WO2020090691A1 - アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器 - Google Patents
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- H01Q9/42—Resonant 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
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Definitions
- the present disclosure relates to an antenna, a wireless communication module, and a wireless communication device.
- multiple antenna elements are arranged close to each other.
- mutual coupling between the antenna elements may become large.
- the radiation efficiency of the antenna elements may decrease.
- Patent Document 1 a technique for reducing mutual coupling between antenna elements has been proposed (for example, Patent Document 1).
- An antenna according to an embodiment of the present disclosure has a first antenna element, a second antenna element, a first combined body, and a second combined body.
- the first antenna element includes a first radiation conductor and a first feed line, and is configured to resonate in a first frequency band.
- the second antenna element includes a second radiation conductor and a second feed line, and is configured to resonate in the second frequency band.
- the second power feed line is configured to preferentially couple the first component of the capacitance component and the inductance component to the first power feed line.
- the first combination body is configured to couple the first power supply line and the second power supply line by predominantly using a second component different from the first component.
- the first radiating conductor and the second radiating conductor are arranged at an interval of 1 ⁇ 2 or less of the resonance wavelength.
- the second radiation conductor is configured to be coupled to the first radiation conductor by a first coupling method in which one of capacitive coupling and magnetic coupling is dominant.
- the second coupling body is configured to couple the first radiation conductor and the second radiation conductor by a second coupling method different from the first coupling method.
- a wireless communication module includes the above antenna and an RF module.
- the RF module is configured to be electrically connected to at least one of the first power supply line and the second power supply line.
- a wireless communication device includes the wireless communication module described above and a battery.
- the battery is configured to supply power to the wireless communication module.
- FIG. 2 is a sectional view of the antenna taken along the line L1-L1 shown in FIG. 1.
- FIG. 2 is a sectional view of the antenna taken along the line L2-L2 shown in FIG. 1.
- FIG. 1 is a figure which shows an example of the simulation result of the antenna shown in FIG.
- FIG. 2 is a perspective view of the antenna which concerns on a comparative example.
- FIG. 1 is a figure which shows an example of the simulation result of the antenna which concerns on a comparative example.
- FIG. 12 is a cross-sectional view of the antenna taken along the line L3-L3 shown in FIG. 11.
- FIG. 12 is a cross-sectional view of the antenna taken along the line L4-L4 shown in FIG. 11.
- FIG. 11 It is a perspective view of the antenna which concerns on one Embodiment.
- FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the wireless communication module shown in FIG. 18.
- FIG. 3 is a block diagram of a wireless communication device according to an embodiment.
- FIG. 21 is a plan view of the wireless communication device shown in FIG. 20.
- FIG. 21 is a cross-sectional view of the wireless communication device shown in FIG. 20.
- the present disclosure relates to providing an antenna, a wireless communication module, and a wireless communication device in which mutual coupling between antenna elements is reduced.
- the antenna According to the antenna, the wireless communication module, and the wireless communication device according to the embodiment of the present disclosure, mutual coupling between antenna elements can be reduced.
- the “dielectric material” may include either a ceramic material or a resin material as a composition.
- the ceramic material includes an aluminum oxide sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a glass ceramic sintered body, a crystallized glass obtained by precipitating a crystal component in a glass base material, and mica or titanium. It includes a microcrystalline sintered body such as aluminum oxide.
- the resin material includes an epoxy resin, a polyester resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, a polyetherimide resin, and a material obtained by curing an uncured material such as a liquid crystal polymer.
- conductive material may include any of a metal material, an alloy of metal materials, a hardened material of a metal paste, and a conductive polymer as a composition.
- the metal material includes copper, silver, palladium, gold, platinum, aluminum, chromium, nickel, cadmium lead, selenium, manganese, tin, vanadium, lithium, cobalt, titanium, and the like.
- the alloy includes a plurality of metallic materials.
- the metal paste agent includes a powder of a metal material kneaded together with an organic solvent and a binder.
- the binder includes epoxy resin, polyester resin, polyimide resin, polyamideimide resin, and polyetherimide resin.
- Conductive polymers include polythiophene-based polymers, polyacetylene-based polymers, polyaniline-based polymers, polypyrrole-based polymers, and the like.
- a plane in which the first antenna element 31 and the second antenna element 32 illustrated in FIG. 1 and the like spread is shown as an XY plane.
- the direction from the first ground conductor 61 shown in FIG. 2 and the like to the first radiation conductor 41 shown in FIG. 1 and the like is shown as the positive direction of the Z axis.
- the opposite direction is shown as the negative Z-axis direction.
- the positive direction of the X axis and the negative direction of the X axis are collectively referred to as the “X direction” unless a positive direction of the X axis and a negative direction of the X axis are particularly distinguished.
- the positive direction of the Y axis and the negative direction of the Y axis are collectively described as “Y direction”.
- the positive direction of the Z-axis and the negative direction of the Z-axis are collectively described as “Z direction”.
- FIG. 1 is a perspective view of an antenna 10 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view of the antenna 10 shown in FIG. 1 viewed from the negative side of the Z axis.
- FIG. 3 is a perspective view in which a part of the antenna 10 shown in FIG. 1 is disassembled.
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the antenna 10 taken along the line L1-L1 shown in FIG.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the antenna 10 taken along the line L2-L2 shown in FIG.
- the antenna 10 includes a base 20, a first antenna element 31, a second antenna element 32, a first combined body 70, and a second combined body 73.
- the base body 20 is configured to support the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the base body 20 is a quadrangular prism, as shown in FIGS.
- the base body 20 may have any shape as long as it can support the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the base body 20 may include a dielectric material.
- the relative permittivity of the base body 20 may be appropriately adjusted according to the desired resonance frequency of the antenna 10.
- the base body 20 includes an upper surface 21 and a lower surface 22 as shown in FIGS. 1 and 2.
- the first antenna element 31 is configured to resonate in the first frequency band.
- the second antenna element 32 is configured to resonate in the second frequency band.
- the first frequency band and the second frequency band may belong to the same frequency band or may belong to different frequency bands depending on the application of the antenna 10 and the like.
- the first antenna element 31 can resonate in the same frequency band as the second antenna element 32.
- the first antenna element 31 can resonate in a frequency band different from that of the second antenna element 32.
- the first antenna element 31 can be configured to resonate in the same phase as the second antenna element 32.
- the first feeder line 51 and the second feeder line 52 may be configured to feed a signal that excites the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in the same phase.
- a signal that feeds the first antenna element 31 from the first feeder line 51 feeds the second antenna element 32 from the second feeder line 52. It can have the same phase as the signal.
- a signal that feeds the first antenna element 31 from the first feeder line 51 feeds the second antenna element 32 from the second feeder line 52. It can have a different phase than the signal.
- the first antenna element 31 may be configured to resonate at a phase different from that of the second antenna element 32.
- the first feeder line 51 and the second feeder line 52 may be configured to feed signals that excite the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in different phases.
- the signal feeding the first antenna element 31 from the first feeding line 51 feeds the second antenna element 32 from the second feeding line 52. It can have the same phase as the signal to be output.
- the signal feeding the first antenna element 31 from the first feeding line 51 feeds the second antenna element 32 from the second feeding line 52.
- the phase may be different from that of the signal to be output.
- the first antenna element 31 includes a first radiation conductor 41 and a first feeding line 51, as shown in FIG.
- the first antenna element 31 may further include a first ground conductor 61.
- the first antenna element 31 becomes a microstrip type antenna by including the first ground conductor 61.
- the second antenna element 32 includes a second radiation conductor 42 and a second feed line 52.
- the second antenna element 32 may further include a second ground conductor 62.
- the second antenna element 32 becomes a microstrip type antenna by including the second ground conductor 62.
- the first radiation conductor 41 shown in FIG. 1 is configured to radiate the electric power supplied from the first power supply line 51 as an electromagnetic wave.
- the first radiation conductor 41 is configured to supply electromagnetic waves from the outside to the first power supply line 51 as electric power.
- the second radiation conductor 42 shown in FIG. 1 is configured to radiate the electric power supplied from the second power supply line 52 as an electromagnetic wave.
- the second radiation conductor 42 is configured to supply electromagnetic waves from the outside to the second power supply line 52 as electric power.
- Each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may include a conductive material.
- the same conductive material may be included, or different conductive materials may be included.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may have a flat plate shape as shown in FIG.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 can extend along the XY plane.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are located on the upper surface 21 of the base body 20. Part of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be located in the base body 20.
- first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 have the same rectangular shape.
- first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may have any shape.
- each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may have a different shape.
- the longitudinal directions of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are along the Y direction.
- the lateral direction of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 is along the X direction.
- the first radiation conductor 41 includes a long side 41a and a short side 41b.
- the second radiation conductor 42 includes a long side 42a and a short side 42b.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are arranged side by side so that the long side 41a and the long side 42a face each other.
- the aspect in which the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are arranged side by side is not limited to this.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be arranged so that a part of the long side 41a and a part of the long side 42a face each other.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be arranged side by side in the Y direction with a shift.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be arranged side by side so that the short side 41b and the short side 42b face each other.
- the aspect in which the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are arranged side by side is not limited to this.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be arranged so that a part of the short side 41b and a part of the short side 42b face each other.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be arranged side by side with the opposing short sides 41b and 42b displaced.
- the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 are arranged at an interval of half the resonance wavelength of the antenna 10 or less.
- the gap g1 between the long sides 41a and the long sides 42a facing each other is equal to the resonance wavelength of the antenna 10 divided by two. Line up so that it is less than or equal to 1.
- the mode in which the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 are lined up at intervals equal to or less than half the resonance wavelength of the antenna 10 is not limited to this.
- the gap between the short side 41b and the short side 42b corresponds to the resonance wavelength of the antenna 10. It may be half or less.
- a current can flow through the first radiation conductor 41 along the Y direction.
- the magnetic field surrounding the first radiation conductor 41 changes in the XZ plane.
- a current may flow in the second radiation conductor 42 along the Y direction.
- the magnetic field surrounding the second radiation conductor 42 in the XZ plane changes.
- the magnetic field surrounding the first radiation conductor 41 and the magnetic field surrounding the second radiation conductor 42 influence each other.
- the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 when the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 are excited in the same phase or in a phase close to each other, many of the currents flowing through the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 may have the same direction.
- the phases that are close to each other include when both phases are within ⁇ 60 °, ⁇ 45 °, and ⁇ 30 °.
- the magnetic field coupling between the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 can be large.
- the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 can be configured so that magnetic field coupling is increased by causing most of the currents to flow in the same direction.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be configured to be coupled at resonance.
- the coupling at the time of resonance can be called “even mode” and “odd mode”.
- the even mode and the odd mode are collectively referred to as the “even mode”.
- each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 resonates at a resonance frequency different from that when they do not resonate in the even-odd mode.
- magnetic field coupling and electric field coupling occur simultaneously. When either the magnetic field coupling or the electric field coupling becomes dominant, finally, the coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor can be regarded as the dominant magnetic field coupling or electric field coupling.
- the second radiation conductor 42 is configured to be coupled to the first radiation conductor 41 by the first coupling method in which one of capacitive coupling and magnetic field coupling is dominant.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are microstrip type antennas, and the long sides 41a and 42a face each other.
- the mutual influence of the magnetic field surrounding the first radiation conductor 41 and the magnetic field surrounding the second radiation conductor 42 is more dominant than the mutual influence of the electric field between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 can be regarded as a magnetic field coupling. Therefore, in the present embodiment, the second radiation conductor 42 is configured to be coupled to the first radiation conductor 41 by the first coupling method in which magnetic field coupling is dominant.
- the first power supply line 51 shown in FIG. 3 is configured to be electrically connected to the first radiation conductor 41.
- the first feeder line 51 is configured such that the inductance component is predominantly coupled to the first radiation conductor 41.
- the first power supply line 51 may be configured to be magnetically coupled to the first radiation conductor 41.
- the first feeding line 51 may be configured to have a capacitance component predominantly coupled to the first radiation conductor 41.
- the first power supply line 51 can extend from an opening 61a of the first ground conductor 61 shown in FIG. 2 to an external device or the like.
- the second power supply line 52 shown in FIG. 3 is configured to be electrically connected to the second radiation conductor 42.
- the second power supply line 52 is configured such that the inductance component is predominantly coupled to the second radiation conductor 42.
- the second power supply line 52 may be configured to be magnetically coupled to the second radiation conductor 42.
- the second feed line 52 may be configured to have a capacitance component predominantly coupled to the second radiating conductor 42.
- the second power supply line 52 can extend from an opening 62a of the second ground conductor 62 shown in FIG. 2 to an external device or the like.
- the first power supply line 51 is configured to supply power to the first radiation conductor 41.
- the first power supply line 51 is configured to supply the power from the first radiation conductor 41 to an external device or the like.
- the second power supply line 52 is configured to supply power to the second radiation conductor 42.
- the second power supply line 52 is configured to supply the power from the second radiation conductor 42 to an external device or the like.
- the first power supply line 51 and the second power supply line 52 may include a conductive material. Each of the first power supply line 51 and the second power supply line 52 may be a through-hole conductor, a via conductor, or the like.
- the first feeder line 51 and the second feeder line 52 may be located in the base body 20 as shown in FIG.
- the first power supply line 51 penetrates the first conductor 71 of the first combined body 70.
- the second power supply line 52 penetrates the second conductor 72 of the first combined body 70.
- the first power supply line 51 extends along the Z direction in the base body 20.
- the first power supply line 51 is configured so that a current flows along the Z direction.
- the magnetic field surrounding the first power supply line 51 on the XY plane changes.
- the second power supply line 52 extends along the Z direction in the base body 20, as shown in FIG.
- the second power supply line 52 is configured so that a current flows along the Z direction.
- the magnetic field surrounding the second power supply line 52 changes in the XY plane.
- the magnetic field surrounding the first power supply line 51 and the magnetic field surrounding the second power supply line 52 may interfere with each other.
- the magnetic field surrounding the first power supply line 51 and the magnetic field surrounding the second power supply line 52 are strengthened macroscopically. Interfere to fit.
- the first power supply line 51 and the second power supply line 52 can be magnetically coupled by the magnetic field surrounding the first power supply line 51 and the magnetic field surrounding the second power supply line 52 interfering with each other.
- the second power supply line 52 is configured to be coupled to the first power supply line 51 by predominantly the first component of either the capacitance component or the inductance component.
- the first power supply line 51 and the second power supply line 52 can be magnetically coupled by the magnetic field surrounding the first power supply line 51 and the magnetic field surrounding the second power supply line 52 interfering with each other.
- the second power supply line 52 is configured to be coupled to the first power supply line 51 with the inductance component as the first component being dominant.
- the first ground conductor 61 shown in FIG. 2 is configured to provide a reference potential in the first antenna element 31.
- the second ground conductor 62 shown in FIG. 2 is configured to provide a reference potential in the second antenna element 32.
- Each of the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may be configured to be electrically connected to the ground of a device including the antenna 10.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may include a conductive material.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may have a flat plate shape.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 are located on the lower surface 22 of the base body 20. Part of the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may be located in the base body 20.
- the first ground conductor 61 may be connected to the second ground conductor 62.
- the first ground conductor 61 may be configured to be electrically connected to the second ground conductor 62.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may be integrated as shown in FIG.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may be integrated with the single base body 20.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may be independent and separate members. When the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 are independent and separate members, each of the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may be separately integrated with the base body 20.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 spread along the XY plane as shown in FIG. Each of the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 is separated from each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 in the Z direction.
- the base body 20 is interposed between the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62, and the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the first ground conductor 61 faces the first radiation conductor 41 in the Z direction.
- the second ground conductor 62 faces the second radiation conductor 42 in the Z direction.
- the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 have a rectangular shape corresponding to the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42. However, the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 may have any shape according to the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the first combined body 70 is configured to combine the first power supply line 51 and the second power supply line 52 with the second component different from the first component being dominant. If the first component is an inductance component, the second component is a capacitance component.
- the first coupling body 70 is configured to couple the first feeding line 51 and the second feeding line 52 with the capacitance component serving as the second component being dominant.
- the first combined body 70 includes a first conductor 71 and a second conductor 72, as shown in FIG.
