JP2011071639A - Planar antenna - Google Patents
Planar antenna Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011071639A JP2011071639A JP2009219422A JP2009219422A JP2011071639A JP 2011071639 A JP2011071639 A JP 2011071639A JP 2009219422 A JP2009219422 A JP 2009219422A JP 2009219422 A JP2009219422 A JP 2009219422A JP 2011071639 A JP2011071639 A JP 2011071639A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna element
- frequency switch
- parasitic antenna
- parasitic
- input terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
本発明は、マイクロ波又はそれより高い周波数の高周波信号である電波を放射する平面アンテナに係り、特に平面アンテナから放射される電波の指向方向を制御するために好適な技術に関する発明である。 The present invention relates to a planar antenna that radiates radio waves that are high-frequency signals of microwaves or higher frequencies, and particularly relates to a technique that is suitable for controlling the directivity direction of radio waves radiated from a planar antenna.
従来の平面アンテナで電波の放射方向を切り替えるための技術には、高周波スイッチを用いる方法があった。特に、センサ用途等特定方向のみに電波を傾けて放射する方法として、基板の一方の面に給電アンテナと無給電アンテナを形成し、前記同一基板面上に前記無給電アンテナと接続された伝送線路を設け、前記伝送線路と高周波スイッチを接続し、高周波スイッチの入力端子と出力端子の間が開放又は短絡であるとき、電波を給電アンテナ本来の放射方向から傾けた方向の放射方向と、前記本来の放射方向とに切り替えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような場合、高周波スイッチによって電波の放射方向を切り替えると、伝送線路もアンテナとして働くため干渉電波の放射方向が変化し、意図した方向に精度性良く電波を放射させることが困難であるという問題があった。実際に作製した伝送線路の寸法
も製造公差によるばらつきが存在し、放射方向が影響を受けることもあった。
また、高周波スイッチの入力端子と出力端子が短絡であるときに電波を給電アンテナ素子本来の放射方向から傾けることを試みると、高周波スイッチが電波の放射方向に影響を及ぼし、所定の方向に曲がらない場合があった。この原因として、高周波スイッチが有する電気長の影響が挙げられる。高周波スイッチは無給電アンテナ素子に接続されているため、入力端子と出力端子が短絡であるとき、高周波スイッチに接続された端子や内部の電気長がアンテナ素子の一部としてはたらき、無給電アンテナ素子の見かけの形状を変化させる。そのため、電波を傾けようとしたとき高周波スイッチによって見かけ上変化した箇所が影響を及ぼして電波放射方向が一部歪曲し、意図した方向に精度良く電波を放射させることは困難であった。
As a technique for switching the radiation direction of a radio wave with a conventional planar antenna, there is a method using a high frequency switch. In particular, as a method of radiating radio waves only in a specific direction, such as sensor applications, a transmission line in which a feeding antenna and a parasitic antenna are formed on one surface of a substrate and connected to the parasitic antenna on the same substrate surface When the transmission line and the high-frequency switch are connected, and the input terminal and the output terminal of the high-frequency switch are open or short-circuited, the radiation direction of the direction inclined from the original radiation direction of the feeding antenna, and the original (For example, refer to Patent Document 1).
In such a case, if the radiation direction of the radio wave is switched by a high-frequency switch, the transmission line also functions as an antenna, so that the radiation direction of the interference radio wave changes, and it is difficult to radiate the radio wave accurately in the intended direction. was there. The actual transmission line dimensions also vary due to manufacturing tolerances, and the radiation direction may be affected.
In addition, when the input terminal and output terminal of the high-frequency switch are short-circuited, if the radio wave is tilted from the original radiation direction of the feeding antenna element, the high-frequency switch affects the radiation direction of the radio wave and does not bend in a predetermined direction. There was a case. The cause is the influence of the electrical length of the high frequency switch. Since the high-frequency switch is connected to the parasitic antenna element, when the input terminal and output terminal are short-circuited, the terminal connected to the high-frequency switch and the internal electrical length act as part of the antenna element, and the parasitic antenna element Change the apparent shape of. For this reason, when an attempt is made to tilt the radio wave, a portion that is apparently changed by the high-frequency switch has an effect, and the radio wave radiation direction is partly distorted, making it difficult to accurately radiate the radio wave in the intended direction.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、高周波スイッチにより電波の放射方向を切り替え、その際高周波スイッチ自身が有する電気長の影響を受けること無く意図した特定方向に精度良く電波を放射する平面アンテナを実現することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to change the radiation direction of a radio wave by a high frequency switch, and at that time, specify the intended specification without being affected by the electrical length of the high frequency switch itself. It is to realize a planar antenna that radiates radio waves with high precision in the direction.
