JP2007336279A - Antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板表面に対して平面的に構成されたアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna configured to be planar with respect to a substrate surface.
この種のアンテナの一例が、特許文献1や特許文献2に開示されている。特許文献1に開示されている技術によれば、地板の2つの主表面のうち一方側に直線偏波用の平面アンテナ、他方側に円偏波用の平面アンテナを同一平面方向に沿って搭載した構成が開示されている。また、特許文献2に開示されている技術によれば、誘電体層の上部面と下部面とのそれぞれの面に対して同一平面方向に沿って平面アンテナが搭載されている構成が開示されている。
ところで、上記特許文献1や特許文献2を適用してアンテナを構成する場合、プリント配線基板等の基板にアンテナを実装することがある。この場合、基板に対して部品を実装する実装面に対して平行な方向に垂直偏波成分を強く伝播させたい場合もある。しかしながら、特許文献1や特許文献2の技術を適用したとしても、基板平面に沿って水平に電界の強い偏波成分を強く発生させることはできるものの垂直に電界の強い偏波成分を強く発生させることができない。 By the way, when the antenna is configured by applying Patent Document 1 or Patent Document 2, the antenna may be mounted on a substrate such as a printed wiring board. In this case, there is a case where it is desired to strongly propagate the vertical polarization component in a direction parallel to the mounting surface on which the component is mounted on the substrate. However, even if the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 are applied, a strong polarization component with a strong electric field can be generated horizontally along the substrate plane, but a strong polarization component with a strong electric field is generated vertically. I can't.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、基板平面方向に沿って電界の強い偏波成分と基板面の法線方向に沿って電界の強い偏波成分とを基板平面方向に沿って強く発生させることができるようにしたアンテナを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to convert a polarization component having a strong electric field along the substrate plane direction and a polarization component having a strong electric field along the normal direction of the substrate surface. An object of the present invention is to provide an antenna that can be strongly generated along a direction.
請求項1記載の発明によれば、次のように作用する。第1のエレメント部が基板平面に沿って線状導体を含んで構成されているため、基板平面に沿って強い電界を生じさせることができ基板平面に沿って電界の強い偏波成分を基板平面方向に対して強く伝播させることができる。また、第2のエレメント部が基板平面に対して垂直に形成された線状導体を含んで構成されているため、基板平面の法線方向に対して強い電界を生じさせることができ基板の法線方向に沿って電界の強い偏波成分を基板平面方向に対して強く伝播させることができる。 According to invention of Claim 1, it acts as follows. Since the first element portion is configured to include the linear conductor along the substrate plane, a strong electric field can be generated along the substrate plane, and a polarization component having a strong electric field can be generated along the substrate plane. It can be propagated strongly in the direction. In addition, since the second element portion includes a linear conductor formed perpendicular to the substrate plane, a strong electric field can be generated in the normal direction of the substrate plane. A polarization component having a strong electric field can be propagated strongly in the direction of the substrate along the line direction.
請求項2記載の発明によれば、第1または第2のエレメント部の何れかの線状導体が無線通信回路の給電側からグランド側に対して折り返して接地されているためショートスタブとして構成することができ、例えば逆F型アンテナ等のように平面的なショートスタブ構造を備えた構成に比較して、ショートスタブとして機能する機能部によって基板の平面方向または法線方向に沿った偏波成分を基板平面方向に対して強く伝播させることができる。 According to the invention described in claim 2, since the linear conductor of either the first or second element portion is folded and grounded from the power feeding side to the ground side of the wireless communication circuit, it is configured as a short stub. Compared to a configuration having a planar short stub structure such as an inverted F-type antenna, the polarization component along the plane direction or the normal direction of the substrate by a functional unit that functions as a short stub Can be strongly propagated in the plane direction of the substrate.
ところで、例えばカーオーディオやカーナビゲーション装置等の車載器においては、当該機器をセンターパネル等に設置する必要がある。特に、ディスプレイが大きなスペースをとってしまう場合には、狭い場所に例えば水平面状に薄く設置する必要を生じる場合がある。 By the way, for example, in a vehicle-mounted device such as a car audio or a car navigation device, the device needs to be installed on a center panel or the like. In particular, when the display takes up a large space, it may be necessary to install it thinly in a narrow place, for example, in a horizontal plane.
