WO2012108145A1 - 無線機器用アンテナ - Google Patents

無線機器用アンテナ Download PDF

Info

Publication number
WO2012108145A1
WO2012108145A1 PCT/JP2012/000656 JP2012000656W WO2012108145A1 WO 2012108145 A1 WO2012108145 A1 WO 2012108145A1 JP 2012000656 W JP2012000656 W JP 2012000656W WO 2012108145 A1 WO2012108145 A1 WO 2012108145A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
antenna
conductor
plate
antenna elements
raising
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/000656
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸 溝口
杉本 勇次
鈴木 忠男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Nippon Soken Inc filed Critical Denso Corp
Priority to US13/997,849 priority Critical patent/US9059518B2/en
Priority to DE112012000716T priority patent/DE112012000716T5/de
Publication of WO2012108145A1 publication Critical patent/WO2012108145A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H01Q21/12Parallel arrangements of substantially straight elongated conductive units
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/0407Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna for a wireless device that can satisfactorily transmit and receive radio waves in the entire circumferential direction, and more particularly to an antenna for a wireless device suitable for in-vehicle use.
  • a shield plate for shielding a transmission / reception circuit for a wireless device is a GND plate, and a radiation plate parallel to the GND plate is disposed via a short-circuit conductor.
  • an inverted F-type antenna having a shield plate as a GND plate is configured, and a diversity antenna is configured by arranging a plurality of the inverted F-type antennas in different directions.
  • a nearly omnidirectional antenna could be realized by the directivity obtained by combining the directivity of a plurality of antennas.
  • the present disclosure has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an antenna for a wireless device that can satisfactorily transmit and receive radio waves in the entire circumferential direction even when a conductive object is present in the vicinity.
  • a wireless device antenna installed in the vicinity of a conductive object, the wireless device including a GND plate, a conductor plate, two antenna elements, and two raising conductor plates.
  • a device antenna is provided.
  • the GND plate is a conductor formed in a plate shape, and the potential is kept at the GND level.
  • the conductor plate is disposed in parallel to the GND plate.
  • Each antenna element is a monopole antenna element having a short-circuit conductor disposed on the conductor plate so as to be electrically connected to the conductor plate, and a radiation plate for radiating radio waves disposed at the tip of the short-circuit conductor It is.
  • the two antenna elements are arranged substantially parallel to the side surface of the conductive object at an interval of a half wavelength of radio waves to be transmitted and received.
  • the two raising conductor plates are provided between the GND plate and the previous conductor plate, and are disposed in the vicinity of the two antenna elements, respectively, and the conductor plate is raised to a predetermined height from the GND plate. Raise it.
  • radio waves in all directions can be transmitted and received satisfactorily even when a conductive object is present in the vicinity.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a radio device antenna.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a result of obtaining a current distribution flowing through the antenna element and the conductive object in the comparative example by simulation
  • FIG. 2B is a current distribution flowing through the antenna element and the conductive object in the embodiment. It is a figure which shows the result calculated
  • Fig.3 (a) is a figure which shows the directivity of the antenna of a comparative example
  • FIG.3 (b) is a figure which shows the directivity of the antenna for radio
  • FIGS. 4 (a) to 4 (i) are diagrams showing the directivity of the radio device antenna when the distance between the conductor plates for raising is changed.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (h) are diagrams showing the directivity of the radio device antenna when the length of the raising conductor plate is changed.
  • FIGS. 6A to 6C are diagrams showing the directivity of the radio device antenna when the length of the raising conductor plate is changed.
  • FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a schematic configuration of a radio device antenna 1.
  • the radio device antenna 1 includes a GND board 10, a printed circuit board 20, antenna elements 30 and 40, and raising conductor plates 50 and 60, and is installed in the vicinity of the conductive object 70.
  • the conductive object 70 is a conductor such as a metal structure, for example, a telematics antenna installed on the roof or bonnet of the vehicle body. That is, when the plurality of antennas including the wireless device antenna 1 are gathered in a narrow space to form a compact shape, an antenna other than the wireless device antenna 1 is an example of the conductive object 70.
  • the GND plate 10 is a conductor plate made of metal such as a copper plate formed in a substantially rectangular plate shape.
  • the GND board 10 is grounded so that its potential is maintained at the GND level.
  • the printed circuit board 20 is formed in a substantially rectangular plate shape.
  • the printed circuit board 20 is arranged so that the longitudinal direction of the printed circuit board 20 is parallel to the side surface of the conductive object 70 and the plate surface of the printed circuit board 20 is parallel to the GND board 10.
  • the printed circuit board 20 is formed with a conductor pattern that conducts between the two antenna elements 30 and 40.
  • the printed circuit board 20 is provided with an electronic circuit for mounting the semiconductor integrated circuit chip or the electronic component and operating the antenna 1 for the wireless device.
  • the conductor pattern for comprising may be formed.
  • the antenna elements 30 and 40 are arranged at both corners on the side far from the conductive object 70 on the printed circuit board 20.
  • the two antenna elements 30 and 40 are inverted F type antennas which are a kind of monopole type antennas.
  • the short-circuit conductors 32 and 42 are electrically connected to the conductor pattern of the antenna element on the printed circuit board 20 so as to be substantially perpendicular to the plate surface of the printed circuit board 20.