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、基板と、前記基板の一方の面に形成された給電アンテナ素子と、前記一方の面に形成された、前記給電アンテナ素子から所定の素子間距離だけ離れて配設された少なくとも一つの無給電アンテナ素子と、前記一方の面と対向する面に形成された接地電極と、前記無給電アンテナ素子に電気的に接続された、少なくとも一つの入力端子と、高周波が出力される少なくとも一つの出力端子とを備え、前記入力端子と前記出力端子の間を開放、又は短絡に切り替え可能な高周波スイッチと、を備えた平面アンテナであって、前記高周波スイッチは、前記給電アンテナ素子が配設された面と同一面側に配設され、前記一つの入力端子は前記無給電アンテナ素子に直接接続され、前記入力端子と前記出力端子の間が開放であるとき、前記無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相がプラスとなることを特徴とする平面アンテナを可能とした。
請求項１の構成とした場合、前記入力端子と前記出力端子が開放であるとき、前記無給電アンテナ素子は導波器としてはたらき、電波のメイン放射方向は前記給電アンテナ素子単体の時と比較して前記無給電アンテナ素子の存在方向に傾く。
このとき、前記高周波スイッチは前記無給電アンテナ素子に直接接続されているため前記伝送線路の影響が無い。さらに、前記高周波スイッチは前記入力端子と前記出力端子が開放状態であれば、見かけの電気長は端子の長さだけになり、前記端子は前記無給電アンテナ素子上に配設・接続されているため、見かけの形状にはほぼ影響しない。そのため、電波の放射パターンはほぼ変わらず、高周波スイッチの影響を受けること無く意図した特性方向のみに精度良く電波を放射することができる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the substrate, the feed antenna element formed on one surface of the substrate, and the feed antenna element formed on the one surface are predetermined. At least one parasitic antenna element disposed at a distance between the elements, a ground electrode formed on a surface facing the one surface, and at least electrically connected to the parasitic antenna element, A planar antenna comprising one input terminal and at least one output terminal from which a high frequency is output, and a high frequency switch capable of switching between the input terminal and the output terminal open or shorted. The high frequency switch is disposed on the same side as the surface on which the feeding antenna element is disposed, and the one input terminal is directly connected to the parasitic antenna element, and the input terminal When during the serial output terminal is opened, to allow the planar antenna in which the feeding radio frequency in the matching point of the parasitic antenna element phase is characterized by comprising a positive.
In the configuration of
At this time, since the high frequency switch is directly connected to the parasitic antenna element, there is no influence of the transmission line. Further, when the input terminal and the output terminal are in an open state, the apparent electrical length of the high-frequency switch is only the length of the terminal, and the terminal is disposed and connected to the parasitic antenna element. Therefore, the apparent shape is hardly affected. Therefore, the radiation pattern of the radio wave is not substantially changed, and the radio wave can be accurately radiated only in the intended characteristic direction without being affected by the high frequency switch.
また、請求項２記載の発明によれば、前記一つの入力端子は前記無給電アンテナ素子に直接接続され、前記入力端子と前記出力端子の間が短絡であるとき、前記短絡状態の高周波スイッチを搭載した前記無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相がマイナスとなることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナを可能とした。
この構成とした場合、前記高周波スイッチの見かけの電気長は前記無給電アンテナ素子の見かけの形状を変化させるが、前記無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相がマイナスかつアンテナゲインもマイナスであるため、前記給電アンテナ素子から放射される電波が前記無給電アンテナ素子で励振・放射することはほぼ無く、前記無給電アンテナ素子からの電波の放射がほぼ存在しないため、前記給電アンテナ素子と前記無給電アンテナ素子から構成される平面アンテナ全体としての電波の放射方向は高周波スイッチの影響をほぼ受けない。したがって、電波の放射方向は、前記給電アンテナ素子単体の時と略同一になる。
According to a second aspect of the present invention, when the one input terminal is directly connected to the parasitic antenna element, and the input terminal and the output terminal are short-circuited, the short-circuited high-frequency switch is 2. The planar antenna according to
In this configuration, the apparent electrical length of the high-frequency switch changes the apparent shape of the parasitic antenna element, but the phase of the feed radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is negative and the antenna gain is also negative. Therefore, the radio wave radiated from the feed antenna element is hardly excited / radiated by the parasitic antenna element, and there is almost no radio wave radiation from the parasitic antenna element. The radiation direction of the radio wave as a whole of the planar antenna composed of the parasitic antenna elements is hardly affected by the high frequency switch. Therefore, the radiation direction of the radio wave is substantially the same as that of the single feeding antenna element.
本発明によれば、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子から形成される平面アンテナにおいて、アンテナに接続した高周波スイッチによってアンテナの電波放射方向を切り替え、高周波スイッチの影響を受けず、意図した特定方向のみに精度良く電波を放射できるという効果がある。 According to the present invention, in a planar antenna formed of a feeding antenna element and a parasitic antenna element, the radio wave radiation direction of the antenna is switched by a high frequency switch connected to the antenna, and is not affected by the high frequency switch, but only in the intended specific direction. The effect is that radio waves can be radiated with high accuracy.
