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技術 アンテナ装置

出願人 三菱マテリアル株式会社
発明者 行本真介
出願日 2015年3月31日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2015-071098
公開日 2016年11月10日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2016-192655
状態 特許登録済
技術分野 線状基本アンテナ アンテナの細部
主要キーワード 四角形環状 高インピーダンス化 エレメント側 各受動素子 ループ経路 ミアンダパターン 制御電圧源 共振周波数等
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

複共振化した各共振周波数フレキシブルな調整が可能なおよびアンテナ装置を提供する。

解決手段

基板本体2と、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、パターン形成されたグランド面GND、第1エレメント3〜第4エレメント6とを備え、第1エレメントが、第1延在部E1と、第2延在部E2と、第3延在部E3と、第4延在部E4とを有し、第2エレメントが、第2延在部の途中からグランド面まで延在し、第1エレメントが、第1延在部の先端側、第2延在部の基端側、第3延在部及び第4延在部で環状に形成された位相調整部Phを有している。

概要

背景

従来、通信機器において、アンテナ共振周波数複共振化するためには、放射電極誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
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。

また、スイッチ,制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献2では、第1の放射電極と、第2の放射電極と、第1の放射電極の途中部と第2の放射電極の基端部との間に介設され、第2の放射電極を第1の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。

概要

複共振化した各共振周波数フレキシブルな調整が可能なおよびアンテナ装置を提供する。基板本体2と、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、パターン形成されたグランド面GND、第1エレメント3〜第4エレメント6とを備え、第1エレメントが、第1延在部E1と、第2延在部E2と、第3延在部E3と、第4延在部E4とを有し、第2エレメントが、第2延在部の途中からグランド面まで延在し、第1エレメントが、第1延在部の先端側、第2延在部の基端側、第3延在部及び第4延在部で環状に形成された位相調整部Phを有している。

目的

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

絶縁性基板本体と、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔パターン形成されたグランド面、第1エレメント及び第2エレメントとを備え、前記第1エレメントが、前記グランド面に近接した基端側に給電点が設けられて前記グランド面から離間する方向に延在する第1延在部と、前記第1延在部の先端に基端側が接続され前記第1延在部に直交する方向に延在する第2延在部と、前記第1延在部の途中から前記第1延在部に直交する方向に延在する第3延在部と、前記第3延在部の先端から前記第1延在部に沿って前記第2延在部の基端側まで延在する第4延在部とを有し、前記第2エレメントが、前記第2延在部の途中から前記グランド面まで延在し、前記第1エレメントが、前記第1延在部の先端側、前記第2延在部の基端側、前記第3延在部及び前記第4延在部で環状に形成された位相調整部を有していることを特徴とするアンテナ装置

請求項2

請求項1に記載のアンテナ装置において、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第3エレメントを備え、前記第3エレメントが、前記第2延在部の基端から前記第2延在部と反対側に延在する第5延在部と、前記第5延在部から前記グランド面から離間する方向に延在する第6延在部と、前記第6延在部の先端から前記第2延在部に沿って前記第2延在部の先端側に向けて延在する第7延在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3

請求項2に記載のアンテナ装置において、前記第2延在部の基端側に、前記第7延在部に向けて幅が広がった容量調整部が形成されていることを特徴とするアンテナ装置。

請求項4

請求項2又は3に記載のアンテナ装置において、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第4エレメントを備え、前記第4エレメントが、前記第3延在部の先端から前記第2延在部の先端側と反対側に向けて延在していることを特徴とするアンテナ装置。

請求項5

請求項4に記載のアンテナ装置において、前記第5延在部の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部が形成されていることを特徴とするアンテナ装置。

請求項6

請求項4又は5に記載のアンテナ装置において、前記第4エレメントが、前記第3延在部の先端から前記第3延在部と反対側に延在する第8延在部と、前記第8延在部の先端から前記第5延在部に向けて延在する第9延在部と、前記第9延在部の先端から前記第5延在部に沿って前記第2延在部の先端側と反対側に向けて延在する第10延在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7

請求項4から6のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記第4エレメントが、前記第5延在部よりも長く突出して延在していることを特徴とするアンテナ装置。

請求項8

請求項2から7のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記第5延在部に誘電体アンテナ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9

