WO2018110162A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2018110162A1
WO2018110162A1 PCT/JP2017/040301 JP2017040301W WO2018110162A1 WO 2018110162 A1 WO2018110162 A1 WO 2018110162A1 JP 2017040301 W JP2017040301 W JP 2017040301W WO 2018110162 A1 WO2018110162 A1 WO 2018110162A1
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conductor plate
antenna device
parallel
outer edge
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威 山保
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株式会社ヨコオ
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    • 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
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
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    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device having a feed point at a position away from the outer edge of a ground conductor plate toward the center.
  • the feed point is located at the edge of the substrate.
  • the feed point is mainly in a direction perpendicular to the ground conductor plate. There was a problem that it could only deal with polarization.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and the object thereof is to obtain a polarization in a direction parallel to the ground conductor plate in a configuration in which the feed point is a position away from the outer edge of the ground conductor plate toward the center side.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device that can be used.
  • One embodiment of the present invention is an antenna device.
  • This antenna device A ground conductor plate and an antenna element;
  • the antenna element is First and second vertical portions each rising substantially perpendicular to the ground conductor plate; Including a portion extending substantially parallel to the ground conductor plate, and a connecting portion passing between one ends of the first and second vertical portions;
  • the other end of the first vertical portion is a feeding point and is present at a position away from the outer edge of the ground conductor plate toward the center side,
  • the other end of the second vertical part is grounded;
  • the connecting portion has an edge portion extending along the outer edge of the ground conductor plate when viewed from a direction perpendicular to the ground conductor plate.
  • the maximum voltage point of the antenna element may be present in the border.
  • the edge portion may have a bent portion that bends along a corner of the ground conductor plate when viewed from a direction perpendicular to the ground conductor plate.
  • the length of the border portion may be half or more of the total length of the antenna element.
  • the feeding point is a virtual region obtained by reducing the ground conductor plate at the same size in the vertical and horizontal directions so that the center of the ground conductor plate and the center thereof are common and the area thereof is 1 ⁇ 2 of the area of the ground conductor plate. May be present.
  • the other end of the second vertical portion may be connected to the vicinity of the outer edge portion of the ground conductor plate.
  • the marginal part may be present at a position where at least a part is closer to the ground conductor plate than one end of the first and second vertical parts.
  • an antenna device capable of dealing with polarized waves in a direction parallel to the ground conductor plate in a configuration in which the feed point is a position away from the outer edge of the ground conductor plate. it can.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an antenna device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a schematic plan view of an antenna device 1.
  • FIG. The schematic perspective view of the antenna apparatus 800 which concerns on a comparative example.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the antenna device 800.
  • the schematic perspective view of the antenna apparatus 2 which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the antenna device 2.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an antenna device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, XYZ axes that are three orthogonal axes are defined.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the antenna device 1.
  • the antenna device 1 targets transmission and reception of 699 to 960 MHz and 1710 to 2690 MHz.
  • the antenna device 1 includes a ground conductor plate 5 and an antenna element 10.
  • the ground conductor plate 5 is a flat plate parallel to the XY plane that functions as the ground of the antenna element 10 and may be a metal plate or a substrate having a ground pattern formed on at least one surface. Each side of the ground conductor plate 5 is parallel to the X direction or the Y direction.
  • the antenna element 10 is made of a conductor and includes a first vertical part 11, a second vertical part 12, a first parallel part 13, a second parallel part 14, and a third parallel part 15.
  • the first vertical portion 11 and the second vertical portion 12 rise from the ground conductor plate 5 substantially vertically (in the + Z direction), respectively.
  • the end of the first vertical portion 11 on the ⁇ Z direction side is a feeding point 7, and the position away from the outer edge of the ground conductor plate 5 toward the center side, for example, the center of the ground conductor plate 5 and the center thereof are common.
  • Exists in the virtual region 8 (FIG.
  • the ⁇ Z direction side end of the second vertical portion 12 is connected (grounded) in the vicinity of the outer edge portion of the ground conductor plate 5.
  • the first vertical portion 11 and the second vertical portion 12 have the same position in the X direction.
  • the first parallel portion 13, the second parallel portion 14, and the third parallel portion 15 are substantially parallel to the ground conductor plate 5, and the + Z direction side ends of the first vertical portion 11 and the second vertical portion 12 are connected to each other. Configure the connecting part to pass.
  • the first parallel portion 13 extends in the + X direction from the + Z direction side end of the first vertical portion 11 and reaches a position where the outer edge of the ground conductor plate 5 and the XY direction position overlap.