以下、図面を参照しながら、本発明における平面アンテナを実施するための形態に
ついて詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments for implementing a planar antenna according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施形態に従う平面アンテナの構成例を示す斜視図である。さ
らに、図１の一部を拡大した上面図を図２に、断面図を図３に示す。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a planar antenna according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 is an enlarged top view of a part of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view.
平面アンテナ１２では、基板１の一方の面に給電アンテナ素子３が配設され、給電
アンテナ素子３の励振方向に対して横方向に無給電アンテナ素子５が形成されてお
り、基板１の前記一方の面と対向する面に接地電極２が接続されている。
本実施例においては、図中に二つ存在する出力端子８は共に接地端であり、高周波
スイッチ１１は基板の接合部６と導通孔１３を介して接地電極２に繋がっている。
In the
In the present embodiment, two
給電アンテナ素子３は、マイクロストリップアンテナ構造をなす素子であり、給電
点４よりマイクロ波信号源から直接的にマイクロ波電力の給電を受ける。給電アンテ
ナ素子３は導体のパターンであり、励振方向の一辺の長さは約λg／２（但しλg
は波長）である。
給電点４は給電アンテナ素子３のインピーダンスが略５０Ωとなる点に設けられ
ることが望ましく、給電アンテナ素子３は給電点４に特定周波数（例えば、１０．５
２５ＧＨｚ、２４．１５ＧＨｚ、または７６ＧＨｚなど）の電波を受け、給電される。
The
Is the wavelength).
The feeding point 4 is preferably provided at a point where the impedance of the
25 GHz, 24.15 GHz, or 76 GHz) is received and supplied with power.
無給電アンテナ素子５は、給電アンテナ素子３から所定の素子間距離だけ離れて配
設されている。無給電アンテナ素子５の寸法は、給電アンテナ素子３のそれとほぼ同
じとしても良いし、異なっていても良い。励振方向の長さは、使用する電波の波長や、
必要とする特性に応じて調整する。
The
Adjust according to the required characteristics.
高周波スイッチ１１は、電波を入力する入力端子７と、入力された電波を出力する
出力端子８、高周波スイッチ１１を駆動させるための電源を供給する電源供給端子９、
そしてそれらの端子が半導体に接続されている筐体部１０からなる。入力端子７は無
給電アンテナ素子５に直接接続されており、出力端子８と、電源供給端子９は基板１
と接合部６で接続されている。
高周波スイッチ１１は、例えば電源供給端子９に与える電位差によって、入力端子
７と出力端子８の間の短絡、開放を切り替えることができる。
高周波スイッチ１１として用いる部品としては、ガリウム砒素電界効果トランジス
タ（ＧａＡｓＦＥＴ）でも良いし、所望の高周波に対応したトランジスタ、ダイオー
ド、オペアンプでも良く、スイッチとして機能する高周波スイッチであれば使用する
ことができる。
The
These terminals consist of a
And are connected at the
The high-
The component used as the high-
高周波スイッチ１１の入力端子７と出力端子８との間を短絡させるか開放させる
かで、高周波スイッチ１１を接続した無給電アンテナ素子５の整合点における給電電
波周波数の位相は変化する。
無給電アンテナ素子５の整合点における給電電波周波数の位相を給電アンテナ素
子３に対して遅らせたり進めたりすることにより、電波の放射方向は変化する。
電波の放射方向の変化は、給電アンテナ素子３から放射された電波が無給電アンテ
ナ素子５を励振させ、無給電アンテナ素子５からも電波の放射が起こり、給電アンテ
ナ素子３と無給電アンテナ素子５からそれぞれ放射された電波が空間結合を起こすため
に起きる。
Depending on whether the
By delaying or advancing the phase of the feed radio frequency at the matching point of the
The change in the radiation direction of the radio wave is that the radio wave radiated from the
本発明では、入力端子７と出力端子８の開放時に、無給電アンテナ素子５の整合点 における給電電波周波数の位相がプラスとなるように、無給電アンテナ素子５の寸法 を調整する。無給電アンテナ素子５の寸法は、得たい電波の放射特性によって適宜調 整する。無給電アンテナ素子５に 高周波スイッチ１１を接続すると、インピーダン スが変化するため位相も変化する。
高周波スイッチ１１の入力端子７と出力端子８の間が開放か短絡かによっても位 相は異なる。短絡時は開放時と比較して見かけの伝送線路が長くなるため、位相は開 放時よりも負の側に動く。
そのため、位相変化に応じた寸法の調整は無給電アンテナ素子５に入力端子７と出 力端子８が開放である状態の高周波スイッチ１１を接続して行なわなければならな い。
In the present invention, when the
The phase varies depending on whether the
For this reason, the dimensions must be adjusted in accordance with the phase change by connecting the high-
図４に、各辺Ａｍｍの給電アンテナ素子のみで構成される平面アンテナの構成例の
上面図を示し、図５にそのときの電波放射パターンを示す。
このとき、電波は特定の方向に偏ることは無く円形に放射されている。
FIG. 4 shows a top view of a configuration example of a planar antenna composed only of feeding antenna elements with sides Amm, and FIG. 5 shows a radio wave radiation pattern at that time.
