JP2008283381A - Antenna device - Google Patents

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Toshikazu Hori
俊和 堀
Yoshitoshi Fujimoto
美俊 藤元
Makoto Yamaguchi
山口　　良
Keizo Cho
敬三 長
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna device which applies an electromagnetic band gap (EBG) structure and can improve radiation characteristics of a microstrip antenna (MSA). <P>SOLUTION: The antenna system is provided with a plurality of metal patch arrays which are arranged in parallel along both sides of the microstrip antenna 102. The resonance frequency of each metal patch 104 is higher than that of the microstrip antenna 102 and at least two arrays of metal patches 104 are arranged on both the sides of one direction of the microstrip antenna 102. A distance (d) from a feeding point P of the microstrip antenna 102 up to one side (b) is shorter than a distance from the center of the microstrip antenna 102 up to the side (b). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、より詳細には、マイクロストリップアンテナとＥＢＧ構造とを用いたアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device, and more particularly to an antenna device using a microstrip antenna and an EBG structure.

アンテナ技術は、移動通信を含む無線通信技術を支えるキー・テクノロジーの１つである。アンテナ技術のうち、マイクロストリップアンテナ（ＭＳＡ）を含む平面アンテナが最近特に注目を集めている。その主な理由は、フォトエッチング技術により構成されるため大量生産に適している、平面構造を有するためコンパクトに構成できる、設計性・装着性に優れているといった多様な利点があることによる。   Antenna technology is one of the key technologies that support wireless communication technologies including mobile communication. Among antenna technologies, planar antennas including microstrip antennas (MSA) have recently attracted particular attention. The main reason is that it has various advantages such as being suitable for mass production because it is constituted by photo-etching technology, having a planar structure and being compact, and being excellent in design and mountability.

ＭＳＡは、地板上に方形または円形の金属エレメントを設けた非常に薄いアンテナである。このアンテナは金属エレメント側に指向性があるが、単体では不要放射によりそれほど鋭い主ビームが得られない。   An MSA is a very thin antenna with a square or circular metal element on a ground plane. Although this antenna has directivity on the metal element side, a sharp main beam cannot be obtained by itself due to unnecessary radiation.

ＭＳＡの不要放射を抑制する技術として、無給電パッチを近接して配置する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。更に、狭間隔で周期的に配列された金属パッチにより構成されたＥＢＧ（電磁バンド−ギャップ）構造が、マイクロ波コンポーネントやアンテナに適用するために近年盛んに研究されている。   As a technique for suppressing unnecessary radiation of MSA, a method in which a parasitic patch is arranged close to each other is known (for example, see Patent Document 1). Furthermore, an EBG (electromagnetic band-gap) structure composed of metal patches periodically arranged at narrow intervals has been actively studied in recent years for application to microwave components and antennas.

ＥＢＧ構造は周波数バンド抑圧の特長を有しており、電波の不要放射を抑えることが可能である。有限地板上のＭＳＡでは、エッジの回折がリップルと背面放射として放射パターンに影響する。このため、ＭＳＡを実装した基板にＥＢＧ構造を適用すると、不要放射を抑えることができると考えられている。   The EBG structure has a feature of frequency band suppression, and can suppress unnecessary radiation of radio waves. In MSA on a finite ground plane, edge diffraction affects the radiation pattern as ripple and back radiation. For this reason, it is thought that unnecessary radiation can be suppressed when an EBG structure is applied to a substrate on which an MSA is mounted.

特開平９−２４６８５２号公報JP-A-9-246852

ＥＢＧ構造は、不要放射の抑制という効果を有しているが、従来考えられている構造では放射方向の利得を向上させることができていないという問題があった。   Although the EBG structure has an effect of suppressing unnecessary radiation, there has been a problem in that the gain in the radiation direction cannot be improved in the structure conventionally considered.

ＭＳＡの利得を向上する方法としては、アンテナ素子を複数配置し、それぞれに給電する方法(アレーアンテナ)が広く用いられている。しかしながら、アレーアンテナは各アンテナに電力を供給する必要があり、多素子アレーアンテナの場合には給電回路が複雑になり損失の要因となっている。   As a method for improving the gain of MSA, a method (array antenna) in which a plurality of antenna elements are arranged and power is supplied to each of them is widely used. However, the array antenna needs to supply power to each antenna, and in the case of a multi-element array antenna, the feeder circuit becomes complicated and causes a loss.