請求項1から8のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記第1延在部に第1受動素子が接続され、前記第2エレメントに第2受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。

技術分野

0001

本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。

背景技術

0002

従来、通信機器において、アンテナ共振周波数複共振化するためには、放射電極誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
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。

0003

また、スイッチ,制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献2では、第1の放射電極と、第2の放射電極と、第1の放射電極の途中部と第2の放射電極の基端部との間に介設され、第2の放射電極を第1の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。

先行技術

0004

特開2010−81000号公報
特開2010−166287号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
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を切り替えるために、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。

0006

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数フレキシブルな調整が可能で、用途や機器に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性基板本体と、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔パターン形成されたグランド面、第1エレメント及び第2エレメントとを備え、前記第1エレメントが、前記グランド面に近接した基端側に給電点が設けられて前記グランド面から離間する方向に延在する第1延在部と、前記第1延在部の先端に基端側が接続され前記第1延在部に直交する方向に延在する第2延在部と、前記第1延在部の途中から前記第1延在部に直交する方向に延在する第3延在部と、前記第3延在部の先端から前記第1延在部に沿って前記第2延在部の基端側まで延在する第4延在部とを有し、前記第2エレメントが、前記第2延在部の途中から前記グランド面まで延在し、前記第1エレメントが、前記第1延在部の先端側、前記第2延在部の基端側、前記第3延在部及び前記第4延在部で環状に形成された位相調整部を有していることを特徴とする。

0008

このアンテナ装置では、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランド面、第1エレメント及び第2エレメントを備えているので、各エレメント間やグランド面との間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。
特に、第2エレメントが、第2延在部の途中からグランド面まで延在しているので、給電点から第1延在部、第2延在部、第2エレメント及びグランド面の順で形成される高周波電流ループ経路が形成され、主に第1エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。また、第1エレメントが、第1延在部の先端側、第2延在部の基端側、第3延在部及び第4延在部で環状に形成された位相調整部を有しているので、互いに隣接する主に第1エレメントで得られる共振周波数の帯域と主に第2エレメントで得られる共振周波数の帯域とを部分的に重ねる効果を得ることができる。すなわち、給電点からの高周波電流の経路が、第1延在部から第2延在部への経路と、第3延在部から第4延在部を経由して第2延在部につながる経路とに分かれ、これら経路が第2延在部の途中で合わさることで共振周波数の帯域幅を広くすることができる。また、位相調整部内に生じる浮遊容量と、第1延在部と第2エレメントとの間に生じる浮遊容量とによって、主に第1エレメントで得られる共振周波数と、主に第2エレメントで得られる共振周波数との互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果を得ることができる。

0009

第2の発明に係るアンテナ装置は、第1の発明において、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第3エレメントを備え、前記第3エレメントが、前記第2延在部の基端から前記第2延在部と反対側に延在する第5延在部と、前記第5延在部から前記グランド面から離間する方向に延在する第6延在部と、前記第6延在部の先端から前記第2延在部に沿って前記第2延在部の先端側に向けて延在する第7延在部とを有していることを特徴とする。
このアンテナ装置では、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された上記第3エレメントを備えているので、第7延在部と第2延在部との間の浮遊容量と、第7延在部と第5延在部との間の浮遊容量とにより、主に第1エレメントで得られる共振周波数と、主に第2エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。

0010

第3の発明に係るアンテナ装置は、第2の発明において、前記第2延在部の基端側に、前記第7延在部に向けて幅が広がった容量調整部が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第2延在部の基端側に、第7延在部に向けて幅が広がった容量調整部が形成されているので、第2延在部の先端側と第7延在部との間の浮遊容量と、容量調整部と第7延在部との間の浮遊容量とに差が生じることで第1エレメントと第3エレメントとの結合度が変わって主に第3エレメントで得られる共振周波数の広帯域化を図ることができる。

0011

第4の発明に係るアンテナ装置は、第2又は第3の発明において、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第4エレメントを備え、前記第4エレメントが、前記第3延在部の先端から前記第2延在部の先端側と反対側に向けて延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された上記第4エレメントを備えているので、第4エレメントと第5延在部との間に浮遊容量が発生し、主に第1エレメントで得られる共振周波数と、主に第2エレメントで得られる共振周波数と、主に第3エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。