At this time, the radio waves are radiated in a circular shape without being biased in a specific direction.
図６に、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子から構成され、無給電アンテナ素
子の整合点における給電電波周波数の位相がプラスである平面アンテナ構成例の上
面図を示し、図７にそのときの電波放射パターンを示す。
このとき、給電アンテナ素子から所定の距離に無給電アンテナ素子を構成すること
によって、図５に比較して電波の放射方向が傾く。
Fig. 6 shows a top view of a planar antenna configuration example composed of a feeding antenna element and a parasitic antenna element, where the phase of the feeding radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is positive. The radio wave radiation pattern is shown.
At this time, by forming the parasitic antenna element at a predetermined distance from the feeding antenna element, the radiation direction of the radio wave is inclined as compared with FIG.
図８に、給電アンテナ素子と無給電アンテナ素子から構成され、無給電アンテナ素
子の整合点における給電電波周波数の位相がマイナスである平面アンテナの構成例 の上面図を示し、図９にそのときの 電波放射パターンを示す。
図９より、無給電アンテナ素子が設けられていても、無給電アンテナ素子の整合点
における整合点における給電電波周波数の位相がマイナスであれば給電アンテナ素
子のみのときとほぼ同じ電波放射 パターンになることが分かる。
無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相は無給電アンテナ素
子の寸法によって変化するため、電波を放射したい方向に応じ無給電アンテナ素子寸
法の調整を行なえば良い。
FIG. 8 shows a top view of a configuration example of a planar antenna composed of a feeding antenna element and a parasitic antenna element and having a negative phase of the feeding radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element. FIG. Shows the radio wave radiation pattern.
From FIG. 9, even if a parasitic antenna element is provided, if the phase of the feed radio frequency at the matching point at the matching point of the parasitic antenna element is negative, the radio wave radiation pattern is almost the same as that of the feed antenna element alone. I understand that
Since the phase of the feed radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element changes depending on the dimension of the parasitic antenna element, the parasitic antenna element dimensions may be adjusted according to the direction in which the radio wave is desired to be radiated.
図１０に、給電アンテナ素子と、高周波スイッチが接続された無給電アンテナ素子
から構成され、高周波スイッチを短絡したときに無給電アンテナ素子の整合点におけ
る給電電波周波数の位相がプラスである状態の平面アンテナの一例を近似モデルで
表した図を示し、図１１にそのときの電波放射パターンを示す。
無給電アンテナ素子に高周波スイッチを接続したとき、無給電アンテナ素子の寸法 が同一であっても、高周波スイッチを開放するか短絡するかによって整合点における
給電電波周波数の位相は異なるものとなる。そのため、無給電アンテナ素子の整合点
における給電電波周波数の位相をプラスにしたいかマイナスにしたいか、つまり電波
の放射方向を傾けたいか傾けたくないかによって、定めるべき無給電アンテナ素子寸 法は異なる値となる。図１０における無給電アンテナ素子寸法D１ｍｍは、高周波ス イッチを短絡したとき、整合点における給電電波周波数の位相がプラスとなる値であ る。
ここで、高周波スイッチを短絡させたときは高周波スイッチ内の電気長が影響し、 見かけのアンテナ面積が変化する。その変化分が、図１０中に示しているように、各 辺ｆｍｍのアンテナパターンで近似できる。
高周波スイッチを接続していない本来の矩形アンテナ形状であれば電波の放射は 図７のような傾き方をするが、図１１では図７に比べ電波放射に歪みがあることが分 かる。この歪みは、高周波スイッチ短絡による見かけのアンテナ面積の変化によって 生じるものである。図６に示す無給電アンテナ素子は、長さD１ｍｍでのみ励振され るが、図１０の無給電アンテナ素子は、場所によって長さD３ｍｍでの励振と（D３＋ ｆ）ｍｍでの励振両方が存在する。高周波スイッチ短絡時の無給電アンテナ素子は、 図１０中での右側と左側とで励振距離が異なるため励振のバランスに偏りが生じる ことにより、電波放射方向にも歪みが現れる。
したがって、無給電アンテナ素子に高周波スイッチを接続したとき、高周波スイッ チを短絡させた状態で電波の放射方向を傾けようとすると、高周波スイッチの影響に より意図した方向のみに精度良く電波を放射することが出来ない。
FIG. 10 shows a state in which a feeding antenna element and a parasitic antenna element to which a high frequency switch is connected are formed, and the phase of the feeding radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is positive when the high frequency switch is short-circuited. An example of the flat antenna is shown in an approximate model, and the radio wave radiation pattern at that time is shown in FIG.