  • radiation plates 34 and 44 are attached to the tips of the short-circuit conductors 32 and 42 so as to be parallel to the printed circuit board 20.
  • plate-like feed conductors 36 and 46 are attached to the radiation plates 34 and 44 of the antenna elements 30 and 40 so that the tip portions thereof are not in contact with the GND plate 10 so as to be parallel to the short-circuit conductor 32.
  • the tips of the feeding conductors 36 and 46 of the antenna elements 30 and 40 are used as feeding points, and a 5 GHz transmission signal is fed between the feeding point and the GND plate 10.
  • the distance between the feeding points of the two antenna elements 30 and 40 is larger than the width of the conductive object 70, and the distance from the feeding point of the two antenna elements 30 and 40 to the conductive object 70 is half of the radio wave to be transmitted and received. It is arranged to be within the wavelength.
  • the raising conductor plates 50 and 60 are two conductor plates formed in a substantially rectangular shape.
  • the raising conductor plates 50 and 60 are conductor plates for raising the printed board 20 from the GND plate 10 to a height of 1/16 wavelength or more of radio waves to be transmitted and received.
  • the two raising conductor plates 50 and 60 are attached between the GND board 10 and the printed circuit board 20, and their longitudinal ends are attached to the short direction ends of the printed circuit board 20.
  • antenna 1 for wireless device In the radio device antenna 1 configured as described above, a printed circuit board 20 as a conductor plate is disposed in parallel with the GND plate 10.
  • Two antenna elements 30 and 40 are arranged on the printed circuit board 20 at intervals of a half wavelength.
  • the printed circuit board 20 is raised from the GND board 10 by 1/16 wavelength or more by the raising conductor plates 50 and 60. Further, the radio device antenna 1 is placed in the vicinity of the conductive object 70 so that the two antenna elements 30 and 40 are substantially parallel to the side surface of the conductive object 70.
  • a current loop of approximately one wavelength is formed between the GND board 10, the printed board 20, and the two raising conductor plates 50 and 60 with respect to the transmission signal supplied from the feeding point. That is, the current path formed on the printed circuit board 20 between the two antenna elements 30 and 40, the current path formed on the two raising conductor plates 50 and 60, the current path formed by the GND board 10, and the A substantially one-wave current loop is formed which consists of a mirror image of the current path.
  • the antenna can satisfactorily transmit and receive radio waves in the entire circumferential direction.
  • the distance between the two antenna elements 30 and 40 is made larger than the width of the conductive object 70, and the distance from the feeding point of the two antenna elements 30 and 40 to the conductive object 70 is half of the radio wave to be transmitted and received. It is arranged to be within the wavelength.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the results obtained by simulating the distribution of current flowing through the antenna elements 30 and 40 and the conductive object 70 when a transmission signal of 5 GHz is applied to the feeding point of the antenna element 40.
  • the direction of the current is indicated by an arrow
  • the sparse / dense current distribution is indicated by the sparse / dense arrow distribution. That is, the current distribution is sparse in the portion where the arrow distribution is sparse, and the current distribution is dense in the portion where the arrow distribution is dense.
  • the distribution of arrows in the lower right part of the conductive object 70 is denser than the other parts. That is, it can be seen that the current distribution in the lower right portion of the conductive object 70 is dense, and the current distribution in the conductive object 70 is not uniform.
  • 3 (a) and 3 (b) show the antenna and the comparison example obtained by simulation when the radiated radio wave is 5 GHz and the height of the raising conductor plates 50 and 60 is ⁇ / 12. It is a figure which shows the directivity of the antenna 1 for radio
  • the power supply point of the other antenna element 40 is connected to the conductor pattern of the printed circuit board 20 through a 50 ⁇ termination resistor.
  • the wireless device antenna 1 (antenna elements 30 and 40) and the conductive object 70 are placed at the center, and the dashed curve indicated by P1 in FIG. The directivity of the element 30 is shown, and the solid curve indicated by P2 shows the directivity of the antenna element 40.
  • FIG. 3 (a) shows the directivity of the antenna of the comparative example
  • FIG. 3 (b) shows the directivity of the wireless device antenna 1 of the present embodiment.
  • the directivity in the antenna of the comparative example is the directivity in the direction of the conductive object 70 even if the directivity P1 of the antenna element 30 and the directivity P2 of the antenna element 40 complement each other. It is falling.
  • the radio device antenna 1 of the present embodiment as shown in FIG. 3B, as a result of complementation of P ⁇ b> 1 and P ⁇ b> 2, directivity is reduced with respect to the direction of the conductive object 70. Absent. That is, it can be seen that the wireless device antenna 1 of the present embodiment shows better directivity in the entire circumferential direction than the antenna of the comparative example.
  • FIGS. 4 (a) to 4 (i) are diagrams showing the relationship between the height of the conductor plates 50 and 60 for raising and the directivity.
  • FIG. 4 (a) shows the directivity of the antenna (the antenna of the comparative example) when there is no conductive plate 50, 60 for raising.
  • 4 (b) to 4 (i) the heights of the conductor plates 50 and 60 for raising are set to ⁇ / 50, ⁇ / 25, ⁇ / 16, ⁇ / 12, The directivity of the wireless device antenna 1 when ⁇ / 10, ⁇ / 8, ⁇ / 7, and ⁇ / 6 is shown.
  • the directivities shown in FIGS. 4B and 4C are not so different from the directivities shown in FIG. 4A, and even if P1 and P2 complement each other, they are directed toward the conductive object 70. There is a part where the sex decreases.
