JP4611039B2 - antenna - Google Patents

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Description

本発明は、パッチとグランドの間にエアギャップを有するアンテナに関するものである。   The present invention relates to an antenna having an air gap between a patch and a ground.

無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、無線広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）を含む多くの無線応用分野において、広帯域高利得平面アンテナが必要とされ、従来から様々なマイクロストリップ・アンテナ（平面アンテナ）が開発されている。そして、このマイクロストリップ・アンテナの一種として、特許文献１に示すような比較的広帯域・高利得のエアギャップ・アンテナが開発されている。このエアギャップ・アンテナは、例えば、ＩＴＳ（Intelligent Transport System）におけるＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）機等で用いられる。   In many wireless applications, including wireless local area networks (LANs), wireless wide area networks (WANs), and wireless personal area networks (PANs), broadband high-gain planar antennas have been required and have been widely used in the past. Strip antennas (planar antennas) have been developed. As a kind of the microstrip antenna, a relatively wide band and high gain air gap antenna as shown in Patent Document 1 has been developed. This air gap antenna is used in, for example, a DSRC (Dedicated Short Range Communication) machine in ITS (Intelligent Transport System).

エアギャップ・アンテナは、図８に示すように、パッチとなる導体板及びグランドとなる導体板を平行に保持し、パッチとグランドの２つの導体板の間を空気（空間）、即ち、エアギャップで構成したアンテナである。そして、エアギャップによりアンテナ利得と帯域幅を制御する。また、一般的に、方形または円形に形成されたパッチへの給電は背面からの同軸給電であり、同軸中心導体（または給電ピン）とパッチは半田付けにより接続される。ここで、エアギャップ・アンテナは、一般的に誘電体基板で構成されるマイクロストリップ・アンテナと同様に、給電方法やパッチ形状により、直線偏波・円偏波特性を得ることができる。また、エアギャップ・アンテナは、比誘電率が限りなく１に近い空気で構成されており、パッチ寸法が大きくなる（約λ／２）ため、寸法に制限のない用途に用いられることが多い。更に、エアギャップ・アンテナは、エアギャップに誘電体材料を挿入することによる誘電率の変化を利用して、共振周波数の調整（同調）を行うことも可能である。エアギャップに誘電体材料を挿入する場合は、誘電体材料はグランドに接触され、パッチには非接触となるように構成される。尚、特許文献１に示すエアギャップ・アンテナにおいては、偏波は直線（垂直または水平のいずれか）である。   As shown in FIG. 8, the air gap antenna holds a conductor plate serving as a patch and a conductor plate serving as a ground in parallel, and is composed of air (space), that is, an air gap, between the two conductor plates of the patch and the ground. Antenna. The antenna gain and bandwidth are controlled by the air gap. In general, power supply to a square or circular patch is coaxial power supply from the back, and the coaxial central conductor (or power supply pin) and the patch are connected by soldering. Here, the air gap antenna can obtain the linearly polarized wave / circularly polarized wave characteristics by the feeding method and the patch shape, like the microstrip antenna generally formed of a dielectric substrate. In addition, the air gap antenna is composed of air whose relative dielectric constant is as close to 1 as possible, and has a large patch size (about λ / 2), so it is often used for applications where there is no limit on the size. Further, the air gap antenna can also adjust (tune) the resonance frequency by using a change in dielectric constant caused by inserting a dielectric material into the air gap. When a dielectric material is inserted into the air gap, the dielectric material is configured to be in contact with the ground and not in contact with the patch. In the air gap antenna shown in Patent Document 1, the polarization is a straight line (either vertical or horizontal).

特開平８−３０７１３４号公報JP-A-8-307134

しかしながら、従来の構造のエアギャップ・アンテナは、給電部の同軸中心導体が空間を介して接続される際に、電気的にインダクタンス（誘導）成分を有してしまい、インピーダンス整合が崩れてしまうという問題点があった。ここで、インダクタンス成分を抑えるためにパッチとグランド間を縮めたとしても、アンテナ特性としての周波数帯域幅が狭くなってしまうという問題がある。   However, the air gap antenna having a conventional structure has an inductance (inductive) component when the coaxial central conductor of the power feeding unit is connected through a space, and impedance matching is lost. There was a problem. Here, even if the patch and the ground are shortened in order to suppress the inductance component, there is a problem that the frequency bandwidth as the antenna characteristic is narrowed.

