構成を示す側面図である。
これらの図に示すケーブルクランプ17は金属板を加工して作成されており、断面コ字状に形成されている。ケーブルクランプ17は中央部に位置する平面状の頂部17aと、頂部17aの両側がほぼ平行になるよう垂直に折り曲げられて対向された一対の脚部17bとから構成されている。ケーブルクランプ17は、アース基板15のおもて面の取付孔15eに脚部17bの先端部から挿通して、取付孔15eを突き抜けた脚部17bの間に給電ケーブル12のシールド導体の部位を挟持させることにより、給電ケーブル12のシールド導体をアース素子15aに接続している。ケーブルクランプ17の幅はL5とされ、脚部17b同士の外側の長さはL6とされ、高さがH2とされている。
The configuration of the cable clamp 17 is shown in FIGS. 15(a), 15(b), and 15(c). 15(a) is a perspective view showing the structure of the cable clamp 17, FIG. 15(b) is a bottom view showing the structure of the cable clamp 17, and FIG. 15(c) is a side view showing the structure of the cable clamp 17. It is a diagram.
The cable clamp 17 shown in these figures is made by processing a metal plate, and has a U-shaped cross section. The cable clamp 17 is composed of a planar top portion 17a located in the center and a pair of legs 17b that are bent vertically so that both sides of the top portion 17a are substantially parallel to each other. The cable clamp 17 is inserted into the mounting hole 15e on the front surface of the
図16に給電ケーブル12の構成を示す斜視図を示す。
図16に示す給電ケーブル12は、中心軸上に配置された中心導体12dと、中心導体12dを保持する高周波特性の良好な樹脂製の絶縁筒体12cと絶縁筒体12cを覆うように絶縁筒体12c上に同心で設けられ円筒状のシールド導体とシールド導体を保護するよう円筒状に形成された合成樹脂製の外被12aとから構成されている。そして、外被12aが除去されたシールド導体には金属製の断面円形のシールドリング12bが嵌挿されている。
FIG. 16 shows a perspective view showing the configuration of the power supply cable 12.
The power supply cable 12 shown in FIG. 16 includes a central conductor 12d arranged on the central axis, an insulating cylinder 12c made of resin with good high frequency characteristics that holds the central conductor 12d, and an insulating cylinder so as to cover the insulating cylinder 12c. It is composed of a cylindrical shield conductor provided concentrically on the body 12c and a synthetic resin outer sheath 12a formed in a cylindrical shape to protect the shield conductor. A metal shield ring 12b having a circular cross section is fitted into the shield conductor from which the outer sheath 12a has been removed.
[本発明の実施例の板状アンテナの組立]
次に、本発明の実施例の板状アンテナ1の組み立ての手順について図3ないし図8を参照して説明する。図3は本発明の実施例の板状アンテナ1の構成を斜視図で示す分解組立図であり、図4は本発明の実施例の板状アンテナ1におけるアンテナモジュールの構成を示す平面図であり、図5は本発明の実施例の板状アンテナ1におけるアンテナモジュールの構成を示す下面図であり、図6は本発明の実施例の板状アンテナ1におけるアンテナモジュールの構成を示す背面図であり、図7は本発明の実施例の板状アンテナ1におけるアンテナモジュールの構成を示す左側面図であり、図8は本発明の実施例の板状アンテナ1におけるアンテナモジュールの構成を示す右側面図である。
[Assembly of plate antenna according to the embodiment of the present invention]
Next, the procedure for assembling the
本発明の実施例の板状アンテナ1を組み立てる際には、図3に示すように、スペーサ14上に励振素子13を配置して、スペーサ14の一対のボス14dにそれぞれ励振素子13の位置決め孔13cを挿通させて、励振素子13をスペーサ14上に取り付ける。この取り付けでは励振素子13がスペーサ14上に位置決めされて取り付けられ、励振素子13の裏面から突出している第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとの2つの給電ピン18a,18bがそれぞれスペーサ14の挿通孔14cに挿通され、挿通孔14cを突き抜けた第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとがスペーサ14の裏面から突出する。次いで、アース基板15のおもて面上に励振素子13を取り付けたスペーサ14を配置して、スペーサ14の下面に形成されている突部14bをアース基板15の中央に形成されている挿通孔15cに挿通させると共に、スペーサ14の裏面から突出した第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとを、アース基板15の残る2つの挿通孔15cのそれぞれに挿通させる。次いで、アース基板15の裏面において第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとを90°位相回路15gの端子P2と端子P3とにそれぞれハンダ付けされる。これにより、励振素子13およびスペーサ14が位置決めされてアース基板15に固着され、励振素子13とスペーサ14とアース基板15とが一体になるように固着される。