When a high-frequency switch is connected to a parasitic antenna element, the phase of the fed radio frequency at the matching point differs depending on whether the high-frequency switch is opened or short-circuited, even if the dimensions of the parasitic antenna element are the same. Therefore, the dimensions of the parasitic antenna element to be determined differ depending on whether the phase of the feed radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is positive or negative, that is, whether the radio wave radiation direction is to be tilted or not to be tilted. Value. The parasitic antenna element dimension D 1 mm in FIG. 10 is a value at which the phase of the feed radio frequency at the matching point is positive when the high-frequency switch is short-circuited.
Here, when the high-frequency switch is short-circuited, the electrical length in the high-frequency switch is affected and the apparent antenna area changes. The change can be approximated by the antenna pattern of each side fmm as shown in FIG.
If the original rectangular antenna shape is not connected to the high-frequency switch, the radiation of the radio wave is inclined as shown in FIG. 7, but in FIG. 11, it can be seen that the radio wave radiation is distorted compared to FIG. This distortion is caused by a change in the apparent antenna area due to a short circuit of the high frequency switch. The parasitic antenna element shown in FIG. 6 is excited only at a length of D 1 mm, but the parasitic antenna element of FIG. 10 is excited at a length of D 3 mm and (D 3 + f) mm depending on the location. There are both excitations. The parasitic antenna element when the high-frequency switch is short-circuited has different excitation distances on the right side and the left side in FIG.
Therefore, when a high-frequency switch is connected to a parasitic antenna element, if you attempt to tilt the radiation direction of the radio wave while the high-frequency switch is short-circuited, the radio wave is radiated accurately only in the intended direction due to the influence of the high-frequency switch. I can't.
図１２に、給電アンテナ素子と、高周波スイッチが接続された無給電アンテナ素子
から構成され、高周波スイッチを開放したときに無給電アンテナ素子の整合点におけ
る給電電波周波数の位相がプラスである状態の平面アンテナの一例を近似モデルで
表した図を示し、図１３にそのときの電波放射パターンを示す。
図１２における無給電アンテナ素子寸法D４ｍｍは、高周波スイッチを開放したと きに整合点における給電電波周波数の位相がプラスとなる値である。
ここで、高周波スイッチを開放させているとき、高周波スイッチが見かけのアンテ ナ面積に影響を及ぼす部分は、高周波スイッチと無給電アンテナ素子を接続する端子 のみである。この端子とは、図１における入力端子７のことである。図１からも分か るように、入力端子７は無給電アンテナ素子に直接接続され端子はほぼ無給電アンテ ナ素子上に存在するため、高周波スイッチを開放させているときは無給電アンテナ素 子の見かけのアンテナ面積は元のアンテナ形状である矩形とほぼ同一であると考え られる。
したがって、図１２に示すように、無給電アンテナ素子に高周波スイッチを接続し ているときでも、高周波スイッチが開放状態であれば高周波スイッチが及ぼすアンテ ナの見かけの形状への影響は無視できる。
よって、無給電アンテナ素子に高周波スイッチが接続されていても、高周波スイッ チが開放状態であれば高周波スイッチは見かけのアンテナ面積の変化を生じさせる ことが無いため、その電波放射パターンは図１３に示すように図７とほぼ等しいもの となる。
したがって、開放状態の高周波スイッチを無給電アンテナ素子に接続し、整合点に おける給電電波周波数の位相がプラスとなるとき、高周波スイッチの影響無く、意図 した方向に精度良く電波を放射することが可能となる。
Fig. 12 shows a state in which a feed antenna element and a parasitic antenna element to which a high frequency switch is connected are formed, and the phase of the feed radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is positive when the high frequency switch is opened. An example of the planar antenna is shown in an approximate model, and the radio wave radiation pattern at that time is shown in FIG.
The parasitic antenna element dimension D 4 mm in FIG. 12 is a value at which the phase of the feed radio frequency at the matching point becomes positive when the high frequency switch is opened.
Here, when the high-frequency switch is opened, the only part where the high-frequency switch affects the apparent antenna area is the terminal connecting the high-frequency switch and the parasitic antenna element. This terminal is the
Therefore, as shown in FIG. 12, even when the high-frequency switch is connected to the parasitic antenna element, if the high-frequency switch is in an open state, the influence of the high-frequency switch on the apparent shape of the antenna can be ignored.
Therefore, even if a high-frequency switch is connected to the parasitic antenna element, if the high-frequency switch is in an open state, the high-frequency switch will not cause a change in the apparent antenna area. As shown, it is almost the same as FIG.
Therefore, when a high-frequency switch in an open state is connected to a parasitic antenna element and the phase of the feed radio frequency at the matching point is positive, it is possible to radiate radio waves accurately in the intended direction without the influence of the high-frequency switch. It becomes.