  • the directivity shown in FIGS. 4D to 4I does not have a portion in which directivity decreases in the direction of the conductive object 70 by complementing P1 and P2, and FIG. It can be seen that better directivity is obtained in the entire circumferential direction than the directivity shown in FIG.
  • the raising conductor plates 50 and 60 have a height of ⁇ / 16 or more, the directivity in the entire circumferential direction is improved.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (h) are diagrams showing the directivity of the radio device antenna 1 when the distance between the conductor plates 50 and 60 for raising is changed when a radio wave of 5 GHz is radiated. .
  • the intervals between the raising conductor plates 50 and 60 are respectively set to ⁇ / 1, 9, ⁇ / 2, ⁇ / 2.2, ⁇ / 2.4, ⁇ /
  • the directivity of the radio device antenna 1 when 2.7, ⁇ / 3, ⁇ / 3.4, and ⁇ / 3.9 is shown.
  • 5A to 5H the height of the raising conductor plates 50 and 60 is ⁇ / 12.
  • 6 (a) to 6 (c) are diagrams showing the directivity of the radio device antenna 1 when the lengths of the raising conductor plates 50 and 60 are changed when a radio wave of 5 GHz is radiated. is there.
  • 6 (a) to 6 (c) show the directivity of the antenna 1 for radio equipment when the lengths of the conductive plates 50 and 60 for raising are 15 mm, 11.25 mm, and 7.5 mm, respectively. Yes.
  • the antenna 1 for a radio device can be made shorter in height direction than other monopole type antennas. Therefore, it can be set as the antenna 1 for radio
  • the radio device antenna 1 can be reduced in size.
  • the raising conductive plate 60 is made the same as the length of the printed board 20 in the short direction. However, the same performance can be obtained if the conductor plate 60 for raising is longer than half the length of the printed circuit board 20 in the short direction.
  • a wireless device antenna (1) installed in the vicinity of a conductive object (70) includes a GND plate (10), a conductor plate (20), and two antenna elements.
  • an antenna for a wireless device including (30, 40) and two raising conductor plates (50, 60).
  • the GND plate (10) is a conductor formed in a plate shape, and the potential is kept at the GND level.
  • the conductor plate (20) is a conductor plate arranged in parallel to the GND plate (10).
  • Each antenna element (30, 40) includes a short-circuit conductor (32, 42) disposed on the conductor plate (20) so as to be electrically connected to the conductor plate (20), and the short-circuit conductor (32, 42). It is a monopole antenna having radiation plates (34, 44) for radiating radio waves arranged at the tip.
  • the two antenna elements (30, 40) are arranged approximately parallel to the side surface of the conductive object (70) at an interval of a half wavelength of radio waves to be transmitted and received.
  • the two raising conductor plates (50, 60) are arranged between the GND plate (10) and the conductor plate (20) and in the vicinity of each of the two antenna elements (30, 40).
  • the conductor plate (20) is a plate of two conductors for raising the conductor plate (20) from the GND plate (10) to a predetermined height.
  • Such a radio device antenna (1) is an antenna that can satisfactorily transmit and receive radio waves in all directions even when a conductive object (70) is present in the vicinity. This will be described below.
  • the conductor plate (20) is arranged in parallel to the GND plate (10), and two antenna elements (30, 40) are disposed on the conductor plate (20, 40) at half-wavelength intervals.
  • the conductor plate (20) is raised to a predetermined height from the GND plate (10) by the raising conductor plates (50, 60).
  • the radio device antenna (1) is placed in the vicinity of the conductive object (70) so that the two antenna elements (30, 40) are substantially parallel to the side surface of the conductive object (70).
  • This current path is formed by the half-wavelength current path 1 between the two antenna elements (30, 40) formed on the conductor plate (20) and the two raising conductor plates (50, 60).
  • the current path 2 and the mirror image formed by the GND plate (10) have a wavelength twice the sum of the current path 1 and the current path 2.
  • the current loop acts as a new wave source
  • the current distribution of the current induced in the conductive object (70) changes.
  • the phase relationship between the currents flowing through the two antenna elements (30, 40) and the conductive object (70) changes, so that the directivity of the radio waves radiated from the two antenna elements (30, 40) is the same. Changes, and the directivity of the wireless device antenna (1) is complemented.
  • the wireless device antenna (1) is an antenna that can satisfactorily transmit and receive radio waves in all directions.
  • the transmission signal supplied to the antenna element (30, 40) is within a range where the conductive signal (20) can be conducted.
  • Near each of the two antenna elements (30, 40) means that the distance between the two antenna elements (30, 40) and the conductor plate (20) is within a range where the above-described current loop is formed. It means that there is.
  • the conductor plate (20) is raised from the GND plate (10) by the raising conductor plates (50, 60), a current loop is formed. It becomes the antenna (1) for radio
  • the predetermined height of the raising conductor plate (50, 60) is set to 1/16 wavelength or more of radio waves to be transmitted and received, radio waves in the entire circumferential direction can be transmitted and received better.
  • the distance between the two antenna elements (30, 40) is made larger than the width of the conductive object (70), and the distance from the feeding point of the two antenna elements (30, 40) to the conductive object (70).
  • the monopole antenna elements (30, 40) include various antennas such as a monopole antenna and an L antenna.
  • the monopole antenna element (30, 40) may be an inverted F antenna. According to this structure, it can be set as the radio
  • the conductor plate (20) may be a printed board on which a conductor pattern for conducting at least between the two antenna elements (30, 40) is formed. According to this configuration, in addition to the conductor pattern that conducts between the two antenna elements (30, 40), by forming other conductor patterns, various circuit elements can be arranged on the conductor plate (20), and electronic Since the circuit can be formed, the antenna (1) for the wireless device can be reduced in size.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

