JP2007096465A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 放射特性の乱れを低減することができるアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 誘電体基板12の一方の面にアンテナ金属パターン13が形成されると共に、他側の面に接地板11が設けられ、給電ピン14を介してアンテナ金属パターン13に給電するパッチアンテナ10において、給電ピン14をアンテナ金属パターン13と容量結合させた。
【選択図】 図2
【解決手段】 誘電体基板12の一方の面にアンテナ金属パターン13が形成されると共に、他側の面に接地板11が設けられ、給電ピン14を介してアンテナ金属パターン13に給電するパッチアンテナ10において、給電ピン14をアンテナ金属パターン13と容量結合させた。
【選択図】 図2
Description
本発明は、給電部材を介してアンテナパターンに給電するアンテナ装置に関する。
従来より、誘電体基板の一方の面にアンテナ金属パターンが形成されると共に、他側の面に接地パターンが形成され、給電ピンを介してアンテナ金属パターンに給電するマイクロストリップ型のパッチアンテナが知られている。この種のアンテナ装置50においては、図8及び図9に示すように、接地パターン51から誘電体基板52を介してアンテナ金属パターン53に向かって貫通する貫通孔54xが設けられ、この貫通孔54xに給電ピン55が挿入され、この給電ピン55の一端がアンテナ金属パターン53に半田60で接合されている(例えば、特許文献1参照)。
また、近年、誘電体基板の比誘電率を変えずにアンテナ金属パターンの4辺をコッホ曲線(Koch Curve)で形成したものがある(例えば特許文献2参照)。
ところで、給電ピンは、アンテナ出力インピーダンスとアンテナ後段に接続される電子回路の入力インピーダンスとが整合する位置でアンテナ金属パターンと接続され、特に、コッホ曲線を用いるアンテナ金属パターンの場合には、所望のアンテナ出力インピーダンスを得られる給電ピン接続箇所(給電点に相当)がアンテナ金属パターンのエッジ部となることが多かった。
特開2003−289219号公報
特開2004−357170号公報
ところで、給電ピンは、アンテナ出力インピーダンスとアンテナ後段に接続される電子回路の入力インピーダンスとが整合する位置でアンテナ金属パターンと接続され、特に、コッホ曲線を用いるアンテナ金属パターンの場合には、所望のアンテナ出力インピーダンスを得られる給電ピン接続箇所(給電点に相当)がアンテナ金属パターンのエッジ部となることが多かった。
しかし、アンテナ装置は、アンテナ金属パターンと接地パターンとの間の電界によりアンテナ金属パターンの端部に磁流を生じさせ、その磁流を波源として電波を放射するため、給電ピンがアンテナ金属パターンに半田付けされると、半田付けの部分と他の部分との材質の違いにより放射特性に乱れが生じてしまう。
このため、図10に示すように、水平面でカットした場合の放射パターンが所望の真円とはならず、給電ピンが近傍に位置するエッジ部からの放射特性に乱れが生じてしまう問題があった。
このため、図10に示すように、水平面でカットした場合の放射パターンが所望の真円とはならず、給電ピンが近傍に位置するエッジ部からの放射特性に乱れが生じてしまう問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、放射特性の乱れを低減することができるアンテナ装置を提供することにある。
上述課題を解決するため、本発明は、誘電体基板の一方の面にアンテナパターンが形成されると共に、他側の面に接地パターンが形成され、給電部材を介してアンテナパターンに給電するアンテナ装置において、前記給電部材は、前記アンテナパターンと容量結合されていることを特徴とする。
この発明によれば、給電部材がアンテナパターンに容量結合されるので、給電部材を半田付けでアンテナパターンに接合した場合に比して、アンテナパターン上の材質の違いによる放射特性の乱れを低減することができる。
この発明によれば、給電部材がアンテナパターンに容量結合されるので、給電部材を半田付けでアンテナパターンに接合した場合に比して、アンテナパターン上の材質の違いによる放射特性の乱れを低減することができる。
上記構成において、前記アンテナパターンがコッホ曲線を有するようにしてもよい。この構成によれば、アンテナパターンの電気長を延ばして小型の誘電体基板上に配置可能にし、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
本発明は、アンテナパターンに給電するための給電部材を、アンテナパターンに容量結合させたので、給電部材を半田付けでアンテナパターンに接合した場合に比して、アンテナパターン上の材質の違いによる放射特性の乱れを低減することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図1は、本発明の実施形態に係るパッチアンテナ(アンテナ装置)の平面図であり、図2はその断面図である。