この問題は、従来のＥＢＧ構造において主たる放射特性を向上させる構成法が明らかにされていなかったことに起因している。   This problem is caused by the fact that a construction method for improving main radiation characteristics in the conventional EBG structure has not been clarified.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＥＢＧ構造を適用したＭＳＡの放射特性を向上することが可能なアンテナ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an antenna device capable of improving the radiation characteristics of an MSA to which an EBG structure is applied.

このような目的を達成するために、本発明では、ＥＢＧ構造をＭＳＡの両側に配置したアンテナにおいて、そのＥＢＧ列を指向性利得が最大になるような距離に配置した。   In order to achieve such an object, in the present invention, in the antenna in which the EBG structure is arranged on both sides of the MSA, the EBG column is arranged at a distance that maximizes the directivity gain.

本発明の一実施形態によれば、本発明に係るアンテナ装置は、マイクロストリップアンテナを挟んで平行に配列された複数の金属パッチの列を備えたアンテナ装置であって、前記複数の金属パッチは前記マイクロストリップアンテナより共振周波数が高く、前記マイクロストリップアンテナの両側に少なくとも２列配列されており、前記金属パッチの列に含まれた隣接する金属パッチの中心間の距離は全て等しい。   According to an embodiment of the present invention, an antenna device according to the present invention includes an array of metal patches arranged in parallel across a microstrip antenna, the plurality of metal patches being The resonance frequency is higher than that of the microstrip antenna, and at least two rows are arranged on both sides of the microstrip antenna, and the distances between the centers of adjacent metal patches included in the row of the metal patches are all equal.

このような構成により、利得を向上させ、指向性を鋭くすることが可能となる。   With such a configuration, gain can be improved and directivity can be sharpened.

ここで、マイクロストリップアンテナの片側に配置された金属パッチの列の中心軸間の距離は、前記金属パッチの列に含まれた隣接する金属パッチの中心間の距離と等しいものとすることができる。   Here, the distance between the central axes of the metal patch rows arranged on one side of the microstrip antenna may be equal to the distance between the centers of adjacent metal patches included in the metal patch row. .

また、金属パッチの列は、前記マイクロストリップアンテナが発生させる電界の向きと垂直に配置されているものとすることができる。   Further, the metal patch rows may be arranged perpendicular to the direction of the electric field generated by the microstrip antenna.

また、マイクロストリップアンテナは長方形であり、前記金属パッチの列は前記長方形の短辺と平行に配列されているものとすることができる。   The microstrip antenna may be a rectangle, and the rows of the metal patches may be arranged in parallel with the short sides of the rectangle.

ここで、前記マイクロストリップアンテナの中心から、該マイクロストリップアンテナに最も近い前記金属パッチの列の中心を通る軸までの距離は、前記マイクロストリップアンテナの共振波長の０．４〜０．８倍であることが好ましい。   Here, the distance from the center of the microstrip antenna to the axis passing through the center of the row of the metal patches closest to the microstrip antenna is 0.4 to 0.8 times the resonance wavelength of the microstrip antenna. Preferably there is.

また、前記金属パッチの列に含まれる金属パッチの数は３以上であることが好ましい。   The number of metal patches included in the metal patch row is preferably 3 or more.

本発明によれば、不要放射を抑制するＥＢＧ構造を適用したＭＳＡにおいて、給電損失がなくなり所望放射方向の利得が向上するという効果を奏する。   According to the present invention, in an MSA to which an EBG structure that suppresses unnecessary radiation is applied, there is an effect that a feeding loss is eliminated and a gain in a desired radiation direction is improved.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１および図２は、本実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す。これらの図に示すように、アンテナ装置は、矩形のＭＳＡ１０２と、当該ＭＳＡとほぼ同一平面上に、当該ＭＳＡの１辺と平行に配列された複数の矩形の金属パッチ１０４とを含んでいる。これら２種類の金属エレメントは、銅製または真鍮製とすることができる。   1 and 2 show the configuration of the antenna device according to the present embodiment. As shown in these drawings, the antenna device includes a rectangular MSA 102 and a plurality of rectangular metal patches 104 arranged on the substantially same plane as the MSA and in parallel with one side of the MSA. These two types of metal elements can be made of copper or brass.