When assembling the
次に、ケーブルクランプ17の一対の脚部17bをアース基板15のおもて面から取付孔15eに挿通し、頂部17aをおもて面の取付孔15eの周囲にハンダ付けする。そして、給電ケーブル12をアース基板15の裏面に配置して、アース基板15を突き抜けたケーブルクランプ17の脚部17bの間に給電ケーブル12の先端部におけるシールド導体に嵌挿されたシールドリング12bを挿入して挟持させる。次いで、給電ケーブル12の中心導体12dを90°位相回路15gの端子P1にハンダ付けにより接続すると共に、一対の脚部17bの間に挟持されたシールド導体とシールドリング12bと脚部17bとをハンダ付けする。これにより、給電ケーブル12が所定の位置に固着されると共に、給電ケーブル12から給電された給電信号が互いに90°の位相差を持って第1給電ピン18aと第2給電ピン18bから出力される。この90°の位相差を持つ給電信号が第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとを介して励振素子13に給電され、励振素子13から円偏波が放射されるようになる。この場合、第2給電ピン18bからの給電信号は第1給電ピン18aからの給電信号より90°位相が遅れるため、励振素子13からは右旋円偏波が放射される。また、励振素子13により受信された右旋円偏波の受信信号は、給電ケーブル12を伝播して給電ケーブル12が接続されている通信機器に供給されるようになる。
Next, the pair of legs 17b of the cable clamp 17 are inserted into the mounting hole 15e from the front surface of the
このようにして図4ないし図8に示すアンテナモジュール5が組み立てられる。なお、図5ないし図8では無給電素子16が図示されているが、無給電素子16はアンテナモジュール5には取り付けられていない。後述するように、無給電素子16は下ケース11に取り付けられるが、図5ないし図8では説明の都合上で無給電素子16を図示している。アンテナモジュール5において、アース基板15の上面と励振素子13との間隔は、スペーサ14の高さであるD2となり、アース基板15の下面と無給電素子16との間隔はD1とされる。すなわち、励振素子13とアース素子15aとの間隔はD2で、無給電素子16とアース素子15aとの間隔はD1となる。
In this way, the
次に、下ケース11の2つのボス11dを無給電素子16の嵌合孔16cに嵌合させると共に、無給電素子16に形成されている切欠16bに下ケース11の挿入壁11gを嵌挿させることで、下ケース11の上面に接するよう載置した無給電素子16を下ケース11に取り付ける。これにより、無給電素子16が下ケース11に対して位置決めされて取り付けられる。そして、組み立てたアンテナモジュール5を無給電素子16を取り付けた下ケース11の上に配置して、下ケース11内に収納する。この際に、アース基板15の3つの位置決め溝15bに下ケース11の挿入壁11gがそれぞれ嵌入されて、アース基板15すなわちアンテナモジュール5が位置決めされて下ケース11内に収納され、アース基板15は無給電素子16にも位置決めされるようになる。さらに、給電ケーブル12が下ケース11の挿入部11eに上から挿入されて下ケース11から外部へ給電ケーブル12が引き出されるようになる。次いで、上ケース10をアンテナモジュール5の上に載置し、上ケース10を下ケース11に嵌合する。この際に、上ケース10の4つの嵌入片10cが下ケース11のそれぞれの丸みを帯びた角部に嵌入されると共に、上ケース10の4つの係合爪10dがアース基板15に形成されている切欠15gをそれぞれ通り抜けて下ケース11の4つの係合部11fのそれぞれに係合する。これにより、上ケース10は下ケース11に緊密に固着され、上ケース10と下ケース11とは容易に外れないようになり、本発明の実施例の板状アンテナ1が組み立てられる。
Next, the two bosses 11d of the lower case 11 are fitted into the fitting holes 16c of the parasitic element 16, and the insertion wall 11g of the lower case 11 is fitted into the notch 16b formed in the parasitic element 16. In this way, the parasitic element 16 placed in contact with the upper surface of the lower case 11 is attached to the lower case 11. Thereby, the parasitic element 16 is positioned and attached to the lower case 11. Then, the assembled
[本発明にかかる板状アンテナの寸法および電気的特性]
上記説明した本発明の実施例の板状アンテナ1において、設計周波数を5.8GHzとした時に、励振素子13の1辺の幅W2は約19mm、アース基板15の1辺の幅W3は約26mm、無給電素子16の短辺の長さL1は約17mmで長辺の長さL2は約20mmとされ、励振素子13とアース素子15aとの間隔D2は約2mm、無給電素子16とアース素子15aとの間隔D1が約3mmとされる。また、この時の板状アンテナ1の収納ケース0の1辺の長さW1は約29mmとなり、その高さH1は約10mmとなる。さらに、スペーサ14における十字状の本体部14aの縦横は励振素子13の1辺の幅W2より若干短くされ、スペーサ14の高さD2は約2mmとされ、励振素子13の第1給電ピン18aと第2給電ピン18bとの長さL4は約4.2mmとされ、アース基板15の厚さD3は約1mmとされ、無給電素子16の厚さD4は約0.2mmとされ、ケーブルクランプ17の幅L5は約3mm、脚部17b同士の外側の長さL6は約3.5mm、高さH2は約4.18mmとされている。ここで、5.8GHzの自由空間波長をλとすると、長さW2は約0.37λとなり、長さW3は約0.5λとなり、長さL1は約0.33λ、長さL2は約0.41λとなり、長さD1は約0.058λとなり、長さD2は約0.039λとなる。
