JP6011328B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献1では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。
すなわち、特許文献1に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のQ値以外にも接着条件(接着剤の厚み、接着面積等)により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献2に記載のようなスイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数の切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。
特に、第2延在部が、途中に線幅が第2延在部の他の部分よりも狭い幅狭部と、該幅狭部の先端に接続され該幅狭部よりも幅広で第2延在部の延在方向に長く延在した容量装荷パターン部とを有しているので、幅狭部によりエレメントの高インピーダンス化を図ると共に、容量装荷パターン部によって先端部に大きな浮遊容量を得ることができる。なお、容量装荷パターン部が、幅広で第2延在部の延在方向に長く延在していない場合、帯域幅を広げる効果を十分に得ることができない。
すなわち、このアンテナ装置では、第2延在部の途中に、幅狭部として導体パターンが形成された誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
また、アンテナ素子およびエレメントに接続する各受動素子の選択によって、各共振周波数やインピーダンスをフレキシブルに調整可能であり、用途や機器、設計条件に応じた2共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
すなわち、このアンテナ装置では、第3延在部が、第1エレメントの基端近傍からグランド面から離間する方向であって第1延在部に対して斜め方向に向けて延びているので、第2エレメントとグランド面との間の結合を抑制することができ、グランド面に流れる高周波電流を抑制することができる。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、第2延在部が、グランド面との間の浮遊容量を発生可能にグランド面に対して間隔を空けて延在し、第2エレメントが、第1エレメントとの間の浮遊容量と、グランド面との間の浮遊容量とを発生可能に、第1エレメントおよびグランド面に対して間隔を空けて延在しているので、複共振化させることができ、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた2共振化が可能であると共に、小型化および高性能化が可能になる。
特に、第2延在部が、途中に線幅が第2延在部の他の部分よりも狭い幅狭部と、該幅狭部の先端に接続され該幅狭部よりも幅広で第2延在部の延在方向に長く延在した容量装荷パターン部とを有しているので、幅狭部によりエレメントの高インピーダンス化を図ると共に、容量装荷パターン部によって先端部に大きな浮遊容量を得ることができる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化と配線および設置の自由度の向上とを図ることができる。
なお、グランド面GNDには、RF回路部品等の実装領域が設けられる。
上記容量装荷パターン部E2bは、アンテナ素子ATの導体パターン102及び第1延在部E1よりも幅広で長方形状又は帯状に形成されてグランド面GNDに沿って延在している。
上記第3延在部E3は、第1エレメント3の基端近傍からグランド面GNDから離間する方向であって第1延在部E1に対して斜め方向に向けて延びている。なお、第3延在部E3は、第1延在部E1(または対向するグランド面GNDの端辺)に対して45度の角度で延在していることが好ましい。
上記給電点FPは、同軸ケーブル等の給電手段を介して高周波回路(図示略)の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、グランド面GNDの基端側に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点FPに接続される。
上記第1受動素子P1〜第4受動素子P4は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。
すなわち、図3に示すように、第1エレメント3(主に第1延在部E1)と第2エレメント4(主に第4延在部E4)との間の浮遊容量Caと、第2延在部E2(主にアンテナ素子AT)とグランド面GNDとの間の浮遊容量Cbと、第2エレメント4(主に第3延在部E3)とグランド面GNDとの間の浮遊容量Ccと、容量装荷パターン部E2bとグランド面GNDとの間の浮遊容量Cdとが発生可能である。
上記第1の共振周波数f1は、2つの共振周波数のうち低い周波数帯(例えば、2.4GHz帯)のものであり、アンテナ素子ATと、第1受動素子P1および第2受動素子P2と、浮遊容量Ca、浮遊容量Cb及び浮遊容量Cdとで決定される。
上記第2の共振周波数f2は、2つの共振周波数のうち高い周波数帯(例えば、5.2GHz帯)のものであり、第2エレメント4と、第3受動素子P3と、浮遊容量Caおよび浮遊容量Ccとで決定される。
すなわち、各共振周波数に対して、第4受動素子P4を用いて、グランド面GND側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、最終的なインピーダンス調整を行う。
また、第2の共振周波数f2は、主に図3中の破線A2で囲まれた部分で調整される。
このように、アンテナ動作において、各受動素子だけでなく、エレメント間の浮遊容量Caと、エレメントとグランド面GNDとの間の浮遊容量Cb,Cc,Cdとを利用することで、アンテナ占有領域の小型化を実現することができる。
また、エレメント間の浮遊容量Caは、密結合であることが望ましい。
また、グランド面GNDと第2エレメント4(第3延在部E3)との間の距離は、長い方が望ましい。
さらに、グランド面GNDとアンテナ素子ATとの間の距離は、長い方が望ましい。
また、容量装荷パターン部E2bは、広帯域幅を得るために幅広かつ長い方が望ましい。
また、基板本体2の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子ATの選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
図5に示すように、本発明の実施例では、第1の共振周波数f1(2.4GHz帯)の帯域幅(V.S.W.R≦2.0)が180.9MHzであり、第2の共振周波数f2:(5.2GHz帯)の帯域幅(V.S.W.R≦2.0):851.2MHzであった。
また、上記測定における各比較例及び実施例の各受動素子に設定したインダクタンス値を、表1に示す。
なお、アンテナ素子ATが無い比較例1に対してアンテナ素子ATを接続した比較例2にすることで、2.4GHz帯の帯域幅だけではなく、浮遊容量Caの効果により、5.2GHz帯の帯域幅も良好な結果が得られる。同様に、実施例1及び実施例2の各条件においてもアンテナ素子ATを実装したことによって同様の効果が得られている。
また、第4延在部へのアンテナ素子の採用により浮遊容量Caを大きく得ることもできる。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。
Claims (3)
- 絶縁性の基板本体と、
該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と、第1エレメント、第2エレメントおよび第3エレメントとを備え、
前記第1エレメントが、前記グランド面側に配した基端に給電点が設けられていると共に前記グランド面から離間する方向に延びる第1延在部と、該第1延在部の先端から前記グランド面に沿った方向に延びる第2延在部とを有し、
前記第2エレメントが、前記第1延在部から離間する方向に前記第1エレメントの基端近傍から延びる第3延在部と、該第3延在部の先端から前記第1延在部に沿ってグランド面から離間する方向に延びる第4延在部とを有し、
前記第3エレメントが、前記第1エレメントの基端から延びて先端が給電点から離間した位置で前記グランド面に接続され、
前記第2延在部が、途中に線幅が前記第2延在部の他の部分よりも狭い幅狭部と、該幅狭部の先端に接続され該幅狭部よりも幅広で前記第2延在部の延在方向に長く延在した容量装荷パターン部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置において、
前記第2延在部の途中に、前記幅狭部として導体パターンが形成された誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1又は2に記載のアンテナ装置において、
前記第3延在部が、前記第1エレメントの基端近傍から前記グランド面から離間する方向であって前記第1延在部に対して斜め方向に向けて延びていることを特徴とするアンテナ装置。
Priority Applications (1)
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| JP2012284889A JP6011328B2 (ja) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | アンテナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2012284889A JP6011328B2 (ja) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | アンテナ装置 |
Publications (2)
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| JP2014127947A JP2014127947A (ja) | 2014-07-07 |
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Family
ID=51407116
Family Applications (1)
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| JP2012284889A Active JP6011328B2 (ja) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | アンテナ装置 |
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