ＭＳＡ１０２の横の長さａおよび縦の長さｂには、ａ＞ｂという関係がある。また、金属パッチ１０４は、ＭＳＡ１０２よりも高い共振周波数を有する。   The horizontal length a and the vertical length b of the MSA 102 have a relationship of a> b. In addition, the metal patch 104 has a higher resonance frequency than the MSA 102.

アンテナ装置の背面には、ＭＳＡ１０２と金属パッチ１０４より面積の広い接地金属面１０８が設けられている。この接地金属面１０８も金属エレメントと同様に、銅製または真鍮製とすることができる。複数の金属パッチ１０４は距離ｈを隔てて接地金属面１０８に接続したマッシュルーム型ＥＢＧ構造を構成しており、ＭＳＡ１０２の一方向の両側に２列ずつ周期（金属パッチの中心間の距離）Ｔで配列されている。   A ground metal surface 108 having a larger area than the MSA 102 and the metal patch 104 is provided on the rear surface of the antenna device. The ground metal surface 108 can be made of copper or brass as well as the metal element. The plurality of metal patches 104 constitute a mushroom type EBG structure connected to the ground metal surface 108 with a distance h, and the period (distance between the centers of the metal patches) T is two rows on each side of the MSA 102 in one direction. It is arranged.

以下、金属パッチを周期的に配列した構造をＥＢＧ構造と呼び、ＥＢＧ構造に含まれる金属パッチの各列をＥＢＧ列と呼ぶ。この場合において、金属パッチはＥＢＧ要素とも呼ばれる。   Hereinafter, a structure in which metal patches are periodically arranged is called an EBG structure, and each row of metal patches included in the EBG structure is called an EBG row. In this case, the metal patch is also called an EBG element.

図１に示す例では、ＥＢＧ列１０６がＭＳＡ１０２の左右両側に、Ｙ軸に平行に配置されている。以下、このような配置を「Ｙ−配置」という。ここで、ＥＢＧ列１０６はそれぞれ６個のＥＢＧ要素１０４で構成される。   In the example shown in FIG. 1, the EBG rows 106 are arranged on the left and right sides of the MSA 102 in parallel with the Y axis. Hereinafter, such an arrangement is referred to as “Y-arrangement”. Here, each EBG row 106 is composed of six EBG elements 104.

図２に示す例では、ＥＢＧ列１０６がＭＳＡ１０２の上下に、Ｘ軸に平行に配置されている。以下、このような配置を「Ｘ−配置」という。ここで、ＥＢＧ列１０６はそれぞれ６個のＥＢＧ要素１０４で構成される。   In the example shown in FIG. 2, the EBG rows 106 are arranged above and below the MSA 102 in parallel with the X axis. Hereinafter, such an arrangement is referred to as an “X-arrangement”. Here, each EBG row 106 is composed of six EBG elements 104.

図３を参照し、ＥＢＧ列の数え方について説明する。ＥＢＧ列は、ＭＳＡを挟む形でＭＳＡの中心から対称的に配置された１対の列を１列と数える。従って、ＥＢＧ３０４がＭＳＡ３０２の両側に２列ずつ配置されている場合に、ＥＢＧ列３０６は２列となる。   With reference to FIG. 3, how to count the EBG sequence will be described. In the EBG column, a pair of columns arranged symmetrically from the center of the MSA with the MSA interposed therebetween is counted as one column. Therefore, when two EBGs 304 are arranged on both sides of the MSA 302, the EBG column 306 becomes two columns.

ＥＢＧ３０４が縦に配列されている場合は、全て周期Ｔで配列される。ＥＢＧ列３０６が２以上の場合には、横方向にもＥＢＧ構造が配列されるが、このときの配列の周期も、縦方向と同じくＴとなる。即ち、ＭＳＡ３０２の片側に配置された金属パッチの列３０６の中心軸間の距離は、金属パッチの列３０６に含まれた隣接する金属パッチ３０４の中心間の距離と等しくＴである。   When the EBGs 304 are arranged vertically, they are all arranged with a period T. When the number of EBG columns 306 is two or more, the EBG structures are also arranged in the horizontal direction, but the arrangement period at this time is also T as in the vertical direction. That is, the distance between the central axes of the metal patch rows 306 disposed on one side of the MSA 302 is equal to T between the centers of adjacent metal patches 304 included in the metal patch row 306.

