JP2005136573A - Planar antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面アンテナに関し、特に、1〜30GHz程度の周波数の円偏波の電波通信に用いられる車両用のガラスアンテナに適する平面アンテナに関する。 The present invention relates to a planar antenna, and more particularly to a planar antenna suitable for a vehicle glass antenna used for circularly polarized radio wave communication with a frequency of about 1 to 30 GHz.
近年、車載通信装置と外部通信装置との間で電磁波を用いた通信を行って車両の走行をより円滑にするために、GPS(衛星測位システム:Global Positioning System)及びETC(自動料金収受システム:Electric Toll Collection System)等が用いられている。 2. Description of the Related Art In recent years, GPS (satellite positioning system: Global Positioning System) and ETC (automatic toll collection system: Electric Toll Collection System) is used.
これらのシステムにおいて用いられる車載通信装置のアンテナとして、例えば、図5に示すUHF用の車両用窓ガラスアンテナを応用することも考えられる(例えば、特許文献1参照)。この従来例では、ループ状のアンテナ線条13に2本の容量結合用線条14
を接続して、長さL13の容量結合用線条14の平行近接部によって容量結合させてアンテナ利得を向上させている。しかし、この従来例は直線偏波用のアンテナであり、GHzの周波数の円偏波に用いた場合には、軸比及びアンテナ利得が悪い問題があった。このため、従来に比べてより軸比及びアンテナ利得に優れる円偏波用の平面アンテナが求められていた。
For example, a vehicle window glass antenna for UHF shown in FIG. 5 may be applied as an antenna of an in-vehicle communication device used in these systems (see, for example, Patent Document 1). In this conventional example, two
Connect the, thereby improving the antenna gain by the capacitive coupling by the parallel proximity part of the capacitive coupling umbilical 14 of length L 13. However, this conventional example is an antenna for linearly polarized waves, and when used for circularly polarized waves with a frequency of GHz, there is a problem that the axial ratio and the antenna gain are poor. For this reason, there has been a demand for a circularly polarized flat antenna that is more excellent in axial ratio and antenna gain than in the past.
本発明は、従来技術の有する前述の欠点を解消する平面アンテナの提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a planar antenna that eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art.
本発明は、誘電体基板にループ状のアンテナ線条、該アンテナ線条に接続され該アンテナ線条の内側に伸長されている第1の容量結合用線条及び該アンテナ線条に接続され該アンテナ線条の内側に伸長されている第2の容量結合用線条が設けられている平面アンテナにおいて、
第1の容量結合用線条の開放端と第2の容量結合用線条の開放端とが近接して容量結合されており、
第1の容量結合用線条と第2の容量結合用線条とが近接することにおいて、第1の容量結合用線条の開放端と第2の容量結合用線条の開放端とが最近接部分であることを特徴とする平面アンテナを提供する。
The present invention provides a loop-shaped antenna wire on a dielectric substrate, a first capacitive coupling wire connected to the antenna wire and extending inside the antenna wire, and connected to the antenna wire. In the planar antenna provided with the second capacitive coupling wire extending inside the antenna wire,
The open end of the first capacitive coupling line and the open end of the second capacitive coupling line are capacitively coupled in proximity,
In the proximity of the first capacitive coupling filament and the second capacitive coupling filament, the open end of the first capacitive coupling filament and the open end of the second capacitive coupling filament are recently Provided is a planar antenna characterized by being a tangent portion.
また、誘電体基板にループ状のアンテナ線条、該アンテナ線条に接続され該アンテナ線条の内側に伸長されている第1の容量結合用線条及び該アンテナ線条に接続され該アンテナ線条の内側に伸長されている第2の容量結合用線条が設けられている円偏波用の平面アンテナであって、
第1の容量結合用線条と第2の容量結合用線条とが近接して容量結合されていることを特徴とする円偏波用の平面アンテナを提供する。
Further, a loop-shaped antenna wire on the dielectric substrate, a first capacitive coupling wire connected to the antenna wire and extending inside the antenna wire, and the antenna wire connected to the antenna wire A planar antenna for circular polarization provided with a second capacitive coupling wire extending inside the strip,
Provided is a circularly polarized wave planar antenna characterized in that a first capacitive coupling wire and a second capacitive coupling wire are capacitively coupled in proximity to each other.
本発明では、ループ状のアンテナ線条に接続されている、第1の容量結合用線条の開放端と第2の容量結合用線条の開放端とが近接して容量結合されているために、円偏波の特性に優れる。 In the present invention, the open end of the first capacitive coupling wire and the open end of the second capacitive coupling wire connected to the loop-shaped antenna wire are capacitively coupled close to each other. In addition, it has excellent circular polarization characteristics.