- Each of the first conductor 71 and the second conductor 72 may include a conductive material.
- Each of the first conductor 71 and the second conductor 72 extends along the XY plane.
- each of the first conductor 71 and the second conductor 72 has a flat plate shape.
- the first conductor 71 is configured to be electrically connected to the first power supply line 51 penetrating the first conductor 71.
- the second conductor 72 is configured to be electrically connected to the second power supply line 52 penetrating the second conductor 72. As shown in FIG.
- the end portion 71a of the first conductor 71 and the end portion 72a of the second conductor 72 face each other.
- the end 71 a of the first conductor 71 and the end 72 a of the second conductor 72 can form a capacitor via the base body 20.
- the first coupling body 70 is configured to couple the first feeding line 51 and the second feeding line 52 with the capacitance component predominant.
- the inductance component may dominate the coupling with the electric wire 52.
- the inductance component of the coupling between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 has a circuit parallel relationship with the capacitance component of the first coupling body 70.
- the antenna 10 constitutes an anti-resonance circuit including the inductance component and the capacitance component. This anti-resonance circuit may cause an attenuation pole in the transmission characteristics between the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- This transmission characteristic is a characteristic of electric power transmitted from the first feeder line 51, which is the input port of the first antenna element 31, to the second feeder line 52, which is the input port of the second antenna element 32.
- interference between the first antenna element 31 and the second antenna element 32 can be reduced by creating an attenuation pole in this transmission characteristic.
- the first combined body 70 has the first component 51, which is the input port of the first antenna element 31, and the second feeder 52, which is the input port of the second antenna element 32, with the second component being dominant. Is configured to bind to.
- the second component is different from the first component which is dominant in the coupling between the first feeder line 51 itself and the second feeder line 52 itself.
- the antenna 10 has an anti-resonance circuit at the input port because the first component and the second component are in a circuit parallel relationship.
- the second coupling body 73 is configured to couple the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 by a second coupling method different from the first coupling method.
- the first coupling method is a coupling method in which magnetic field coupling is dominant
- the second coupling method is a coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second coupling body 73 is configured to couple the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second combined body 73 may include a conductive material.
- the second combined body 73 is located in the base body 20 as shown in FIG.
- the second combined body 73 is separated from the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 in the Z direction.
- the second combined body 73 extends along the XY plane as shown in FIG. 1.
- On the XY plane a part of the second combined body 73 may overlap a part of the first radiation conductor 41.
- a part of the overlapping second combined body 73 and a part of the first radiation conductor 41 can form a capacitor via the base body 20.
- a part of the second combined body 73 may overlap a part of the second radiation conductor 42.
- a part of the second coupling body 73 and a part of the second radiation conductor 42 which overlap each other can form a capacitor via the base body 20.
- the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 are connected via a capacitor formed by the first radiating conductor 41 and the second combined body 73 and a capacitor formed by the second radiating conductor 42 and the second combined body 73, Can be combined.
- the second coupling body 73 is configured to couple the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- An electric field is large at both ends of the first radiation conductor 41 and both ends of the second radiation conductor 42.
- the size of the capacitive coupling by the second coupling method changes depending on the position where the second coupling body 73 faces each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the size of the capacitive coupling by the second coupling method can be adjusted by the position and the area where the second coupling body 73 faces each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the second power supply line 52 is configured to be coupled to the first power supply line 51 with the inductance component as the first component predominant.
- the first coupling body 70 is configured to couple the first feeding line 51 and the second feeding line 52 with the capacitance component serving as the second component being dominant.
- the coupling coefficient K 1 due to the capacitance component and the inductance component between the first feeding line 51 and the second feeding line 52 can be calculated using the coupling coefficient Ke 1 and the coupling coefficient Km 1 .
- the coupling coefficient Ke 1 is a coupling coefficient due to a capacitance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- the coupling coefficient Km 1 is a coupling coefficient due to the inductance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- K 1 (Ke 1 2 ⁇ Km 1 2 ) / (Ke 1 2 + Km 1 2 ).
- the coupling coefficient Km 1 can be determined according to the configurations of the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- the coupling coefficient Km 1 can change when the length in the X direction of the gap g2 between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 shown in FIG. 4 changes.
- the magnitude of the coupling coefficient Ke 1 can be adjusted by appropriately configuring the first coupling body 70.
- mutual coupling between the first feeding line 51 and the second feeding line 52 can be reduced by reducing the coupling coefficient K 1 .
- Mutual coupling between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 is reduced, so that each of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 includes a first power supply line 51 and a second power supply line 52. Electromagnetic waves can be efficiently radiated by the electric power from each.
- the second radiation conductor 42 is configured to be coupled to the first radiation conductor 41 by the first coupling method in which magnetic field coupling is dominant.
- the second coupling body 73 is configured to couple the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the coupling coefficient K 2 due to capacitive coupling and magnetic field coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 can be calculated using the coupling coefficient Ke 2 and the coupling coefficient Km 2 .
- the coupling coefficient Ke 2 is a coupling coefficient of capacitive coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the coupling coefficient Km 2 is a coupling coefficient for magnetic field coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the coupling coefficient Km 2 can be determined according to the configurations of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42. For example, as shown in FIG. 1, the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are aligned in the Y direction, and the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are aligned in the Y direction. And the coupling coefficient Km 2 may be different. The coupling coefficient Km 2 can change when the length of the gap g1 shown in FIG. 1 in the X direction changes. In the antenna 10, the magnitude of the coupling coefficient Ke 2 can be adjusted by appropriately configuring the second coupling body 73.
- the antenna 10 by adjusting the magnitude of the coupling coefficient Ke 2 in accordance with the coupling coefficient Km 2, you can vary the degree of coupling coefficient Km 2 and the coupling coefficient Ke 2 cancel.
- the coupling coefficient Km 2 and the coupling coefficient Ke 2 cancel each other out, and the coupling coefficient K 2 can be reduced.
- mutual coupling between the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 can be reduced by reducing the coupling coefficient K 2 . Since the mutual coupling between the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 is reduced, each of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 has the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42. Electromagnetic waves can be efficiently radiated from each.
- FIG. 6 is a diagram showing an example of a simulation result of the antenna 10 shown in FIG.
- the broken line indicates the reflection coefficient S11.
- the solid line shows the transmission coefficient S21.
- the target frequency band is in the range of frequency 25 [GHz (GHz)] to frequency 30 [GHz].
- the reflection coefficient S11 indicates the ratio of the electric power reflected from the first radiating conductor 41 and returned to the first feeding line 51 to the electric power supplied from the first feeding line 51 to the first radiating conductor 41.
- the mutual coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 is reduced, so that the reflection coefficient S11 can have one minimum value.
- the reflection coefficient S11 has a minimum value of about -11 [dB (decibel)] near the frequency of 28 [GHz].
- the transmission coefficient S21 indicates the ratio of the power transmitted to the second power supply line 52 to the power supplied to the first power supply line 51.
- the peak value of the transmission coefficient S21 can be reduced by reducing the mutual coupling between the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- the transmission coefficient S21 has a peak value of about -12 [dB] near the frequency of 28 [GHz].
- FIG. 7 is a perspective view of an antenna 10X according to a comparative example. Unlike the antenna 10 shown in FIG. 1, the antenna 10X does not have the first combined body 70 and the second combined body 73.
- the coupling coefficient due to the capacitance component and the inductance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 in the comparative example is a coupling coefficient Kx 1 .
- the coupling coefficient due to the capacitance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 is Kex 1 .
- the coupling coefficient due to the inductance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 is a coupling coefficient Kmx 1 .
- the coupling coefficient Kx 1 can be calculated using the coupling coefficient Kex 1 and the coupling coefficient Kmx 1 .
- Kx 1 (Kex 1 2 ⁇ Kmx 1 2 ) / (Kex 1 2 + Kmx 1 2 ).
- the antenna 10X of the comparative example does not have the first combined body 70.
- the degree to which the coupling coefficient Kmx 1 and the coupling coefficient Kex 1 cancel each other cannot be adjusted.
- the coupling coefficient Kx 1 cannot be adjusted because the degree to which the coupling coefficient Kmx 1 and the coupling coefficient Kex 1 cancel each other cannot be adjusted.
- the mutual coupling between the first feeding line 51 and the second feeding line 52 may be larger than that of the antenna 10.
- the coupling coefficient K 1 can be adjusted to be small.
- the coupling coefficient between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 in the comparative example due to capacitive coupling and magnetic field coupling is a coupling coefficient Kx 2 .
- the coupling coefficient of the capacitive coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 is a coupling coefficient Kex 2 .
- the coupling coefficient of the magnetic field coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 is a coupling coefficient Kmx 2 .
- the coupling coefficient Kx 2 can be calculated using the coupling coefficient Kex 2 and the coupling coefficient Kmx 2 .
- Kx 2 (Kex 2 2 ⁇ Kmx 2 2 ) / (Kex 2 2 + Kmx 2 2 ).
- the antenna 10X of the comparative example does not have the second coupling body 73.
- the degree to which the coupling coefficient Kmx 2 and the coupling coefficient Kex 2 cancel each other cannot be adjusted.
- the coupling coefficient Kx 2 and the coupling coefficient Kex 2 cannot be adjusted to the extent that they cancel each other, and therefore the coupling coefficient Kx 2 cannot be adjusted.
- the mutual coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 may be larger than that of the antenna 10.
- the coupling coefficient K 2 can be adjusted to be small.
- the antenna 10X of the comparative example Generally, coupling occurs when resonators with the same resonance frequency approach each other.
- an even-odd mode occurs because the mutual coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 is large.
- the antenna 10X of the comparative example resonates at different resonance frequencies in the even mode and the odd mode.
- the radiation efficiency of electromagnetic waves may be lowered by resonating in the even and odd modes having different resonance frequencies.
- FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a simulation result of the antenna 10X according to the comparative example.
- the frequency range of 25 [GHz] to 30 [GHz] was set as the target frequency band, as in the simulation shown in FIG.
- the broken line indicates the reflection coefficient S11x of the antenna 10X according to the comparative example.
- the solid line indicates the transmission coefficient S21x of the antenna 10X according to the comparative example.
- the reflection coefficient S11x has a minimum value of about -9 [dB] near the frequency of 27 [GHz].
- the reflection coefficient S11x has a minimum value of about ⁇ 10 [dB] near the frequency of 29 [GHz].
- the reflection coefficient S11x shows two local minimum values.
- the fact that the reflection coefficient S11x has two local minimum values indicates that there are two resonance frequencies of the antenna 10X.
- the two resonances of the antenna 10X are caused by the even mode and the odd mode.
- the fact that the antenna 10X resonates in the even-odd mode indicates that mutual coupling between the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is large.
- Each of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 resonates in the even-odd mode, so that the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 reduce the efficiency of radiating electromagnetic waves.
- the transmission coefficient S21x has a peak value of about -5 [dB] within the frequency range of 27 [GHz] to 29 [GHz].
- the peak value of the transmission coefficient S21x is larger than the transmission coefficient S21 of the present embodiment shown in FIG.
- the large transmission coefficient S21x indicates that the ratio of the electric power transmitted from the first power supply line 51 to the second power supply line 52 is high.
- the antenna 10 has a first combined body 70 as shown in FIG.
- the antenna 10 since the antenna 10 has the first combined body 70, mutual coupling between the first feeder line 51 and the second feeder line 52 can be reduced. Since mutual coupling between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 is reduced, in the present embodiment, for example, the power transmitted from the first power supply line 51 to the second power supply line 52 can be reduced. By reducing the power transmitted from the first power supply line 51 to the second power supply line 52, the radiation ratio of electromagnetic waves is increased with respect to the power supplied from each of the first power supply line 51 and the second power supply line 52. be able to.
- the antenna 10 has a second combined body 73 as shown in FIG.
- the antenna 10 since the antenna 10 has the second coupling body 73, mutual coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 can be reduced.
- the radiation efficiency of the electromagnetic waves from each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 can be increased.
- by reducing the mutual coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 it is possible to reduce the change in the resonance frequency caused by the antenna 10 resonating in the even-odd mode.
- the antenna 10 reduces the mutual coupling between the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 and the first coupling body 70 that reduces the mutual coupling between the first feeding line 51 and the second feeding line 52. And a second combined body 73.
- two mutual couplings are separately reduced by the first coupling body 70 and the second coupling body 73 which are different coupling bodies.
- the first combined body 70 and the second combined body 73 are independent of each other. Since the antenna 10 includes the first coupling body 70 and the second coupling body 73, the degree of freedom in designing when reducing mutual coupling can be widened.
- FIG. 9 is a perspective view of the antenna 110 according to the embodiment.
- FIG. 10 is a perspective view in which a part of the antenna 110 shown in FIG. 9 is disassembled.
- the antenna 110 includes a base body 20, a first antenna element 131, a second antenna element 132, and a first combined body 170.
- the first antenna element 131 includes a first radiation conductor 41 and a first feeding line 51.
- the first antenna element 131 may further include the first ground conductor 61.
- the second antenna element 132 includes the second radiation conductor 42 and the second feeder line 52.
- the second antenna element 132 may further include the second ground conductor 62.
- the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 are arranged side by side in the long side direction, that is, in the Y direction.
- the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 are arranged side by side in the Y direction so that the long sides 41a and the long sides 42a face each other.
- a gap g3 is created by a part of the long side 41a and a part of the long side 42a facing each other.
- the coupling coefficient Km 3 of the magnetic field coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 depends on the length of the gap g3 in the Y direction.
- the length of the gap g3 in the Y direction corresponds to the gap d1 shown in FIG.
- the coupling coefficient Km 3 can be smaller as the spacing d1 is smaller.
- the distance d1 between the short sides 41b can be close to each other.
- the coupling coefficient Ke 3 of the capacitive coupling between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 depends on the distance d1 between the short sides 41b and the short sides 41b shown in FIG. Specifically, the coupling coefficient Ke 3 can increase as the distance d1 decreases.
- the coupling coefficient K 3 due to the capacitive coupling and the magnetic field coupling between the first radiating conductor 41 and the second radiating conductor 42 can be reduced by the cancellation of the coupling coefficient Km 3 and the coupling coefficient Ke 3 .
- the gap d1 shown in FIG. 4 can be appropriately adjusted by appropriately adjusting the shift amount between the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 in the Y direction.
- the smaller the distance d1 the smaller the coupling coefficient Km 3 and the larger the coupling coefficient Ke 3 .
- the degree to which the coupling coefficient Km 3 and the coupling coefficient Ke 3 cancel each other can be changed by appropriately adjusting the distance d1.
- the coupling coefficient Km 3 and the coupling coefficient Ke 3 cancel each other and the coupling coefficient K 3 can be reduced by appropriately adjusting the distance d1.
- each of the first antenna element 131 and the second antenna element 132 can efficiently radiate an electromagnetic wave by each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the second power supply line 52 shown in FIG. 10 is configured to be coupled to the first power supply line 51 with the inductance component as the first component predominantly similar to or similar to the configuration shown in FIG.
- the first combined body 170 shown in FIG. 9 is the same as or similar to the first combined body 70 shown in FIG. 4, and has the capacitance component as the second component predominant, and the first feeding line 51 and the second feeding line 52 are connected. Is configured to combine.
- the first combined body 170 shown in FIG. 10 includes a first conductor 171 and a second conductor 172.
- the first conductor 171 and the second conductor 172 may be rectangles of the same type.
- the first conductor 171 is configured to be electrically connected to the first power supply line 51 penetrating the first conductor 171.
- the second conductor 172 is configured to be electrically connected to the second power supply line 52 penetrating the second conductor 172. As shown in FIG.
- the end 171a of the first conductor 171 and the end 172a of the second conductor 172 face each other. Since the end portion 171a and the end portion 172a face each other, the first coupling body 170 is similar to or similar to the first coupling body 70 shown in FIG. It is configured to connect the electric wire 51 and the second power supply line 52.
- the coupling coefficient K 4 due to the capacitance component and the inductance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 can be reduced by the cancellation of the coupling coefficient Km 4 and the coupling coefficient Ke 4 .