また、エアギャップ・アンテナは、パッチとグランド間が空気であるため、外力による変形など強度的に弱いという問題点もある。しかも、エアギャップ・アンテナは、パッチとグランドの２つの導体板が平行に構成されていなければならず、斜行して構成された場合はアンテナ特性が変化してしまうという問題がある。   In addition, since the air gap antenna is air between the patch and the ground, there is a problem that it is weak in strength such as deformation due to external force. In addition, the air gap antenna must have two conductor plates, a patch and a ground, formed in parallel. When the air gap antenna is formed obliquely, there is a problem that the antenna characteristics change.

更に、エアギャップ・アンテナは、同軸中心導体（または給電ピン）とパッチとが半田付けで接続されているため、給電部の構造が安価である半面、比較的パッチが大きくなる周波数では、半田付けによる接続時に熱が逃げてしまい、接続が困難であるという問題もある。   Furthermore, the air gap antenna has a coaxial central conductor (or feed pin) and a patch that are connected by soldering, so the structure of the feed section is inexpensive, but soldering is performed at frequencies where the patch is relatively large. There is also a problem that the heat escapes during the connection, and the connection is difficult.

そこで、本発明は、インピーダンス特性が向上すると共に、組立性、強度・保持性を向上することができるエアギャップ・アンテナを提供するものである。   Therefore, the present invention provides an air gap antenna that can improve impedance characteristics and improve assemblability and strength / holdability.

課題を解決するための手段及び効果Means and effects for solving the problems

本発明に係るアンテナは、導体板で形成されるパッチと、前記パッチと平行に設置されて前記パッチとの間にエアギャップを形成する導体板で形成されるグランドと、電気的に非接触となるように形成された中心導体と外導体とから構成されて、同軸ケーブルと接続されて給電を行う同軸コネクタであって、前記中心導体は、凹形状に構成され、前記中心導体に挿入されて接続された給電ピンと前記パッチとがカシメ接続されて、前記給電ピンを介して前記パッチと電気的に接続され、且つ、前記外導体は、金属の固定手段により前記グランドに固定されて、前記グランドと電気的に接続される同軸コネクタと、前記エアギャップと略同一の高さを有し、前記給電ピンと前記パッチとがカシメ接続された給電点と前記パッチの中心を結ぶ直線上の前記パッチの両側付近に２つまたはいずれか一方の片側付近に１つ配設されて、樹脂の固定手段により前記パッチ及び前記グランドに固定される誘電体材料と、を備え、前記給電ピンは、前記パッチとカシメ接続されできる径で形成される頭部と、前記中央導体部に挿入することができる径であり、且つ、前記中央導体部に挿入された状態で前記頭部がカシメ接続可能な長さで形成される脚部と、から形成されることを特徴とする。
An antenna according to the present invention includes a patch formed of a conductor plate, a ground formed of a conductor plate that is installed in parallel with the patch and forms an air gap between the patch, and a non-contact electrically. A coaxial connector that is connected to a coaxial cable and feeds power, the central conductor being formed in a concave shape and inserted into the central conductor. The connected feed pin and the patch are caulked and connected to the patch via the feed pin , and the outer conductor is fixed to the ground by a metal fixing means, and the ground line and having electrically connected to Ru coaxial connector, the air gap substantially the same height, the feeding pin and said patch connecting the centers of the patches and the feeding point that is caulked connected The is one disposed near two or either one side in the vicinity of both sides of the patch, and a dielectric material is secured to the patch and the ground by the resin fixing means, said feed pin A head formed with a diameter that can be caulked with the patch; a diameter that can be inserted into the central conductor portion; and the head can be caulked with being inserted into the central conductor portion. a leg portion which is formed in such a length, is formed from, characterized in Rukoto.

