JP2020161957A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本開示の第1の実施形態について図を用いて説明する。なお、以降において同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、構成の一部のみに言及している場合、他の部分については先に説明した実施形態の構成を適用することができる。
このように構成されたアンテナ装置1の動作を説明する。アンテナ装置1は、対向導体板30はその中央領域に設けられた短絡部40で地板10に短絡されており、かつ、対向導体板30の面積は、短絡部40が備えるインダクタンスと対象周波数において並列共振する静電容量を形成する面積となっている。
アンテナ装置1は、LC共振モードで動作することにより、アンテナ水平方向の全方向に地板垂直偏波を送受信できる。また、それと同時にアンテナ装置1は地板励振モードで動作することにより、アンテナ上方向に地板平行偏波を送受信できる。このように、アンテナ装置1は、互いに直交する方向にそれぞれ異なる偏波面を有する電波を送受信できる。
上述したアンテナ装置1は、例えば図11に示すように、車両のBピラー51の車室外側の面に、地板10がBピラー51の表面と対向し、かつ、X軸方向がBピラー51の長手方向(換言すれば車両高さ方向)に沿う姿勢で取り付け使用されればよい。あるいは、ドアパネル内部においてBピラー51と重なる部分に、上記の姿勢にて取り付けられていても良い。
アンテナ装置1は、図13に示すように、地板10の下側に地板10よりも大きい親地板50aを備えていても良い。親地板50aは、X軸方向、Y軸方向の何れにおいても1波長以上の長さを有する導体部材であることが好ましい。地板10を第1の地板とすれば、親地板50aは第2の地板に相当する。親地板50aとしての導体部材は、地板10と対向する表面が概ね平坦な部材であればよい。
アンテナ装置1は、変形例1にて言及している通り、地板10や、対向導体板30、短絡部40が形成されている支持板20を収容するケース60を備えていても良い。ケース60は例えば上下方向に分離可能に構成されているアッパーケースとロアケースとが組み合わさることで構成されている。ケース60は、例えばポリカーボネート(PC:polycarbonate)樹脂を用いて構成されている。なお、ケース60の材料としては、PC樹脂にアクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(いわゆるABS)を混ぜた合成樹脂や、ポリプロピレン(PP:polypropylene)など、多様な樹脂を採用できる。ケース60は、ケース底部61、ケース側壁部62、及びケース天板部63を備える。ケース底部61は、ケース60の底を提供する構成である。ケース底部61は、平板状に形成されている。ケース60内において回路基板100は、地板10がケース底部61と対向するように配置されている。ケース底部91と地板10との離隔はλ/25以下に設定されていることが好ましい。
支持板20において対向導体板30が配置されている側の面(以降、支持板上側面20a)には、図16に示すように、変復調回路や電源回路などを含む回路部80が形成されていてもよい。回路部80は、ICや、アナログ回路素子、コネクタなど、多様な部品の電気的集合体である。当該構成は、支持板20としてのプリント基板上に地板10や対向導体板30、短絡部40、回路部80を配置することによってアンテナ装置1が実現されている構成に相当する。図16中に示す81は、対向導体板30に給電するためのマイクロストリップ線路を示している。回路部80は例えば支持板上側面20aにおいて非対称部11の上方に位置する領域などに形成されていればよい。
地板10に対する対向導体板30の配置態様は、実施形態として開示した構成に限定されない。対向導体板30は地板10と同心となる位置からずれた位置に配置されていればよい。地板10に対する対向導体板30の配置態様としては、図17〜図20に例示するように多様な配置態様を採用することができる。図17〜図20では地板10と対向導体板30の位置関係を明示するために、支持板20は透過させている(つまり図示を省略している)。各図において非対称部11に相当する領域には、図7と同様にドットパターンのハッチングを付与している。各図の寸法は一例であって適宜変更可能である。
対称性維持部12と非対称部11とは、図21に示すように物理的に分断されてあって、スイッチ13を用いて両者の電気的な接続状態が切替可能に構成されていても良い。対称性維持部12と非対称部11との離隔は、両者が対象周波数に置いて電磁結合しない程度の値に、シミュレーションに基づき設定されていれば良い。スイッチ13がオフに設定されている場合、アンテナ装置1はLC共振モードでのみ動作する。スイッチ13がオンに設定されている場合、アンテナ装置1はLC共振モードと地板励振モードの両方で動作する。当該構成によれば、スイッチ13のオンオフによって、アンテナ装置1が地板励振モードで動作するか否かを制御可能となる。なお、本変形例の構成において、非対称部幅Wはλ/4や、λ/2など、λ/4の整数倍に設定されていることが好ましい。そのような設定によれば、地板励振モードとしての利得を高めることができる。