- the coupling coefficient Km 4 is a coupling coefficient due to the inductance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- the coupling coefficient Ke 4 is a coupling coefficient due to the capacitance component between the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- the coupling coefficient Km 4 and the coupling coefficient Ke 4 may cancel each other, and the coupling coefficient K 4 may become small.
- mutual coupling between the first power supply line 51 and the second power supply line 52 can be reduced also in the present embodiment in the same or similar manner to the configuration shown in FIG. 1.
- FIG. 11 is a perspective view of the antenna 210 according to the embodiment.
- FIG. 12 is a perspective view in which a part of the antenna 210 shown in FIG. 11 is disassembled.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of the antenna 210 taken along the line L3-L3 shown in FIG.
- FIG. 14 is a cross-sectional view of the antenna 210 taken along the line L4-L4 shown in FIG.
- the antenna 210 includes a base 20, a first antenna element 31, a second antenna element 32, a first combined body 70, and a third combined body 74.
- the antenna 210 may further include the fourth combined body 75.
- the third combined body 74 is configured to connect the first radiation conductor 41 and the second power supply line 52.
- the third coupling body 74 predominates between the first radiating conductor 41 and the second power feed line 52 depending on the configuration of the first radiating conductor 41 and the second power feed line 52, and has one of the capacitance component and the inductance component. And may be configured to couple.
- the third coupling body 74 is configured to couple the first radiation conductor 41 and the second feeding line 52 with the capacitance component as the second component predominant.
- the third combined body 74 may include a conductive material.
- the third combined body 74 is located in the base body 20.
- the third combined body 74 is separated from each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 in the Z direction.
- the third combined body 74 may be L-shaped, as shown in FIG.
- the L-shaped third combined body 74 includes a piece 74a and a piece 74b.
- the second power supply line 52 penetrates through the piece 74a.
- the piece 74a is configured to be electrically connected to the second power supply line 52 when the second power supply line 52 penetrates.
- the piece 74b extends in the negative direction of the X-axis from the end of the piece 74a on the negative side of the Y-axis, whereby one piece of the first radiation conductor 41 is formed in the XY plane. Overlap with the department.
- the third coupling body 74 is configured to be capacitively coupled to the first radiation conductor 41 by overlapping the piece 74b with a part of the first radiation conductor 41 in the XY plane.
- the piece 74a is electrically connected to the second power supply line 52
- the piece 74b is capacitively connected to the first radiation conductor 41, so that the capacitance component as the second component is generated.
- the first radiation conductor 41 and the second power supply line 52 are configured to be coupled to each other.
- the coupling coefficient K 5 due to the capacitance component and the inductance component between the first radiation conductor 41 and the second power supply line 52 can be reduced by the cancellation of the coupling coefficient Ke 5 and the coupling coefficient Km 5 .
- the coupling coefficient Ke 5 is a coupling coefficient due to a capacitance component between the first radiation conductor 41 and the second power supply line 52.
- the coupling coefficient Km 5 is a coupling coefficient due to the inductance component between the first radiation conductor 41 and the second feeding line 52.
- the coupling coefficient Km 5 may be larger than the coupling coefficient Ke 5 depending on the frequency used in the antenna 210 and the configuration of the antenna 210.
- the third coupling body 74 by appropriately configuring the third coupling body 74, the degree to which the coupling coefficient Ke 5 and the coupling coefficient Km 5 cancel each other can be changed.
- the coupling coefficient Ke 5 and the coupling coefficient Km 5 cancel each other, and the coupling coefficient K 5 can be reduced.
- mutual coupling between the first radiation conductor 41 and the second feeding line 52 may be reduced.
- the fourth coupling body 75 is configured to couple the second radiation conductor 42 and the first power supply line 51.
- the fourth coupling body 75 is configured such that the second radiating conductor 42 and the first feeding line 51 are dominant in any one of the capacitance component and the inductance component depending on the configurations of the second radiating conductor 42 and the first feeding line 51. And may be configured to couple.
- the fourth coupling body 75 is configured to couple the second radiation conductor 42 and the first power supply line 51 with the capacitance component as the second component predominant.
- the fourth combined body 75 may include a conductive material.
- the fourth combined body 75 is located in the base body 20.
- the fourth combined body 75 is separated from each of the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 in the Z direction.
- the fourth combined body 75 may be L-shaped as shown in FIG.
- the L-shaped fourth combined body 75 includes a piece 75a and a piece 75b.
- the piece 75 a is electrically connected to the first power supply line 51
- the piece 75 b is capacitively coupled to the second radiation conductor 42.
- the fourth coupling body 75 couples the second radiating conductor 42 and the first feeding line 51 with the capacitance component as the second component predominant, similarly to or similar to the third coupling body 74. Is configured.
- the coupling coefficient K 6 due to the capacitance component and the inductance component between the second radiation conductor 42 and the first feeding line 51 can be reduced by canceling out the coupling coefficient Ke 6 and the coupling coefficient Km 6 .
- the coupling coefficient Ke 6 is a coupling coefficient due to the capacitance component between the second radiation conductor 42 and the first feeding line 51.
- the coupling coefficient Km 6 is a coupling coefficient due to the inductance component between the second radiation conductor 42 and the first feeder line 51.
- the coupling coefficient Km 6 may be larger than the coupling coefficient Ke 6 depending on the frequency used in the antenna 210 and the configuration of the antenna 210.
- the third coupling body 74 by appropriately configuring the third coupling body 74, the degree to which the coupling coefficient Ke 6 and the coupling coefficient Km 6 cancel each other can be changed.
- the fourth combined body 75 By appropriately configuring the fourth combined body 75, the coupling coefficient Ke 6 and the coupling coefficient Km 6 cancel each other and the coupling coefficient K 6 can be reduced.
- the reduction of the coupling coefficient K 6 may reduce the mutual coupling between the second radiation conductor 42 and the first feeder line 51.
- FIG. 15 is a perspective view of the antenna 310 according to the embodiment.
- the antenna 310 includes a base 20, a first antenna element 31, a second antenna element 32, a first combined body 70, a second combined body 73, a third combined body 74, and a fourth combined body 75. Have.
- the configuration and effects of the antenna 310 are the same as or similar to the configuration and effects of the antenna 10 shown in FIG. 1 and the configuration and effects of the antenna 210 shown in FIG.
- FIG. 16 is a plan view of the antenna 410 according to the embodiment.
- the first direction is the X direction.
- the second direction is the Y direction.
- the first direction and the second direction do not have to be orthogonal.
- the first direction and the second direction may intersect.
- the antenna 410 may be an array antenna.
- Antenna 410 may be a linear array antenna.
- the antenna 410 has a base body 20 and n (n: an integer of 3 or more) antenna elements as a plurality of antenna elements.
- the antenna 410 includes a first combined body 70 shown in FIG. 1, a second combined body 73 shown in FIG. 1, a third combined body 74 and a fourth combined body shown in FIG. 11, depending on the configuration of the first antenna element 431 and the like. 75 may be included as appropriate.
- the first antenna element 431 may be the first antenna element 31 shown in FIG. 1 or the first antenna element 131 shown in FIG. 9.
- the first antenna element 431 has a first radiation conductor 441 and a first feeder line 51.
- the first radiation conductor 441 may have the same or similar configuration as the first radiation conductor 41 shown in FIG.
- the second antenna element 432 may be the second antenna element 32 shown in FIG. 1 or the second antenna element 132 shown in FIG. 9.
- the second antenna element 432 has a second radiation conductor 442 and a second feed line 52.
- the second radiation conductor 442 may have the same or similar configuration as the second radiation conductor 42 shown in FIG. 1.
- the third antenna element 433 is configured to resonate in the first frequency band or the second frequency band depending on the application of the antenna 410 and the like.
- the third antenna element 433 may have the same or similar configuration as the first antenna element 431 or the second antenna element 432.
- the third antenna element 433 has a third radiation conductor 443 and a third feeder line 53.
- the third radiation conductor 443 may have the same or similar configuration as the first radiation conductor 41 or the second radiation conductor 42 shown in FIG. 1.
- the third power supply line 53 may have the same or similar configuration as the first power supply line 51 or the second power supply line 52 shown in FIG.
- the fourth antenna element 434 is configured to resonate in the first frequency band or the second frequency band depending on the application of the antenna 410 and the like.
- the fourth antenna element 434 may have the same or similar configuration as the first antenna element 431 or the second antenna element 432.
- the fourth antenna element 434 has a fourth radiation conductor 444 and a fourth feeding line 54.
- the fourth radiation conductor 444 may have the same or similar configuration as the first radiation conductor 41 or the second radiation conductor 42 shown in FIG.
- the fourth power supply line 54 may have the same or similar configuration as the first power supply line 51 or the second power supply line 52 shown in FIG.
- Each of the first antenna element 431 to the fourth antenna element 434 may be configured to resonate in the same phase.
- Each of the first feeder line 51 to the fourth feeder line 54 may be configured to feed a signal that excites each of the first antenna element 431 to the fourth antenna element 434 in the same phase.
- the signals to be applied may have the same phase as each other.
- power is fed from the first feeder line 51 to the fourth feeder line 54 to each of the first antenna element 431 to the fourth antenna element 434.
- the applied signals may have different phases.
- Each of the first antenna element 431 to the fourth antenna element 434 can be configured to resonate at different phases.
- Each of the first feeder line 51 to the fourth feeder line 54 may be configured to feed a signal that excites each of the first antenna element 431 to the fourth antenna element 434 in a different phase.
- the powering signals can be in phase with each other.
- the signals to be fed can have different phases.
- the first antenna element 431, the second antenna element 432, the third antenna element 433, and the fourth antenna element 434 are arranged along the X direction.
- the first antenna element 431, the second antenna element 432, the third antenna element 433, and the fourth antenna element 434 may be arranged in the X direction at intervals equal to or smaller than a quarter of the resonance wavelength of the antenna 410.
- the first radiating conductor 441, the second radiating conductor 442, the third radiating conductor 443, and the fourth radiating conductor 444 are arranged along the X direction with a spacing D1.
- the distance D1 is one fourth or less of the resonance wavelength of the antenna 410.
- the fourth radiating conductor 444 as the nth radiating conductor has a resonance wavelength of 1 ⁇ 2 or less of the resonance wavelength of the antenna 410 in the X direction. It may be aligned with the first radiation conductor 441 at intervals. In the present embodiment, the first radiation conductor 441 and the fourth radiation conductor 444 are arranged along the X direction with a space D2. The distance D2 is equal to or less than half the resonance wavelength of the antenna 410.
- the fourth radiation conductor 444 may be configured to be directly or indirectly coupled to the second radiation conductor 442.
- the adjacent first antenna element 431 and second antenna element 432 may be displaced in the Y direction.
- the antenna 410 may have the first combined body 70 shown in FIG. 1 that is appropriately adjusted according to the deviation.
- the second antenna element 432 and the third antenna element 433 that are adjacent to each other, or the third antenna element 433 and the fourth antenna element 434 that are adjacent to each other may be displaced in the Y direction in the same or similar manner.
- the antenna 410 may include the first combined body 70 that is appropriately adjusted according to the amount of shift between them.
- FIG. 17 is a plan view of the antenna 510 according to the embodiment.
- the first direction is the X direction.
- the second direction is the Y direction.
- the antenna 510 may be an array antenna.
- Antenna 510 may be a planar array antenna.
- the antenna 510 has a base 20, a first antenna element group 81, and a second antenna element group 82.
- the antenna 510 may further include second coupling bodies 571, 572, 573, 574, 575, 576, 577.
- the antenna 510 may appropriately include the first combined body 70 shown in FIG. 1, the third combined body 74 and the fourth combined body 75 shown in FIG. 11, depending on the configuration of the first antenna element group 81 and the like.
- Each of the first antenna element group 81 and the second antenna element group 82 spreads along the X direction.
- the first antenna element group 81 and the second antenna element group 82 are arranged along the Y direction.
- Each of the first antenna element group 81 and the second antenna element group 82 may have the same or similar configuration as the antenna element group shown in FIG.
- the antenna element group shown in FIG. 16 includes a first antenna element 431, a second antenna element 432, a third antenna element 433 and a fourth antenna element 434.
- the first antenna element group 81 includes antenna elements 531, 532, 533, 534.
- Each of the antenna elements 531 to 543 is the same as the first antenna element 31 shown in FIG. 1, the second antenna element 32 shown in FIG. 1, the first antenna element 131 shown in FIG. 9, or the second antenna element 132 shown in FIG. Alternatively, the configuration may be similar.
- Each of the antenna elements 531, 532, 533, 534 includes a radiation conductor 541, 542, 543, 544, respectively.
- Each of the radiation conductors 541 to 544 may have the same or similar configuration as the first radiation conductor 41 or the second radiation conductor 42 shown in FIG.
- the second antenna element group 82 includes antenna elements 535, 536, 537, 538.
- Each of the antenna elements 535 to 538 is the same as the first antenna element 31 shown in FIG. 1, the second antenna element 32 shown in FIG. 1, the first antenna element 131 shown in FIG. 9, or the second antenna element 132 shown in FIG. Alternatively, the configuration may be similar.
- Each of the antenna elements 535, 536, 537, 538 includes a radiation conductor 545, 546, 547, 548, respectively.
- Each of the radiation conductors 545 to 548 may have the same or similar configuration as the first radiation conductor 41 or the second radiation conductor 42 shown in FIG.
- Each of the antenna elements 531 to 538 can be configured to resonate in the same phase.
- the feed line of each of the antenna elements 531 to 538 may be configured to feed a signal that excites each of the antenna elements 531 to 538 in the same phase.
- the signals fed from the feeder lines of the antenna elements 531 to 538 to the antenna elements 531 to 538 may have the same phase.
- the signals fed from the feeder lines of the antenna elements 531 to 538 to the antenna elements 531 to 538 may have different phases.
- Each of the antenna elements 531 to 538 can be configured to resonate at different phases.
- the feed lines of each of the antenna elements 531 to 538 may be configured to feed signals that excite each of the antenna elements 531 to 538 in different phases.
- the signals fed from the feeder lines of the antenna elements 531 to 538 to the antenna elements 531 to 538 may have the same phase.
- the signals fed from the feeder lines of the antenna elements 531 to 538 to the antenna elements 531 to 538 may have different phases.
- the antenna elements 531 to 534 are arranged in the X direction.
- the antenna elements 531 to 534 may be arranged offset in the Y direction.
- the antenna element 533 projects toward the second antenna element group 82.
- the antenna elements 535 to 538 are arranged along the X direction.
- the antenna elements 535 to 538 may be staggered in the Y direction.
- the antenna element 537 projects toward the first antenna element group 81.
- At least one of the first antenna element group 81 is configured to be coupled to at least one of the second antenna element group 82 by the first coupling method or the second coupling method.
- the radiation conductor 543 of the antenna element 533 of the first antenna element group 81 is coupled to the radiation conductor 547 of the antenna element 537 of the second antenna element group 82 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the short side 543b of the radiation conductor 543 and the short side 547b of the radiation conductor 547 face each other.
- the short side 543b and the short side 547b facing each other can form a capacitor via the base body 20.
- the radiation conductor 543 of the antenna element 533 is configured to be coupled to the radiation conductor 547 of the antenna element 537 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the first antenna element group 81 includes radiation conductors 541, 542, 543 and 544 as the first radiation conductor group 91.
- the second antenna element group 82 includes the radiation conductors 545, 546, 547, 548 as the second radiation conductor group 92.
- the adjacent radiation conductors 541 and 542 are the same or similar to the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 shown in FIG. , Configured to be combined.
- the radiating conductor 542 and the radiating conductor 543 which are adjacent to each other are configured to be coupled by the first coupling method in which magnetic field coupling is dominant.
- the radiating conductor 543 and the radiating conductor 544 which are adjacent to each other are configured to be coupled by the first coupling method in which magnetic field coupling is dominant.
- the adjacent radiation conductors 545 and 546 which are the same as or similar to the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42 shown in FIG. , Configured to be combined.
- the adjacent radiating conductor 546 and radiating conductor 547 are configured to be coupled by the first coupling method in which magnetic field coupling is dominant.
- the adjacent radiating conductor 547 and radiating conductor 548 are configured to be coupled by the first coupling method in which magnetic field coupling is dominant.