これによると、パッチと同軸コネクタの中心導体とが接続される点である給電点とパッチの中心を結ぶ直線上のパッチの少なくとも片側（いずれか一方の片側又は両端）付近にエアギャップと略同一の高さを有する誘電体材料を挿入されていることから、アンテナの入力インピーダンス特性が向上する。また、エアギャップと略同一の高さを有する誘電体材料による固定箇所が増えるため、パッチとグランド間を平行に保つことができると共に、外力に対する耐性が向上し、変形を防止することができる。また、パッチと固定される給電ピンがカシメ接続のためにやや太く形成されることにより、給電ピン自体のインダクタンス成分が減少して、アンテナの入力インピーダンス特性が向上する。また、パッチ導体板と給電ピンの接続手段としてカシメを用い、給電ピンが同軸コネクタの中心導体の凹部に挿入されて接続されていることにより、半田付けが不要な構造となり、組立性が向上する。
According to this, at least one side (one side or both ends) of the patch on a straight line connecting the feeding point and the center of the patch, which is a point where the patch and the central conductor of the coaxial connector are connected, is substantially the same as the air gap. Since the dielectric material having the height of is inserted, the input impedance characteristic of the antenna is improved. Further, since the number of fixing points by the dielectric material having substantially the same height as the air gap is increased, the patch and the ground can be kept parallel, resistance to external force can be improved, and deformation can be prevented. In addition, since the feed pin fixed to the patch is formed to be slightly thick for caulking connection, the inductance component of the feed pin itself is reduced and the input impedance characteristic of the antenna is improved. Further, caulking is used as a connecting means between the patch conductor plate and the power supply pin, and the power supply pin is inserted and connected to the concave portion of the central conductor of the coaxial connector, so that a structure that does not require soldering is obtained, and assemblability is improved. .

ここで、本発明に係るアンテナは、前記エアギャップと略同一の高さを有し、前記パッチの中心付近に配置されて、金属の固定手段により前記パッチ及び前記グランドに固定される誘電体材料、を更に備えて良い。
Here, the antenna according to the present invention has substantially the same height as the air gap, is disposed near the center of the patch, and is fixed to the patch and the ground by a metal fixing means. , May be further provided .

これによると、エアギャップと略同一の高さを有する誘電体材料による固定箇所が増えるため、パッチとグランド間を平行に保つことができると共に、外力に対する耐性が向上し、変形を防止することができる。また、誘電体材料の固定手段として金属の固定手段を用いることにより、パッチとグランドを電気的に短絡し、静電対策や高次モードの抑制などの効果が得られる。
According to this, since the number of fixing points by the dielectric material having substantially the same height as the air gap increases, it is possible to keep the patch and the ground parallel to each other, improve resistance to external force, and prevent deformation. it can. Further, by using metal fixing means as the dielectric material fixing means, the patch and the ground are electrically short-circuited, and effects such as electrostatic countermeasures and suppression of higher-order modes can be obtained.

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るアンテナを実施するための最良の形態について、具体的な一例に即して説明する。   The best mode for carrying out the antenna according to the present invention will be described below with reference to a specific example with reference to the drawings.

まず、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナを図１〜図５に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナを示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。図２は、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナのパッチを示す上面図である。図３は、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナのグランドを示す上面図である。図４は、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナの同軸コネクタを示す図であり、（ａ）は一部断面側面図であり、（ｂ）は上面図である。図５は、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナの給電ピンを示す側面図である。   First, an air gap antenna according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1A and 1B are views showing an air gap antenna according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a top view, FIG. 1B is a front view, and FIG. 1C is a side view. FIG. 2 is a top view showing an air gap antenna patch according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a top view showing the ground of the air gap antenna according to the embodiment of the present invention. 4A and 4B are views showing a coaxial connector of an air gap antenna according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a partially sectional side view, and FIG. 4B is a top view. FIG. 5 is a side view showing the power supply pin of the air gap antenna according to the embodiment of the present invention.

図１に示すように、エアギャップ・アンテナ１０は、導体板（例えば、真鍮やニッケルメッキ）で形成されたパッチ１と、導体板（例えば、アルミ）で形成されたグランド２とにより空気（空間）、即ち、エアギャップ９を形成する。   As shown in FIG. 1, the air gap antenna 10 includes air (space) by a patch 1 formed of a conductive plate (for example, brass or nickel plating) and a ground 2 formed of a conductive plate (for example, aluminum). ), That is, the air gap 9 is formed.

パッチ１は、エアギャップ・アンテナ１０のエレメント部であり、辺長が約１／２波長となるように形成されている。図２に示すように、パッチ１には、後述する給電ピン５がカシメ接続されるための孔である給電点１ａが形成されている。また、給電点１ａとパッチ１の中心を結んだ直線上のパッチ１の両端付近に２箇所、後述する誘電体スペーサ（誘電体材料）３を樹脂ビス８で固定するためのネジ孔３ａが形成されている。また、中央に、後述する誘電体スペーサ４を金属ビス７で固定するためのネジ孔４ａが形成されている。   The patch 1 is an element part of the air gap antenna 10 and is formed so that the side length is about ½ wavelength. As shown in FIG. 2, the patch 1 is formed with a feeding point 1 a that is a hole for caulking and connecting a feeding pin 5 described later. Further, two screw holes 3a for fixing a dielectric spacer (dielectric material) 3 to be described later with resin screws 8 are formed in the vicinity of both ends of the patch 1 on a straight line connecting the feeding point 1a and the center of the patch 1. Has been. A screw hole 4a for fixing a dielectric spacer 4 (to be described later) with a metal screw 7 is formed at the center.