再び図１および図２を参照すると、ＥＢＧ構造と方形ＭＳＡの間の距離ｄは、最も近いＥＢＧ列の中心を通る軸とＭＳＡの中心間の距離と定義される。距離ｄは、後述するようにＭＳＡの共振波長の０．４〜０．８倍であることが望ましい。   Referring again to FIGS. 1 and 2, the distance d between the EBG structure and the square MSA is defined as the distance between the axis through the center of the nearest EBG column and the center of the MSA. The distance d is preferably 0.4 to 0.8 times the resonance wavelength of the MSA as will be described later.

また、図１に示す例では、辺ｂの一方の中点から延びる垂線上であって、辺ｂからの距離ｃの位置Ｐに給電点が位置し、給電ラインＬを介して電力が供給される。このように給電点を配置すると、ＭＳＡ１０２内で図面横方向に電流が流れて電界の向き（Ｅ方向）が図面横方向に発生する。ＥＢＧ列は、マイクロストリップアンテナが発生させる電界の向きと平行な配置（Ｈ−面配置）ではなく、電界の向きと垂直な配置（Ｅ−面配置）とする。   Further, in the example shown in FIG. 1, the feeding point is located at a position P at a distance c from the middle point of the side b and is a distance c from the side b, and power is supplied via the feeding line L. The When the feeding point is arranged in this way, a current flows in the MSA 102 in the horizontal direction of the drawing, and the direction of the electric field (E direction) is generated in the horizontal direction of the drawing. The EBG array is not arranged parallel to the direction of the electric field generated by the microstrip antenna (H-plane arrangement) but arranged perpendicular to the direction of the electric field (E-plane arrangement).

本実施形態に係るアンテナ装置を実際に製造する場合、ＭＳＡおよび金属パッチは、銅または真鍮の金属板を切り取ることにより形成することができる。この場合、金属パッチと短絡ピンとの接続、および有限地板と短絡ピンとの接続は、半田付けにより行うことができる。また、有限地板に穴を開けて給電ラインを通し、当該給電ラインの一端にＭＳＡを半田付けにより接続することができる。   When the antenna device according to the present embodiment is actually manufactured, the MSA and the metal patch can be formed by cutting a copper or brass metal plate. In this case, the connection between the metal patch and the short-circuit pin, and the connection between the finite ground plane and the short-circuit pin can be performed by soldering. Further, it is possible to make a hole in the finite ground plane, pass the power supply line, and connect the MSA to one end of the power supply line by soldering.

以上述べた以外にも、種々の実施形態が可能である。   Various embodiments other than those described above are possible.

例えば、上述の実施形態では接地金属面と、ＭＳＡおよびＥＢＧ構造との間には何も設けられていないが、テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）基板やＢＴレジン基板などの誘電体基板上にＭＳＡ等を設けることとしてもよい。この場合、ＭＳＡやＥＢＧ構造等の金属エレメントを誘電体基板上にエッチングで形成することが可能である。   For example, in the above embodiment, nothing is provided between the ground metal surface and the MSA and EBG structures, but the MSA is formed on a dielectric substrate such as a Teflon (PTFE) substrate or a BT resin substrate. Etc. may be provided. In this case, a metal element such as an MSA or EBG structure can be formed on the dielectric substrate by etching.

また、上述の実施形態ではマッシュルーム型ＥＢＧ構造を例に挙げたが、接地されていないＥＢＧ構造を採用しても本発明の効果を奏することができる。   Moreover, although the mushroom type EBG structure was mentioned as an example in the above-mentioned embodiment, even if it employ | adopts the EBG structure which is not earth | grounded, there can exist the effect of this invention.