- the second coupling body 571 is the same as or similar to the second coupling body 73 shown in FIG. 5, and is configured to couple the adjacent radiation conductors 541 and 542 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant. Has been done. Mutual coupling between the adjacent radiating conductors 541 and 542 may be reduced by coupling the adjacent radiating conductors 541 and 542 by the second coupling body 571 by the second coupling method.
- the second coupling body 572 is configured to couple the adjacent radiation conductors 542 and 543 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second coupling body 573 is configured to couple the adjacent radiation conductor 543 and radiation conductor 544 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second coupling body 574 is configured to couple the adjacent radiating conductor 545 and radiating conductor 546 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second coupling body 575 is configured to couple the adjacent radiating conductor 546 and radiating conductor 547 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second coupling body 576 is configured to couple the adjacent radiating conductor 547 and radiating conductor 548 by the second coupling method in which capacitive coupling is dominant.
- the second combined body 577 is configured to magnetically couple the radiation conductor 543 of the first radiation conductor group 91 and the radiation conductor 547 of the second radiation conductor group 92.
- the second combined body 577 may include a coil or the like.
- the second coupling body 577 magnetically couples the radiation conductor 543 and the radiation conductor 547, whereby mutual coupling between the radiation conductor 543 and the radiation conductor 547 can be reduced.
- FIG. 18 is a block diagram of the wireless communication module 1 according to the embodiment.
- FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the wireless communication module 1 shown in FIG.
- the wireless communication module 1 includes an antenna 11, an RF module 12, and a circuit board 14.
- the circuit board 14 has a ground conductor 13A and a printed board 13B.
- the antenna 11 includes the antenna 10 shown in FIG. However, the antenna 11 is replaced with the antenna 10 shown in FIG. 1, the antenna 110 shown in FIG. 9, the antenna 210 shown in FIG. 11, the antenna 310 shown in FIG. 15, the antenna 410 shown in FIG. 16, and the antenna 510 shown in FIG. Either may be provided.
- the antenna 11 has a first feeder line 51 and a second feeder line 52.
- the antenna 11 has a ground conductor 60.
- the ground conductor 60 is a combination of the first ground conductor 61 and the second ground conductor 62 shown in FIG.
- the antenna 11 is located on the circuit board 14 as shown in FIG.
- the first power supply line 51 of the antenna 11 is configured to be connected to the RF module 12 shown in FIG. 18 via the circuit board 14 shown in FIG.
- the second power supply line 52 of the antenna 11 is configured to be connected to the RF module 12 shown in FIG. 18 via the circuit board 14 shown in FIG.
- the ground conductor 60 of the antenna 11 is configured to be electromagnetically connected to the ground conductor 13A included in the circuit board 14.
- the antenna 11 is not limited to having both the first power supply line 51 and the second power supply line 52.
- the antenna 11 may have one of the first feeder line 51 and the second feeder line 52.
- the configuration of the circuit board 14 can be appropriately changed in accordance with the configuration of the antenna 11 having one feeder line.
- the RF module 12 may have one connection terminal.
- the circuit board 14 may have one conductive line configured to connect the connection terminal of the RF module 12 and the power supply line of the antenna 11.
- the ground conductor 13A may include a conductive material.
- the ground conductor 13A can extend in the XY plane.
- the antenna 11 may be integrated with the circuit board 14.
- the ground conductor 60 of the antenna 11 may be integrated with the ground conductor 13A of the circuit board 14.
- the RF module 12 is configured to control the electric power supplied to the antenna 11.
- the RF module 12 is configured to modulate the baseband signal and supply it to the antenna 11.
- the RF module 12 is configured to modulate the electric signal received by the antenna 11 into a baseband signal.
- the wireless communication module 1 as described above can efficiently radiate electromagnetic waves by including the antenna 11.
- FIG. 20 is a block diagram of the wireless communication device 2 according to the embodiment.
- 21 is a plan view of the wireless communication device 2 shown in FIG. 22 is a cross-sectional view of the wireless communication device 2 shown in FIG.
- the wireless communication device 2 may be located on the substrate 3.
- the material of the substrate 3 may be any material.
- the wireless communication device 2 includes a wireless communication module 1, a sensor 15, a battery 16, a memory 17, and a controller 18.
- the wireless communication device 2 includes a housing 19, as shown in FIG.
- the sensor 15 is, for example, a speed sensor, a vibration sensor, an acceleration sensor, a gyro sensor, a rotation angle sensor, an angular velocity sensor, a geomagnetic sensor, a magnet sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, an atmospheric pressure sensor, an optical sensor, an illuminance sensor, a UV sensor, a gas sensor.
- Gas concentration sensor, atmosphere sensor, level sensor, odor sensor, pressure sensor, air pressure sensor, contact sensor, wind sensor, infrared sensor, human sensor, displacement sensor, image sensor, weight sensor, smoke sensor, leak sensor It may include a vital sensor, a battery remaining amount sensor, an ultrasonic sensor, a GPS (Global Positioning System) signal receiving device, or the like.
- the battery 16 is configured to supply power to the wireless communication module 1.
- the battery 16 may be configured to power at least one of the sensor 15, memory 17, and controller 18.
- the battery 16 may include at least one of a primary battery and a secondary battery.
- the negative pole of the battery 16 is configured to be electrically connected to the ground terminal of the circuit board 14 shown in FIG.
- the negative pole of the battery 16 is configured to be electrically connected to the ground conductor 40 of the antenna 11.
- the memory 17 may include, for example, a semiconductor memory or the like.
- the memory 17 may be configured to function as a work memory for the controller 18.
- the memory 17 may be included in the controller 18.
- the memory 17 stores a program that describes processing contents for realizing each function of the wireless communication device 2, information used for processing in the wireless communication device 2, and the like.
- the controller 18 may include, for example, a processor.
- the controller 18 may include one or more processors.
- the processor may include a general-purpose processor that loads a specific program and executes a specific function, and a dedicated processor that is specialized for a specific process.
- the dedicated processor may include an application specific IC.
- the IC for a specific application is also called an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
- the processor may include a programmable logic device.
- the programmable logic device is also called PLD (Programmable Logic Device).
- the PLD may include an FPGA (Field-Programmable Gate Array).
- the controller 18 may be either a SoC (System-on-a-Chip) in which one or more processors cooperate, or a SiP (System In-a-Package).
- the controller 18 may store various kinds of information or a program for operating each component of the wireless communication device 2 in the memory 17.
- the controller 18 is configured to generate a transmission signal to be transmitted from the wireless communication device 2.
- the controller 18 may be configured to obtain measurement data from the sensor 15, for example.
- the controller 18 may be configured to generate a transmission signal in response to the measurement data.
- the controller 18 may be configured to send a baseband signal to the RF module 12 of the wireless communication module 1.
- the case 19 shown in FIG. 21 is configured to protect other devices of the wireless communication device 2.
- the housing 19 may include a first housing 19A and a second housing 19B.
- the first housing 19A shown in FIG. 22 can spread in the XY plane.
- the first housing 19A is configured to support another device.
- the first housing 19A may be configured to support the wireless communication device 2.
- the wireless communication device 2 is located on the upper surface 19a of the first housing 19A.
- the first housing 19A may be configured to support the battery 16.
- the battery 16 is located on the upper surface 19a of the first housing 19A.
- the wireless communication module 1 and the battery 16 may be lined up along the X direction on the upper surface 19a of the first housing 19A.
- the second housing 19B shown in FIG. 22 may be configured to cover other devices.
- the second housing 19B includes a lower surface 19b located on the negative Z-axis side of the antenna 11.
- the lower surface 19b extends along the XY plane.
- the lower surface 19b is not limited to being flat and may include irregularities.
- the second housing 19B may have a conductor member 19C.
- the conductor member 19C is located on at least one of the inside, the outside, and the inside of the second housing 19B.
- the conductor member 19C is located on at least one of the upper surface and the side surface of the second housing 19B.
- the conductor member 19C shown in FIG. 22 faces the antenna 11.