 導電物体(70)の近傍に設置される無線機器用アンテナを開示する。無線機器用アンテナは、GND板(10)と、前記GND板(10)に平行な導体板(20)と、2つのアンテナエレメント(30、40)と、2つのかさ上げ用導体板(50、60)と、を備える。 各アンテナエレメント(30、40)は、短絡導体(32、42)と、該短絡導体(32、42)の先端に配置される放射板(34,44)と、を有する。前記2つのアンテナエレメント(30、40)は、送受信する電波の2分の1波長の間隔で、前記導電物体(70)の側面と略平行に配置される。前記2つのかさ上げ用導体板(50、60)は、前記2つのアンテナエレメント(30,40)それぞれの近傍に配置され、前記導体板(20)を前記GND板(10)から、所定の高さにかさ上げする。

Description

無線機器用アンテナ 関連出願の相互参照
 本出願は、2011年2月8日に出願された日本特許出願2011-25108号に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。
 本開示は、全周方向の電波を良好に送受信できる無線機器用アンテナ、特に車載用として好適な無線機器用アンテナに関する。
 例えば、特許文献1の無線機器用アンテナでは、無線機器用の送受信回路をシールドするためのシールド板をGND板とし、短絡導体を介してGND板に平行な放射板を配置する。これによって、シールド板をGND板とした逆F型アンテナを構成し、この逆F型アンテナを異なる向きに複数配置することによってダイバーシティアンテナを構成する。
 この無線機器用アンテナによれば、複数のアンテナの指向性が合成されて得られる指向性によって、ほぼ無指向性のアンテナを実現することができた。
特開2003-298340号公報 ところが、上記無線機器用アンテナでは、アンテナ近傍の特定の方向、例えば、複数のアンテナの配置方向に並行して金属構造物など金属物体が存在した場合には、その金属物体が反射器として作用し、無線機器用アンテナの指向性に偏りが発生することとなり、送受信性能が低下するという問題があった。
 本開示は、こうした問題に鑑みなされたもので、近傍に導電物体が存在した場合であっても全周方向の電波を良好に送受信できる無線機器用アンテナを提供することを目的とする。
 本開示の一例のよると、導電物体の近傍に設置される無線機器用アンテナであって、GND板と、導体板と、2つのアンテナエレメントと、2つのかさ上げ用導体板と、を備える無線機器用アンテナが提供される。前記GND板は、板状に形成された導体であって、電位がGNDレベルに保たれる。前記導体板は、前記GND板に平行に配置される。各アンテナエレメントは、前記導体板と導通するように該導体板上に配置された短絡導体と、該短絡導体の先端に配置される電波を放射するための放射板とを有するモノポール型アンテナエレメントである。前記2つのアンテナエレメントは、送受信する電波の2分の1波長の間隔で、前記導電物体の側面と略平行に配置される。前記2つのかさ上げ用導体板は、前記GND板と前期導体板との間に設けれ、前記2つのアンテナエレメントそれぞれの近傍に配置され、前記導体板を前記GND板から所定の高さにかさ上げする。
 この構成によると、近傍に導電物体が存在した場合であっても全周方向の電波を良好に送受信できる。
 本開示についての上記目的および他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照した下記の詳細な説明から、より明確になる。添付図面において
図1は、無線機器用アンテナの概略の構成を示す構成図である。 図2(a)は、比較例におけるアンテナエレメントと導電物体に流れる電流分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図であり、図2(b)は、実施形態におけるアンテナエレメントと導電物体に流れる電流分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図である。 図3(a)は、比較例のアンテナの指向性を示す図であり、図3(b)は、実施形態の無線機器用アンテナの指向性を示す図である。 図4(a)~図4(i)は、かさ上げ用導体板の間隔を変化させたとき無線機器用アンテナの指向性を示す図である。 図5(a)~図5(h)は、かさ上げ用導体板の長さを変化させたとき無線機器用アンテナの指向性を示す図である。 図6(a)~図6(c)は、かさ上げ用導体板の長さを変化させたとき無線機器用アンテナの指向性を示す図である。
 以下、実施形態の一例について図面を用いて説明する。なお、実施形態は、下記例示に何ら限定されることはなく、種々の形態を採りうる。
(無線機器用アンテナ1の構成)
 図1は、無線機器用アンテナ1の概略の構成を示す構成図である。無線機器用アンテナ1は、GND板10、プリント基板20、アンテナエレメント30,40及びかさ上げ用導体板50,60を備えており、導電物体70の近傍に設置されている。
 導電物体70は、金属構造物などの導電体であり、例えば、車体の屋根上やボンネット上に設置されているテレマティクス用アンテナなどである。つまり、無線機器用アンテナ1を含む複数のアンテナを狭い空間内に集合させて、コンパクトな形状にしたときの、当該無線機器用アンテナ1以外の他のアンテナが導電物体70の例となる。
 GND板10は、略長方形の板状に形成された銅板など金属等の導体板である。GND板10は、その電位がGNDレベルに保たれているように接地されている。
 プリント基板20は、略長方形の板状に形成されている。プリント基板20は、当該プリント基板20の長手方向が導電物体70の側面に平行で、当該プリント基板20の板面がGND板10に平行になるように配置されている。プリント基板20には、2つのアンテナエレメント30,40間を導通させる導体パターンが形成されている。
 なお、プリント基板20には、2つのアンテナエレメント30,40間を導通させる導体パターン以外にも、半導体集積回路チップや電子部品を搭載して、無線機器用アンテナ1を作動させるための電子回路を構成するための導体パターンが形成されていてもよい。
 アンテナエレメント30,40は、プリント基板20上の導電物体70から遠い側の両隅に配置されている。
 2つのアンテナエレメント30,40は、モノポール型アンテナの一種である逆F型アンテナである。図1に示すように、プリント基板20の板面に対し略垂直になるように、短絡導体32,42がプリント基板20上のアンテナエレメントの導体パターンに電気的に接続されている。また、短絡導体32,42の先端に、放射板34,44がプリント基板20に平行となるように取り付けられている。
 このとき、一枚の導体板を、プリント基板20に垂直になるように装着し、その導体板を折り曲げてL字型を形成するようにすると、垂直部分が短絡導体32,42となり、GND板10に平行な部分が放射板34,44となる。
 そして、アンテナエレメント30,40の放射板34,44に、短絡導体32に平行となるように板状の給電導体36,46を、その先端部分がGND板10と接触しないように取り付ける。
 そして、アンテナエレメント30,40の給電導体36,46の先端を給電点とし、給電点とGND板10との間に5GHzの送信信号を給電する。
 2つのアンテナエレメント30,40の給電点間の距離は、導電物体70の幅より大きく、2つのアンテナエレメント30,40の給電点から導電物体70までの距離が、送受信する電波の2分の1波長以内であるように配置されている。