このパッチアンテナ10は、直線偏波用のパッチアンテナであり、マイクロストリップ構造のグランドとして機能する接地板(接地パターン)11の上に、所望の比誘電率を有する平面視正方形状の誘電体基板12が設置され、この誘電体基板12の上面にアンテナ金属パターン(アンテナパターン)13が形成されている。
このアンテナ金属パターン13は、コッホ曲線と称されるフラクタルパターンを用いて作成されており、具体的には、誘電体基板12の誘電率による波長短縮効果を踏まえた上で、図3に示すように、所望の共振周波数の1/2波長の長さの電気長を有するように設定されたコッホ曲線で形成している。
図1は、本発明の実施形態に係るパッチアンテナ(アンテナ装置)の平面図であり、図2はその断面図である。
このパッチアンテナ10は、直線偏波用のパッチアンテナであり、マイクロストリップ構造のグランドとして機能する接地板(接地パターン)11の上に、所望の比誘電率を有する平面視正方形状の誘電体基板12が設置され、この誘電体基板12の上面にアンテナ金属パターン(アンテナパターン)13が形成されている。
このアンテナ金属パターン13は、コッホ曲線と称されるフラクタルパターンを用いて作成されており、具体的には、誘電体基板12の誘電率による波長短縮効果を踏まえた上で、図3に示すように、所望の共振周波数の1/2波長の長さの電気長を有するように設定されたコッホ曲線で形成している。
コッホ曲線は、自己相似という特徴を持ったフラクタルパターンの一種であり、図4に示すように、所定長さの線分を三等分し(図4(a))、三等分された線分のうちの中央に位置する線分を一辺とする三角形を作成する(図4(b))というステップをn回(nは整数)繰り返すことで作成される曲線であり、2回繰り返すと(n=2)、図4(c)に示す曲線となり、3回繰り返すと(n=3)、図4(d)に示す曲線となる。このようにして上記ステップを多数回繰り返すことにより、一定の線分長間隔の中に無限の長さを持つ線分を作り出すことができる。但し、現実には加工上の制約で有限長になることは明らかである。
本実施形態では、図1に示すように、アンテナ金属パターン13の各4辺をn=3のコッホ曲線を用いて形成することにより、アンテナ金属パターン13の電気長を延ばして所望共振周波数のパッチアンテナを小型の誘電体基板12上に構成可能にし、アンテナ全体の小型化を図ることができる。
本実施形態では、図1に示すように、アンテナ金属パターン13の各4辺をn=3のコッホ曲線を用いて形成することにより、アンテナ金属パターン13の電気長を延ばして所望共振周波数のパッチアンテナを小型の誘電体基板12上に構成可能にし、アンテナ全体の小型化を図ることができる。
また、このパッチアンテナ10は、図2に示すように、アンテナ金属パターン13に給電を行うための金属製の給電ピン(給電部材)14を備えており、この給電ピン14は、接地板11に形成されたスルーホール11aを通って誘電体基板12に形成されたピン挿通穴12aに挿入され、これによって、パッチアンテナ10の下方(接地板11側)から誘電体基板12内に挿入される。
この誘電体基板12内のピン挿通穴12aは、誘電体基板12を貫通しない非貫通穴(中途孔)に形成され、給電ピン14の先端14aは、このピン挿通穴12aの最奧部に当接した状態となる。これにより、給電ピン14は、その先端14aが、アンテナ金属パターンとの間に僅かな厚さdの誘電体12xを挟んだ位置で固定され、給電ピン14が、アンテナ金属パターン13との間に誘電体12xを設置したキャパシタ構造によって容量結合される。
接地板11の裏面には、給電ピン14に接続される給電線路が形成されており、この給電線路を介して給電ピン14が高周波送受信部と接続され、この高周波送受信部は、給電線路を介して給電ピン14に高周波信号を出力する。
この誘電体基板12内のピン挿通穴12aは、誘電体基板12を貫通しない非貫通穴(中途孔)に形成され、給電ピン14の先端14aは、このピン挿通穴12aの最奧部に当接した状態となる。これにより、給電ピン14は、その先端14aが、アンテナ金属パターンとの間に僅かな厚さdの誘電体12xを挟んだ位置で固定され、給電ピン14が、アンテナ金属パターン13との間に誘電体12xを設置したキャパシタ構造によって容量結合される。
接地板11の裏面には、給電ピン14に接続される給電線路が形成されており、この給電線路を介して給電ピン14が高周波送受信部と接続され、この高周波送受信部は、給電線路を介して給電ピン14に高周波信号を出力する。
また、上記給電ピン14の先端14aは、アンテナ後段に接続される電子回路(高周波送受信部等)の入力インピーダンスとが整合する位置に配置され、これにより、この給電ピン14は、アンテナ金属パターン13における上記位置を給電点にして、高周波送受信部から出力された高周波信号をアンテナ金属パターン13に給電する。
以上説明したように、本構成では、給電ピン14をアンテナ金属パターン13に容量結合したので、給電ピンを半田付けによりアンテナ金属パターンに固定した場合のようにアンテナ金属パターンに半田付けの部分と他の部分とで材質の違いが生じる事態が生じない。このため、アンテナ金属パターン13上の材質の違いによる放射特性の乱れを低減することができる。