- the antenna 11 can be coupled to the conductor member 19C and can radiate electromagnetic waves using the conductor member 19C as a secondary radiator.
- capacitive coupling between the antenna 11 and the conductor member 19C can be increased.
- electromagnetic coupling between the antenna 11 and the conductor member 19C can be increased. This coupling can result in mutual inductance.
- the second combined body 73 has been described as being located on the negative side of the Z-axis with respect to the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- the second coupling body 73 is configured to couple the first radiation conductor 41 and the second radiation by the second coupling method, the second coupling body 73 does not have to be located on the negative side of the Z axis.
- the second combined body 73 may be located on the positive side of the Z axis with respect to the first radiation conductor 41 and the second radiation conductor 42.
- descriptions such as “first”, “second”, and “third” are examples of identifiers for distinguishing the configuration.
- the configurations distinguished by the description such as “first” and “second” in the present disclosure can exchange the numbers in the configurations.
- the first frequency can exchange the identifiers “first” and “second” for the second frequency.
- the exchange of identifiers is done simultaneously. Even after exchanging the identifiers, the configurations are distinguished.
- the identifier may be deleted.
- the configuration in which the identifier is deleted is distinguished by the code.
Landscapes
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Abstract
アンテナは、第1アンテナ素子と、第2アンテナ素子と、第1結合体と、第2結合体とを有する。第1アンテナ素子は、第1放射導体及び第1給電線を含み、第1周波数帯で共振するように構成されている。第2アンテナ素子は、第2放射導体及び第2給電線を含み、第2周波数帯で共振するように構成されている。第2給電線は、キャパシタンス成分及びインダクタンス成分の何れかの第1成分を優位に、第1給電線に結合するように構成されている。第1結合体は、第1成分とは異なる第2成分を優位に、第1給電線と第2給電線とを結合するように構成されている。第1放射導体と第2放射導体は、共振波長の2分の1以下の間隔で並ぶ。第2放射導体は、容量結合及び磁界結合の一方が優位な第1結合方式で第1放射導体に結合するように構成されている。第2結合体は、第1結合方式とは異なる第2結合方式で、第1放射導体と第2放射導体とを結合するように構成されている。
Description
本出願は、2018年10月31日に日本国に特許出願された特願2018-206002の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本開示は、アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器に関する。
アレイアンテナ及びMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)用のアンテナ等では、複数のアンテナ素子が近接して配置される。複数のアンテナ素子が近接して配置されると、アンテナ素子間の相互結合が大きくなりうる。アンテナ素子間の相互結合が大きくなると、アンテナ素子の放射効率が低下しうる。
そこで、アンテナ素子間の相互結合を低減する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
本開示の一実施形態に係るアンテナは、第1アンテナ素子と、第2アンテナ素子と、第1結合体と、第2結合体とを有する。前記第1アンテナ素子は、第1放射導体及び第1給電線を含み、第1周波数帯で共振するように構成されている。前記第2アンテナ素子は、第2放射導体及び第2給電線を含み、第2周波数帯で共振するように構成されている。前記第2給電線は、キャパシタンス成分及びインダクタンス成分の何れかの第1成分を優位に、前記第1給電線に結合するように構成されている。前記第1結合体は、前記第1成分とは異なる第2成分を優位に、前記第1給電線と前記第2給電線とを結合するように構成されている。前記第1放射導体と前記第2放射導体は、共振波長の2分の1以下の間隔で並ぶ。前記第2放射導体は、容量結合及び磁界結合の一方が優位な第1結合方式で前記第1放射導体に結合するように構成されている。前記第2結合体は、前記第1結合方式とは異なる第2結合方式で、前記第1放射導体と前記第2放射導体とを結合するように構成されている。
本開示の一実施形態に係る無線通信モジュールは、上述のアンテナと、RFモジュールとを備える。前記RFモジュールは、前記第1給電線及び前記第2給電線の少なくとも何れかに電気的に接続されるように構成されている。
本開示の一実施形態に係る無線通信機器は、上述の無線通信モジュールと、バッテリとを備える。前記バッテリは、前記無線通信モジュールに電力を供給するように構成されている。
従来のアンテナ素子間の相互結合を低減させる技術には、改善の余地がある。
本開示は、アンテナ素子間の相互結合が低減された、アンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器を提供することに関する。
本開示の一実施形態に係るアンテナ、無線通信モジュール及び無線通信機器によれば、アンテナ素子間の相互結合が低減されうる。
本開示において「誘電体材料」は、セラミック材料及び樹脂材料の何れかを組成として含みうる。セラミック材料は、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラスセラミック焼結体、ガラス母材中に結晶成分を析出させた結晶化ガラス、及び、雲母若しくはチタン酸アルミニウム等の微結晶焼結体を含む。樹脂材料は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、及び、液晶ポリマー等の未硬化物を硬化させたものを含む。
本開示において「導電性材料」は、金属材料、金属材料の合金、金属ペーストの硬化物、及び、導電性高分子の何れかを組成として含みうる。金属材料は、銅、銀、パラジウム、金、白金、アルミニウム、クロム、ニッケル、カドミウム鉛、セレン、マンガン、錫、バナジウム、リチウム、コバルト、及び、チタン等を含む。合金は、複数の金属材料を含む。金属ペースト剤は、金属材料の粉末を有機溶剤、及び、バインダとともに混練したものを含む。バインダは、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、及び、ポリエーテルイミド樹脂を含む。導電性ポリマーは、ポリチオフェン系ポリマー、ポリアセチレン系ポリマー、ポリアニリン系ポリマー、及び、ポリピロール系ポリマー等を含む。
以下、本開示の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。図1から図22に示す構成要素において、同一構成要素には、同一符号を付す。
本開示の実施形態では、図1等に示す第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とが広がる平面は、XY平面として示す。図2等に示す第1グラウンド導体61から図1等に示す第1放射導体41に向かう方向は、Z軸の正方向として示す。その反対方向は、Z軸の負方向として示す。本開示の実施形態では、X軸の正方向とX軸の負方向とを特に区別しない場合、X軸の正方向とX軸の負方向は、まとめて「X方向」と記載する。Y軸の正方向とY軸の負方向とを特に区別しない場合、Y軸の正方向とY軸の負方向は、まとめて「Y方向」と記載する。Z軸の正方向とZ軸の負方向とを特に区別しない場合、Z軸の正方向とZ軸の負方向は、まとめて「Z方向」と記載する。
図1は、一実施形態に係るアンテナ10の斜視図である。図2は、図1に示すアンテナ10をZ軸の負方向側から見た斜視図である。図3は、図1に示すアンテナ10の一部を分解した斜視図である。図4は、図1に示すL1-L1線に沿ったアンテナ10の断面図である。図5は、図1に示すL2-L2線に沿ったアンテナ10の断面図である。
図1に示すように、アンテナ10は、基体20と、第1アンテナ素子31と、第2アンテナ素子32と、第1結合体70と、第2結合体73とを有する。
基体20は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を支持するように構成されている。基体20は、図1及び図2に示すように、四角柱である。ただし、基体20は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を支持可能であれば、任意の形状であってよい。
基体20は、誘電体材料を含みうる。基体20の比誘電率は、アンテナ10の所望の共振周波数に応じて、適宜調整されてよい。基体20は、図1及び図2に示すように、上面21及び下面22を含む。
第1アンテナ素子31は、第1周波数帯で共振するように構成されている。第2アンテナ素子32は、第2周波数帯で共振するように構成されている。第1周波数帯と第2周波数帯とは、アンテナ10の用途等に応じて、同じ周波数帯に属してよいし、異なる周波数帯に属してよい。第1アンテナ素子31は、第2アンテナ素子32と同じ周波数帯で共振しうる。第1アンテナ素子31は、第2アンテナ素子32と異なる周波数帯で共振しうる。
第1アンテナ素子31は、第2アンテナ素子32と同じ位相で共振するように構成されうる。第1給電線51及び第2給電線52は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を同じ位相で励振させる信号を給電するように構成されていてよい。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を同相で励振する際に、第1給電線51から第1アンテナ素子31に給電する信号は、第2給電線52から第2アンテナ素子32に給電する信号と同じ位相となりうる。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を同相で励振する際に、第1給電線51から第1アンテナ素子31に給電する信号は、第2給電線52から第2アンテナ素子32に給電する信号と異なる位相となりうる。
第1アンテナ素子31は、第2アンテナ素子32と異なる位相で共振するように構成されうる。第1給電線51及び第2給電線52は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を異なる位相で励振させる信号を給電するように構成されていてよい。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を異なる位相で励振する際に、第1給電線51から第1アンテナ素子31に給電する信号は、第2給電線52から第2アンテナ素子32に給電する信号と同じ位相となりうる。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32を異なる位相で励振する際に、第1給電線51から第1アンテナ素子31に給電する信号は、第2給電線52から第2アンテナ素子32に給電する信号と異なる位相となりうる。
第1アンテナ素子31は、図4に示すように、第1放射導体41及び第1給電線51を含む。第1アンテナ素子31は、第1グラウンド導体61をさらに含んでよい。第1アンテナ素子31は、第1グラウンド導体61を含むことで、マイクロストリップ型のアンテナとなる。第2アンテナ素子32は、図4に示すように、第2放射導体42と、第2給電線52を含む。第2アンテナ素子32は、第2グラウンド導体62をさらに含んでよい。第2アンテナ素子32は、第2グラウンド導体62を含むことで、マイクロストリップ型のアンテナとなる。
図1に示す第1放射導体41は、第1給電線51から供給された電力を、電磁波として放射するように構成されている。第1放射導体41は、外部からの電磁波を、電力として第1給電線51に供給するように構成されている。図1に示す第2放射導体42は、第2給電線52から供給された電力を、電磁波として放射するように構成されている。第2放射導体42は、外部からの電磁波を、電力として第2給電線52に供給するように構成されている。
第1放射導体41及び第2放射導体42の各々は、導電性材料を含みうる。第1放射導体41、第2放射導体42、第1給電線51、第2給電線52、第1グラウンド導体61、第2グラウンド導体62、第1結合体70及び第2結合体73の各々は、同一の導電性材料を含んでよいし、異なる導電性材料を含んでよい。
第1放射導体41及び第2放射導体42は、図1に示すように、平板状であってよい。第1放射導体41及び第2放射導体42は、XY平面に沿って広がりうる。第1放射導体41及び第2放射導体42は、基体20の上面21に位置する。第1放射導体41及び第2放射導体42の一部は、基体20の中に位置してよい。
本実施形態では、第1放射導体41及び第2放射導体42は、同一型の長方形状である。ただし、第1放射導体41及び第2放射導体42は、任意の形状であってよい。また、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々は、異なる形状であってよい。
第1放射導体41及び第2放射導体42の長手方向は、Y方向に沿う。第1放射導体41及び第2放射導体42の短手方向は、X方向に沿う。第1放射導体41は、長辺41a及び短辺41bを含む。第2放射導体42は、長辺42a及び短辺42bを含む。
第1放射導体41と第2放射導体42とは、長辺41aと長辺42aとが対向するように、並ぶ。ただし、第1放射導体41と第2放射導体42とが並ぶ態様は、これに限定されない。例えば、第1放射導体41と第2放射導体42とは、長辺41aの一部と長辺42aの一部とが対向するように、並んでよい。例えば、第1放射導体41と第2放射導体42とは、Y方向においてずれて並んでよい。
第1放射導体41と第2放射導体42とは、短辺41bと短辺42bとが対向するように、並んでよい。ただし、第1放射導体41と第2放射導体42とが並ぶ態様は、これに限定されない。例えば、第1放射導体41と第2放射導体42とは、短辺41bの一部と短辺42bの一部とが対向するように、並んでよい。例えば、第1放射導体41と第2放射導体42とは、対向する短辺41bと短辺42bとがずれて、並んでよい。
第1放射導体41と第2放射導体42は、アンテナ10の共振波長の2分の1以下の間隔で並ぶ。本実施形態では、図1に示すように、第1放射導体41と第2放射導体42は、互い対向する長辺41aと長辺42aとの間の隙間g1がアンテナ10の共振波長の2分の1以下となるように、並ぶ。ただし、第1放射導体41と第2放射導体42とがアンテナ10の共振波長の2分の1以下の間隔で並ぶ態様は、これに限定されない。例えば、第1放射導体41及び第2放射導体42が短辺41bと短辺42bとが対向するように並ぶ構成では、短辺41bと短辺42bとの間の隙間がアンテナ10の共振波長の2分の1以下となってよい。
第1放射導体41には、Y方向に沿って電流が流れうる。電流が第1放射導体41をY方向に沿って流れると、XZ平面において第1放射導体41を囲む磁界が変化する。第2放射導体42には、Y方向に沿って電流が流れうる。電流が第2放射導体42をY方向に沿って流れると、XZ平面において第2放射導体42を囲む磁界が変化する。第1放射導体41を囲む磁界と、第2放射導体42を囲む磁界とは、相互に影響する。例えば、第1放射導体41及び第2放射導体42が同一又は互いに近い位相で励振すると、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々を流れる電流の多くのが、同じ向きになりうる。互いに近い位相としては、双方の位相が、例えば、±60°以内、±45°以内、±30°以内の範囲にあるときが挙げられる。第1放射導体41及び第2放射導体42を流れる電流の多くが同じ向きになるとき、第1放射導体41と第2放射導体42の間において、磁界結合が大きくなりうる。第1放射導体41と第2放射導体42は、流す電流の多くを同じ向きとすることで磁界結合が大きくなるように構成されうる。
第1放射導体41及び第2放射導体42の共振周波数が同一又は互いに近い場合、第1放射導体41と第2放射導体42とは、共振時に結合が生じるように構成されうる。この共振時の結合は、「偶モード」及び「奇モード」といいうる。偶モード及び奇モードは、まとめて「偶奇モード」ともいう。第1放射導体41及び第2放射導体42が偶奇モードで共振すると、偶奇モードで共振していない場合とは異なる共振周波数で、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々が共振する。第1放射導体41及び第2放射導体42が結合する多くの場合、磁界結合及び電界結合が同時に生じる。磁界結合及び電界結合のどちらかが支配的となると、最終的に第1放射導体41と第2放射導体との間の結合は、支配的な一方である磁界結合又は電界結合とみなしうる。
第2放射導体42は、容量結合及び磁界結合の一方が優位な第1結合方式で、第1放射導体41に結合するように構成されている。本実施形態では、第1放射導体41及び第2放射導体42は、マイクロストリップ型のアンテナであり、長辺41aと長辺42aとが対向している。第1放射導体41を囲む磁界及び第2放射導体42を囲む磁界の相互影響は、第1放射導体41及び第2放射導体42の間の電界による相互影響より支配的となる。第1放射導体41及び第2放射導体42の間の結合は、磁界結合とみなされうる。従って、本実施形態では、第2放射導体42は、磁界結合が優位な第1結合方式で、第1放射導体41に結合するように構成されている。
図3に示す第1給電線51は、第1放射導体41に電気的に接続するように構成されている。第1給電線51は、インダクタンス成分が優位に第1放射導体41に結合するように構成されている。ただし、第1給電線51は、第1放射導体41に磁気的に結合するように構成されていてよい。第1給電線51が第1放射導体41に磁気的に結合するように構成される場合、第1給電線51は、キャパシタンス成分が優位に第1放射導体41に結合するように構成されうる。第1給電線51は、図2に示す第1グラウンド導体61の開口61aから、外部の機器等へ延在しうる。
図3に示す第2給電線52は、第2放射導体42に電気的に接続するように構成されている。第2給電線52は、インダクタンス成分が優位に第2放射導体42に結合するように構成されている。ただし、第2給電線52は、第2放射導体42に磁気的に結合するように構成されていてよい。第2給電線52が第2放射導体42に磁気的に結合するように構成される場合、第2給電線52は、キャパシタンス成分が優位に第2放射導体42に結合するように構成されうる。第2給電線52は、図2に示す第2グラウンド導体62の開口62aから、外部の機器等へ延在しうる。
第1給電線51は、第1放射導体41に電力を給電するように構成されている。第1給電線51は、第1放射導体41からの電力を、外部の機器等に給電するように構成されている。第2給電線52は、第2放射導体42に電力を給電するように構成されている。第2給電線52は、第2放射導体42からの電力を、外部の機器等に給電するように構成されている。
第1給電線51及び第2給電線52は、導電性材料を含みうる。第1給電線51及び第2給電線52の各々は、スルーホール導体又はビア導体等であってよい。第1給電線51及び第2給電線52は、図4に示すように基体20の中に位置しうる。第1給電線51は、第1結合体70の第1導体71を貫通する。第2給電線52は、第1結合体70の第2導体72を貫通する。
第1給電線51は、図4に示すように、基体20の中において、Z方向に沿って延びる。第1給電線51は、Z方向に沿って電流が流れるように構成されている。電流が第1給電線51をZ方向に沿って流れると、XY平面において第1給電線51を囲む磁界が変化する。
第2給電線52は、図4に示すように、基体20の中において、Z方向に沿って延びる。第2給電線52は、Z方向に沿って電流が流れるように構成されている。電流が第2給電線52をZ方向に沿って流れると、XY平面において第2給電線52を囲む磁界が変化する。