グランド２は、エアギャップ・アンテナ１０のグランド部であり、寸法によりアンテナ指向性が変化する。図３に示すように、グランド２には、パッチ１に形成されたネジ孔３ａに対応する位置に２箇所、誘電体スペーサ３を樹脂ビス８で固定するためのネジ孔３ｂがタップ加工により形成されている。また、パッチ１に形成されたネジ孔４ａに対応する位置である中央に、後述する誘電体スペーサ４を金属ビス７で固定するためのネジ孔４ｂがタップ加工により形成されている。更に、パッチ１に形成された給電点１ａに対応する位置に、後述する同軸コネクタ６を固定するためのネジ孔２ａがタップ加工により設けられている。その他、グランド２の四隅には、エアギャップ・アンテナ１０を取り付けるための孔２ｂが５箇所（三隅にそれぞれ１箇所及び一隅に２箇所）設けられている。尚、エアギャップ・アンテナ１０を取り付けるための５箇所の孔２ｂは設けなくても良い。また、図３に示すように、グランド２の右辺中央部に、エアギャップ・アンテナ１０の取り付け向きを一意にするための切り欠きが形成されているが、切り欠きは形成されていなくても構わない。   The ground 2 is a ground portion of the air gap antenna 10, and the antenna directivity changes depending on the dimensions. As shown in FIG. 3, the screw holes 3b for fixing the dielectric spacer 3 with the resin screws 8 are formed in the ground 2 at positions corresponding to the screw holes 3a formed in the patch 1 by tapping. Has been. Further, a screw hole 4b for fixing a dielectric spacer 4 (to be described later) with a metal screw 7 is formed at the center corresponding to the screw hole 4a formed in the patch 1 by tapping. Further, a screw hole 2a for fixing a coaxial connector 6 described later is provided by tapping at a position corresponding to the feeding point 1a formed in the patch 1. In addition, five holes 2b for attaching the air gap antenna 10 are provided at four corners of the ground 2 (one at each of the three corners and two at one corner). The five holes 2b for attaching the air gap antenna 10 may not be provided. Further, as shown in FIG. 3, a notch for making the mounting direction of the air gap antenna 10 unique is formed in the center of the right side of the ground 2, but the notch may not be formed. Absent.

図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、エアギャップ９には、エアギャップ９の高さと略同一の高さを有するように構成された２つの誘電体スペーサ（誘電体材料）３が後述する給電点５ａとパッチ１の中心を結んだ直線上のパッチ１の両端付近に配置される。尚、本実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０においては、誘電体スペーサ３は後述する給電点５ａとパッチ１の中心を結んだ直線上のパッチ１の両側に２つ配置されているが、少なくともいずれか一方の片側付近に１つ配置されていれば、本発明の効果を得ることができる。２つの誘電体スペーサ３は、エアギャップ９に挿入された後、パッチ１に形成されたネジ孔３ａにおいてパッチ１側から樹脂ビス８で螺合されて、グランド２に形成されたネジ孔３ｂまで貫通されることにより、固定される。これにより、誘電体スペーサ３は、パッチ１及びグランド２の両方に接触されて固定される。ここで、誘電体スペーサ３の固定手段として樹脂ビス８を用いることにより、アンテナ特性に影響を与えない。尚、誘電体スペーサ３の固定手段は、樹脂ビス８に限らず、材質が樹脂であれば他の固定手段であってもよい。また、誘電体スペーサ３の形状は、エアギャップ９の高さと略同一の高さを有する円筒形である。   As shown in FIGS. 1B and 1C, the air gap 9 has two dielectric spacers (dielectric materials) configured to have a height substantially the same as the height of the air gap 9. 3 is arranged in the vicinity of both ends of the patch 1 on a straight line connecting a feeding point 5a described later and the center of the patch 1. In the air gap antenna 10 according to the present embodiment, two dielectric spacers 3 are arranged on both sides of the patch 1 on a straight line connecting a feeding point 5a described later and the center of the patch 1, but at least The effect of the present invention can be obtained if one is arranged in the vicinity of either one of the sides. After the two dielectric spacers 3 are inserted into the air gap 9, the screw holes 3 a formed in the patch 1 are screwed together with resin screws 8 from the patch 1 side to the screw holes 3 b formed in the ground 2. It is fixed by being penetrated. Thereby, the dielectric spacer 3 is fixed in contact with both the patch 1 and the ground 2. Here, by using the resin screw 8 as the fixing means for the dielectric spacer 3, the antenna characteristics are not affected. The fixing means for the dielectric spacer 3 is not limited to the resin screw 8, but may be other fixing means as long as the material is resin. The shape of the dielectric spacer 3 is a cylindrical shape having substantially the same height as the height of the air gap 9.