 かさ上げ用導体板50,60は、略長方形に形成された2つの導体板である。かさ上げ用導体板50,60は、プリント基板20をGND板10から、送受信する電波の16分の1波長以上の高さにかさ上げするための導体板である。2つのかさ上げ用導体板50,60は、GND板10とプリント基板20との間で、かつ、長手方向端がプリント基板20の短手方向端に取り付けられている。
(無線機器用アンテナ1の作用)
 以上のように構成された無線機器用アンテナ1では、GND板10に平行に、導体板としてのプリント基板20を配置する。プリント基板20の上に2分の1波長の間隔で2つのアンテナエレメント30,40を配置する。プリント基板20をかさ上げ用導体板50,60でGND板10から16分の1波長以上かさ上げする。さらに、2つのアンテナエレメント30,40が導電物体70の側面と略平行になるように、無線機器用アンテナ1を導電物体70の近傍に置くようにしてある。
 すると、給電点から供給される送信信号に対し、GND板10、プリント基板20及び2つのかさ上げ用導体板50,60との間に略1波長の電流ループが形成される。つまり、2つのアンテナエレメント30,40間のプリント基板20に形成される電流経路と2つのかさ上げ用導体板50,60に形成される電流経路及びGND板10により形成される電流経路と、その電流経路の鏡像とから成る略1波長の電流ループが形成される。
 この電流ループが新たな波源として作用するため、導電物体70に誘起される電流の電流分布が変化する。それにより、2つのアンテナエレメント30,40と導電物体70に流れる電流の位相関係が変化するため、2つのアンテナエレメント30,40から放射される電波の指向性の同一方向への偏りが変化し、指向性が補完されることとなる。
 よって、近傍に導電物体70が存在した場合であっても全周方向の電波を良好に送受信できるアンテナとなる。
 2つのアンテナエレメント30,40間の距離を、導電物体70の幅より大きくし、さらに、2つのアンテナエレメント30,40の給電点から導電物体70までの距離が、送受信する電波の2分の1波長以内であるように配置してある。
 したがって、電流ループに電流がより流れやすくなるため、2つのアンテナエレメント30,40から放射される電波の指向性の同一方向への偏りが変化し、指向性が補完されやすくなる。
 この様子を、図2(a)、図2(b)に示す。図2(a)、図2(b)は、アンテナエレメント40の給電点に5GHzの送信信号を印加した場合に、アンテナエレメント30,40と導電物体70に流れる電流分布をシミュレーションによって求めた結果を示す図である。
 図2(a)、図2(b)では、矢印によって電流の向きを示し、矢印の分布の疎/密によって電流分布の疎/密を示している。つまり、矢印の分布が疎の部分は電流分布が疎であり、矢印の分布が密の部分は電流分布が密である。
 かさ上げ用導体板50,60がない比較例のアンテナでは、図2(a)に示すように、導電物体70の右下部分の矢印の分布が他の部分に比べて密になっている。つまり、導電物体70の右下部分の電流分布が密になっており、導電物体70における電流分布が均一ではないことが分かる。
 これに対し、本実施形態に係わる無線機器用アンテナ1では、図2(b)に示すように、導電物体70の全体にほぼ均一に矢印が分布しており、導電物体70において電流分布が均一であることを示している。
 次に、図3(a)、図3(b)に基づき、無線機器用アンテナ1によって指向性が改善された様子を説明する。図3(a)、図3(b)は、放射する電波が5GHzで、かさ上げ用導体板50,60の高さをλ/12とした場合に、シミュレーションによって求めた比較例のアンテナと本実施形態における無線機器用アンテナ1の指向性を示す図である。なお、「λ」は、放射する電波の波長を示している。
 なおシミュレーションにあたっては、模擬的に一方のアンテナエレメント30に給電したときには、他方のアンテナエレメント40の給電点を50Ωの終端抵抗を介してプリント基板20の導体パターンに接続している。
 図3(a)、図3(b)において、中心部分に無線機器用アンテナ1(アンテナエレメント30,40)及び導電物体70が置かれており、図3中P1で示す破線の曲線は、アンテナエレメント30の指向性を示し、P2で示す実線の曲線は、アンテナエレメント40の指向性を示している。
 図3(a)に比較例のアンテナの指向性を示し、図3(b)に本実施形態の無線機器用アンテナ1の指向性を示す。
 図3(a)に示すように、比較例のアンテナにおける指向性は、アンテナエレメント30の指向性P1とアンテナエレメント40の指向性P2とが補完し合っても、導電物体70方向の指向性が低下している。
 これに対し、本実施形態の無線機器用アンテナ1では、図3(b)に示すように、P1とP2とが補完し合う結果、導電物体70の方向に対して、指向性が低下していない。つまり、比較例のアンテナに比べ、本実施形態の無線機器用アンテナ1は全周方向に良好な指向性を示していることが分かる。
 次に、図4(a)~図4(i)に基づき、かさ上げ用導体板50,60の高さと指向性の関係について説明する。図4(a)~図4(i)は、かさ上げ用導体板50,60の高さと指向性の関係を示す図である。
 図4(a)に、かさ上げ用導体板50,60がない場合のアンテナ(比較例のアンテナ)の指向性を示す。また、図4(b)~図4(i)にかさ上げ用導体板50,60の高さを、電波の波長λに対し、λ/50、λ/25、λ/16、λ/12、λ/10、λ/8、λ/7、λ/6とした場合の無線機器用アンテナ1の指向性を示す。
 図4(b)、図4(c)に示す指向性は、図4(a)に示す指向性と余り差がなく、P1とP2が補完し合ったとしても、導電物体70の方向に指向性が低下する部分がある。それに対し、図4(d)~図4(i)に示す指向性は、P1とP2とが補完し合うことによって、導電物体70方向に指向性が低下する部分がなく、図4(a)に示す指向性に比べ、全周方向に対して良好な指向性が得られていることが分かる。
 つまり、かさ上げ用導体板50,60として、λ/16以上の高さがあれば、全周方向に対する指向性が改善される。
 次に、図5(a)~図5(h)に基づき、かさ上げ用導体板50,60の間隔を変化させた場合の無線機器用アンテナ1の指向性について説明する。図5(a)~図5(h)は、5GHzの電波を放射する場合に、かさ上げ用導体板50,60の間隔を変化させたとき無線機器用アンテナ1の指向性を示す図である。
 図5(a)~図5(h)に、かさ上げ用導体板50,60の間隔をそれぞれ、λ/1、9、λ/2、λ/2.2、λ/2.4、λ/2.7、λ/3、λ/3.4、λ/3.9としたときの無線機器用アンテナ1の指向性を示している。なお、図5(a)~図5(h)においては、かさ上げ用導体板50,60の高さは、λ/12としてある。
 図5(a)~図5(h)に示すように、かさ上げ用導体板50,60の間隔が、λ/2より小さくなるほど、P1とP2とにより補完される指向性には、導電物体70の方向に指向性が低下する部分が現れるようになることが分かる。
 次に、図6(a)~図6(c)に基づき、かさ上げ用導体板50,60の長手方向の長さを変化させた場合の無線機器用アンテナ1の指向性について説明する。図6(a)~図6(c)は、5GHzの電波を放射する場合に、かさ上げ用導体板50,60の長さを変化させたとき無線機器用アンテナ1の指向性を示す図である。