0012

第5の発明に係るアンテナ装置は、第4の発明において、前記第5延在部の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部が形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第5延在部の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部が形成されているので、幅広部から先端側のインピーダンスを高くすることができると共に、幅広部と第4エレメントとの間の浮遊容量を増大させてインピーダンスを調整することができる。

0013

第6の発明に係るアンテナ装置は、第4又は第5の発明において、前記第4エレメントが、前記第3延在部の先端から前記第3延在部と反対側に延在する第8延在部と、前記第8延在部の先端から前記第5延在部に向けて延在する第9延在部と、前記第9延在部の先端から前記第5延在部に沿って前記第2延在部の先端側と反対側に向けて延在する第10延在部とを有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第4エレメントが、上記第8延在部から第10延在部を有しているので、第9延在部が第4エレメントの立ち上げ部となって第10延在部が第5延在部に近くなることで、第10延在部と第5延在部との間の浮遊容量が増大する。これによって、主に第4エレメントで得られる共振周波数での高利得化を図ることができると共に、第8延在部と第5延在部との間の浮遊容量と、第10延在部と第5延在部との間の浮遊容量との少なくとも2つの浮遊容量を発生させてインピーダンスを調整することができる。

0014

第7の発明に係るアンテナ装置は、第4から第6の発明のいずれかにおいて、前記第4エレメントが、前記第5延在部よりも長く突出して延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第4エレメントが、第5延在部よりも長く突出して延在しているので、第4エレメントの開放端を第5延在部から離して第5延在部との間で生じる浮遊容量の影響を低減させ、インピーダンスを高くすることができると共に、第4エレメントとグランド面との間の浮遊容量を増大させることができる。

0015

第8の発明に係るアンテナ装置は、第2から第7の発明のいずれかにおいて、前記第5延在部に誘電体アンテナアンテナ素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、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、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。

0016

第9の発明に係るアンテナ装置は、第1から第8の発明のいずれかにおいて、前記第1延在部に第1受動素子が接続され、前記第2エレメントに第2受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、各受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。

発明の効果

0017

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランド面、第1エレメント及び第2エレメントを備えているので、各エレメント間及びグランド面との間などで浮遊容量が発生し、少なくとも2つ以上の共振周波数による複共振化が可能になる。
特に、第2エレメントが、第2延在部の途中からグランド面まで延在しているので、主に第1エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができると共に、第1エレメントが、第1延在部の先端側、第2延在部の基端側、第3延在部及び第4延在部で環状に形成された位相調整部を有しているので、主に第1エレメントで得られる共振周波数と、主に第2エレメントで得られる共振周波数との互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果を得ることができる。
また、エレメントに接続するアンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能になると共に、小型化および高性能化が可能になる。
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、省スペース化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0018

本発明に係るアンテナ装置の第1実施形態において、各エレメントの位置関係を示す平面図である。
第1実施形態において、各共振周波数に寄与する主な領域を示す配線図である。
第1実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。
第1実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図(a)、平面図(b)、正面図(c)および底面図(d)である。
第1実施形態において、4共振化した際のVSWR特性電圧定在波比)を示すグラフである。
本発明に係るアンテナ装置の第2実施形態において、各エレメントの位置関係を示す分解平面図である。

0019

以下、本発明に係るアンテナ装置の第1実施形態を、図1から図5を参照しながら説明する。

0020

本実施形態におけるアンテナ装置1は、図1及び図2に示すように、絶縁性の基板本体2と、基板本体2の表面に、それぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面GND、第1エレメント3、第2エレメント4、第3エレメント5及び第4エレメント6とを備えている。

0021

上記第1エレメント3は、グランド面GNDに近接した基端側に給電点FPが設けられてグランド面GNDから離間する方向に延在する第1延在部E1と、第1延在部E1の先端に基端側が接続され第1延在部E1に直交する方向に延在する第2延在部E2と、第1延在部E1の途中から第1延在部E1に直交する方向に延在する第3延在部E3と、第3延在部E3の先端から第1延在部E1に沿って第2延在部E2の基端側まで延在する第4延在部E4とを有している。