図１４に、給電アンテナ素子と、高周波スイッチが接続された無給電アンテナ素子
から構成され、高周波スイッチを短絡したときに無給電アンテナ素子の整合点におけ
る給電電波周波数の位相がマイナスである状態の平面アンテナの一例を近似モデル
で表した図を示し、図１５にそのときの電波放射パターンを示す。
図１４における無給電アンテナ素子寸法Ｄ４ｍｍは、高周波スイッチを短絡した ときに整合点における給電電波周波数の位相がマイナスとなる値である。図１２と同 じ寸法Ｄ４ｍｍであるのは、Ｄ４ｍｍは、接続している高周波スイッチの開放と短絡 を切り替えることによって無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の 位相がプラスとマイナスに切り替わる値であるためである。
ここで、高周波スイッチが短絡状態であるとき、高周波スイッチは無給電アンテナ 素子の見かけのアンテナ面積を変化させる。その変化分が、図１４中に示しているよ うに、各辺ｆｍｍのアンテナパターンで近似できる。
無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相がマイナスなので、電 波の放射方向は給電アンテナ素子のみで構成される平面アンテナとほぼ同一である。
したがって、短絡状態の高周波スイッチを接続していることによる無給電アンテナ
素子の見かけのアンテナ面積の変化は存在するが、そもそも整合点における給電電波 周波数の位相がマイナスであるため、無給電アンテナ素子は電波の放射方向に影響を 及ぼさず、前記給電アンテナ素子単体の時と略同一になる。
つまり、図１５は、図９とほぼ同一になる。
FIG. 14 shows a state in which a feeding antenna element and a parasitic antenna element to which a high frequency switch is connected are formed, and the phase of the feeding radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is negative when the high frequency switch is short-circuited. FIG. 15 shows a radio wave radiation pattern at that time.
The parasitic antenna element dimension D 4 mm in FIG. 14 is a value at which the phase of the feed radio frequency at the matching point becomes negative when the high-frequency switch is short-circuited. 12 that the a same dimension D 4 mm is D 4 mm is connected to the phase has a positive power supply radio frequency in the matching point of the parasitic antenna elements by switching the opening and short-circuit of the high-frequency switch has a negative This is because the value is switched to.
Here, when the high frequency switch is in a short-circuit state, the high frequency switch changes the apparent antenna area of the parasitic antenna element. The change can be approximated by an antenna pattern of each side fmm, as shown in FIG.
Since the phase of the feed radio frequency at the matching point of the parasitic antenna element is negative, the radiation direction of the radio wave is almost the same as that of a planar antenna composed of only the feed antenna element.
Therefore, although there is a change in the apparent antenna area of the parasitic antenna element due to the connection of the high-frequency switch in the short-circuit state, the parasitic antenna element is not the same because the phase of the fed radio frequency at the matching point is negative in the first place. It does not affect the radiation direction of the radio wave, and is almost the same as that of the single feeding antenna element.
That is, FIG. 15 is almost the same as FIG.
ここで、図２で示した平面アンテナについて、高周波スイッチ１１の入力端子７を
無給電アンテナ素子５における励振方向と直交する辺の略中央部へ接続するとする。
この場合、図中の高周波スイッチの端子形状であると右下の一つの出力端子８が無
給電アンテナ素子５と接触し、入力端子７と出力端子８が常に短絡した状態となり、
高周波スイッチ１１がスイッチとしての機能を果たさない。
この状況を防ぐ構造を、本発明の一実施形態に従う平面アンテナの構成例を示す上
面図として図１６に示す。
図１６で示した平面アンテナでは、無給電アンテナ素子を電気的に非導通である５
（ａ）と５（ｂ）の二部に分離する構造にしている。ここで、５（ｂ）は５（ａ）に
対して十分小さい。入力端子７は５（ａ）に、出力端子８（ｂ）は５（ｂ）に接続し
ている。
本構造とすることにより、入力端子７と出力端子８（ｂ）の構造的な短絡を防ぐこ
とが可能となる。
無給電アンテナ素子を電気的に非導通である５（ａ）と５（ｂ）の二部に分離する
方法には、無給電アンテナ素子の一部に溝を設ける方法や、無給電アンテナ素
子を最初から二部に分けて形成する方法等様々に考えられる。
ただしこの場合、無給電アンテナ素子を二部に分離することで、元の無給電アンテ
ナ素子の面積と比較して５（ａ）の面積が小さくなりすぎないよう、元の無給電アン
テナ素子の整合点における給電電波周波数の位相から大きくずれないよう留意しな ければならない。
Here, with respect to the planar antenna shown in FIG. 2, the
In this case, if the terminal shape of the high-frequency switch in the figure is one
The
A structure for preventing this situation is shown in FIG. 16 as a top view showing a configuration example of a planar antenna according to an embodiment of the present invention.
In the planar antenna shown in FIG. 16, the parasitic antenna element is electrically non-conductive.
The structure is separated into two parts (a) and 5 (b). Here, 5 (b) is sufficiently smaller than 5 (a). The
By adopting this structure, it is possible to prevent a structural short circuit between the
The method of separating the parasitic antenna element into two parts 5 (a) and 5 (b) that are electrically non-conductive includes a method of providing a groove in a part of the parasitic antenna element, and a parasitic antenna element. There are various methods such as a method of forming two parts from the beginning.