また、エアギャップ９には、パッチ１を保持するために、エアギャップ９の高さと略同一の高さを有するように構成された１つの誘電体スペーサ４がパッチ１の中心付近に配置される。１つの誘電体スペーサ４は、エアギャップ９に挿入された後、パッチ１に形成されたネジ孔４ａにおいてパッチ１側から金属ビス７で螺合されて、グランド２に形成されたネジ孔４ｂまで貫通されることにより、固定される。これにより、誘電体スペーサ４は、パッチ１及びグランド２の両方に接触されて固定される。ここで、誘電体スペーサ４の固定手段として金属ビス７を用いることにより、パッチ１とグランド２を電気的に短絡し、静電対策や高次モードの抑制などの効果が得られる。尚、誘電体スペーサ４の固定手段は、金属ビス７に限らず、材質が金属であれば他の固定手段であってもよい。また、誘電体スペーサ４の形状は、エアギャップ９の高さと略同一の高さを有する円筒形である。更に、誘電体スペーサ４は設置されていなくても良い。   Further, in the air gap 9, in order to hold the patch 1, one dielectric spacer 4 configured to have substantially the same height as the height of the air gap 9 is disposed near the center of the patch 1. . After one dielectric spacer 4 is inserted into the air gap 9, the screw hole 4 a formed in the patch 1 is screwed with the metal screw 7 from the patch 1 side to the screw hole 4 b formed in the ground 2. It is fixed by being penetrated. Thereby, the dielectric spacer 4 is fixed in contact with both the patch 1 and the ground 2. Here, by using the metal screw 7 as the fixing means for the dielectric spacer 4, the patch 1 and the ground 2 are electrically short-circuited, and effects such as countermeasures against static electricity and suppression of higher-order modes can be obtained. The fixing means for the dielectric spacer 4 is not limited to the metal screw 7, but may be other fixing means as long as the material is metal. The shape of the dielectric spacer 4 is a cylindrical shape having substantially the same height as the height of the air gap 9. Furthermore, the dielectric spacer 4 may not be installed.