[Dimensions and electrical characteristics of the plate antenna according to the present invention]
In the
上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ1において、周波数5.8GHzにおける方位角に対する放射強度特性を図17に示す。図17を参照すると、放射強度のピーク値として+4.22dBが得られており、この時の方位角は+0.4°となる。また、放射強度が3dB減衰するまでの方位角の範囲である半値角は63.55°が得られており、アース素子15aの1辺の長さが26mmとされた際に、ビームが絞られた半値角が70°以下の指向性とされた放射強度特性が得られることが分かる。すなわち、本発明の実施例の板状アンテナ1では、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナ1のアンテナモジュール5の大きさが約0.5λ以下に小型化されても、70°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ1では、アンテナモジュール5の大きさが約0.5λ以下に小型化されても所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図17に示す方位角に対する放射強度特性は、5.79GHz~5.84GHzの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
FIG. 17 shows radiation intensity characteristics with respect to azimuth angle at a frequency of 5.8 GHz in the
次に、本発明の実施例の板状アンテナ1において、無給電素子16の大きさを変えた際の半値角の変化について考察する。
無給電素子16の短辺の長さL1を除いて上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ1において、周波数5.8GHzにおける無給電素子16の短辺の長さL1に対する半値角の特性を図18に示す。図18では、長さL1を5mm~20mmまで変えたときの半値角特性を示しており、図18を参照すると、長さL1を5mmから20mmまで長くするにつれて半値角は約71°から約63°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さL1が約11mmとなった時に目標とする70°の半値角が得られる。ここで、5.8GHzの自由空間波長をλとすると、約11mmの長さL1は約0.21λと表される。すなわち、本発明の実施例の板状アンテナ1では、無給電素子16の短辺の長さL1を0.5λ以下である約0.21λと短くして小型化しても、70°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ1では、無給電素子16の短辺の長さL1を0.5λ以下である約0.21λと短くして小型化しても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図18に示す長さL1に対する半値角の特性は、5.79GHz~5.84GHzの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
Next, in the
In the
次に、本発明の実施例の板状アンテナ1において、アース素子15aの大きさを変えた際の半値角の変化について考察する。アース素子15aの寸法はアース基板15の寸法と同等であるので、アース素子15aの1辺の長さはW3となる。
アース素子15aの1辺の長さW3を除いて上記した寸法とされた際の本発明の実施例の板状アンテナ1において、周波数5.8GHzにおけるアース素子15aの1辺の長さW3に対する半値角の特性を図19に示す。図19ではアース素子15aの1辺の長さW3を20mm~50mmまで変えたときの半値角特性を示しており、図19を参照すると、長さW3を20mmから50mmまで長くするにつれて半値角は約73°から約63°まで小さくなっていき放射ビームが次第に狭まっていくことが分かる。長さW3が約25mmとなった時に目標とする70°の半値角が得られる。ここで、5.8GHzの自由空間波長をλとすると、約25mmの長さW3は約0.48λと表される。すなわち、アース素子15aの1辺の長さW3を0.5λ以下である約0.48λと短くしても、70°以下の半値角が得られる板状アンテナとすることができる。これにより、本発明の実施例の板状アンテナ1では、アース素子15aの1辺の長さW3を0.5λ以下である約0.48λと短くしても、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができる。なお、図19に示す長さW3に対する半値角の特性は、5.79GHz~5.84GHzの周波数帯域においてもほぼ同様の特性となる。
このように、アース素子15aの1辺の長さW3を約0.48λの長さとアース素子15aを小型化しても半値角の目標である70°の半値角を得ることができる。その際に、無給電素子16は短辺の長さL1を約0.21λとアース素子15aより小型化することができると共に、励振素子13の1辺の長さW2は約0.37λとアース素子11より小型化することができる。このように、本発明にかかる板状アンテナ1においては、設計周波数の波長をλとした際に板状アンテナの大きさが約0.5λ以下に小型化されても、半値角として70°以下を得ることができ、所望の方向以外からの電波を受けない指向性とすることができるようになる。
Next, in the
In the
In this way, even if the length W3 of one side of the earthing element 15a is set to approximately 0.48λ and the earthing element 15a is downsized, a half-value angle of 70°, which is the target half-value angle, can be obtained. In this case, the parasitic element 16 has a short side length L1 of about 0.21λ, which can be made smaller than the grounding element 15a, and the excitation element 13 has a side length W2 of about 0.37λ, which makes it possible to make the parasitic element 16 smaller than the grounding element 15a. It can be made smaller than the element 11. As described above, in the