 図6(a)~図6(c)に、かさ上げ用導体板50,60の長さをそれぞれ15mm、11.25mm、7.5mmとしたときの無線機器用アンテナ1の指向性を示している。
 図6(a)、図6(b)に示すように、放射周波数が5GHzの場合、かさ上げ用導体板50,60の長さが11mm以上であれば、P1とP2とで補完される指向性には、導電物体70の方向に指向性が低下する部分がなく、全周方向に良好な指向性が得られることが分かる。
 また、モノポール型のアンテナエレメント30,40として、逆F型アンテナを用いているので、他のモノポール型アンテナに比べ、高さ方向が短い無線機器用アンテナ1とすることができる。したがって、特に車載用として適した無線機器用アンテナ1とすることができる。
 さらに、2つのアンテナエレメント30,40間を導通させる導体パターンが形成されたプリント基板20を用いて導通させているので、2つのアンテナエレメント30,40間を導通させる導体パターン以外に、他の導体パターンを形成することにより、プリント基板20上に種々の回路素子を配置して、電子回路を形成することができるので、無線機器用アンテナ1を小型にすることができる。
(その他の実施形態]
 上記実施形態では、かさ上げ用導体板60をプリント基板20の短手方向の長さと同じにした。しかし、かさ上げ用導体板60をプリント基板20の短手方向の長さの2分の1以上の長さであれば、同じ性能を得ることができる。
 上記実施形態では、アンテナエレメント30,40として、逆F型アンテナを用いた。しかし、無線機器用アンテナ1の設置スペースに余裕があれば、アンテナエレメント30,40として逆L型アンテナなど他のモノポール型アンテナを用いてもよい。
(様態)
 本開示の無線機器用アンテナは、様々な様態を有する。例えば、本開示の一様態によると、導電物体(70)の近傍に設置される無線機器用アンテナ(1)であって、GND板(10)と、導体板(20)と、2つのアンテナエレメント(30,40)と、2つのかさ上げ用導体板(50,60)とを備える無線機器用アンテナが提供される。
 前記GND板(10)は、板状に形成された導体であって、電位がGNDレベルに保たれたものである。前記導体板(20)は、前記GND板(10)に平行に配置された導体板である。
 各アンテナエレメント(30,40)は、前記導体板(20)と導通するように該導体板(20)上に配置された短絡導体(32,42)と、該短絡導体(32,42)の先端に配置された電波を放射するための放射板(34,44)と、を有するモノポール型のアンテナである。前記2つのアンテナエレメント(30,40)は、送受信する電波の2分の1波長の間隔で、導電物体(70)の側面と略平行に2つ配置される。
 前記2つのかさ上げ用導体板(50,60)は、前記GND板(10)と前記導体板(20)との間で、かつ、前記2つのアンテナエレメント(30,40)それぞれの近傍に配置され、前記導体板(20)を前記GND板(10)から、所定の高さにかさ上げするための2つの導体の板である。
 このような無線機器用アンテナ(1)は、近傍に導電物体(70)が存在した場合であっても全周方向の電波を良好に送受信できるアンテナとなる。以下説明する。
 上記構成の無線機器用アンテナ(1)では、GND板(10)に平行に導体板(20)を配置し、その上に2分の1波長の間隔で2つのアンテナエレメント(30,40)を配置し、導体板(20)をかさ上げ用導体板(50,60)でGND板(10)から所定の高さかさ上げしている。
 さらに、2つのアンテナエレメント(30,40)が導電物体(70)の側面と略平行になるように、無線機器用アンテナ(1)を導電物体(70)の近傍に置くようにしている。
 すると、給電点から供給される送信信号に対し、GND板(10)、導体板(20)及びかさ上げ用導体板(50,60)との間に電流ループが形成される。
 つまり、2つのアンテナエレメント(30,40)間の導体板(20)及び2つのかさ上げ用導体板(50,60)に形成される電流経路と、その電流経路に対してGND板(10)により形成される鏡像と、から成る電流ループが形成される。
 この電流経路は、導体板(20)に形成される2つのアンテナエレメント(30,40)間の2分の1波長の電流経路1及び2つのかさ上げ用導体板(50,60)により形成される電流経路2と、GND板(10)により形成される鏡像により、電流経路1と電流経路2の和の2倍の波長となる。
 この電流ループが新たな波源として作用するため、導電物体(70)に誘起される電流の電流分布が変化する。それにより、2つのアンテナエレメント(30,40)と導電物体(70)に流れる電流の位相関係が変化するため、2つのアンテナエレメント(30,40)から放射される電波の指向性の同一方向への偏りが変化し、無線機器用アンテナ(1)の指向性が補完されることとなる。
 よって、無線機器用アンテナ(1)の近傍に導電物体(70)が存在した場合であっても、無線機器用アンテナ(1)は全周方向の電波を良好に送受信できるアンテナとなる。
 ここで、「導電物体(70)の近傍」とは、アンテナエレメント(30,40)に供給される送信信号が、導体板(20)と導通できる範囲内であることを意味しており、
 「2つのアンテナエレメント(30,40)それぞれの近傍」とは、2つのアンテナエレメント(30,40)と導体板(20)の間の距離が、前述の電流ループが形成される程度の範囲内にあることを意味している。
 以上のように、かさ上げ用導体板(50,60)によって導体板(20)がGND板(10)からかさ上げされていると、電流ループが形成されるので、全周方向の電波を良好に送受信できる無線機器用アンテナ(1)となる。特に、かさ上げ用導体板(50,60)の所定の高さを、送受信する電波の16分の1波長以上にすると、全周方向の電波をより良好に送受信できるようになる。
 また、2つのアンテナエレメント(30,40)間の距離を、導電物体(70)の幅より大きくし、さらに、2つのアンテナエレメント(30,40)の給電点から導電物体(70)までの距離が、送受信する電波の2分の1波長以内であるように配置してもよい。
 この構成によると、前述のように形成される電流ループに電流がより流れやすくなるため、2つのアンテナエレメント(30,40)から放射される電波の指向性の同一方向への偏りが変化し、指向性が補完されやすくなる。
 ところで、モノポール型のアンテナエレメント(30,40)には、モノポールアンテナやL型アンテナなど種々のアンテナがある。例えば、モノポール型のアンテナエレメント(30,40)を、逆F型アンテナとしてもよい。この構成によると、他のモノポール型アンテナに比べ、高さ方向が短い無線機器用アンテナ(1)とすることができる。したがって、特に車載用として適した無線機器用アンテナ(1)とすることができる。
 また、導体板(20)を、少なくとも、2つのアンテナエレメント(30,40)間を導通させる導体パターンが形成されたプリント基板としてもよい。この構成によると、2つのアンテナエレメント(30,40)間を導通させる導体パターン以外に、他の導体パターンを形成することにより、導体板(20)上に種々の回路素子を配置して、電子回路を形成することができるので、無線機器用アンテナ(1)を小型にすることができる。
 なお、本開示は上述した実施例や構造に限定されるものではなく、様々な変形例をも包含する。加えて、単に一要素を多くあるいは少なく含むような他の種々の組み合わせや形態もまた、本開示の射程内に入る。