また、上述の実施形態では、辺ｂの一方の中点から延びる垂線上であって、辺ｂからの距離ｃの位置Ｐに給電点が位置するが、給電点は更に上下方向にずれて、辺ａのいずれか一方の近くに位置してもよい。この場合は電界の向きが図面縦方向にも発生するので、図1のようにＭＳＡの左右にＥＢＧ列を配置するだけでなく、上下にもそれぞれ２列のＥＢＧ列を配置したほうが、効果が高くなる。   Further, in the above-described embodiment, the feeding point is located at a position P at a distance c from the side b on the perpendicular extending from one midpoint of the side b, but the feeding point is further shifted in the vertical direction, It may be located near either one of the sides a. In this case, since the direction of the electric field also occurs in the vertical direction of the drawing, it is more effective not only to arrange the EBG columns on the left and right sides of the MSA as shown in FIG. 1, but also to arrange two EBG columns on the upper and lower sides respectively. Get higher.

本発明は、ＭＳＡが正方形、円形、楕円形のいずれでも効果を奏することができる。但し、ＥＢＧ列をＥ−面配置とした場合に効果が高い。   The present invention can be effective when the MSA is square, circular, or elliptical. However, the effect is high when the EBG rows are arranged in the E-plane.

以上述べた形態以外にも種々の変形が可能である。しかしながら、特許請求の範囲に記載された技術思想に基づくものである限り、その変形は本発明の技術範囲内となる。   Various modifications other than those described above are possible. However, as long as it is based on the technical idea described in the claims, the modifications are within the technical scope of the present invention.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

図１に示すアンテナ装置について、シミュレータ（ＰＬＡＮＣ−ＭＭ）を用いて解析を行った。解析モデルは、材料を理想的な金属とし、ＭＳＡが周波数２．０ＧＨｚで動作するように設計した。ＭＳＡのサイズは、ａ＝６６ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、ｃ＝７．５ｍｍとした。そして、ＥＢＧ金属パッチの幅ｗを３０ｍｍとし、半径ｒが１ｍｍである短絡ピンによってショートした。配列の周期Ｔは３２ｍｍとした。また、ＭＳＡおよび金属パッチは、無限大の地板から距離ｈ＝１０ｍｍ離して配置した。これらのパラメータは、ＭＳＡの共振周波数における禁止帯の特性を持つように選ばれている。   The antenna device shown in FIG. 1 was analyzed using a simulator (PLLAN-MM). The analytical model was designed so that the material is an ideal metal and the MSA operates at a frequency of 2.0 GHz. MSA sizes were a = 66 mm, b = 50 mm, and c = 7.5 mm. The EBG metal patch was short-circuited by a short-circuit pin having a width w of 30 mm and a radius r of 1 mm. The period T of the array was 32 mm. Further, the MSA and the metal patch were arranged at a distance h = 10 mm from an infinite ground plane. These parameters are selected so as to have forbidden band characteristics at the resonance frequency of the MSA.

図４は、図１に示すようにＹ−配置のＥＢＧ構造がＭＳＡの左右両側に位置しているときのＥ−面放射パターン（ｘ−ｚ面）を示す。ＥＢＧ列の数は、図４（ａ）の場合は１列であり、図４（ｂ）の場合は３列である。１列のＥＢＧ構造のＭＳＡの放射パターンは、図４（ａ）で示されるようにＥＢＧ構造の影響で劣化した。他方、３列のＥＢＧ構造ＭＳＡの放射パターンは図４（ｂ）で示されるように改善され、指向性利得はより高くなった。   FIG. 4 shows an E-plane radiation pattern (xz plane) when the Y-arranged EBG structure is located on the left and right sides of the MSA as shown in FIG. The number of EBG columns is one in the case of FIG. 4A, and is three in the case of FIG. 4B. The radiation pattern of one row of EBG-structured MSAs deteriorated due to the influence of the EBG-structure as shown in FIG. On the other hand, the radiation pattern of the three-row EBG structure MSA was improved as shown in FIG. 4B, and the directivity gain was higher.