[本発明にかかる板状アンテナの変形例]
本発明の実施例の板状アンテナ1においては、給電ケーブル12の断線や部品の接続不良を給電ケーブル12に接続された通信機側において検知する機能を付加することができる。このような機能を有させるには、図13(a)に示すアース基板15の裏面において、90°位相線路15gのプリントとアース素子15aとの間にダイアグ抵抗と云われるkΩオーダの抵抗を接続する。これにより、給電ケーブル12の中心導体12dからの電流が90°位相回路15gとダイアグ抵抗とを通ってアース素子15aであるグランドに流れるようになる。アース素子15aには給電ケーブル12のシールド導体が接続されていることから、正常な状態においては通信機側から板状アンテナ1の励振部とダイアグ抵抗の合成抵抗が見える。しかしながら、給電ケーブル12の断線や部品の接続不良が発生すると、合成抵抗が開放端相当となるため、通信機側から給電ケーブル12の断線や部品の接続不良を検知することができる。
また、90°位相回路15gのインピーダンス調整を、90°位相回路15gの角部とアース素子15aとの間にLCチップを接続することで行うことができる。
[Modified example of plate antenna according to the present invention]
In the
Further, the impedance of the 90°
以上説明した本発明にかかる実施例の板状アンテナにおいて、板状アンテナの設計周波数や寸法の値は、上記記載した値に限定されるものではなく、板状アンテナにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏することができる値とされていれば、上記記載した値に限定されるものではない。すなわち、寸法の値には、上記記載した値の上下に許容範囲があり、この許容範囲は板状アンテナにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏する範囲とされている。
以上説明した本発明の板状アンテナでは、DSRCやETCのアンテナに適用することができ、5.79GHz~5.84GHzとされる5.8GHz帯を利用したETC用のアンテナとすることができる。この際には、上記説明したように板状アンテナの大きさを小型化しても目標とする半値角の指向性を得ることができるようになる。また、本発明の板状アンテナでは90°位相回路を90°ハイブリッド回路で構成したが、これに限らず、2つの出力の位相差が90°となる位相回路であればどのような位相回路でも用いることができる。また、本発明の板状アンテナは、右旋円偏波のアンテナとして説明したが、左旋円偏波のアンテナとしても良い。この場合は、第1給電ピンに第2給電ピンより90°の位相が遅れた給電信号を90°位相回路から供給するようにすればよい。
In the plate antenna according to the embodiment of the present invention described above, the design frequency and dimension values of the plate antenna are not limited to the values described above, and the functions and actions described above in the plate antenna are not limited to the values described above. It is not limited to the values described above as long as the values are such that equivalent functions and effects can be achieved. That is, there is a permissible range above and below the above-mentioned values for the dimension values, and this permissible range is a range in which the plate-shaped antenna exhibits the same functions and actions as those described above.
The plate antenna of the present invention described above can be applied to a DSRC or ETC antenna, and can be used as an ETC antenna using the 5.8 GHz band, which is 5.79 GHz to 5.84 GHz. In this case, as explained above, even if the size of the plate antenna is reduced, it is possible to obtain the target directivity at the half-power angle. In addition, in the plate antenna of the present invention, the 90° phase circuit is configured with a 90° hybrid circuit, but this is not limited to this, and any phase circuit can be used as long as the phase difference between the two outputs is 90°. Can be used. Furthermore, although the plate antenna of the present invention has been described as a right-handed circularly polarized antenna, it may also be a left-handed circularly polarized antenna. In this case, a power supply signal whose phase is delayed by 90 degrees from that of the second power supply pin may be supplied to the first power supply pin from a 90° phase circuit.