以下、本発明の平面アンテナを添付の図面に示される好適実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の平面アンテナの一実施例の平面図であって、アンテナ線条が設けられている誘電体基板(不図示)の片面を見た平面図である。 Hereinafter, a planar antenna of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the planar antenna according to the present invention, and is a plan view of one side of a dielectric substrate (not shown) provided with antenna wires.
図1において、1は第1の容量結合用線条、1aは第1の容量結合用線条1の開放端である第1の開放端、1bはアンテナ線条3と第1の容量結合用線条1との接続箇所である第1の接続箇所、2は第2の容量結合用線条、2aは第2の容量結合用線条2の開放端である第2の開放端、2bはアンテナ線条3と第2の容量結合用線条2との接続箇所である第2の接続箇所、3はアンテナ線条、4は給電部、5はアンテナ線条3が構成する図形の重心を通る直線(1点鎖線)、αは第1の内角、βは第2の内角、gは第1の開放端1aと第2の開放端2aとの間隔、Laは給電部4の中心と直線5との間隔、Lbは第1の容量結合用線条1と直線5との間隔又は第2の容量結合用線条2と直線5との間隔、Lcはアンテナ線条3が構成する図形の底辺と第2の内角βとの距離、Lxはアンテナ線条3が構成する図形の底辺の長さ、Lyはアンテナ線条3が構成する図形の底辺から該底辺の対辺までの距離である。
In FIG. 1, 1 is a first capacitive coupling wire, 1a is a first open end which is an open end of the first
図1に示す例では、アンテナ線条3が構成する図形が六角形又は略六角形であり、この図形の底辺と該底辺の対辺とが平行又は略平行であり、底辺に接する2つの内角及び該底辺の対辺に接する2つの内角以外の2つの内角βの角度が180deg以上である。内角βの角度は240deg以上が好ましい。
In the example shown in FIG. 1, the figure formed by the
図2は図1に示す例とは別の実施例であって、アンテナ線条3が構成する図形が長方形又は略長方形である実施例を示す。図3は図1に示す例とは別の実施例であって、アンテナ線条3が構成する図形が六角形又は略六角形である実施例を示し、図3に示す例において、この図形の底辺と該底辺の対辺とが平行又は略平行であり、底辺に接する2つの内角及び該底辺の対辺に接する2つの内角以外の2つの内角の角度は180deg以下である。図4は図1に示す例とは別の実施例であって、アンテナ線条3が構成する図形が楕円形又は略楕円形である実施例を示す。
FIG. 2 is an embodiment different from the example shown in FIG. 1 and shows an embodiment in which the figure formed by the
本発明では、誘電体基板にループ状のアンテナ線条3、アンテナ線条3に接続されアンテナ線条3の内側に伸長されている第1の容量結合用線条1及びアンテナ線条3に接続されアンテナ線条3の内側に伸長されている第2の容量結合用線条2が設けられている。さらに、第1の開放端1aと第2の開放端2aとが近接して容量結合されており、第1の容量結合用線条1と第2の容量結合用線条2とが近接することにおいて、第1の開放端1aと第2の開放端2aとが最近接部分である。
In the present invention, a loop-
本発明において、軸比を向上させるために、g/λgの範囲は0.034以下が好ましい。より好ましいg/λgの範囲は0.024以下であり、特に好ましいg/λgの範囲は0.016以下である。また、マイグレーションによる間隔gの短絡防止、製造し易い点を考慮すると、間隔gは0.1mm以上が好ましい。なお、λgはガラス中の電波の波長であり、λg=λ0・kである。ただし、λ0は空気中の電波の波長、kはガラス波長短縮率であり、通常、k=0.60である。 In the present invention, in order to improve the axial ratio, the range of g / lambda g is preferably 0.034 or less. A more preferable range g / lambda g is 0.024 or less, particularly preferably g / lambda g range is 0.016 or less. Further, in consideration of prevention of short circuit of the gap g due to migration and easy manufacturing, the gap g is preferably 0.1 mm or more. Note that λ g is the wavelength of the radio wave in the glass, and λ g = λ 0 · k. However, λ 0 is the wavelength of radio waves in the air, k is the glass wavelength shortening rate, and k = 0.60.