0022

そして、第1エレメント3は、第1延在部E1の先端側、第2延在部E2の基端側、第3延在部E3及び第4延在部E4で環状に形成された位相調整部Phを有している。すなわち、本実施形態では、第1延在部E1における第3延在部E3の接続部から先端までと、第2延在部E2において第1延在部E1の接続部から基端までと、第2延在部E2の基端に先端が接続された第4延在部E4と、第4延在部E4の基端に先端が接続され基端が第1延在部E1に接続された第3延在部E3とで、四角形環状の位相調整部Phが形成されている。

0023

なお、第1延在部E1に直交する方向は、第1延在部E1の基端部が対向するグランド面GNDの端辺に沿った方向であり、この端辺に対向する基板本体2の一辺に沿った方向でもある。また、グランド面GNDから離間する方向は、基板本体2の前記一辺に向かう方向である。

0024

上記第2エレメント4は、第2延在部E2の途中からグランド面GNDまで延在している。すなわち、第2エレメント4は、第1延在部E1に沿って延在している。
上記第3エレメント5は、第2延在部E2の基端から第2延在部E2と反対側に延在する第5延在部E5と、第5延在部E5からグランド面GNDから離間する方向に延在する第6延在部E6と、第6延在部E6の先端から第2延在部E2に沿って第2延在部E2の先端側に向けて延在する第7延在部E7とを有している。
すなわち、第3エレメント5は、逆コ字状に折り返した形状となっている。

0025

上記第2延在部E2の基端側には、第7延在部E7に向けて幅が広がった容量調整部E2aが形成されている。
上記第5延在部E5の先端部には、基端側よりも幅広な幅広部E5aが形成されている。

0026

上記第4エレメント6は、第3延在部E3の先端から第2延在部E2の先端側と反対側に向けて延在している。
この第4エレメント6は、第3延在部E3の先端から第3延在部E3と反対側に延在する第8延在部E8と、第8延在部E8の先端から第5延在部E5に向けて延在する第9延在部E9と、第9延在部E9の先端から第5延在部E5に沿って第2延在部E2の先端側と反対側に向けて延在する第10延在部E10とを有している。
すなわち、第4エレメント6は、クランク状に形成されている。
さらに、第4エレメント6は、第5延在部E5よりも長く突出して延在している。すなわち、第10延在部E10の先端側が第5延在部E5よりも突出して延在している。

0027

上記第5延在部E5には、誘電体アンテナのアンテナ素子ATが接続されている。
上記第1延在部E1には、第1受動素子P1が途中に接続され、第2エレメント4には、第2受動素子P2が途中に接続されている。
上記第1エレメント3は、第1延在部E1の第1受動素子P1よりも先端側に基端が接続され、他端がグランド面GNDに接続された第1グランドパターンG1と、第1延在部E1の第1受動素子P1よりも基端側に基端が接続され、他端がグランド面GNDに接続された第2グランドパターンG2とを有している。
上記第1グランドパターンG1には、第3受動素子P3が接続されていると共に、上記第2グランドパターンG2には、第4受動素子P4が接続されている。このように、第1受動素子P1と第3受動素子P3と第4受動素子P4とにより、π型のインピーダンス調整回路を構成している。

0028

上記基板本体2は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
なお、上記給電点FPは、それぞれ高周波回路(図示略)の給電点に接続される。この給電点FPには、例えば高周波回路に接続された同軸ケーブル(図示略)の芯線が接続され、該同軸ケーブルのグランド線は、近傍のグランド面GNDに接続される。また、グランド面GNDの領域には、高周波回路が実装される。
上記各受動素子は、例えばインダクタコンデンサ抵抗又はジャンパー線が採用される。

0029

上記アンテナ素子ATは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図4に示すように、セラミックス等の誘電体121の表面にAg等の導体パターン122が形成されたチップアンテナである。この導体パターン122の両端部が、実装用に第5延在部E5の分断された部分の対向端に接続されることで、アンテナ素子ATが第5延在部E5の一部とされる。
このアンテナ素子ATは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ATに使用している誘電体121を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。