0 収納ケース、1 板状アンテナ、5 アンテナモジュール、10 上ケース、10a 上面板、10b 立設壁、10c 嵌入片、10d 係合爪、10e 押さえ片、11 下ケース、11a 下面板、11b 立設壁、11d ボス、11e 挿入部、11f 係合部、11g 挿入壁、11h 挟持片、12 給電ケーブル、12a 外被、12b シールドリング、12c 絶縁筒体、12d 中心導体、13 励振素子、13a 本体部、13b 長孔、13c 位置決め孔、14 スペーサ、14a 本体部、14b 突部、14c 挿通孔、14d ボス、15 アース基板、15a アース素子、15b 位置決め溝、15c 挿通孔、15d 係合孔、15e 取付孔、15f スルーホール、15g 90°位相回路、15g 切欠、15h ランド、16 無給電素子、16a 本体部、16b 切欠、16c 嵌合孔、17 ケーブルクランプ、17a 頂部、17b 脚部、18a 第1給電ピン、18b 第2給電ピン、100 板状アンテナ、110 励振素子、110a 給電ピン、111 アース素子、112 給電ケーブル、114 スペーサ 0 Storage case, 1 Plate antenna, 5 Antenna module, 10 Upper case, 10a Upper plate, 10b Standing wall, 10c Fitting piece, 10d Engagement claw, 10e Holding piece, 11 Lower case, 11a Lower plate, 11b Standing Wall, 11d Boss, 11e Insertion part, 11f Engagement part, 11g Insertion wall, 11h Holding piece, 12 Power supply cable, 12a Outer cover, 12b Shield ring, 12c Insulating cylinder, 12d Center conductor, 13 Excitation element, 13a Main body part , 13b long hole, 13c positioning hole, 14 spacer, 14a main body, 14b protrusion, 14c insertion hole, 14d boss, 15 earth board, 15a earth element, 15b positioning groove, 15c insertion hole, 15d engagement hole, 15e mounting Hole, 15f Through hole, 15g 90° phase circuit, 15g Notch, 15h Land, 16 Parasitic element, 16a Main body, 16b Notch, 16c Fitting hole, 17 Cable clamp, 17a Top, 17b Leg, 18a First power feeding Pin, 18b Second feeding pin, 100 Plate antenna, 110 Excitation element, 110a Feeding pin, 111 Earthing element, 112 Feeding cable, 114 Spacer
Claims (8)
矩形状のアース素子と、該アース素子上に第1所定間隔で配置された前記アース素子より小さい矩形状の励振素子と、該励振素子に給電する給電ケーブルとからなり、前記収納ケース内に収納されるアンテナモジュールと、
前記下面板上に固着される前記アース素子より小さい矩形状の無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記収納ケース内に収納されたアンテナモジュールにおける前記アース素子から第2所定間隔で下方に配置されることを特徴とする板状アンテナ。 A box-shaped upper case with an open lower surface, consisting of a rectangular upper surface plate, a first side plate consisting of four standing walls erected from four edges of the upper surface plate, a rectangular lower surface plate, and a rectangular lower surface plate; A box-shaped lower case with an open upper surface and a second side plate consisting of four standing walls erected from four edges of a lower plate, and the opening of the upper case and the opening of the lower case are closed. a storage case configured by fitting the upper case into the lower case so as to
It consists of a rectangular earth element, a rectangular excitation element smaller than the earth element arranged on the earth element at a first predetermined interval, and a power supply cable for feeding power to the excitation element, and is stored in the storage case. An antenna module that is
a rectangular parasitic element smaller than the ground element fixed on the lower surface plate,
The plate-shaped antenna is characterized in that the parasitic element is arranged below at a second predetermined distance from the ground element in the antenna module housed in the storage case.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003087048A (en) | 2001-09-06 | 2003-03-20 | Dx Antenna Co Ltd | Planar antenna |
JP2006500821A (en) | 2002-09-19 | 2006-01-05 | トプコン・ジーピーエス・エルエルシー | Antenna structure for reducing the effects of multipath radio signals |
JP2004297340A (en) | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Nippon Antenna Co Ltd | Patch antenna |
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