第1給電線51を囲む磁界及び第2給電線52を囲む磁界は、干渉しうる。例えば、第1給電線51及び第2給電線52の各々を流れる電流の多くが同じ向きになるとき、第1給電線51を囲む磁界及び第2給電線52を囲む磁界は、マクロ的に強め合うように干渉する。第1給電線51及び第2給電線52は、第1給電線51を囲む磁界及び第2給電線52を囲む磁界が干渉することにより、磁界結合されうる。
第2給電線52は、キャパシタンス成分及びインダクタンス成分の何れかの第1成分を優位に、第1給電線51に結合するように構成されている。第1給電線51及び第2給電線52は、第1給電線51を囲む磁界と第2給電線52を囲む磁界とが干渉することにより、磁界結合されうる。第2給電線52は、第1成分としてのインダクタンス成分を優位に、第1給電線51に結合するように構成されている。
図2に示す第1グラウンド導体61は、第1アンテナ素子31において基準となる電位を提供するように構成されている。図2に示す第2グラウンド導体62は、第2アンテナ素子32において基準となる電位を提供するように構成されている。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62の各々は、アンテナ10を備える機器のグラウンドに電気的に接続されるように構成されていてよい。
第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、導電性材料を含みうる。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、平板状であってよい。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、基体20の下面22に位置する。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62の一部は、基体20の中に位置してよい。
第1グラウンド導体61は、第2グラウンド導体62に接続されていてよい。例えば、第1グラウンド導体61は、第2グラウンド導体62に電気的に接続されるように構成されていてよい。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、図2に示すように、一体であってよい。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、単一の基体20と一体化されてよい。ただし、第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、独立した別個の部材であってよい。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62が独立した別個の部材である場合、第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62の各々は、別個に、基体20と一体化されうる。
第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、図2に示すように、XY平面に沿って広がる。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62の各々は、Z方向において、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々から離れている。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62と、第1放射導体41と第2放射導体42との間には、図4に示すように、基体20が介在する。第1グラウンド導体61は、Z方向において、第1放射導体41と対向する。第2グラウンド導体62は、Z方向において、第2放射導体42と対向する。第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、第1放射導体41及び第2放射導体42に応じた、長方形状である。ただし、第1グラウンド導体61及び第2グラウンド導体62は、第1放射導体41及び第2放射導体42に応じた、任意の形状であってよい。
第1結合体70は、第1成分とは異なる第2成分を優位に、第1給電線51と第2給電線52とを結合するように構成されている。第1成分がインダクタンス成分である場合、第2成分は、キャパシタンス成分である。第1結合体70は、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第1給電線51と第2給電線52とを結合するように構成されている。
例えば、第1結合体70は、図4に示すように、第1導体71及び第2導体72を含む。第1導体71及び第2導体72の各々は、導電性材料を含みうる。第1導体71及び第2導体72の各々は、XY平面に沿って広がる。第1導体71及び第2導体72の各々は、図3に示すように、平板状である。第1導体71は、第1導体71を貫通する第1給電線51と、電気的に接続されるように構成されている。第2導体72は、第2導体72を貫通する第2給電線52と、電気的に接続されるように構成されている。図4に示すように、第1導体71の端部71aと、第2導体72の端部72aは、互いに対向する。第1導体71の端部71aと、第2導体72の端部72aとは、基体20を介して、キャパシタを構成しうる。当該キャパシタが構成されることにより、第1結合体70は、キャパシタンス成分を優位に、第1給電線51と第2給電線52とを結合するように構成されている。
第1放射導体41に対して第1給電線51が直接給電し、且つ、第2放射導体42に対して第2給電線52が直接給電している場合、第1給電線51と第2給電線52との間の結合は、インダクタンス成分が優位としうる。第1給電線51と第2給電線52との間の結合のインダクタンス成分は、第1結合体70によるキャパシタンス成分と回路的に並列関係となる。アンテナ10では、当該インダクタンス成分と当該キャパシタンス成分とを含む反共振回路が構成される。この反共振回路によって、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の間の透過特性において減衰極が生じうる。この透過特性は、第1アンテナ素子31の入力ポートとなる第1給電線51から、第2アンテナ素子32の入力ポートとなる第2給電線52へ透過する電力の特性である。この透過特性に減衰極を生じさせることによって、アンテナ10では、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の間の干渉が少なくなりうる。
このように第1結合体70は、第1アンテナ素子31の入力ポートとなる第1給電線51と、第2アンテナ素子32の入力ポートとなる第2給電線52とを、第2成分を優位に結合するように構成されている。第2成分は、第1給電線51自身と第2給電線52自身との間の結合において優位となる第1成分と異なる。第1成分と第2成分とが回路的に並列関係となることで、アンテナ10は、入力ポートに反共振回路を有する。
第2結合体73は、第1結合方式とは異なる第2結合方式で、第1放射導体41と第2放射導体42とを結合するように構成されている。第1結合方式が磁界結合が優位な結合方式である場合、第2結合方式は、容量結合が優位な結合方式となる。第2結合体73は、容量結合が優位な第2結合方式で、第1放射導体41と第2放射導体42とを結合するように構成されている。
例えば、第2結合体73は、導電性材料を含みうる。第2結合体73は、図5に示すように、基体20の中に位置する。第2結合体73は、Z方向において、第1放射導体41及び第2放射導体42から離れている。第2結合体73は、図1に示すように、XY平面に沿って広がる。XY平面において、第2結合体73の一部は、第1放射導体41の一部と重なりうる。重なり合う第2結合体73の一部及び第1放射導体41の一部は、基体20を介して、キャパシタを構成しうる。XY平面において、第2結合体73の一部は、第2放射導体42の一部と重なりうる。重なり合う第2結合体73の一部及び第2放射導体42の一部は、基体20を介して、キャパシタを構成しうる。第1放射導体41及び第2放射導体42は、第1放射導体41と第2結合体73とが構成するキャパシタ及び第2放射導体42と第2結合体73とが構成するキャパシタを介して、結合されうる。第2結合体73は、容量結合が優位な第2結合方式で、第1放射導体41と第2放射導体42とを結合するように構成されている。
第1放射導体41の両端及び第2放射導体42の両端では、電界が大きくなる。第1放射導体41及び第2放射導体42の各々を流れる電流の多くが逆向きになるとき、第1放射導体41と第2放射導体42との間の電位差が大きくなる。第2結合体73が第1放射導体41及び第2放射導体42の各々と対向する位置によって、第2結合方式による容量結合の大きさが変化する。第2結合体73が第1放射導体41及び第2放射導体42の各々と対向する位置及び対向する面積によって、第2結合方式による容量結合の大きさが調整されうる。
第2給電線52は、第1成分としてのインダクタンス成分を優位に、第1給電線51に結合されるように構成されている。第1結合体70は、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第1給電線51と第2給電線52とを結合するように構成されている。ここで、第1給電線51と第2給電線52との間のキャパシタンス成分及びインダクタンス成分による結合係数K1は、結合係数Ke1と結合係数Km1とを用いて算出されうる。結合係数Ke1は、第1給電線51と第2給電線52との間のキャパシタンス成分による結合係数である。結合係数Km1は、第1給電線51と第2給電線52との間のインダクタンス成分による結合係数である。例えば、結合係数K1と、結合係数Ke1及び結合係数Km1との間の関係は、式:K1=(Ke1
2-Km1
2)/(Ke1
2+Km1
2)と表される。
結合係数Km1は、第1給電線51及び第2給電線52の構成に応じて、決まりうる。例えば、結合係数Km1は、図4に示す第1給電線51と第2給電線52との間の隙間g2のX方向における長さが変わると、変化しうる。アンテナ10では、第1結合体70を適宜構成することにより、結合係数Ke1の大きさを調整することできる。アンテナ10では、結合係数Km1に応じて結合係数Ke1の大きさを調整することで、結合係数Km1と結合係数Ke1とが打ち消し合う程度を変更できる。アンテナ10では、結合係数Km1に応じた大きさの結合係数Ke1によって、結合係数Km1と結合係数Ke1とが打ち消し合い、結合係数K1が小さくなりうる。結合係数K1が小さくなることにより、アンテナ10では、第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合が低減されうる。第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合が低減されことで、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の各々は、第1給電線51及び第2給電線52の各々からの電力によって、電磁波を効率良く放射することができる。
第2放射導体42は、磁界結合が優位な第1結合方式で、第1放射導体41に結合されるように構成されている。第2結合体73は、容量結合が優位な第2結合方式で、第1放射導体41と第2放射導体42とを結合するように構成されている。ここで、第1放射導体41と第2放射導体42との間の容量結合及び磁界結合による結合係数K2は、結合係数Ke2と結合係数Km2とを用いて算出されうる。結合係数Ke2は、第1放射導体41と第2放射導体42との間の容量結合の結合係数である。結合係数Km2は、第1放射導体41と第2放射導体42との間の磁界結合の結合係数である。例えば、結合係数K2と、結合係数Ke2及び結合係数Km2との間の関係は、式:K2=(Ke2
2-Km2
2)/(Ke2
2+Km2
2)と表される。
結合係数Km2は、第1放射導体41及び第2放射導体42の構成に応じて、決まりうる。例えば、図1に示すような第1放射導体41と第2放射導体42とがY方向において揃って並ぶ構成と、第1放射導体41と第2放射導体42とがY方向においてずれて並ぶ構成とでは、結合係数Km2が異なりうる。結合係数Km2は、図1に示す隙間g1のX方向における長さが変わると、変化しうる。アンテナ10では、第2結合体73を適宜構成することにより、結合係数Ke2の大きさを調整することできる。アンテナ10では、結合係数Km2に応じて結合係数Ke2の大きさを調整することで、結合係数Km2と結合係数Ke2が打ち消し合う程度を変更できる。アンテナ10では、結合係数Km2と結合係数Ke2が打ち消し合い、結合係数K2が小さくなりうる。結合係数K2が小さくなることにより、アンテナ10では、第1放射導体41及び第2放射導体42の間の相互結合が低減されうる。第1放射導体41及び第2放射導体42の間の相互結合が低減されることで、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の各々は、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々から電磁波を効率良く放射することができる。
<シミュレーション結果>
図6は、図1に示すアンテナ10のシミュレーション結果の一例を示す図である。破線は、反射係数S11を示す。実線は、透過係数S21を示す。図6に示すシミュレーションでは、周波数25[GHz(ギガヘルツ)]から周波数30[GHz]の範囲を、ターゲットの周波数帯とした。
図6は、図1に示すアンテナ10のシミュレーション結果の一例を示す図である。破線は、反射係数S11を示す。実線は、透過係数S21を示す。図6に示すシミュレーションでは、周波数25[GHz(ギガヘルツ)]から周波数30[GHz]の範囲を、ターゲットの周波数帯とした。
反射係数S11は、第1給電線51から第1放射導体41へ供給される電力のうち、第1放射導体41で反射されて第1給電線51へ返ってくる電力の割合を示す。本実施形態では、詳細は後述するが、第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合が低減されることにより、反射係数S11が、1つの極小値を有しうる。反射係数S11は、周波数が28[GHz]となる付近において、-11[dB(デシベル)]程度の極小値をとる。
透過係数S21は、第1給電線51へ供給された電力のうち、第2給電線52へ透過する電力の割合を示す。本実施形態では、詳細は後述するが、第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合が低減されることにより、透過係数S21のピーク値が低下しうる。透過係数S21は、周波数が28[GHz]となる付近において、-12[dB]程度のピーク値をとる。
図7は、比較例に係るアンテナ10Xの斜視図である。アンテナ10Xは、図1に示すアンテナ10とは異なり、第1結合体70及び第2結合体73を有さない。
比較例における第1給電線51と第2給電線52との間のキャパシタンス成分及びインダクタンス成分による結合係数は、結合係数Kx1とする。第1給電線51と第2給電線52との間のキャパシタンス成分による結合係数は、Kex1とする。第1給電線51と第2給電線52との間のインダクタンス成分による結合係数は、結合係数Kmx1とする。本実施形態と同一又は類似に、比較例でも、結合係数Kx1は、結合係数Kex1と、結合係数Kmx1とを用いて算出されうる。例えば、結合係数Kx1と、結合係数Kex1及び結合係数Kmx1との間の関係は、式:Kx1=(Kex1
2-Kmx1
2)/(Kex1
2+Kmx1
2)と表される。
比較例のアンテナ10Xは、第1結合体70を有さない。比較例のアンテナ10Xでは、結合係数Kmx1と結合係数Kex1とが打ち消し合う程度を調整できない。比較例のアンテナ10Xでは、結合係数Kmx1と結合係数Kex1とが打ち消し合う程度を調整できないため、結合係数Kx1を調整できない。比較例のアンテナ10Xでは、第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合がアンテナ10より大きくなりうる。これに対して、アンテナ10は、第1結合体70を有するため、結合係数K1を調整して小さくすることができる。
比較例における第1放射導体41と第2放射導体42との間の容量結合及び磁界結合による結合係数は、結合係数Kx2とする。第1放射導体41と第2放射導体42との間の容量結合の結合係数は、結合係数Kex2とする。第1放射導体41と第2放射導体42との間の磁界結合の結合係数は、結合係数Kmx2とする。本実施形態と同一又は類似に、比較例でも、結合係数Kx2は、結合係数Kex2と、結合係数Kmx2とを用いて算出されうる。例えば、結合係数Kx2と、結合係数Kex2及び結合係数Kmx2との間の関係は、式:Kx2=(Kex2
2-Kmx2
2)/(Kex2
2+Kmx2
2)と表される。
比較例のアンテナ10Xは、第2結合体73を有さない。比較例のアンテナ10Xでは、結合係数Kmx2と結合係数Kex2とが打ち消し合う程度を調整できない。比較例のアンテナ10Xは、結合係数Kmx2と結合係数Kex2とが打ち消し合う程度を調整できないため、結合係数Kx2を調整できない。比較例のアンテナ10Xでは、第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合が、アンテナ10よりも、大きくなりうる。これに対し、アンテナ10は、第2結合体73を有するため、結合係数K2を調整して小さくすることができる。
一般的に、同じ共振周波数を持つ共振器が近づくと結合が生じる。比較例のアンテナ10Xでは、第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合が大きいため、偶奇モードが生じる。比較例のアンテナ10Xは、偶モード及び奇モードで、異なる共振周波数で共振する。比較例のアンテナ10Xでは、異なる共振周波数の偶奇モードで共振することにより、電磁波の放射効率が低くなりうる。
<シミュレーション結果>
図8は、比較例に係るアンテナ10Xのシミュレーション結果の一例を示す図である。図8に示すシミュレーションでは、図6に示すシミュレーションと同一に、周波数25[GHz]から周波数30[GHz]の範囲を、ターゲットの周波数帯とした。
図8は、比較例に係るアンテナ10Xのシミュレーション結果の一例を示す図である。図8に示すシミュレーションでは、図6に示すシミュレーションと同一に、周波数25[GHz]から周波数30[GHz]の範囲を、ターゲットの周波数帯とした。
破線は、比較例に係るアンテナ10Xの反射係数S11xを示す。実線は、比較例に係るアンテナ10Xの透過係数S21xを示す。
反射係数S11xは、周波数が27[GHz]となる付近で、-9[dB]程度の極小値をとる。反射係数S11xは、周波数が29[GHz]となる付近で、-10[dB]程度の極小値をとる。比較例では、反射係数S11xは、2つの極小値を示す。
反射係数S11xが2つの極小値を示すことは、アンテナ10Xの共振周波数が2つあることを示す。アンテナ10Xの当該2つの共振は、偶モード及び奇モードによって生じる。アンテナ10Xが偶奇モードで共振することは、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の間の相互結合が大きいことを示す。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の各々は、偶奇モードで共振することにより、第1放射導体41と第2放射導体42の各々によって、電磁波を放射する効率が低くなる。
透過係数S21xは、27[GHz]から29[GHz]までの周波数の範囲内において、-5[dB]程度のピーク値をとる。透過係数S21xのピーク値は、図6に示す本実施形態の透過係数S21よりも、大きい。透過係数S21xが大きいことは、第1給電線51から第2給電線52へ透過する電力の割合が大きいことを示す。
このような比較例に対し、アンテナ10は、図1に示すように、第1結合体70を有する。本実施形態では、アンテナ10が第1結合体70を有することで、第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合が低減されうる。第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合が低減されるため、本実施形態では、例えば第1給電線51から第2給電線52へ、透過する電力が低減されうる。第1給電線51から第2給電線52へ透過する電力が低減されることで、第1給電線51及び第2給電線52の各々からの供給電力に対して、電磁波の放射比率を大きくすることができる。
このような比較例に対し、本実施形態では、アンテナ10は、図1に示すように、第2結合体73を有する。本実施形態では、アンテナ10が第2結合体73を有することにより、第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合を低減させることができる。第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合を低減させることで、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々からの電磁波の放射効率を高めることができる。本実施形態では、第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合を低減させることで、アンテナ10が偶奇モードで共振することにより生じる共振周波数の変化を小さくできる。
アンテナ10は、第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合を低減する第1結合体70と、第1放射導体41と第2放射導体42との間の相互結合を低減する第2結合体73とを有する。アンテナ10は、2つの相互結合を、異なる結合体である第1結合体70及び第2結合体73で別々に低減している。第1結合体70及び第2結合体73は、互いに独立した構成である。アンテナ10は、第1結合体70及び第2結合体73を有することで、相互結合を低減する際の設計自由度を広くしうる。
図9は、一実施形態に係るアンテナ110の斜視図である。図10は、図9に示すアンテナ110の一部を分解した斜視図である。