Claims (5)

  1.  導電物体(70)の近傍に設置される無線機器用アンテナであって、
     板状に形成された導体であって、電位がGNDレベルに保たれたGND板(10)と、
     前記GND板(10)に平行に配置された導体板(20)と、
     2つのアンテナエレメント(30、40)と、
     2つのかさ上げ用導体板(50、60)と、
     を備え、
     各アンテナエレメント(30、40)は、前記導体板(20)と導通するように該導体板(20)上に配置された短絡導体(32、42)と、該短絡導体(32、42)の先端に配置される電波を放射するための放射板(34,44)と、を有するモノポール型アンテナエレメントであり、
     前記2つのアンテナエレメント(30、40)は、送受信する電波の2分の1波長の間隔で、前記導電物体(70)の側面と略平行に配置され、
     前記2つのかさ上げ用導体板(50、60)は、前記GND板(10)と前記導体板(20)との間に設けれ、前記2つのアンテナエレメント(30,40)それぞれの近傍に配置され、前記導体板(20)を前記GND板(10)から、所定の高さにかさ上げする無線機器用アンテナ。
  2.  請求項1に記載の無線機器用アンテナにおいて、
     前記2つのかさ上げ用導体板(50、60)による所定の高さは、
     送受信する電波の16分の1波長以上である無線機器用アンテナ。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の無線機器用アンテナにおいて、
     前記2つのアンテナエレメント(30、40)間の距離は、前記導電物体(70)の幅より大きく、
     前記2つのアンテナエレメント(30、40)は、当該2つのアンテナエレメント(30、40)の給電点から前記導電物体までの距離が、送受信する電波の2分の1波長以内であるように配置されている無線機器用アンテナ。
  4.  請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の無線機器用アンテナにおいて、
     各モノポール型のアンテナエレメントは、逆F型アンテナである無線機器用アンテナ。
  5.  請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の無線機器用アンテナにおいて、
     前記導体板(20)は、
     少なくとも、前記2つのアンテナエレメント(30、40)間を導通させる導体パターンが形成されたプリント基板(20)である無線機器用アンテナ。
PCT/JP2012/000656 2011-02-08 2012-02-01 無線機器用アンテナ Ceased WO2012108145A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/997,849 US9059518B2 (en) 2011-02-08 2012-02-01 Antenna for wireless apparatus
DE112012000716T DE112012000716T5 (de) 2011-02-08 2012-02-01 Antenne für eine Funkvorrichung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011025108A JP5368493B2 (ja) 2011-02-08 2011-02-08 無線機器用アンテナ
JP2011-025108 2011-02-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012108145A1 true WO2012108145A1 (ja) 2012-08-16