図１（ｂ）に示すように、給電点１ａにおいては、パッチ１と後述する同軸コネクタ６の中央導体部（中心導体）６ａに挿入された給電ピン５とがカシメ接続される。ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、同軸コネクタ６は、給電ピン５が挿入される凹形状の中央導体部６ａと外導体部（外導体）６ｂとから構成され、図示しない同軸ケーブルと接続されて給電される。尚、中央導体部６ａと外導体部６ｂとは電気的に非接触となるように形成される。一方、給電ピン５は、図５に示すように、頭部５ａと脚部５ｂとから形成されている。そして、脚部５ｂはその先端部から同軸コネクタ６の凹形状の中央導体部６ａに挿入されて、同軸コネクタ６の中央導体部６ａと電気的に接続される。また、頭部５ａはパッチ１に形成された給電点１ａにおいてパッチ１とカシメ接続される。ここで、頭部５ａはパッチ１とカシメ接続可能なようにやや太めの径（例えば２．５〜３．０ｍｍ程度）で形成され、脚部５ｂは頭部５ａに比べて細い径で形成される。尚、図５では、脚部５ｂは頭部５ａに比べて細い径で形成されているが、頭部５ａと脚部５ｂの径の大小は関係がない。即ち、頭部５ａはパッチ１とカシメ接続できる径で、脚部５ｂが中央導体部６ａに挿入することができる径で、それぞれ形成されるものである。以上により、同軸コネクタ６において、中央導体部６ａから給電ピン５を介してパッチ１に給電が行われる。尚、脚部５ｂは、図１（ｂ）に示すように、中央導体部６ａに挿入された状態で頭部５ａがパッチ１と給電点１ａでカシメ接続可能な長さで形成される。また、図４（ｂ）に示すように、同軸コネクタ６は２つのネジ孔６ｃが形成されており、図示しない金属ビスをネジ孔６ｃ及びグランド２に形成されたネジ孔２ａに螺合することにより、同軸コネクタ６がグランド２に対して固定される。尚、同軸コネクタ６の固定手段は、金属ビスに限らず、材質が金属であれば他の固定手段であってもよい。   As shown in FIG. 1 (b), at the feeding point 1a, the patch 1 and the feeding pin 5 inserted into the central conductor portion (center conductor) 6a of the coaxial connector 6 to be described later are connected by caulking. Here, as shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the coaxial connector 6 includes a concave central conductor portion 6a into which the feed pin 5 is inserted and an outer conductor portion (outer conductor) 6b. Then, it is connected to a coaxial cable (not shown) and supplied with power. The central conductor portion 6a and the outer conductor portion 6b are formed so as not to be in electrical contact with each other. On the other hand, the feed pin 5 is formed of a head 5a and a leg 5b, as shown in FIG. The leg portion 5b is inserted into the concave central conductor portion 6a of the coaxial connector 6 from the distal end portion, and is electrically connected to the central conductor portion 6a of the coaxial connector 6. The head 5 a is caulked with the patch 1 at a feeding point 1 a formed on the patch 1. Here, the head 5a is formed with a slightly thicker diameter (for example, about 2.5 to 3.0 mm) so that it can be caulked with the patch 1, and the leg 5b is formed with a smaller diameter than the head 5a. The In FIG. 5, the leg portion 5b is formed with a smaller diameter than the head portion 5a, but the size of the diameter of the head portion 5a and the leg portion 5b is not related. That is, the head 5a is formed with a diameter that allows caulking connection to the patch 1, and the leg 5b can be inserted into the central conductor 6a. As described above, in the coaxial connector 6, power is supplied to the patch 1 from the central conductor portion 6 a via the power supply pin 5. As shown in FIG. 1B, the leg 5b is formed with a length that allows the head 5a to be caulked and connected between the patch 1 and the feeding point 1a while being inserted into the central conductor 6a. As shown in FIG. 4B, the coaxial connector 6 has two screw holes 6c, and a not-shown metal screw is screwed into the screw hole 6c and the screw hole 2a formed in the ground 2. Thus, the coaxial connector 6 is fixed to the ground 2. The fixing means for the coaxial connector 6 is not limited to a metal screw, but may be other fixing means as long as the material is metal.

次に、従来のエアギャップ・アンテナを用いた場合と、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナを用いた場合とで電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性を測定した測定結果について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は、従来のエアギャップ・アンテナを用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果である。尚、図６では、ＶＳＷＲ特性の比較を容易にするため、従来のエアギャップ・アンテナを用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果を実線で示し、図７に示す本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０を用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果を点線で重ねて示している。図７は、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０を用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果である。尚、図７では、ＶＳＷＲ特性の比較を容易にするため、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０を用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果を実線で示し、図６に示す従来のエアギャップ・アンテナを用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果を点線で重ねて示している。   Next, the measurement results of measuring the voltage standing wave ratio (VSWR) characteristics when the conventional air gap antenna is used and when the air gap antenna according to the embodiment of the present invention is used are shown in FIG. And it demonstrates based on FIG. FIG. 6 shows measurement results obtained by measuring VSWR characteristics when a conventional air gap antenna is used. In FIG. 6, in order to facilitate the comparison of the VSWR characteristics, the measurement results obtained by measuring the VSWR characteristics when the conventional air gap antenna is used are shown by a solid line, and according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 7. The measurement results obtained by measuring the VSWR characteristics when the air gap antenna 10 is used are shown by overlapping with dotted lines. FIG. 7 shows measurement results obtained by measuring the VSWR characteristics when the air gap antenna 10 according to the embodiment of the present invention is used. In FIG. 7, in order to facilitate the comparison of the VSWR characteristics, the measurement result of measuring the VSWR characteristics when the air gap antenna 10 according to the embodiment of the present invention is used is shown by a solid line, and the conventional technique shown in FIG. The measurement results obtained by measuring the VSWR characteristics when using the air gap antenna of FIG.