図9に示すように、アンテナ110は、基体20と、第1アンテナ素子131と、第2アンテナ素子132と、第1結合体170とを有する。
図10に示すように、第1アンテナ素子131は、第1放射導体41及び第1給電線51を含む。第1アンテナ素子131は、第1グラウンド導体61をさらに含んでよい。第2アンテナ素子132は、第2放射導体42と、第2給電線52を含む。第2アンテナ素子132は、第2グラウンド導体62をさらに含んでよい。
第1放射導体41と第2放射導体42は、長辺方向すなわちY方向において、ずれて並ぶ。第1放射導体41と第2放射導体42とがY方向において、ずれて並ぶことにより、長辺41aの一部と長辺42aの一部とが対向する。長辺41aの一部と長辺42aの一部とが対向することにより、隙間g3が生じる。第1放射導体41と第2放射導体42の間の磁界結合の結合係数Km3は、隙間g3のY方向における長さに依拠する。隙間g3のY方向における長さは、図10に示す間隔d1に相当する。具体的には、結合係数Km3は、間隔d1が小さくなるほど、小さくなりうる。
第1放射導体41と第2放射導体42とがY方向において、ずれて並ぶことにより、短辺41bと短辺41bとの間の間隔d1が近付けられうる。第1放射導体41と第2放射導体42の間の容量結合の結合係数Ke3は、図10に示す短辺41bと短辺41bとの間の間隔d1に依拠する。具体的には、結合係数Ke3は、間隔d1が小さくなるほど、大きくなりうる。
第1放射導体41と第2放射導体42との間の容量結合及び磁界結合による結合係数K3は、結合係数Km3と結合係数Ke3とが打ち消し合うことにより、小さくなりうる。アンテナ110では、Y方向における第1放射導体41と第2放射導体42の間のずれ量を適宜調整することにより、図4に示す間隔d1を適宜調整することができる。間隔d1が小さくなるほど、結合係数Km3が小さくなり、結合係数Ke3が大きくなりうる。アンテナ110では、間隔d1を適宜調整することにより、結合係数Km3と結合係数Ke3とが打ち消し合う程度を変更できる。アンテナ110では、間隔d1を適宜調整することにより、結合係数Km3と結合係数Ke3が打ち消し合い、結合係数K3が小さくなりうる。結合係数K3が小さくなることで、第1アンテナ素子131と第2アンテナ素子132の各々は、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々によって、電磁波を効率良く放射することができる。
図10に示す第2給電線52は、図1に示す構成と同一又は類似に、第1成分としてのインダクタンス成分を優位に、第1給電線51に結合するように構成されている。
図9に示す第1結合体170は、図4に示す第1結合体70と同一又は類似に、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第1給電線51と第2給電線52とを結合するように構成されている。例えば、図10に示す第1結合体170は、第1導体171及び第2導体172を含む。第1導体171及び第2導体172は、同一型の長方形であってよい。第1導体171は、第1導体171を貫通する第1給電線51と、電気的に接続されるように構成されている。第2導体172は、第2導体172を貫通する第2給電線52と、電気的に接続されるように構成されている。図10に示すように、第1導体171の端部171aと、第2導体172の端部172aは、互いに対向する。端部171aと端部172aとが対向することにより、図4に示す第1結合体70と同一又は類似に、第1結合体170は、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第1給電線51と第2給電線52とを結合するように構成されている。
第1給電線51と第2給電線52との間のキャパシタンス成分及びインダクタンス成分による結合係数K4は、結合係数Km4と結合係数Ke4とが打ち消し合うことにより、小さくなりうる。結合係数Km4は、第1給電線51と第2給電線52との間のインダクタンス成分による結合係数である。結合係数Ke4は、第1給電線51と第2給電線52との間のキャパシタンス成分による結合係数である。図1に示す構成と同一又は類似に、第1結合体170を適宜構成することにより、結合係数Km4と結合係数Ke4が打ち消し合う程度を変更することができる。結合係数Km4と結合係数Ke4とが打ち消し合い、結合係数K4が小さくなりうる。結合係数K4が小さくなることにより、本実施形態でも、図1に示す構成と同一又は類似に、第1給電線51と第2給電線52との間の相互結合が低減されうる。
アンテナ110のその他の構成及び効果は、図1に示すアンテナ10の構成及び効果と同一又は類似である。
図11は、一実施形態に係るアンテナ210の斜視図である。図12は、図11に示すアンテナ210の一部を分解した斜視図である。図13は、図11に示すL3-L3線に沿ったアンテナ210の断面図である。図14は、図11に示すL4-L4線に沿ったアンテナ210の断面図である。
図11に示すように、アンテナ210は、基体20と、第1アンテナ素子31と、第2アンテナ素子32と、第1結合体70と、第3結合体74とを有する。アンテナ210は、第4結合体75をさらに有してよい。
第3結合体74は、第1放射導体41と第2給電線52とを結合するように構成されている。第3結合体74は、第1放射導体41及び第2給電線52の構成に応じて、第1放射導体41と第2給電線52とを、キャパシタンス成分及びインダクタンス成分の何れかの成分を優位に、結合するように構成されていてよい。本実施形態では、第3結合体74は、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第1放射導体41と第2給電線52とを結合するように構成されている。
例えば、第3結合体74は、導電性材料を含みうる。第3結合体74は、基体20の中に位置する。第3結合体74は、Z方向において、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々から離れている。第3結合体74は、図12に示すように、L字型であってよい。L字型である第3結合体74は、片74a及び片74bを含む。片74aには、図13に示すように、第2給電線52が貫通する。片74aは、第2給電線52が貫通することにより、第2給電線52と電気的に接続されるように構成されている。図12に示すように、片74bは、片74aのY軸の負方向側の端部から、X軸の負方向に向けて延在することにより、XY平面において、第1放射導体41の一部と重なる。第3結合体74は、片74bがXY平面において第1放射導体41の一部と重なることにより、第1放射導体41に容量的に結合されるように構成されている。第3結合体74は、片74aが第2給電線52と電気的に接続され、且つ、片74bが第1放射導体41と容量的に接続されることにより、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第1放射導体41と第2給電線52とを結合するように構成されている。
第1放射導体41と第2給電線52との間のキャパシタンス成分及びインダクタンス成分による結合係数K5は、結合係数Ke5と結合係数Km5とが打ち消し合うことにより、小さくなりうる。結合係数Ke5は、第1放射導体41と第2給電線52との間のキャパシタンス成分による結合係数である。結合係数Km5は、第1放射導体41と第2給電線52との間のインダクタンス成分による結合係数である。ここで、アンテナ210で使用される周波数及びアンテナ210の構成によっては、結合係数Km5が、結合係数Ke5よりも、大きくなることがある。このような構成において、第3結合体74を適宜構成することにより、結合係数Ke5と結合係数Km5とが打ち消し合う程度を変更することができる。第3結合体74を適宜構成することにより、結合係数Ke5と結合係数Km5とが打ち消し合い、結合係数K5が小さくなりうる。結合係数K5が小さくなることにより、第1放射導体41と第2給電線52との間の相互結合が小さくなりうる。
第4結合体75は、第2放射導体42と第1給電線51とを結合するように構成されている。第4結合体75は、第2放射導体42及び第1給電線51の構成に応じて、第2放射導体42と第1給電線51とを、キャパシタンス成分及びインダクタンス成分の何れかの成分を優位に、結合するように構成されていてよい。本実施形態では、第4結合体75は、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第2放射導体42と第1給電線51とを結合するように構成されている。
例えば、第4結合体75は、導電性材料を含みうる。第4結合体75は、基体20の中に位置する。第4結合体75は、Z方向において、第1放射導体41及び第2放射導体42の各々から離れている。第4結合体75は、図12に示すように、L字型であってよい。L字型である第4結合体75は、片75a及び片75bを含む。第4結合体75では、片75aが第1給電線51と電気的に接続され、且つ片75bが第2放射導体42に容量結合される。このような構成により、第4結合体75は、第3結合体74と同一又は類似に、第2成分としてのキャパシタンス成分を優位に、第2放射導体42と第1給電線51とを結合するように構成されている。
第2放射導体42と第1給電線51との間のキャパシタンス成分及びインダクタンス成分による結合係数K6は、結合係数Ke6と結合係数Km6が打ち消し合うことにより、小さくなりうる。結合係数Ke6は、第2放射導体42と第1給電線51との間のキャパシタンス成分による結合係数である。結合係数Km6は、第2放射導体42と第1給電線51との間のインダクタンス成分による結合係数である。ここで、アンテナ210で使用される周波数及びアンテナ210の構成によっては、結合係数Km6が、結合係数Ke6よりも、大きくなることがある。このような構成において、第3結合体74を適宜構成することにより、結合係数Ke6と結合係数Km6とが打ち消し合う程度を変更することができる。第4結合体75を適宜構成することにより、結合係数Ke6と結合係数Km6とが打ち消し合い、結合係数K6が小さくなりうる。結合係数K6が小さくなることにより、第2放射導体42と第1給電線51との間の相互結合が小さくなりうる。
アンテナ210のその他の構成及び効果は、図1に示すアンテナ10の構成及び効果と同一又は類似である。
図15は、一実施形態に係るアンテナ310の斜視図である。アンテナ310は、基体20と、第1アンテナ素子31と、第2アンテナ素子32と、第1結合体70と、第2結合体73と、第3結合体74と、第4結合体75とを有する。
アンテナ310の構成及び効果は、図1に示すアンテナ10の構成及び効果、並びに、図11に示すアンテナ210の構成及び効果と同一又は類似である。
図16は、一実施形態に係るアンテナ410の平面図である。図16において、第1方向は、X方向とする。第2方向は、Y方向とする。ただし、第1方向と第2方向とは、直交しなくてよい。第1方向と第2方向とは、交わればよい。
アンテナ410は、アレイアンテナでありうる。アンテナ410は、リニアアレイアンテナであってよい。
アンテナ410は、基体20と、複数のアンテナ素子としてのn個(n:3以上の整数)のアンテナ素子とを有する。本実施形態では、アンテナ410は、4つのアンテナ素子(n=4)、すなわち、第1アンテナ素子431と、第2アンテナ素子432と、第3アンテナ素子433と、第4アンテナ素子434とを有する。
アンテナ410は、第1アンテナ素子431等の構成に応じて、図1に示す第1結合体70、図1に示す第2結合体73、図11に示す第3結合体74及び第4結合体75を適宜有してよい。
第1アンテナ素子431は、図1に示す第1アンテナ素子31又は図9に示す第1アンテナ素子131であってよい。第1アンテナ素子431は、第1放射導体441及び第1給電線51を有する。第1放射導体441は、図1に示す第1放射導体41と同一又は類似の構成であってよい。
第2アンテナ素子432は、図1に示す第2アンテナ素子32又は図9に示す第2アンテナ素子132であってよい。第2アンテナ素子432は、第2放射導体442及び第2給電線52を有する。第2放射導体442は、図1に示す第2放射導体42と同一又は類似の構成であってよい。
第3アンテナ素子433は、アンテナ410の用途等に応じて、第1周波数帯又は第2周波数帯で共振するように構成されている。第3アンテナ素子433は、第1アンテナ素子431又は第2アンテナ素子432と同一又は類似の構成であってよい。第3アンテナ素子433は、第3放射導体443及び第3給電線53を有する。第3放射導体443は、図1に示す第1放射導体41又は第2放射導体42と同一又は類似の構成であってよい。第3給電線53は、図3に示す第1給電線51又は第2給電線52と同一又は類似の構成であってよい。
第4アンテナ素子434は、アンテナ410の用途等に応じて、第1周波数帯又は第2周波数帯で共振するように構成されている。第4アンテナ素子434は、第1アンテナ素子431又は第2アンテナ素子432と同一又は類似の構成であってよい。第4アンテナ素子434は、第4放射導体444及び第4給電線54を有する。第4放射導体444は、図1に示す第1放射導体41又は第2放射導体42と同一又は類似の構成であってよい。第4給電線54は、図3に示す第1給電線51又は第2給電線52と同一又は類似の構成であってよい。
第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々は、同じ位相で共振するように構成されうる。第1給電線51から第4給電線54の各々は、第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々を同じ位相で励振させる信号を給電するように構成されていてよい。第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々を同相で励振する際に、第1給電線51から第4給電線54の各々から第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々に給電する信号は、互いに同じ位相となりうる。第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々を同相で励振する際に、第1給電線51から第4給電線54の各々から第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々に給電する信号は、互いに異なる位相となりうる。
第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々は、異なる位相で共振するように構成されうる。第1給電線51から第4給電線54の各々は、第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々を異なる位相で励振させる信号を給電するように構成されていてよい。第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々を異なる位相で励振する際に、第1給電線51から第4給電線54の各々から第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々に給電する信号は、互いに同じ位相となりうる。第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々を異なる位相で励振する際に、第1給電線51から第4給電線54の各々から第1アンテナ素子431から第4アンテナ素子434の各々に給電する信号は、互いに異なる位相となりうる。
第1アンテナ素子431と、第2アンテナ素子432と、第3アンテナ素子433と、第4アンテナ素子434とは、X方向に沿って並ぶ。第1アンテナ素子431、第2アンテナ素子432、第3アンテナ素子433及び第4アンテナ素子434は、X方向において、アンテナ410の共振波長の4分の1以下の間隔で並んでよい。本実施形態では、第1放射導体441、第2放射導体442、第3放射導体443及び第4放射導体444は、間隔D1を置いて、X方向に沿って並ぶ。間隔D1は、アンテナ410の共振波長の4分の1以下である。
第nアンテナ素子としての第4アンテナ素子434が第1周波数で共振する構成では、第n放射導体としての第4放射導体444は、X方向において、アンテナ410の共振波長の2分の1以下の間隔で、第1放射導体441と並んでよい。本実施形態では、第1放射導体441と第4放射導体444は、間隔D2を置いて、X方向に沿って並ぶ。間隔D2は、アンテナ410の共振波長の2分の1以下である。第4放射導体444は、直接的又は間接的に、第2放射導体442に結合されるように構成されていてよい。
隣り合う第1アンテナ素子431及び第2アンテナ素子432は、Y方向において、ずれていてよい。隣り合う第1アンテナ素子431及び第2アンテナ素子432がY方向においてずれる場合、アンテナ410は、当該ずれに応じて適宜調整された図1に示す第1結合体70を有してよい。同一又は類似に、隣り合う第2アンテナ素子432及び第3アンテナ素子433、並びに、隣り合う第3アンテナ素子433及び第4アンテナ素子434は、Y方向にずれていてよい。アンテナ410は、これらの間のずれ量に応じて適宜調整された第1結合体70を有してよい。
図17は、一実施形態に係るアンテナ510の平面図である。図17において、第1方向は、X方向とする。第2方向は、Y方向とする。
アンテナ510は、アレイアンテナでありうる。アンテナ510は、プレーナアレイアンテナであってよい。
アンテナ510は、基体20と、第1アンテナ素子群81と、第2アンテナ素子群82とを有する。アンテナ510は、第2結合体571,572,573,574,575,576,577をさらに有してよい。アンテナ510は、第1アンテナ素子群81等の構成に応じて、図1に示す第1結合体70、図11に示す第3結合体74及び第4結合体75を適宜有してよい。
第1アンテナ素子群81及び第2アンテナ素子群82の各々は、X方向に沿って広がる。第1アンテナ素子群81と第2アンテナ素子群82は、Y方向に沿って並ぶ。第1アンテナ素子群81及び第2アンテナ素子群82の各々は、図16に示すアンテナ素子群と同一又は類似の構成であってよい。図16に示すアンテナ素子群とは、第1アンテナ素子431、第2アンテナ素子432、第3アンテナ素子433及び第4アンテナ素子434を含むものである。
第1アンテナ素子群81は、アンテナ素子531,532,533,534を含む。アンテナ素子531~543の各々は、図1に示す第1アンテナ素子31、図1に示す第2アンテナ素子32、図9に示す第1アンテナ素子131又は図9に示す第2アンテナ素子132と同一又は類似の構成であってよい。アンテナ素子531,532,533,534の各々は、放射導体541,542,543,544を各々含む。放射導体541~544の各々は、図1に示す第1放射導体41又は第2放射導体42と、同一又は類似の構成であってよい。
第2アンテナ素子群82は、アンテナ素子535,536,537,538を含む。アンテナ素子535~538の各々は、図1に示す第1アンテナ素子31、図1に示す第2アンテナ素子32、図9に示す第1アンテナ素子131又は図9に示す第2アンテナ素子132と同一又は類似の構成であってよい。アンテナ素子535,536,537,538の各々は、放射導体545,546,547,548を各々含む。放射導体545~548の各々は、図1に示す第1放射導体41又は第2放射導体42と、同一又は類似の構成であってよい。
アンテナ素子531~538の各々は、同じ位相で共振するように構成されうる。アンテナ素子531~538の各々の給電線は、アンテナ素子531~538の各々を同じ位相で励振させる信号を給電するように構成されていてよい。アンテナ素子531~538の各々を同相で励振する際に、アンテナ素子531~538の各々の給電線からアンテナ素子531~538の各々に給電する信号は、互いに同じ位相となりうる。アンテナ素子531~538の各々を同相で励振する際に、アンテナ素子531~538の各々の給電線からアンテナ素子531~538の各々に給電する信号は、互いに異なる位相となりうる。
アンテナ素子531~538の各々は、異なる位相で共振するように構成されうる。アンテナ素子531~538の各々の給電線は、アンテナ素子531~538の各々を異なる位相で励振させる信号を給電するように構成されていてよい。アンテナ素子531~538の各々を異なる位相で励振する際に、アンテナ素子531~538の各々の給電線からアンテナ素子531~538の各々に給電する信号は、互いに同じ位相となりうる。アンテナ素子531~538の各々を異なる位相で励振する際に、アンテナ素子531~538の各々の給電線からアンテナ素子531~538の各々に給電する信号は、互いに異なる位相となりうる。
第1アンテナ素子群81において、アンテナ素子531~534は、X方向に沿って並ぶ。アンテナ素子531~534は、Y方向において、ずれて並んでよい。アンテナ素子531~534のうち、アンテナ素子533が、第2アンテナ素子群82の方に突出する。
第2アンテナ素子群82において、アンテナ素子535~538は、X方向に沿って並ぶ。アンテナ素子535~538は、Y方向において、ずれて並んでよい。アンテナ素子535~538のうち、アンテナ素子537が、第1アンテナ素子群81の方に突出する。
第1アンテナ素子群81の少なくとも1つは、第1結合方式又は第2結合方式で、第2アンテナ素子群82の少なくとも1つに結合されるように構成されている。本実施形態では、第1アンテナ素子群81のアンテナ素子533の放射導体543が、容量結合が優位な第2結合方式で、第2アンテナ素子群82のアンテナ素子537の放射導体547に結合されるように構成されている。例えば、放射導体543の短辺543bと、放射導体547の短辺547bとが、互いに対向する。互いに対向する短辺543bと短辺547bは、基体20を介して、キャパシタを構成しうる。当該キャパシタが構成されることにより、アンテナ素子533の放射導体543は、容量結合が優位な第2結合方式で、アンテナ素子537の放射導体547に結合されるように構成されている。