  • the 2nd parallel part 14 and the 3rd parallel part 15 comprise the edge part extended along the outer edge of the ground conductor board 5 seeing from + Z direction.
  • the second parallel portion 14 extends in the ⁇ Y direction from the + X direction side end of the first parallel portion 13 in parallel to the outer edge of the ground conductor plate 5, and reaches a position where the corner portion of the ground conductor plate 5 and the XY direction position overlap.
  • the third parallel portion 15 extends from the ⁇ Y direction side end of the second parallel portion 14 in the ⁇ X direction parallel to the outer edge of the ground conductor plate 5 and reaches the + Z direction side end of the second vertical portion 12.
  • the bent portion at the boundary between the second parallel portion 14 and the third parallel portion 15 is bent along the corner of the ground conductor plate 5 when viewed from the + Z direction.
  • Near the center of the second parallel portion 14 is the maximum voltage point of the antenna element 10.
  • the total length of the second parallel portion 14 and the third parallel portion 15 (the length of the edge portion) is more than half of the total length of the antenna element 10.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of an antenna device 800 according to a comparative example.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the antenna device 800.
  • the antenna device 800 differs from the first embodiment in that the end portion of the first vertical portion 811 on the ⁇ Z direction side is located at the center of the ground conductor plate 5 and serves as the feeding point 7, as in the first embodiment.
  • the parallel portion 813 parallel to the ground conductor plate 5 of the antenna element exists inside the outer edge of the ground conductor plate 5 when viewed from the + Z direction, and does not have a portion along the outer edge of the ground conductor plate 5.
  • the ⁇ Z direction side end (grounding portion) of the second vertical portion 812 is located away from the outer edge of the ground conductor plate 5.
  • FIG. 5 is a directional characteristic diagram in the XY plane of polarization in the direction parallel to the XY plane at 800 MHz for each of the antenna apparatus 1 of the first embodiment and the antenna apparatus 800 of the comparative example.
  • the antenna device 1 of the first embodiment has a directional characteristic in the XY plane of the polarization parallel to the XY plane (direction parallel to the ground conductor plate 5) than the antenna device 800 of the comparative example.
  • Directional characteristics in all directions.
  • the directivity gain in the XY plane is ⁇ 3.48 dBi in the antenna device 1 of the first embodiment, and ⁇ 7.33 dBi in the antenna device 800 of the comparative example, and the antenna device of the first embodiment 1 is about 3.8 dBi higher.
  • FIG. 6 is a directional characteristic diagram in the XZ plane of the polarization in the direction parallel to the XY plane at 800 MHz for each of the antenna apparatus 1 of the first embodiment and the antenna apparatus 800 of the comparative example.
  • the antenna device 1 of the first embodiment is more directional characteristics in the XZ plane of polarization parallel to the XY plane (direction perpendicular to the ground conductor plate 5) than the antenna device 800 of the comparative example.
  • Directional characteristics in all directions.
  • the antenna device 1 of the first embodiment is ⁇ 1.15 dBi
  • the comparative antenna device 800 is ⁇ 3.57 dBi
  • the antenna device of the first embodiment. 1 is about 2.4 dBi higher.
  • the first vertical portion that is the feeding point 7 11 is located in the position away from the outer edge of the ground conductor plate 5 toward the center side (for example, near the center of the ground conductor plate 5). It is possible to cope with a wave (the directivity gain of the polarization in the direction parallel to the ground conductor plate 5 can be increased).
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of the antenna device 2 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of the antenna device 2.
  • the antenna device 2 of the present embodiment is different from the antenna device 1 of the first embodiment in that tongue pieces 14a and 15a extend from the second parallel portion 14 and the third parallel portion 15, respectively. Matches in other respects.
  • the tongue piece 14a extends from the + X direction outer edge of the predetermined length range including the ⁇ Y direction side end of the second parallel portion 14 to the ⁇ Z direction side (the ground conductor plate 5 side). Do not touch.
  • the tongue piece 15a extends from the ⁇ Y direction side outer edge of the predetermined length range including the + X direction side end of the third parallel portion 15 to the ⁇ Z direction side (the ground conductor plate 5 side). Do not touch.
  • the ⁇ Y direction side edge of the tongue piece 14a and the + X direction side edge of the tongue piece 15a may be in contact with each other or may be separated from each other. According to the present embodiment, by providing the tongue pieces 14a and 15a, it is possible to further increase the directivity gain of the polarization in the direction parallel to the ground conductor plate 5.

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

Abstract

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偏波に対応することの可能なアンテナ装置を提供する。 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。 アンテナ・エレメント10は、地導体板5に対して略垂直に立ち上がる第1垂直部11及び第2垂直部12と、地導体板5と略平行な第1平行部13、第2平行部14、及び第3平行部15と、を有する。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に存在する。第2平行部14及び第3平行部15は、地導体板5と垂直な方向から見て、地導体板5の外縁に沿って延びる。

Description

アンテナ装置
 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 (7)

  1.  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。
  2.  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。
  3.  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。
  4.  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。
  5.  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。
  6.  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。
  7.  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。
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