0030

上記第1エレメント3と第2エレメント4と第3エレメント5と第4エレメント6とは、互いの間の浮遊容量と、グランド面GNDとの間の浮遊容量とを発生可能に、互いに間隔を空けて延在している。
すなわち、図3に示すように、第2延在部E2と第7延在部E7との間の浮遊容量Caと、容量調整部E2aと第7延在部E7との間の浮遊容量Cbと、アンテナ素子ATと第7延在部E7との間の浮遊容量Ccと、アンテナ素子ATと第10延在部E10との間の浮遊容量Cdと、第3延在部E3と第2延在部E2との間の浮遊容量Ce(位相調整部Ph内の浮遊容量)と、幅広部E5aと第10延在部E10との間の浮遊容量Cfと、第1延在部E1と第2エレメント4との間の浮遊容量Cgと、第2延在部E2の先端側とグランド面GNDとの間の浮遊容量Chと、第4延在部E4と第1延在部E1の先端側との間の浮遊容量Ci(位相調整部Ph内の浮遊容量)と、第8延在部E8とアンテナ素子ATとの間の浮遊容量Cjと、第10延在部E10とグランド面GNDとの間の浮遊容量Ckとが発生可能である。

0031

次に、本実施形態のアンテナ装置における各共振周波数について、図5を参照して説明する。

0032

本実施形態のアンテナ装置1では、図5に示すように、周波数の低い方から、第1の共振周波数f1、第2の共振周波数f2、第3の共振周波数f3及び第4の共振周波数f4の順に4つの周波数帯に複共振化される。

0033

以下、これら共振周波数について詳しく説明する。
「第1の共振周波数f1について」
上記第1の共振周波数f1の周波数は、第3エレメント5とアンテナ素子ATと第1延在部E1と第2延在部E2と浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ce,Cf,Cg,Ceとにより設定および調整することができる。
また、第1の共振周波数f1のインピーダンス調整は、浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ce,Cf,Cg,Ceの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第2受動素子P2及び第3受動素子P3の選択により第1グランドパターンG1及びグランド面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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第1の共振周波数f1は、主に図2中の一点鎖線A1の部分で調整される。

0034

「第2の共振周波数f2について」
上記第2の共振周波数f2の周波数は、第1エレメント3と第2エレメント4と浮遊容量Ca,Cb,Ce,Cg,Chとにより設定および調整することができる。
また、第2の共振周波数f2のインピーダンス調整は、浮遊容量Ca,Cb,Ce,Cg,Chの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第2受動素子P2の選択によりグランド面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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第2の共振周波数f2は、主に図2中の破線A2の部分で調整される。

0035

「第3の共振周波数f3について」
上記第3の共振周波数f3の周波数は、第1延在部E1と第2延在部E2の中間部分(第1延在部E1の接続部と第2エレメント4の接続部との間)と第2エレメント4と浮遊容量Ca,Cb,Ci,Cgとにより設定および調整することができる。
また、第3の共振周波数f3のインピーダンス調整は、浮遊容量Ca,Cb,Ci,Cgの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第2受動素子P2の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第3受動素子P3の選択により第1グランドパターンG1及びグランド面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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第3の共振周波数f3は、主に図2中の二点鎖線A3の部分で調整される。

0036

「第4の共振周波数f4について」
上記第4の共振周波数f4の周波数は、第4エレメント6と第1延在部E1と第2延在部E2の中間部分(第1延在部E1の接続部と第2エレメント4の接続部との間)と第3延在部E3と第4延在部E4と第2エレメント4と浮遊容量Cd,Ce,Cf,Cg,Cj,Ckとにより設定および調整することができる。
また、第4の共振周波数f4のインピーダンス調整は、浮遊容量Cd,Ce,Cf,Cg,Cj,Ckの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第4受動素子P4の選択により第1グランドパターンG2及びグランド面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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第4の共振周波数f4は、主に図2中の点線A4の部分で調整される。

0037

このように本実施形態のアンテナ装置1では、基板本体2の表面に、それぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランド面GND、第1エレメント3、第2エレメント4、第3エレメント5及び第4エレメント6を備えているので、各エレメント間やグランド面GNDとの間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。

0038

特に、第2エレメント4が、第2延在部E2の途中からグランド面GNDまで延在しているので、給電点FPから第1延在部E1、第2延在部E2、第2エレメント4及びグランド面GNDの順で形成される高周波電流のループ経路が形成され、主に第1エレメント3で得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。また、第1エレメント3が、第1延在部E1の先端側、第2延在部E2の基端側、第3延在部E3及び第4延在部E4で環状に形成された位相調整部Phを有しているので、互いに隣接する主に第1エレメント3で得られる共振周波数f2の帯域と主に第2エレメント4で得られる共振周波数f3の帯域とを部分的に重ねる効果を得ることができる。