However, in this case, the parasitic antenna element is separated into two parts so that the area of 5 (a) does not become too small compared to the area of the original parasitic antenna element. Care must be taken not to deviate significantly from the phase of the feed radio frequency at the matching point.
図１７に、本発明の一実施形態に従う平面アンテナの構成例を示す上面図を示す。
ここで示す形状の高周波スイッチを用いる場合、入力端子７を無給電アンテナ素子５
における励振方向に直交する辺の略中央部に接続しても入力端子７と出力端子８が
構造的に短絡となることは無く、製造が容易となる。
上述の通り、用いる高周波スイッチの形状に応じて、無給電アンテナ素子との接続
位置や無給電アンテナ素子の形状を工夫すべきである。
FIG. 17 is a top view showing a configuration example of the planar antenna according to the embodiment of the present invention.
When the high frequency switch having the shape shown here is used, the
Even if it is connected to the substantially central part of the side orthogonal to the excitation direction, the
As described above, the connection position with the parasitic antenna element and the shape of the parasitic antenna element should be devised according to the shape of the high-frequency switch used.
図１８に、本発明の一実施形態に従う平面アンテナの構成例を示す上面図を示す。
ここで示すように複数の無給電アンテナ素子を用い、それぞれに接続された高周波ス イッチの開放と短絡を切り替えることによって、電波の放射方向を変化させることが できる。
図１８のような構成にした場合、各方向に無給電アンテナ素子が存在するため、意 図した方向に精度良く電波を放射させるためには、各無給電アンテナ素子に接続した 高周波スイッチが放射方向に影響を及ぼしてはならない。例えば、図１８中右方向に 電波を放射させたいとき、無給電アンテナ素子５（ｂ）と５（ｄ）の整合点における 給電電波周波数の位相がプラスとなるよう高周波スイッチを動作させる。このとき、 高周波スイッチが短絡状態で位相がプラスとなるとすると、無給電アンテナ素子５（ ｂ）と５（ｃ）により意図した放射方向に、高周波スイッチ１０（ｂ）と１０（ｄ） の影響による放射方向の歪みが加わり、意図した方向への電波の放射ができない。図 １８中、左右上下の４方向に電波を放射することを試みた場合、それぞれの放射方向 に高周波スイッチの影響が加わり、意図した４方向への放射を行なうことはできず、 この平面アンテナを用いた４方向に対するセンシングの精度は低いものとなる。
しかし、高周波スイッチが開放状態で各無給電アンテナ素子の整合点における給電 電波周波数の位相がプラスとなるとすると、高周波スイッチの影響なく給電アンテナ 素子５（ｂ）と５（ｄ）のみによって電波放射方向が定まるので、意図した方向のみ に精度良く電波を放射することができる。
図１８に示す構造の平面アンテナは、無給電アンテナ素子に接続する高周波スイッ チを開放状態としたときに無給電アンテナ素子整合点における給電電波周波数の位 相をプラスとすることによって、図１８中、左右上下の意図した４方向への電波の放 射方向切り替えが実現でき、４方向に対するセンシングも精度良く行なうことが可能 となる。
FIG. 18 is a top view showing a configuration example of the planar antenna according to the embodiment of the present invention.
As shown here, the radiation direction of radio waves can be changed by using a plurality of parasitic antenna elements and switching between open and short of the high-frequency switch connected to each.
In the case of the configuration shown in FIG. 18, there are parasitic antenna elements in each direction. Therefore, in order to accurately radiate radio waves in the intended direction, a high-frequency switch connected to each parasitic antenna element must be radiated. Should not be affected. For example, when a radio wave is desired to be radiated in the right direction in FIG. 18, the high frequency switch is operated so that the phase of the fed radio frequency at the matching point between the parasitic antenna elements 5 (b) and 5 (d) is positive. At this time, if the high frequency switch is short-circuited and the phase becomes positive, it is caused by the influence of the high frequency switches 10 (b) and 10 (d) in the radiation direction intended by the parasitic antenna elements 5 (b) and 5 (c). Radiation direction distortion is added and radio waves cannot be emitted in the intended direction. In Fig. 18, when attempting to radiate radio waves in the four directions of left, right, up and down, the influence of the high frequency switch is added to each radiation direction, and it is not possible to radiate in the intended four directions. The sensing accuracy for the four directions used is low.
However, if the phase of the feeding radio frequency at the matching point of each parasitic antenna element is positive when the high-frequency switch is open, the direction of radio wave radiation is affected only by the feeding antenna elements 5 (b) and 5 (d) without the influence of the high-frequency switch. Therefore, it is possible to radiate radio waves accurately only in the intended direction.
The planar antenna having the structure shown in FIG. 18 makes the phase of the feed radio frequency at the parasitic antenna element matching point positive when the high-frequency switch connected to the parasitic antenna element is opened. In addition, it is possible to switch the radiation direction of the radio waves in the intended four directions, left, right, up and down, and to perform sensing in the four directions with high accuracy.