しかし、車両内に持込まれた例えば携帯電話機やPDA等の携帯端末機器との間で通信する場合には、携帯端末機器の姿勢が様々に変化するため、送受信特性が悪化してしまう虞がある。このような場合、請求項3記載の発明に示すように、電波の主伝播方向が基板の平面方向となるように車載器に対して搭載されていれば、垂直方向にも水平方向にも電波を伝播させることができ、より安定した通信性能を得ることができる。 However, when communicating with a mobile terminal device such as a mobile phone or a PDA brought into the vehicle, the attitude of the mobile terminal device changes variously, which may deteriorate transmission / reception characteristics. . In such a case, as shown in the third aspect of the present invention, if the radio wave is mounted on the vehicle-mounted device so that the main propagation direction of the radio wave is the plane direction of the substrate, the radio wave can be transmitted both vertically and horizontally. Can be propagated, and more stable communication performance can be obtained.
請求項4記載の発明によれば、無線通信回路が近距離無線通信用の回路であり、たとえ近距離でしか無線通信できない場合であっても、前記発明を行うことによってより安定した通信を行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the wireless communication circuit is a circuit for short-range wireless communication, and even when wireless communication is possible only at a short distance, more stable communication is performed by carrying out the invention. be able to.
請求項5記載の発明によれば、基板の上に搭載された板状の線状導体により形成されているため、基板に対してプリント配線を行って構成するのに比較して設計製造時に特性を調整しやすくなるという利点がある。
According to the invention described in
請求項6記載の発明によれば、アンテナの第1のエレメントが基板に印刷されたプリント配線により形成されているため、他の部品を搭載する構成に比較して部品点数を削減することができる。
According to the invention described in
以下、本発明を、近距離無線通信機能を備えた車載器に対して搭載されるアンテナに適用した実施形態を示す。
図2は、車載器に対するアンテナの搭載状態を模式的に示している。近年、車両内には車載器1が搭載されている。この車載器1は、例えば車室内のセンターコンソールに設置されたカーナビゲーション装置やカーオーディオ機器等の電子機器であり、外部の無線端末Aとの間で例えばブルートゥース(登録商標)規格に準拠した近距離無線通信処理を可能に構成されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an antenna mounted on a vehicle-mounted device having a short-range wireless communication function will be described.
FIG. 2 schematically shows an antenna mounting state on the vehicle-mounted device. In recent years, the vehicle-mounted device 1 is mounted in a vehicle. The vehicle-mounted device 1 is an electronic device such as a car navigation device or a car audio device installed in a center console in a vehicle interior, and is close to the external wireless terminal A, for example, in accordance with the Bluetooth (registered trademark) standard. It is configured to enable range wireless communication processing.
特に、ナビゲーション装置等のような車載器1の場合、液晶ディスプレイ1aを設置するため前面側に大きくスペースを確保し、極力ユーザに近い場所に設置する必要がある。
例えば図2に示すように設置した場合には、液晶ディスプレイ1aが電波遮蔽物となるため、外部との間で近距離無線通信処理を行うための通信機器モジュール3のためには、狭いスペースしか確保できなくなってしまい水平方向横長に構成された筐体2中に設置する必要を生じる。すると、通信機器モジュール3を水平方向横長に構成する必要があり、当該水平方向に対して電波を強く輻射する必要がある。
In particular, in the case of the vehicle-mounted device 1 such as a navigation device, it is necessary to secure a large space on the front side in order to install the liquid crystal display 1a and install it in a place as close to the user as possible.