図1、2、3、4に示す例では、仮に第1の開放端1aを伸長させ、仮に第2の開放端2aを伸長させたときに両者の伸長部分が衝突する構成となっており、このようにすることが軸比を向上させる点において好ましい。しかし、これに限定されず、両者の伸長部分がずれて衝突しなくとも、第1の開放端1aと第2の開放端2aとが近接して容量結合されており、第1の容量結合用線条1と第2の容量結合用線条2とが近接することにおいて、第1の開放端1aと第2の開放端2aとが最近接部分であれば、使用できる。
In the example shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, the first
図1、2、3、4に示す例では、直線5に関して互いに該図形が線対称又は略線対称である。また、第1の接続箇所1bと第2の接続箇所2bとが直線5を境として同じ側に設けられており、直線5から離間して第1の接続箇所1bと第2の接続箇所2bとが設けられている。アンテナ線条3に給電部4又は給電部4に接続されている給電線路が設けられており、給電部4又は該給電線路が直線5を境として、第1の接続箇所と第2の接続箇所とは反対側に設けられている。このような構成を採ることにより、軸比が向上する。
In the example shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, the figures are line symmetric or substantially line symmetric with respect to the straight line 5. Further, the
図1、2、3、4に示す例では、アンテナ線条3の一部が途切れており、この途切れている部分に給電部4が設けられている。これに限定されず、この途切れている部分に給電線路が接続されていてもよい。また、アンテナ線条3に途切部を設けずにアンテナ線条3の一部を利用して電磁結合により給電するようにしてもよい。アンテナ線条3の一部が途切れていてこの途切部の両側がそれぞれ給電線路8に接続されていることが、図3に示す例に例示されている。
In the example shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, a part of the
本発明において、第1の接続箇所1bから一旦伸長されているアンテナ線条3が曲がって又は曲折して、第1の開放端1aと第2の開放端2aとの方向に向かって伸長され、この伸長されている部分において第1の開放端1aと第2の開放端2aとに近接し容量結合していることが好ましい。
In the present invention, the
図1に示す例では、第1の接続箇所1bと第2の接続箇所2bとに近い3つの角のうちの中央の角が第1の開放端1a及び第2の開放端2aと近接して容量結合しており、このような構成が軸比を向上させる点において好ましい。
In the example shown in FIG. 1, the central corner of the three corners close to the
アンテナ線条3、第1の容量結合用線条1及び第2の容量結合用線条2とは、回路基板等の誘電体基板に導電性のパターンを形成することにより作製される。また、本発明の平面アンテナを車両用ガラスアンテナとする場合には、アンテナ線条3、第1の容量結合用線条1及び第2の容量結合用線条2として、例えば、通常、銀ペースト等の、導電性金属を含有するペーストを窓ガラス板の車内側表面にプリントし、焼付けて形成される。しかし、この形成方法に限定されず、銅等の導電性物質からなる、線状体又は箔状体を、窓ガラス板3の車内側表面又は車外側表面に形成してもよく、窓ガラス板自身の内部に設けてもよい。
The
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されず、本発明の要旨を損なわない限り、各種の改良や変更も本発明に含まれる。以下、図面にしたがって、実施例を詳細に説明する。 The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples, and various improvements and modifications are also included in the present invention as long as the gist of the present invention is not impaired. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
自動車の窓ガラス板の車内側表面に、図1に示すような平面アンテナを形成したものを想定し、以下の各特性図に示す特性をモーメント法により計算した。動作周波数は2.22GHzであり、図8、10は動作周波数にて計算した。各部の寸法、定数は以下のとおりである。周波数−反射損失(dB)を図6に示す。 Assuming that a planar antenna as shown in FIG. 1 is formed on the inner surface of a window glass plate of an automobile, the characteristics shown in the following characteristic diagrams were calculated by the moment method. The operating frequency is 2.22 GHz, and FIGS. 8 and 10 are calculated based on the operating frequency. The dimensions and constants of each part are as follows. The frequency-reflection loss (dB) is shown in FIG.
La 0.074・λgmm、
Lb 0.074・λgmm、
Lc 0.081・λgmm、
Lx 0.356・λgmm、
Ly 0.163・λgmm、
λg 81.02mm、
α 45deg、
β 270deg。
L a 0.074 · λ g mm,
L b 0.074 · λ g mm,
L c 0.081 · λ g mm,
L x 0.356 · λ g mm,
L y 0.163 · λ g mm,
λ g 81.02 mm,
α 45deg,
β 270 deg.