第1アンテナ素子群81は、第1放射導体群91として、放射導体541,542,543,544を含む。第2アンテナ素子群82は、第2放射導体群92として、放射導体545,546,547,548を含む。
第1放射導体群91において、図1に示す第1放射導体41及び第2放射導体42と同一又は類似に、隣り合う放射導体541と放射導体542は、磁界結合が優位な第1結合方式で、結合されるように構成されている。隣り合う放射導体542と放射導体543は、磁界結合が優位な第1結合方式で、結合されるように構成されている。隣り合う放射導体543と放射導体544は、磁界結合が優位な第1結合方式で、結合されるように構成されている。
第2放射導体群92において、図1に示す第1放射導体41及び第2放射導体42と同一又は類似に、隣り合う放射導体545と放射導体546は、磁界結合が優位な第1結合方式で、結合されるように構成されている。隣り合う放射導体546と放射導体547は、磁界結合が優位な第1結合方式で、結合されるように構成されている。隣り合う放射導体547と放射導体548は、磁界結合が優位な第1結合方式で、結合されるように構成されている。
第2結合体571は、図5に示す第2結合体73と同一又は類似にして、隣り合う放射導体541と放射導体542を、容量結合が優位な第2結合方式で、結合するように構成されている。第2結合体571が隣り合う放射導体541と放射導体542を第2結合方式で結合することにより、隣り合う放射導体541と放射導体542の間の相互結合が低減されうる。
第2結合体571と同一又は類似に、第2結合体572は、隣り合う放射導体542と放射導体543を、容量結合が優位な第2結合方式で、結合するように構成されている。第2結合体573は、隣り合う放射導体543と放射導体544を、容量結合が優位な第2結合方式で、結合するように構成されている。第2結合体574は、隣り合う放射導体545と放射導体546を、容量結合が優位な第2結合方式で、結合するように構成されている。第2結合体575は、隣り合う放射導体546と放射導体547を、容量結合が優位な第2結合方式で、結合するように構成されている。第2結合体576は、隣り合う放射導体547と放射導体548を、容量結合が優位な第2結合方式で、結合するように構成されている。このような構成によって、隣り合う放射導体間の相互結合が低減されうる。
第2結合体577は、第1放射導体群91の放射導体543と、第2放射導体群92の放射導体547とを、磁界結合するように構成されている。第2結合体577は、コイル等を含みうる。第2結合体577が放射導体543と放射導体547とを磁界結合することにより、放射導体543と放射導体547の間の相互結合が低減されうる。
図18は、一実施形態に係る無線通信モジュール1のブロック図である。図19は、図18に示す無線通信モジュール1の概略構成図である。
無線通信モジュール1は、アンテナ11と、RFモジュール12と、回路基板14とを備える。回路基板14は、グラウンド導体13A及びプリント基板13Bを有する。
アンテナ11は、図1に示すアンテナ10を備える。ただし、アンテナ11は、図1に示すアンテナ10の代わりに、図9に示すアンテナ110、図11に示すアンテナ210、図15に示すアンテナ310、図16に示すアンテナ410及び図17に示すアンテナ510の何れかを備えてよい。アンテナ11は、第1給電線51及び第2給電線52を有する。アンテナ11は、グラウンド導体60を有する。グラウンド導体60は、図2に示す第1グラウンド導体61と第2グラウンド導体62とが一体化されたものである。
アンテナ11は、図19に示すように、回路基板14の上に位置する。アンテナ11の第1給電線51は、図19に示す回路基板14を介して、図18に示すRFモジュール12に接続されるように構成されている。アンテナ11の第2給電線52は、図19に示す回路基板14を介して、図18に示すRFモジュール12に接続されるように構成されている。アンテナ11のグラウンド導体60は、回路基板14が有するグラウンド導体13Aに電磁気的に接続されるように構成されている。
アンテナ11は、第1給電線51及び第2給電線52の両方を有するものに限られない。アンテナ11は、第1給電線51及び第2給電線52の一方の給電線を有するものであってよい。アンテナ11が第1給電線51及び第2給電線52の一方の給電線を有する場合、回路基板14の構成は、1つの給電線を有するアンテナ11の構成に対応して、適宜変更されうる。例えば、RFモジュール12の接続端子は、1つであってよい。例えば、回路基板14は、RFモジュール12の接続端子と、アンテナ11の給電線とを接続するように構成される1つの導電線を有してよい。
グラウンド導体13Aは、導電性材料を含みうる。グラウンド導体13Aは、XY平面に広がりうる。
アンテナ11は、回路基板14と一体であってよい。アンテナ11と回路基板14とが一体である構成では、アンテナ11のグラウンド導体60は、回路基板14のグラウンド導体13Aと一体であってよい。
RFモジュール12は、アンテナ11に給電する電力を制御するように構成されている。RFモジュール12は、ベースバンド信号を変調して、アンテナ11に供給するように構成されている。RFモジュール12は、アンテナ11が受信した電気信号を、ベースバンド信号に変調するように構成されている。
このような無線通信モジュール1は、アンテナ11を備えることにより、電磁波を効率良く放射することができる。
図20は、一実施形態に係る無線通信機器2のブロック図である。図21は、図20に示す無線通信機器2の平面図である。図22は、図20に示す無線通信機器2の断面図である。
無線通信機器2は、基板3の上に位置しうる。基板3の材料は、任意の材料であってよい。無線通信機器2は、図20に示すように、無線通信モジュール1と、センサ15と、バッテリ16と、メモリ17と、コントローラ18とを備える。無線通信機器2は、図21に示すように、筐体19を備える。
センサ15は、例えば、速度センサ、振動センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、回転角センサ、角速度センサ、地磁気センサ、マグネットセンサ、温度センサ、湿度センサ、気圧センサ、光センサ、照度センサ、UVセンサ、ガスセンサ、ガス濃度センサ、雰囲気センサ、レベルセンサ、匂いセンサ、圧力センサ、空気圧センサ、接点センサ、風力センサ、赤外線センサ、人感センサ、変位量センサ、画像センサ、重量センサ、煙センサ、漏液センサ、バイタルセンサ、バッテリ残量センサ、超音波センサ又はGPS(Global Positioning System)信号の受信装置等を含んでよい。
バッテリ16は、無線通信モジュール1に電力を供給するように構成されている。バッテリ16は、センサ15、メモリ17、及び、コントローラ18の少なくとも1つに電力を供給するように構成されうる。バッテリ16は、1次バッテリ及び二次バッテリの少なくとも一方を含みうる。バッテリ16のマイナス極は、図19に示す回路基板14のグラウンド端子に電気的に接続されるように構成されている。バッテリ16のマイナス極は、アンテナ11のグラウンド導体40に電気的に接続されるように構成されている。
メモリ17は、例えば半導体メモリ等を含みうる。メモリ17は、コントローラ18のワークメモリとして機能するように構成されうる。メモリ17は、コントローラ18に含まれうる。メモリ17は、無線通信機器2の各機能を実現する処理内容を記述したプログラム、及び、無線通信機器2における処理に用いられる情報等を記憶する。
コントローラ18は、例えばプロセッサを含みうる。コントローラ18は、1以上のプロセッサを含んでよい。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、及び、特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けICを含んでよい。特定用途向けICは、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)ともいう。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイスを含んでよい。プログラマブルロジックデバイスは、PLD(Programmable Logic Device)ともいう。PLDは、FPGA(Field-Programmable Gate Array)を含んでよい。コントローラ18は、1つ又は複数のプロセッサが協働するSoC(System-on-a-Chip)、及び、SiP(System In a Package)の何れかであってよい。コントローラ18は、メモリ17に、各種情報又は無線通信機器2の各構成部を動作させるためのプログラム等を格納してよい。
コントローラ18は、無線通信機器2から送信する送信信号を生成するように構成されている。コントローラ18は、例えば、センサ15から測定データを取得するように構成されていてよい。コントローラ18は、測定データに応じた送信信号を生成するように構成されていてよい。コントローラ18は、無線通信モジュール1のRFモジュール12にベースバンド信号を送信するように構成されうる。
図21に示す筐体19は、無線通信機器2の他のデバイスを保護するように構成されている。筐体19は、第1筐体19A及び第2筐体19Bを含みうる。
図22に示す第1筐体19Aは、XY平面に広がりうる。第1筐体19Aは、他のデバイスを支えるように構成されている。第1筐体19Aは、無線通信機器2を支持するように構成されうる。無線通信機器2は、第1筐体19Aの上面19aの上に位置する。第1筐体19Aは、バッテリ16を支持するように構成されうる。バッテリ16は、第1筐体19Aの上面19aの上に位置する。第1筐体19Aの上面19aの上には、無線通信モジュール1とバッテリ16とが、X方向に沿って並んでよい。
図22に示す第2筐体19Bは、他のデバイスを覆うように構成されうる。第2筐体19Bは、アンテナ11のZ軸の負方向側に位置する下面19bを含む。下面19bは、XY平面に沿って広がる。下面19bは、平坦に限られず、凹凸を含みうる。第2筐体19Bは、導体部材19Cを有しうる。導体部材19Cは、第2筐体19Bの内部、外側及び内側の少なくとも一方に位置する。導体部材19Cは、第2筐体19Bの上面及び側面の少なくとも一方に位置する。
図22に示す導体部材19Cは、アンテナ11と対向する。アンテナ11は、導体部材19Cと結合し、導体部材19Cを二次放射器として電磁波を放射することができる。アンテナ11と導体部材19Cが対向すると、アンテナ11と導体部材19Cとの間の容量的な結合が大きくなりうる。アンテナ11の電流方向が、導体部材19Cの延在する方向に沿うと、アンテナ11と導体部材19Cとの間の電磁気的な結合が大きくなりうる。この結合は、相互インダクタンスとなりうる。
本開示に係る構成は、以上説明してきた実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。例えば、各構成部等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部等を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、上述の実施形態では、図5に示すように、第2結合体73は、第1放射導体41及び第2放射導体42よりも、Z軸の負方向側に位置するものとして説明した。ただし、第2結合体73は第2結合方式で第1放射導体41と第2放射とを結合するように構成されれば、Z軸の負方向側に位置しなくてよい。例えば、第2結合体73は、第1放射導体41及び第2放射導体42よりも、Z軸の正方向側に位置してよい。
本開示に係る構成を説明する図は、模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものと必ずしも一致しない。
本開示において「第1」、「第2」、「第3」等の記載は、当該構成を区別するための識別子の一例である。本開示における「第1」及び「第2」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第1周波数は、第2周波数と識別子である「第1」と「第2」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第1」及び「第2」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠、及び、大きい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
1 無線通信モジュール
2 無線通信機器
3 基板
10,110,210,310,410,510 アンテナ
11 アンテナ
12 RFモジュール
13A グラウンド導体
13B プリント基板
14 回路基板
15 センサ
16 バッテリ
17 メモリ
18 コントローラ
19 筐体
19a 上面
19b 下面
19A 第1筐体
19B 第2筐体
19C 導体部材
20 基部
21 上面
22 下面
31,131,431 第1アンテナ素子
32,132,432 第2アンテナ素子
41,441 第1放射導体
42,442 第2放射導体
41a,42a 長辺
41b,42b,543b,547b 短辺
51 第1給電線
52 第2給電線
53 第3給電線
54 第4給電線(第n給電線)
60 グラウンド導体
61 第1グラウンド導体
62 第2グラウンド導体
61a,62a 開口
70,170 第1結合体
71,171 第1導体
72,172 第2導体
71a,72a,171a,172a 端部
73,571,572,573,574,575,576,577 第2結合体
74 第3結合体
75 第4結合体
74a,74b,75a,75b 片
81 第1アンテナ素子群
82 第2アンテナ素子群
91 第1放射導体群
92 第2放射導体群
433 第3アンテナ素子
434 第4アンテナ素子(第nアンテナ素子)
443 第3放射導体
444 第4放射導体(第n放射導体)
531,532,533,534,535,536,537,538 アンテナ素子
541,542,543,544,545,546,547,548 放射導体
g1,g2,g3 隙間
d1,D1,D2 間隔
2 無線通信機器
3 基板
10,110,210,310,410,510 アンテナ
11 アンテナ
12 RFモジュール
13A グラウンド導体
13B プリント基板
14 回路基板
15 センサ
16 バッテリ
17 メモリ
18 コントローラ
19 筐体
19a 上面
19b 下面
19A 第1筐体
19B 第2筐体
19C 導体部材
20 基部
21 上面
22 下面
31,131,431 第1アンテナ素子
32,132,432 第2アンテナ素子
41,441 第1放射導体
42,442 第2放射導体
41a,42a 長辺
41b,42b,543b,547b 短辺
51 第1給電線
52 第2給電線
53 第3給電線
54 第4給電線(第n給電線)
60 グラウンド導体
61 第1グラウンド導体
62 第2グラウンド導体
61a,62a 開口
70,170 第1結合体
71,171 第1導体
72,172 第2導体
71a,72a,171a,172a 端部
73,571,572,573,574,575,576,577 第2結合体
74 第3結合体
75 第4結合体
74a,74b,75a,75b 片
81 第1アンテナ素子群
82 第2アンテナ素子群
91 第1放射導体群
92 第2放射導体群
433 第3アンテナ素子
434 第4アンテナ素子(第nアンテナ素子)
443 第3放射導体
444 第4放射導体(第n放射導体)
531,532,533,534,535,536,537,538 アンテナ素子
541,542,543,544,545,546,547,548 放射導体
g1,g2,g3 隙間
d1,D1,D2 間隔
Claims (22)
- 第1放射導体及び第1給電線を含み、第1周波数帯で共振するように構成されている第1アンテナ素子と、
第2放射導体及び第2給電線を含み、第2周波数帯で共振するように構成されている第2アンテナ素子と、
第1結合体と、
第2結合体と、を有し、
前記第2給電線は、キャパシタンス成分及びインダクタンス成分の何れかの第1成分を優位に、前記第1給電線に結合するように構成されており、
前記第1結合体は、前記第1成分とは異なる第2成分を優位に、前記第1給電線と前記第2給電線とを結合するように構成されており、
前記第1放射導体と前記第2放射導体は、共振波長の2分の1以下の間隔で並び、
前記第2放射導体は、容量結合及び磁界結合の一方が優位な第1結合方式で前記第1放射導体に結合するように構成されており、
前記第2結合体は、前記第1結合方式とは異なる第2結合方式で、前記第1放射導体と前記第2放射導体とを結合するように構成されている、アンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記第1周波数帯と前記第2周波数帯とは、同じ周波数帯に属する、アンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、
前記第1周波数帯と前記第2周波数帯とは、異なる周波数帯に属する、アンテナ。 - 請求項1から3までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記第1アンテナ素子は、第1グラウンド導体をさらに含む、アンテナ。 - 請求項4に記載のアンテナであって、
前記第2アンテナ素子は、第2グラウンド導体をさらに含む、アンテナ。 - 請求項5に記載のアンテナであって、
前記第1グラウンド導体は、前記第2グラウンド導体に接続されている、アンテナ。 - 請求項5又は6に記載のアンテナであって、
前記第1グラウンド導体及び前記第2グラウンド導体は、一体であり、
前記第1グラウンド導体及び前記第2グラウンド導体は、単一の基体と一体化される、アンテナ。 - 請求項1から7までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記第1放射導体と前記第2給電線とを結合するように構成されている第3結合体をさらに有する、アンテナ。 - 請求項8に記載のアンテナであって、
前記第3結合体は、前記第2成分を優位に、前記第1放射導体と前記第2給電線とを結合するように構成されている、アンテナ。 - 請求項1から9までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記第2放射導体と前記第1給電線とを結合するように構成されている第4結合体をさらに有する、アンテナ。 - 請求項10に記載のアンテナであって、
前記第4結合体は、前記第2成分を優位に、前記第2放射導体と前記第1給電線とを結合するように構成されている、アンテナ。 - 請求項1から11までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子を含む複数のアンテナ素子を有し、
前記複数のアンテナ素子は、第1方向に沿って並び、
前記複数のアンテナ素子に含まれる、隣り合うアンテナ素子は、前記第1方向とは異なる第2方向にずれる、アンテナ。 - 請求項12に記載のアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、前記第1方向において、共振波長の4分の1以下の間隔で、並ぶ、アンテナ。 - 請求項12又は13に記載のアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、
第n放射導体及び第n給電線を含み、第1周波数帯で共振するように構成されている第nアンテナ素子(n:3以上の整数)を有し、
前記第n放射導体は、前記第1方向において、共振波長の2分の1以下の間隔で前記第1放射導体と並ぶ、アンテナ。 - 請求項14に記載のアンテナであって、
前記第n放射導体は、直接的又は間接的に前記第2放射導体に結合されるように構成されている、アンテナ。 - 請求項12から15までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記複数のアンテナ素子は、
前記第1方向に並ぶ第1アンテナ素子群と、
前記第1方向に並ぶ第2アンテナ素子群と、を含み、
前記第1アンテナ素子群の少なくとも1つは、前記第1結合方式又は前記第2結合方式で前記第2アンテナ素子群の少なくとも1つに結合されるように構成されている、アンテナ。 - 請求項16に記載のアンテナであって、
前記第1アンテナ素子群は、第1放射導体群を含み、
前記第2アンテナ素子群は、第2放射導体群を含み、
前記第1放射導体群に含まれる隣り合う放射導体は、前記第1結合方式で結合されるように構成されており、
前記第2結合体は、
前記第1放射導体群に含まれる隣り合う放射導体を、前記第2結合方式で結合するように構成されており、
前記第1放射導体群に含まれる放射導体と、前記第2放射導体群に含まれる放射導体とを、磁界結合するように構成されている、アンテナ。 - 請求項17に記載のアンテナであって、
前記第2放射導体群に含まれる隣り合う放射導体は、前記第1結合方式で結合されるように構成されており、
前記第2結合体は、前記第2放射導体に含まれる隣り合う放射導体を、前記第2結合方式で結合するように構成されている、アンテナ。 - 請求項12から18までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記アンテナは、前記複数のアンテナ素子の各々に、前記複数のアンテナ素子を同相で励振させる信号が給電されるように構成されている、アンテナ。 - 請求項12から18までの何れか一項に記載のアンテナであって、
前記アンテナは、前記複数のアンテナ素子の各々に、前記複数のアンテナ素子を異なる位相で励振させる信号が給電されるように構成されている、アンテナ。 - 請求項1から20までの何れか一項に記載のアンテナと、
前記第1給電線及び前記第2給電線の少なくとも何れかに電気的に接続されるように構成されているRFモジュールと、を備える、無線通信モジュール。 - 請求項21に記載の無線通信モジュールと、
前記無線通信モジュールに電力を供給するように構成されているバッテリと、を備える、無線通信機器。
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