測定において用いた本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０は、２．４ＧＨｚ帯でパッチ１の形状が右旋円偏波方形であり、真鍮、ニッケルメッキで形成されたパッチ１の一辺の長さが５４．４ｍｍで厚さが１ｍｍ、エアギャップ９の高さが４．３ｍｍ、アルミで形成されたグランド２の一辺の長さが８０ｍｍで厚さが３ｍｍとなるように形成した。また、パッチ１においては、中心に外径がφ３．２ｍｍのネジ孔４ａ、中心から１５ｍｍの位置に外径がφ２ｍｍの給電点１ａ、中心から給電点１ａを結んだ直線上の中心から２３．２ｍｍの位置、即ち、両端から４ｍｍの位置に外径がφ３．５ｍｍの２つのネジ孔３ａを形成した。尚、パッチ１の中心から給電点１ａを結んだ直線がパッチ１の辺と平行になるように給電点１ａを形成した。また、グランド２においては、四隅に外径φ３．５ｍｍの孔２ｂを５つ形成した。そして、ネジ孔４ａに中心が配置されるように外形φ１５ｍｍの円筒樹脂スペーサ（誘電スペーサ）４をパッチ１及びグランド２に固定するとともに、ネジ孔３ａに中心を配置するように外形φ６ｍｍの円筒樹脂スペーサ（誘電スペーサ）３をパッチ１及びグランド２に固定した。更に、給電ピン５は、頭部５ａの最も太い部分が外径φ３．０ｍｍ、脚部５ｂが外径φ０．９２ｍｍとなるように形成した。また、同軸コネクタ６としてＳＭＡコネクタを用いた。一方、従来のエアギャップ・アンテナは、測定に用いた本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０と同じ形状で形成し、且つ、誘電体スペーサ３をエアギャップ９に挿入せず、ＳＭＡ同軸コネクタ中心導体とパッチ１とを給電点１ａにおいて半田付けにより接続した。   The air gap antenna 10 according to the embodiment of the present invention used in the measurement has a 2.4 GHz band and the shape of the patch 1 is a right-handed circularly polarized square, and one side of the patch 1 formed of brass or nickel plating. The length was 54.4 mm, the thickness was 1 mm, the height of the air gap 9 was 4.3 mm, the length of one side of the ground 2 made of aluminum was 80 mm, and the thickness was 3 mm. Further, in the patch 1, a screw hole 4a having an outer diameter of φ3.2 mm at the center, a feeding point 1a having an outer diameter of φ2 mm at a position 15 mm from the center, and a center on a straight line connecting the feeding point 1a from the center. Two screw holes 3a having an outer diameter of φ3.5 mm were formed at a position of 2 mm, that is, a position of 4 mm from both ends. The feeding point 1 a was formed so that the straight line connecting the feeding point 1 a from the center of the patch 1 was parallel to the side of the patch 1. In the gland 2, five holes 2b having an outer diameter of φ3.5 mm were formed at the four corners. Then, a cylindrical resin spacer (dielectric spacer) 4 having an outer diameter of 15 mm is fixed to the patch 1 and the ground 2 so that the center is disposed in the screw hole 4a, and a cylindrical resin having an outer diameter of 6 mm is disposed so that the center is disposed in the screw hole 3a. A spacer (dielectric spacer) 3 was fixed to the patch 1 and the ground 2. Furthermore, the feed pin 5 was formed such that the thickest part of the head 5a had an outer diameter of φ3.0 mm and the leg portion 5b had an outer diameter of φ0.92 mm. An SMA connector was used as the coaxial connector 6. On the other hand, the conventional air gap antenna is formed in the same shape as the air gap antenna 10 according to the embodiment of the present invention used for the measurement, and the dielectric spacer 3 is not inserted into the air gap 9 and is SMA coaxial. The connector center conductor and the patch 1 were connected by soldering at the feeding point 1a.

図６及び図７に示すように、中心周波数２．４２ＧＨｚ±０．０２ＧＨｚで比較すると、従来のエアギャップ・アンテナのＶＳＷＲ特性が２．０であるのに対し、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナのＶＳＷＲ特性が１．３４と低く保たれており、ＶＳＷＲ特性が向上しているのがわかる。   As shown in FIGS. 6 and 7, when compared with a center frequency of 2.42 GHz ± 0.02 GHz, the VSWR characteristic of the conventional air gap antenna is 2.0, whereas the air according to the embodiment of the present invention is used. It can be seen that the VSWR characteristic of the gap antenna is kept low at 1.34, and the VSWR characteristic is improved.