図５は、図１に示すようにＹ−配置のＥＢＧ列がＭＳＡの左右両側に位置しているときの距離ｄと指向性の利得との関係を示す。図５のパラメータはＥＢＧ列の数である。図５より、ＭＳＡが距離ｄ＝０．４λ〜０．８λにおいて指向性利得が向上し、ｄ＝０．５５λ〜０．６λのときに最大指向性になることがわかった。そして、ＥＢＧ列の数が増加するに従って、ＥＢＧ構造ＭＳＡの最大指向性利得は、より向上した。ここで、ＭＳＡ単体の指向性利得は９．２ｄＢｉである。従って、ＥＢＧ構造を適用したＭＳＡの最大指向性利得はＭＳＡ単体よりおよそ２ｄＢ向上した。   FIG. 5 shows the relationship between the distance d and the directivity gain when the Y-arranged EBG rows are located on the left and right sides of the MSA as shown in FIG. The parameter in FIG. 5 is the number of EBG columns. From FIG. 5, it was found that the directivity gain of the MSA is improved at a distance d = 0.4λ to 0.8λ, and the maximum directivity is obtained when d = 0.55λ to 0.6λ. As the number of EBG columns increases, the maximum directivity gain of the EBG structure MSA is further improved. Here, the directivity gain of the single MSA is 9.2 dBi. Therefore, the maximum directivity gain of the MSA to which the EBG structure is applied is improved by about 2 dB as compared with the MSA alone.

図６はＥＢＧ列数と最大指向性利得（ｄＢｉ）との関係を示す。Ｙ−配置の場合には、ＥＢＧ列数が増加するに従って、最大指向性利得が増加した。また、ＥＢＧ構造を適用したＭＳＡの指向性利得は、ＥＢＧ構造のないＭＳＡの指向性利得より高くなった。本実施例に係るＥＢＧ構造による指向性利得の改善は、４列のＹ−配置のＥＢＧ構造の場合において２．１ｄＢであった。   FIG. 6 shows the relationship between the number of EBG columns and the maximum directivity gain (dBi). In the Y-configuration, the maximum directivity gain increased as the number of EBG columns increased. In addition, the directivity gain of the MSA to which the EBG structure is applied is higher than the directivity gain of the MSA without the EBG structure. The improvement of the directivity gain by the EBG structure according to the present example was 2.1 dB in the case of the EBG structure having four rows of Y-arrangements.

図７は、指向性利得が最大であるときのＥＢＧ列数と最適な距離ｄoptとの関係を示し、縦軸は最適な距離ｄoptを波長λで割った値としている。同図から、最適な距離ｄoptはＥＢＧ構造の配置に依存していることがわかった。また、Ｘ−配置のＥＢＧ列数が２から４であるときに、距離ｄoptが０．８λであることがわかった。更に、Ｙ−配置ＥＢＧ構造の最適な距離ｄoptはＸ−配置ＥＢＧ構造のそれより狭いことがわかった。 FIG. 7 shows the relationship between the number of EBG sequences and the optimum distance d opt when the directivity gain is maximum, and the vertical axis is a value obtained by dividing the optimum distance d opt by the wavelength λ. From the figure, it was found that the optimum distance d opt depends on the arrangement of the EBG structure. It was also found that the distance d opt was 0.8λ when the number of EBG rows in the X-configuration was 2 to 4. Furthermore, it has been found that the optimum distance d opt for the Y-configuration EBG structure is narrower than that for the X-configuration EBG structure.

図８は、最大指向性利得のときのＭＳＡの放射パターンを示す。図８（ａ）はＹ−配置ＥＢＧ構造におけるＥ−面放射パターン（ｘ−ｚ面）を示し、図８（ｂ）はＸ−配置ＥＢＧ構造におけるＨ−面放射パターン（ｙ−ｚ面）を示す。ＥＢＧ列数が増加するに従って、主ビームが鋭くなり、特にＹ−配置のＥＢＧ構造を適用したＭＳＡにおいて効果が顕著であることがわかった。   FIG. 8 shows the radiation pattern of the MSA at the maximum directivity gain. 8A shows an E-plane radiation pattern (xz plane) in the Y-configuration EBG structure, and FIG. 8B shows an H-plane radiation pattern (yz plane) in the X-configuration EBG structure. Show. As the number of EBG rows increased, the main beam became sharper, and it was found that the effect was particularly remarkable in MSA to which the Y-configuration EBG structure was applied.

本発明は、屋内基地局アンテナやブースター用アンテナとしての利用価値が高く、それらのサービス品質を向上させることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a high utility value as an indoor base station antenna or a booster antenna, and can improve the service quality thereof.