0039

すなわち、給電点FPからの高周波電流の経路が、第1延在部E1から第2延在部E2への経路と、第3延在部E3から第4延在部E4を経由して第2延在部E2につながる経路とに分かれ、これら経路が第2延在部E2の途中で合わさることで共振周波数の帯域幅を広くすることができる。また、位相調整部Ph内に生じる浮遊容量Ciと、第1延在部E1と第2エレメント4との間に生じる浮遊容量Cgとによって、主に第1エレメント3で得られる共振周波数f2と、主に第2エレメント4で得られる共振周波数f3との互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果を得ることができる。

0040

また、基板本体2の表面に、金属箔でパターン形成された上記第3エレメント5を備えているので、第7延在部E7と第2延在部E2との間の浮遊容量Ca,Cbと、第7延在部E7と第5延在部E5(アンテナ素子ATを含む)との間の浮遊容量Ccとにより、主に第1エレメント3で得られる共振周波数f2と、主に第2エレメント4で得られる共振周波数f3とは別の共振周波数f1を得ることができる。

0041

また、第2延在部E2の基端側に、第7延在部E7に向けて幅が広がった容量調整部E2aが形成されているので、第2延在部E2の先端側と第7延在部E7との間の浮遊容量Caと、容量調整部E2aと第7延在部E7との間の浮遊容量Cbとに差が生じることで第1エレメント3と第3エレメント5との結合度が変わって主に第3エレメント5で得られる共振周波数f1の広帯域化を図ることができる。

0042

さらに、基板本体2の表面に、金属箔でパターン形成された上記第4エレメント6を備えているので、第4エレメント6と第5延在部E5との間に浮遊容量Cd,Cf,Cjが発生し、主に第1エレメント3で得られる共振周波数f2と、主に第2エレメント4で得られる共振周波数f3と、主に第3エレメント5で得られる共振周波数f1とは別の共振周波数f4を得ることができる。

0043

また、第5延在部E5の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部E5aが形成されているので、幅広部E5aから先端側のインピーダンスを高くすることができると共に、幅広部E5aと第4エレメント6との間の浮遊容量Cfを増大させてインピーダンスを調整することができる。
また、第4エレメント6が、第8延在部E8から第10延在部E10を有しているので、第9延在部E9が第4エレメント6の立ち上げ部となって第10延在部E10が第5延在部E5に近くなることで、第10延在部E10と第5延在部E5との間の浮遊容量Cd,Cfが増大する。これによって、主に第4エレメント6で得られる共振周波数f4での高利得化を図ることができると共に、第8延在部E8と第5延在部E5のアンテナ素子ATとの間の浮遊容量Cjと、第10延在部E10と第5延在部E5のアンテナ素子ATとの間の浮遊容量Cdと、第10延在部E10と幅広部E5aとの間の浮遊容量Cfとの3つの浮遊容量を発生させてインピーダンスを調整することができる。

0044

さらに、第4エレメント6が、第5延在部E5よりも長く突出して延在しているので、第4エレメント6の開放端を第5延在部E5から離して第5延在部E5との間で生じる浮遊容量の影響を低減させ、インピーダンスを高くすることができると共に、第4エレメント6とグランド面GNDとの間の浮遊容量Ckを増大させることができる。

0045

また、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AT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、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。

0046

さらに、各受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。

0047

次に、本発明に係るアンテナ装置の第2実施形態について、図6を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

0048

第2実施形態と第1実施形態との異なる点は、第1実施形態では、1枚の基板本体2上にグランド面GND、第1エレメント3〜第4エレメント6等の各エレメントが設けられているのに対し、第2実施形態のアンテナ装置21は、図6に示すように、基板本体が、グランド面GNDと第1延在部E1の基端側と第1グランドパターンG1と第2グランドパターンG2と第2エレメント4の基端側を有するグランド側基板2Aと、第1延在部E1の先端側と第2エレメント4の先端側と第2延在部E2〜第10延在部E10とを有するエレメント側基板2Bと、に分割されている点である。