Family

ID=46638372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/000656 Ceased WO2012108145A1 (ja) 2011-02-08 2012-02-01 無線機器用アンテナ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9059518B2 (ja)
JP (1) JP5368493B2 (ja)
DE (1) DE112012000716T5 (ja)
WO (1) WO2012108145A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6589815B2 (ja) * 2016-10-21 2019-10-16 株式会社Soken アンテナ装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07297631A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 複合アンテナ
JP2005269228A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Clarion Co Ltd アンテナ
JP2009124577A (ja) * 2007-11-16 2009-06-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 複合アンテナ

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR962499A (ja) * 1942-06-02 1950-06-10
US3530473A (en) * 1965-05-17 1970-09-22 Warwick Electronics Inc Single monopole antenna for vhf and uhf television
US4724443A (en) * 1985-10-31 1988-02-09 X-Cyte, Inc. Patch antenna with a strip line feed element
US5648787A (en) * 1994-11-29 1997-07-15 Patriot Scientific Corporation Penetrating microwave radar ground plane antenna
US6489925B2 (en) * 2000-08-22 2002-12-03 Skycross, Inc. Low profile, high gain frequency tunable variable impedance transmission line loaded antenna
JP2003298340A (ja) 2002-03-29 2003-10-17 Toko Inc 無線機器用アンテナ
US7236133B2 (en) * 2004-06-09 2007-06-26 Denso Corporation Antenna system
CN101558531B (zh) * 2006-12-15 2013-02-27 株式会社村田制作所 天线及具备该天线的通信装置
JP4901920B2 (ja) 2009-07-22 2012-03-21 中国電力株式会社 排ガス処理システムおよび方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07297631A (ja) * 1994-04-28 1995-11-10 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 複合アンテナ
JP2005269228A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Clarion Co Ltd アンテナ
JP2009124577A (ja) * 2007-11-16 2009-06-04 Furukawa Electric Co Ltd:The 複合アンテナ

Also Published As

Publication number Publication date
US9059518B2 (en) 2015-06-16
DE112012000716T5 (de) 2013-12-12
JP2012165258A (ja) 2012-08-30
JP5368493B2 (ja) 2013-12-18
US20130307745A1 (en) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101306547B1 (ko) 평면형 역 에프 안테나용 방사체 및 이를 이용한 안테나
JP6435829B2 (ja) アンテナ装置
JP6195080B2 (ja) アンテナ装置
CN110024224A (zh) 天线装置
US8854274B2 (en) Antenna device with choke sleeve structures
WO2019031270A1 (ja) アンテナ装置
JP5742426B2 (ja) 板状逆fアンテナ
CN103378420A (zh) 天线系统
WO2019027036A1 (ja) 車載用アンテナ装置
US20160352000A1 (en) Antenna device, wireless communication device, and electronic device
JP2005312062A (ja) 小型アンテナ
JP5545375B2 (ja) アンテナ装置
JP6221937B2 (ja) アンテナ装置
JP6658889B2 (ja) アンテナ及び無線モジュール
US20150077305A1 (en) Antenna device
JP5368493B2 (ja) 無線機器用アンテナ
US11424536B2 (en) Multiband compatible antenna and radio communication device
JP5078732B2 (ja) アンテナ装置
US20220239006A1 (en) Antenna apparatus and wireless communication apparatus
US20150054707A1 (en) Antenna apparatus
JP2007243836A (ja) 面型アンテナ
CN101557031B (zh) 超宽频天线
KR102108834B1 (ko) 레이더 시스템의 안테나 장치
KR20080006415A (ko) 광자밴드갭 구조의 안테나
WO2015133065A1 (ja) アンテナ装置、無線通信装置、及び電子機器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12744909

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13997849

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112012000716

Country of ref document: DE

Ref document number: 1120120007166

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12744909

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1