For example, when installed as shown in FIG. 2, since the liquid crystal display 1a becomes a radio wave shield, the
図1は、この通信機器モジュールを斜視図によって概略的に示している。この図1に示すように、通信機器モジュール3は、基板としての両面のプリント配線基板4と、無線通信回路5と、この無線通信回路5から給電されるアンテナ6とを備えている。
FIG. 1 schematically shows the communication device module in a perspective view. As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、無線信号の主伝播方向を車載器1の前面方向としてZ軸方向とし、このZ軸方向に直交する2軸方向をそれぞれX軸方向およびY軸方向としたとき、X−Z平面に沿って水平方向に板状のプリント配線基板4が配設されている。
As shown in FIG. 1, when the main propagation direction of a radio signal is the Z-axis direction as the front direction of the vehicle-mounted device 1, and the two-axis directions orthogonal to the Z-axis direction are the X-axis direction and the Y-axis direction, A plate-like printed
このプリント配線基板4には、例えば配線パターンやスルーホール、ランド等が構成されており、その裏面の一部がグランド面4aとして構成されている。このグランド面4aは無線通信回路5のグランドとして設けられている。またプリント配線基板4の表面部4bには配線パターン(図示せず)が形成されており、無線通信回路5が実装されている。プリント配線基板4のうち無線通信回路5が実装されている領域においては、その裏面側がグランド面4aとして形成されている。これにより、無線通信回路5から発せられるノイズ等の不要輻射を防止することができる。
For example, a wiring pattern, a through hole, a land, and the like are configured on the printed
この無線通信回路5は、例えばブルートゥース(登録商標)規格に準拠した近距離無線通信機能を備えた通信回路であり、マイクロストリップラインやストリップラインを通じて給電点5aからアンテナ6に対して高周波信号(無線信号)を給電するように構成されている。
The
アンテナ6は、第1および第2のエレメント部7および8を備えている。図1に示すように、第1のエレメント部7は、プリント配線基板4の表面部4bに対して配線パターンによってL字型形状の線状導体として形成されている。第1のエレメント部7のうち、X軸方向に沿ってパターン7aが形成されている。このパターン7aが第1のエレメント部7の無線信号の主輻射要素となる。
The
尚、第1のエレメント部7の形成領域に対応したプリント配線基板4の裏面にはグランド面4aは設けられていない。したがって、無線信号は第1のエレメント部7のパターン7aから効率良く放射されるようになる。第1のエレメント部7のうちZ軸方向(無線信号の主伝播方向に相当)に沿って形成されるパターンは、マイクロストリップライン等の伝送線路として機能するパターンであり、プリント配線基板4の裏面にグランド面4aが形成されている端部が給電点5aとして作用する。
Note that the
X軸方向に沿って形成される第1のエレメント部7のパターン7aは、例えばλ/4程度の長さで構成されており、X軸方向(水平方向)に電界の強い電磁波を発生するアンテナとして機能する。
The
第2のエレメント部8は、プリント配線基板4の表面部4bの法線方向(Y軸方向)に沿って長い線路8aを主体として線状導体とし構成される。この線路8aは、例えばワイヤがプリント配線基板4bの表面部4bの法線方向に延設されると共に、この延設端からプリント配線基板4の表面部4b側に折り返されプリント配線基板4のグランド面4aに対して電気的に導通接続(接地)されることにより構成されている。
The
この線路8aは、Y軸方向に沿った線路長が例えばλ/4未満の長さで構成されており、所謂ショートスタブとして機能するがY軸方向に電界の強い電磁波を輻射するための素子としても機能する。
The
以下、上述構成の作用について説明する。
無線通信回路5から信号がアンテナ6に対して給電されると、パターン7aがX軸方向に沿って電界の強い電磁波を輻射すると共に、線路8aがY軸方向に沿って電界の強い電磁波を輻射する。これにより、プリント配線基板4の表面部4bの平面方向に沿った偏波成分と当該プリント配線基板4の表面部4bの法線方向に沿った偏波成分とをプリント配線基板4の表面部4bの平面方向に沿って強く発生させることができる。また、給電点5aからパターン7aまでの線路長や給電点5aから線路8aまでの線路長を予め定められた所定長に対して予め設定することにより楕円偏波の無線信号を車載器1の前面側に対して輻射できるようになる。
The operation of the above configuration will be described below.