本発明は、高周波スイッチによって電波の放射方向の切り替え可能で、その際高周 波スイッチの接続法や高周波スイッチの影響を受けること無く、意図した特定方向に 精度良く電波を放射する平面アンテナを実現するので、各方向の検波を高精度に行な うセンサとして使用できる。 The present invention realizes a planar antenna that can radiate radio waves accurately in the intended specific direction without being affected by the connection method of the high-frequency switch or the high-frequency switch. Therefore, it can be used as a sensor that performs detection in each direction with high accuracy.
１…基板
２…接地電極
３…給電アンテナ素子
４…給電点
５…無給電アンテナ素子
６…高周波スイッチと基板の接合部
７…高周波スイッチの入力端子
８…高周波スイッチの出力端子
９…高周波スイッチの電源供給端子
１０…高周波スイッチの筐体部
１１…高周波スイッチ
１２…本発明の平面アンテナ
１３…導通孔
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板の一方の面に形成された給電アンテナ素子と、
前記一方の面に形成された、前記給電アンテナ素子から所定の素子間距離だけ離れて配設された少なくとも一つの無給電アンテナ素子と、
前記一方の面と対向する面に形成された接地電極と、
前記無給電アンテナ素子に電気的に接続された、少なくとも一つの入力端子と、高周波が出力される少なくとも一つの出力端子とを備え、前記入力端子と前記出力端子の間を開放、又は短絡に切り替え可能な高周波スイッチと、
を備えた平面アンテナであって、
前記高周波スイッチは、
前記給電アンテナ素子が配設された面と同一面側に配設され、
前記一つの入力端子は前記無給電アンテナ素子に直接接続され、前記入力端子と前記出力端子の間が開放であるとき、
前記無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相がプラスとなることを特徴とする平面アンテナ。 A substrate,
A feeding antenna element formed on one surface of the substrate;
At least one parasitic antenna element formed on the one surface and disposed away from the feeding antenna element by a predetermined inter-element distance;
A ground electrode formed on a surface facing the one surface;
At least one input terminal electrically connected to the parasitic antenna element and at least one output terminal from which a high frequency is output are provided, and the input terminal and the output terminal are opened or switched to a short circuit. Possible high frequency switch,
A planar antenna comprising:
The high frequency switch is
Disposed on the same side as the surface on which the feeding antenna element is disposed;
The one input terminal is directly connected to the parasitic antenna element, and when the input terminal and the output terminal are open,
A planar antenna, wherein a phase of a feeding radio frequency at a matching point of the parasitic antenna element is positive.
前記短絡状態の高周波スイッチを搭載した前記無給電アンテナ素子の整合点における給電電波周波数の位相がマイナスとなることを特徴とする請求項１記載の平面アンテナ。 The one input terminal is directly connected to the parasitic antenna element, and when the input terminal and the output terminal are short-circuited,
2. The planar antenna according to claim 1, wherein a phase of a fed radio wave frequency at a matching point of the parasitic antenna element on which the high-frequency switch in the short-circuit state is mounted is negative.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009219422A JP2011071639A (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Planar antenna |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009219422A JP2011071639A (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Planar antenna |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011071639A true JP2011071639A (en) | 2011-04-07 |
Family
ID=44016499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009219422A Pending JP2011071639A (en) | 2009-09-24 | 2009-09-24 | Planar antenna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011071639A (en) |
-
2009
- 2009-09-24 JP JP2009219422A patent/JP2011071639A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10785833B2 (en) | Integrated solid state microwave power generation modules | |
| TWI757288B (en) | Solid state microwave heating apparatus with dielectric resonator antenna array, and methods of operation and manufacture | |
| US7187337B2 (en) | Planar antenna with slot line | |
| US9472855B2 (en) | Antenna device | |
| US9620863B2 (en) | Antenna device | |
| US10638559B2 (en) | Solid state microwave heating apparatus and method with stacked dielectric resonator antenna array | |
| JP2000236209A (en) | Antenna system | |
| JP4680097B2 (en) | Antenna device | |
| US9466886B2 (en) | Antenna device | |
| JP2016139965A (en) | Antenna device and array antenna device | |
| US9525207B2 (en) | Reconfigurable antenna structure with parasitic elements | |
| JP2008311688A (en) | Chip antenna | |
| JP6426493B2 (en) | Antenna structure and electronic device | |
| US20170288299A1 (en) | Antenna device | |
| JP2002330024A (en) | Slot antenna | |
| JP2008164354A (en) | High frequency sensor device | |
| TWI613866B (en) | Antenna structure with tunable radiation pattern | |
| JP2006340202A (en) | Antenna system and wireless communication device comprising the same | |
| JP2007088882A (en) | Antenna device | |
| JP2010139258A (en) | High frequency wave sensor device | |
| TWI608657B (en) | Antenna structure with tunable radiation pattern | |
| US10804609B1 (en) | Circular polarization antenna array | |
| JP2011071639A (en) | Planar antenna | |
| KR102099162B1 (en) | Antenna device | |
| JP7246583B2 (en) | antenna device |