本発明の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the antenna apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the antenna apparatus which concerns on embodiment of this invention. ＥＢＧ列の数え方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to count an EBG row | line | column. （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例にかかるＹ−配置のＥＢＧ構造がＭＳＡの両側に位置しているときのＥ−面放射パターン（ｘ−ｚ面）を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows an E-plane radiation pattern (xz surface) when the EBG structure of Y-configuration | positioning concerning the Example of this invention is located in the both sides of MSA. アンテナ装置の解析モデルにおける、Ｙ−配置のＥＢＧ列がＭＳＡの両側に位置しているときの距離ｄと指向性の利得との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance d when the EBG row | line | column of Y- arrangement | positioning is located in the both sides of MSA in the analytic model of an antenna apparatus, and a directivity gain. アンテナ装置の解析モデルにおける、ＥＢＧ列数と最大指向性利得との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of EBG rows | lines and the maximum directivity gain in the analysis model of an antenna apparatus. アンテナ装置の解析モデルにおける、指向性利得が最大であるときのＥＢＧ列数と最適な距離ｄoptとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the number of EBG row | line | columns when the directivity gain is the maximum, and the optimal distance dopt in the analysis model of an antenna apparatus. （ａ）はアンテナ装置の解析モデルにおけるＹ−配置ＥＢＧ構造のＥ−面放射パターン（ｘ−ｚ面）を示す図、（ｂ）はアンテナ装置の解析モデルにおけるＸ−配置ＥＢＧ構造のＨ−面放射パターン（ｙ−ｚ面）を示す図である。(A) is a figure which shows the E-plane radiation pattern (xz plane) of the Y-arrangement EBG structure in the analysis model of an antenna apparatus, (b) is the H-plane of the X-arrangement EBG structure in the analysis model of an antenna apparatus. It is a figure which shows a radiation pattern (yz plane).

符号の説明Explanation of symbols

１０２ マイクロストリップアンテナ
１０４ 金属パッチ
１０６ ＥＢＧ列
３０２ マイクロストリップアンテナ
３０４ 金属パッチ
３０６ ＥＢＧ列 102 Microstrip Antenna 104 Metal Patch 106 EBG Row 302 Microstrip Antenna 304 Metal Patch 306 EBG Row

Claims (6)

マイクロストリップアンテナを挟んで平行に配列された複数の金属パッチの列を備えたアンテナ装置であって、
前記複数の金属パッチは前記マイクロストリップアンテナより共振周波数が高く、前記マイクロストリップアンテナの両側に少なくとも２列配列されており、前記金属パッチの列に含まれた隣接する金属パッチの中心間の距離は全て等しいことを特徴とするアンテナ装置。 An antenna device comprising a plurality of rows of metal patches arranged in parallel across a microstrip antenna,
The plurality of metal patches have a resonance frequency higher than that of the microstrip antenna, and are arranged in at least two rows on both sides of the microstrip antenna, and a distance between centers of adjacent metal patches included in the row of the metal patches is An antenna device characterized in that all are equal. 前記マイクロストリップアンテナの片側に配置された金属パッチの列の中心軸間の距離は、前記金属パッチの列に含まれた隣接する金属パッチの中心間の距離と等しいことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。   The distance between the central axes of metal patch rows arranged on one side of the microstrip antenna is equal to the distance between the centers of adjacent metal patches included in the metal patch row. The antenna device according to 1. 前記金属パッチの列は、前記マイクロストリップアンテナが発生させる電界の向きと垂直に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the metal patch array is disposed perpendicular to a direction of an electric field generated by the microstrip antenna. 前記マイクロストリップアンテナは長方形であり、前記金属パッチの列は前記長方形の短辺と平行に配列されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna device according to any one of claims 1 to 3, wherein the microstrip antenna is rectangular, and the rows of the metal patches are arranged in parallel with the short sides of the rectangle. 前記マイクロストリップアンテナの中心から、該マイクロストリップアンテナに最も近い前記金属パッチの列の中心を通る軸までの距離は、前記マイクロストリップアンテナの共振波長の０．４〜０．８倍であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のアンテナ装置。   The distance from the center of the microstrip antenna to the axis passing through the center of the row of the metal patches closest to the microstrip antenna is 0.4 to 0.8 times the resonance wavelength of the microstrip antenna. The antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記金属パッチの列に含まれる金属パッチの数は３以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のアンテナ装置。   6. The antenna device according to claim 1, wherein the number of metal patches included in the metal patch row is three or more.
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