When a signal is fed from the
この場合、車載器1の前面側の無線端末Aの姿勢が様々な態様に変化し、無線端末Aと無線通信モジュール3との間の通信処理が良好となる偏波面が変化した場合であっても、プリント配線基板4の表面部4bに沿ったパターン7aのみでアンテナを構成するのに比較してより安定した通信性能を得ることができる。しかも、プリント配線基板4の表面部4bの片面にしか無線通信回路5を実装していないため無線通信モジュール3の高さを極力低くすることができる。
In this case, the attitude of the wireless terminal A on the front side of the vehicle-mounted device 1 changes to various modes, and the polarization plane where the communication processing between the wireless terminal A and the
X軸方向に沿って形成されるパターン7aの端部が開放していると共に、Y軸方向に沿って形成される線路8aがグランド面4aに対して折り返して構成されているため、Y軸方向に比してX軸方向に対して電界の強い電波を輻射したい場合に特に有効に作用する。
Since the end of the
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なるところは、第1のエレメント部7に代えてショートスタブとしても機能する第1のエレメント部10として構成し、第2のエレメント部8に代えて一般的なアンテナとして機能する第2のエレメント部11を適用して構成したところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the
図3に示すように、アンテナ6に代わるアンテナ9は、第1エレメント部7に代わる第1エレメント部10と、第2エレメント部8に代わる第2エレメント部11とを備えて構成される。
As shown in FIG. 3, an
第1のエレメント部10は、プリント配線基板4の表面部4bに対してパターン配線により形成されており、パターン配線領域においてはその裏面側に対してグランド面4aが設けられていない。また、第1のエレメント部10は、給電点5a側からグランド面4aの外方側(グランド面4aの設けられていない領域側:車載器1の前面側:Z軸方向側)に向けて延設されると共に、その延設端位置で折り返して給電点5a側(グランド面4a側)に向けて延設されている。
The
そして第1のエレメント部10は、その端部10bがグランド面4aに対して接続されており接地されている。したがって第1のエレメント部10は、ショートスタブとして機能すると共にその折り返し部10aがアンテナの主要素として機能する。この折り返し部10aは、X軸方向に沿って形成されており、例えばλ/4未満の所定長さで設定されている。
The
第2のエレメント部11は、プリント配線基板4の表面部4bに対してその法線方向に向けて設けられており例えばλ/4の長さでモノポールアンテナとして構成されている。この第2のエレメント部11は、例えばワイヤ等の線状導体により構成されている。
The
この場合、第1のエレメント部10の折り返し部10aは、プリント配線基板4の表面部4bに沿った方向に電界が強い電磁波を輻射すると共に、第2のエレメント部11は、プリント配線基板4の表面部4bの法線方向に対して電界が強い電磁波を輻射する。したがって、前述実施形態と略同様の作用効果を奏すると共に、第2のエレメント部11は折り返す必要がなくなり簡単な構造で構成することができ、X軸方向に比してY軸方向に対して電界の強い電波を輻射する必要がある場合に特に有効に作用する。
In this case, the folded
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態を示すもので、第1の実施形態と異なる部分は、第1の実施形態において説明したパターン7aおよび線路8aに対応する構成要素をショートスタブとして構成せず、アンテナとして一体に設けたところにある。第1の実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the constituent elements corresponding to the
図4に示すように、給電点5aからZ軸方向の車両前面側に向けて配線パターンが延設されており、この配線パターンを通じて第1のエレメント13に対して給電されている。この第1のエレメント13は、X軸方向に沿って構成された線状導体によるパターン13aによって構成されており、第1の実施形態の説明と同様に第1のエレメント13のパターン13aからX軸方向に沿って電界の強い電波が発生する。
As shown in FIG. 4, a wiring pattern extends from the
第1のエレメント13と給電点5aとの間に介在して第2のエレメント14が構成されている。この第2のエレメント14は、プリント配線基板4の表面部4bの法線方向(Y軸方向:上方)に対して延設するように構成された線路14aと、この線路14aの延設端から折り返して構成された線路14bとを備えて構成されている。
A
線路14bは、その折り返し端がプリント配線基板4上に構成された第1のエレメント13に対して導通接続されている。線路14aおよび14bやパターン13aはλ/4、もしくはλ/4未満の長さで構成されている。このような実施形態においても前述実施形態と略同様の作用効果を奏すると共に、給電点5aにおけるインピーダンスが高くなるため無線通信回路5の出力インピーダンスが高い場合に整合性を向上することができる。
The return end of the
(他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形もしくは拡張が可能である。
第1のエレメント部7のパターン7aをプリント配線基板4上に形成した実施形態を示したが、これに代えて一方向に長い金属板等の板状の線状導体をアンテナエレメントとして適用しても良い。この場合も略同様の作用効果を得ることができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications or expansions are possible.
Although the embodiment in which the
図面中、5は無線通信回路、6はアンテナ、7,10,13は第1のエレメント部、8,11,14は第2のエレメント部を示す。 In the drawings, 5 is a wireless communication circuit, 6 is an antenna, 7, 10 and 13 are first element portions, and 8, 11 and 14 are second element portions.
Claims (6)
基板平面に沿って形成された線状導体を含んで構成されると共に無線通信回路から給電される第1のエレメント部と、
前記基板平面に対して垂直に形成された線状導体を含んで構成されると共に前記無線通信回路から給電される第2のエレメント部とを備えたことを特徴とするアンテナ。 In an antenna mounted in a plane with respect to the substrate surface,
A first element portion configured to include a linear conductor formed along a substrate plane and fed from a wireless communication circuit;
An antenna, comprising: a linear conductor formed perpendicular to the substrate plane; and a second element portion fed from the wireless communication circuit.
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