これにより、本構成では、図5に示すように、水平面でカットした場合の照射パターンを所望の真円特性にすることができ、良好な水平面放射特性を有する小型パッチアンテナを提供することが可能となる。
これにより、本構成では、図5に示すように、水平面でカットした場合の照射パターンを所望の真円特性にすることができ、良好な水平面放射特性を有する小型パッチアンテナを提供することが可能となる。
さらに、本構成では、給電ピン14とアンテナ金属パターン13との間の間隔(誘電体12xの厚さd)を非常に小さくすることにより、所望周波数帯において大きな容量値を得ることができ、容量成分の放射特性への影響をより低減することができる。また、上記間隔(誘電体12xの厚さd)を調整することにより、給電ピン14とアンテナ金属パターン13との間に生じる容量成分を、後段の電子回路(高周波送受信部等)とのインピーダンス整合に積極的に活用することが可能である。
また、給電ピン14をアンテナ金属パターン13に半田付けする必要がないので、給電ピン14の半田付け箇所を低減することができ、製作容易性が向上する。
また、給電ピン14をアンテナ金属パターン13に半田付けする必要がないので、給電ピン14の半田付け箇所を低減することができ、製作容易性が向上する。
上述した実施形態は、あくまで本発明の一態様に過ぎず、本発明の範囲内で任意に変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、直線偏波用のアンテナ装置に適用する場合を例示したが、これに限らず、図6及び図7に例示するように、一対の対角(図中、符号Eにより示す)を所望サイズに切り欠いたアンテナ金属パターンを有する円偏波用のパッチアンテナ(アンテナ装置)10Aにも適用することが可能である。なお、図6及び図7においては、上記実施形態と略同一の構成は同一の符号を付して示している。
また、上述の実施形態では、基本形状が四角形のアンテナ金属パターンを例に挙げたが、これに限らず、三角形のアンテナ金属パターン等の様々な形状のアンテナパターンを広く適用することが可能である。また、コッホ曲線を用いてアンテナ金属パターンを採用するアンテナ装置に限らず、これ以外のアンテナ装置に広く適用することが可能である。
また、上述の実施形態では、基本形状が四角形のアンテナ金属パターンを例に挙げたが、これに限らず、三角形のアンテナ金属パターン等の様々な形状のアンテナパターンを広く適用することが可能である。また、コッホ曲線を用いてアンテナ金属パターンを採用するアンテナ装置に限らず、これ以外のアンテナ装置に広く適用することが可能である。
10、10A、50 パッチアンテナ(アンテナ装置)
11 接地板(接地パターン)
11a スルーホール
12、52 誘電体基板
12a ピン挿通穴
12x 誘電体
13、53 アンテナ金属パターン(アンテナパターン)
14、55 給電ピン(給電部材)
54x 貫通孔
60 半田
11 接地板(接地パターン)
11a スルーホール
12、52 誘電体基板
12a ピン挿通穴
12x 誘電体
13、53 アンテナ金属パターン(アンテナパターン)
14、55 給電ピン(給電部材)
54x 貫通孔
60 半田
Claims (2)
- 誘電体基板の一方の面にアンテナパターンが形成されると共に、他側の面に接地パターンが形成され、給電部材を介してアンテナパターンに給電するアンテナ装置において、
前記給電部材は、前記アンテナパターンと容量結合されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 前記アンテナパターンは、コッホ曲線を有していることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005280086A JP2007096465A (ja) | 2005-09-27 | 2005-09-27 | アンテナ装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011059186A2 (ko) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | 동국대학교 산학협력단 | 솔더링 지그, 평면 어레이 안테나 및 이의 제조 방법 |
-
2005
- 2005-09-27 JP JP2005280086A patent/JP2007096465A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011059186A2 (ko) * | 2009-11-10 | 2011-05-19 | 동국대학교 산학협력단 | 솔더링 지그, 평면 어레이 안테나 및 이의 제조 방법 |
WO2011059186A3 (ko) * | 2009-11-10 | 2011-09-09 | 동국대학교 산학협력단 | 솔더링 지그, 평면 어레이 안테나 및 이의 제조 방법 |
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