0049

また、第2実施形態では、第2エレメント4の基端側と第2エレメント4の先端側とが、導電性部材22aを介して電気的に接続されている。すなわち、グランド側基板2Aの第2エレメント4の基端側に設けられた第1接続点S1と、エレメント側基板2Bの第2エレメント4の先端側に設けられた第2接続点S2とが、板バネやFPC等の導電性部材22bで接続されている。このように導電性部材22aが、第2エレメント4の一部として機能する。
また、第1延在部E1の基端側と第1延在部E1の先端側とが、導電性部材22bを介して電気的に接続されている。すなわち、グランド側基板2Aの第1延在部E1の基端側に設けられた第3接続点S3と、エレメント側基板2Bの第1延在部E1の先端側に設けられた第4接続点S4とが、板バネやFPC等の導電性部材22bで接続されている。このように導電性部材22bが、第1延在部E1の一部として機能する。

0050

上記グランド側基板2Aは、導電性部材22a,22bで接続された状態で、グランド側基板2A上に対向するように設置可能である。すなわち、導電性部材22a,22bを介してアンテナ装置21を折り返した状態とすることが可能である。これによって、同一平面上にそれぞれ設置した場合よりも平面上の占有面積を小さくすることができる。

0051

上記グランド側基板2Aは例えばプリント基板で形成され、エレメント側基板2Bは例えばFPC(フレキシブルプリント基板)で形成されている。
このように第2実施形態のアンテナ装置21では、基板本体が、グランド側基板2Aとエレメント側基板2Bとに分割されているので、グランド面GNDを配するスペースがない場合でも、グランド面GND側のグランド側基板2Aをエレメント側基板2Bと分離して別途設置することで、装置の設置自由度が大幅に向上し、少ないスペースにも対応することができる。

0052

次に、第1実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例について、VSWR特性(電圧定在波比)を測定した結果を、図5を参照して説明する。

0053

なお、これらの測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第1受動素子P1:R=0Ω(ジャンパー線)
第2受動素子P2:L=4.7nHのインダクタ
第3受動素子P3:C=1.0pFのコンデンサ
第4受動素子P4:未実装

0054

この測定結果からわかるように、第1〜第4の共振周波数f1〜f4が、以下の表1に示すように、良好な帯域幅を有して得られている。
なお、第1の共振周波数f1の周波数帯は800MHz帯である。また、第2の共振周波数f2と第3共振周波数f3との周波数帯は互いに近く、両者を合わせた帯域が1900MHz帯である。すなわち、第2の共振周波数f2と第3共振周波数f3とについては、位相調整部Ph内に生じる浮遊容量Ciと、第1延在部E1と第2エレメント4との間に生じる浮遊容量Cgとによって、互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果が得られている。さらに、第4の共振周波数f4の周波数帯は2600MHz帯である。

0055

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

0056

例えば、上記各実施形態では、第5延在部にアンテナ素子を設けているが、第2延在部、第7延在部又は第4エレメントにアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。特に、第10延在部にアンテナ素子を接続することで、より高インピーダンス化を行うことができる。
また、上記各実施形態では、受動素子を第1延在部及び第2エレメントに接続したが、他のエレメントや延在部に接続しても構わない。例えば、第2延在部、第7延在部、第4エレメント又は位相調整部の途中に受動素子を接続してインピーダンス等の調整を行っても構わない。

実施例

0057

また、上述したようにアンテナ素子を接続してエレメントの一部とすることが好ましいが、アンテナ素子を接続せずに、銅箔等の金属箔のみで延在した第5延在部でも構わない。この際、高インピーダンス化するために、第5延在部の少なくとも一部を他の部分よりも幅狭の細いパターンにしたり、ジグザグに折り返しながら全体として一定方向に延在するミアンダパターンとしたりすることが好ましい。
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。

0058

1,21…アンテナ装置、2…基板本体、3…第1エレメント、4…第2エレメント、5…第3エレメント、6…第4エレメント、AT…アンテナ素子、E1…第1延在部、E2…第2延在部、E2a…容量調整部、E3…第3延在部、E4…第4延在部、E5…第5延在部、E5a…幅広部、E6…第6延在部、E7…第7延在部、E8…第8延在部、E9…第9延在部、E10…第10延在部、FP…給電点、G1…第1グランドパターン、G2…第2グランドパターン、GND…グランド面、P1…第1受動素子、P2…第2受動素子、P3…第3受動素子、P4…第4受動素子、Ph…位相調整部

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