図7は、x、y、z座標平面において、x、z座標平面にアンテナ線条3、第1の容量結合用線条1及び第2の容量結合用線条2を設けた場合の模式図である。図7において、アンテナ線条3が構成する六角形の重心がx軸、y軸及びz軸の交点に一致しており、この六角形の底辺がx軸に平行である。角度φは放射方向とx軸とのなす角度である。角度φと軸比(dB)との特性を図8に示す。
FIG. 7 is a schematic diagram when the
図9にはg/λgと軸比(dB)との特性を示した。なお、図9において、k=0.60とした。図10には動作周波数におけるLaを変数とした場合の、Laと軸比(dB)との特性を示した。 The Figure 9 shows the characteristics of the g / lambda g and the axial ratio (dB). In FIG. 9, k = 0.60. In the case where the variable L a at the operating frequency in Figure 10, showing characteristics of the L a and the axial ratio (dB).
ETC、SDARS(Satellite Digital Audio Radio System、2.6GHz前後)等の円偏波等の通信に利用される。 It is used for communications such as ETC and SDARS (Satellite Digital Audio Radio System, around 2.6 GHz) or the like.
1:第1の容量結合用線条
1a:第1の開放端
1b:アンテナ線条と第1の容量結合用線条1との接続箇所である第1の接続箇所
2:第2の容量結合用線条
2a:第2の開放端
2b:アンテナ線条3と第2の容量結合用線条2との接続箇所第2の接続箇所
3:アンテナ線条
4:給電部
5:1点鎖線で表される、アンテナ線条3が構成する図形の重心を通る直線
1: 1st
Claims (11)
第1の容量結合用線条の開放端と第2の容量結合用線条の開放端とが近接して容量結合されており、
第1の容量結合用線条と第2の容量結合用線条とが近接することにおいて、第1の容量結合用線条の開放端と第2の容量結合用線条の開放端とが最近接部分であることを特徴とする平面アンテナ。 A loop-shaped antenna wire on the dielectric substrate, a first capacitive coupling wire connected to the antenna wire and extending inside the antenna wire, and the antenna wire connected to the antenna wire In the planar antenna provided with the second capacitive coupling wire extending inward,
The open end of the first capacitive coupling line and the open end of the second capacitive coupling line are capacitively coupled in proximity,
In the proximity of the first capacitive coupling filament and the second capacitive coupling filament, the open end of the first capacitive coupling filament and the open end of the second capacitive coupling filament are recently A planar antenna characterized by being a contact portion.
第1の容量結合用線条と第2の容量結合用線条とが近接して容量結合されていることを特徴とする円偏波用の平面アンテナ。 A loop-shaped antenna wire on the dielectric substrate, a first capacitive coupling wire connected to the antenna wire and extending inside the antenna wire, and the antenna wire connected to the antenna wire A planar antenna for circular polarization provided with a second capacitive coupling wire extending inward;
A planar antenna for circular polarization, wherein the first capacitive coupling filament and the second capacitive coupling filament are capacitively coupled in close proximity.
該アンテナ線条と前記第1の容量結合用線条との接続箇所を第1の接続箇所といい、
該アンテナ線条と前記第2の容量結合用線条との接続箇所を第2の接続箇所というとき、
第1の接続箇所と第2の接続箇所とが該直線を境として同じ側に設けられており、
該直線から離間して第1の接続箇所と第2の接続箇所とが設けられている請求項1〜3のいずれかに記載の平面アンテナ。 When the figures are line-symmetric or substantially line-symmetric with respect to a straight line passing through the center of gravity of the figure formed by the antenna line,
A connection point between the antenna line and the first capacitive coupling line is referred to as a first connection point.
When the connection point between the antenna wire and the second capacitive coupling wire is referred to as a second connection point,
The first connection point and the second connection point are provided on the same side with the straight line as a boundary,
The planar antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein a first connection point and a second connection point are provided apart from the straight line.
底辺に接する2つの内角及び該底辺の対辺に接する2つの内角以外の2つの内角の角度が180deg以上である請求項4〜6のいずれかに記載の平面アンテナ。 The figure is a hexagon or a substantially hexagon, and the base of the figure and the opposite side of the base are parallel or substantially parallel;
The planar antenna according to any one of claims 4 to 6, wherein two internal angles other than the two internal angles in contact with the base and the two internal angles in contact with the opposite side of the base are 180 degrees or more.
The planar antenna according to any one of claims 4 to 10, wherein the straight line and the second capacitive coupling line 2 are parallel or substantially parallel.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003368701A JP2005136573A (en) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | Planar antenna |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008160821A (en) * | 2006-11-30 | 2008-07-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Antenna and semiconductor device having the same |
JP2009253977A (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-29 | Ls Industrial Systems Co Ltd | Rfid tag and rfid system using the same |
-
2003
- 2003-10-29 JP JP2003368701A patent/JP2005136573A/en active Pending
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