短絡部40は、図22に示すように、対向導体板30の中心からY軸方向に所定量(以降、短絡部オフセット量ΔSb)だけずれた位置に配置されていてもよい。当該構成によれば、対向導体板30上での電流分布の対称性が崩れ、対向導体板30からY軸方向に平行な直線偏波が放射されるようになる。具体的には次の通りである。
上述した第1実施形態では、対向導体板30が、地板10の中心からずれた位置に配置されていることを前提とした構成を開示したが、アンテナ装置1の構成はこれに限定されない。アンテナ装置1が変形例6に開示の構成を備える場合には、図25及び図26に示すように、対向導体板30は地板10と同心となる位置に配置されていても良い。換言すれば、短絡部40が対向導体板30の中心からずれた位置に配置されている構成においては、地板10は非対称部11を備えていなくとも良い。図25に示すLx2、Ly2は対向導体板30の対称軸を示している。図26に示すLx1、Ly1は地板10の対称軸を示している。
Claims (10)
- 平板状の導体部材である地板(10)と、
前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板(30)と、
前記対向導体板の中央領域に設けられてあって、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部(40)と、を備え、
前記短絡部が備えるインダクタンスと、前記地板と前記対向導体板とが形成する静電容量とを用いて、所定の対象周波数で並列共振するように構成されているアンテナであって、
前記地板は、前記対向導体板に対して非対称に配置されているアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置であって、
前記地板は、互いに直交する2つの直線のそれぞれに対して線対称な形状に形成されており、
前記対向導体板は、全面が前記地板と対向しつつ、かつ、前記対向導体板の中心が、前記地板の中心と重ならないように配置されているアンテナ装置。 - 請求項1又は2に記載のアンテナ装置であって、
前記地板は、長方形状に形成されており、
前記対向導体板は、全面が前記地板と対向しつつ、かつ、前記対向導体板と前記地板とが同心となる位置から前記地板の長手方向にずれた位置に配置されているアンテナ装置。 - 請求項2又は3に記載のアンテナ装置であって、
前記対向導体板は、前記地板の長手方向及び短手方向のそれぞれにおいて、前記地板の中心から所定量ずれた位置に配置されているアンテナ装置。 - 請求項1から4の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記短絡部は、前記対向導体板の中心から所定量ずれた位置に形成されているアンテナ装置。 - 請求項1から5の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記地板は、長方形状に形成されており、
前記対向導体板は、全面が前記地板と対向しつつ、かつ、前記地板の中心から前記地板の長手方向にずれた位置に配置されているとともに、
前記短絡部は、前記対向導体板と前記地板とが同心となる位置から前記地板の短手方向に所定量ずれた位置に配置されているアンテナ装置。 - 請求項1から6の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記地板及び前記対向導体板は、樹脂材料を用いてなる支持板(20)に形成されており、
前記支持板を収容する樹脂製のケース(60)を備え、
前記ケースは、前記地板と所定の離隔をおいて対向するケース底部(61)と、
前記ケース底部の縁部から上方に向かって立設されているケース側壁部(62)と、を備え、
前記ケース側壁部は、前記支持板の上面よりも高く形成されており、
前記ケース内には、前記支持板の上面を覆うように、封止材(70)として2.0以上の比誘電率を有する樹脂材料が充填されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 平板状の導体部材である地板(10)と、
前記地板と所定の間隔をおいて設置された平板状の導体部材であって、給電線と電気的に接続する給電点が設けられている対向導体板(30)と、
前記対向導体板の中央領域に設けられてあって、前記対向導体板と前記地板とを電気的に接続する短絡部(40)と、を備え、
前記短絡部が備えるインダクタンスと、前記地板と前記対向導体板とが形成する静電容量とを用いて、所定の対象周波数で並列共振するように構成されているアンテナであって、
前記短絡部は、前記対向導体板の中心から所定量ずれた位置に形成されているアンテナ装置。 - 請求項1から8の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記対向導体板は、互いに直交する2つの直線のそれぞれに対して線対称な形状に形成されているアンテナ装置。 - 請求項1から9の何れか1項に記載のアンテナ装置であって、
前記対向導体板の上側には、導体又は誘電体を用いて構成されている、電界の伝搬を遮断するための電波遮断体(63、631、70)が配置されているアンテナ装置。
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