このように、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０によると、パッチ１と同軸コネクタ６の中心導体６ａとが接続される点である給電点１ａとパッチ１の中心を結ぶ直線上のパッチ１の両端付近にエアギャップ９と略同一の高さを有する２つの誘電体スペーサ３を挿入されていることから、エアギャップ・アンテナ１０の入力インピーダンス特性が向上する。また、エアギャップ９と略同一の高さを有する誘電体スペーサ３、４により、エアギャップ・アンテナ１０のグランド２に対するパッチ１の固定箇所が増えるため、パッチ１とグランド２間を平行に保つことができると共に、外力に対する耐性が向上し、変形を防止することができる。 As described above, according to the air gap antenna 10 according to the embodiment of the present invention, on the straight line connecting the feed point 1a, which is the point where the patch 1 and the central conductor 6a of the coaxial connector 6 are connected, and the center of the patch 1. Since the two dielectric spacers 3 having substantially the same height as the air gap 9 are inserted in the vicinity of both ends of the patch 1, the input impedance characteristic of the air gap antenna 10 is improved. In addition, since the dielectric spacers 3 and 4 having substantially the same height as the air gap 9 increase the number of fixing points of the patch 1 with respect to the ground 2 of the air gap antenna 10, the patch 1 and the ground 2 are kept parallel. In addition, the resistance to external force can be improved and deformation can be prevented.

また、パッチ１と固定される給電ピン５の頭部５ａがカシメ接続のためにやや太く形成されることにより、給電ピン５自体のインダクタンス成分が減少して、エアギャップ・アンテナ１０の入力インピーダンス特性が向上する。また、パッチ１と給電ピン５の接続手段としてカシメを用い、給電ピン５が同軸コネクタ６の中心導体６ａの凹部に挿入されて接続されていることにより、半田付けが不要な構造となり、組立性が向上する。   Further, since the head 5a of the feed pin 5 fixed to the patch 1 is formed to be slightly thick for caulking connection, the inductance component of the feed pin 5 itself is reduced, and the input impedance characteristic of the air gap antenna 10 is reduced. Will improve. In addition, since caulking is used as a connecting means between the patch 1 and the power supply pin 5 and the power supply pin 5 is inserted and connected to the concave portion of the central conductor 6a of the coaxial connector 6, a structure that does not require soldering is obtained. Will improve.

尚、本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナ１０について、アンテナ放射特性に与える影響は無視できる範囲である。   In addition, about the air gap antenna 10 which concerns on embodiment of this invention, the influence which it has on an antenna radiation characteristic is a range which can be disregarded.

以上、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。また、具体例は、本発明の構成を例示したものであり、本発明を限定するものではない。   As mentioned above, although this invention is described in said preferable embodiment, this invention is not restrict | limited only to it. Various other embodiments may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, in this embodiment, although the effect | action and effect by the structure of this invention are described, these effect | actions and effects are examples and do not limit this invention. In addition, the specific examples illustrate the configuration of the present invention and do not limit the present invention.

例えば、エアギャップ・アンテナ１０の形状は、図１に示すような形状に限らない。即ち、パッチとなる導体板及びグランドとなる導体板を平行に保持し、パッチとグランドの２つの導体板の間を空気（空間）で構成しているエアギャップ・アンテナであれば、どのような形状であっても本発明を適用することができる。   For example, the shape of the air gap antenna 10 is not limited to the shape shown in FIG. In other words, any shape can be used as long as the air gap antenna is configured such that the conductor plate serving as the patch and the conductor plate serving as the ground are held in parallel and the space between the two conductor plates of the patch and the ground is constituted by air (space). Even if it exists, this invention is applicable.

本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナを示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は側面図である。It is a figure which shows the air gap antenna which concerns on embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a front view, (c) is a side view. 本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナのパッチを示す上面図である。It is a top view which shows the patch of the air gap antenna which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナのグランドを示す上面図である。It is a top view which shows the ground of the air gap antenna which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナの同軸コネクタを示す図であり、（ａ）は一部断面側面図であり、（ｂ）は上面図である。It is a figure which shows the coaxial connector of the air gap antenna which concerns on embodiment of this invention, (a) is a partial cross section side view, (b) is a top view. 本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナの給電ピンを示す側面図である。It is a side view which shows the electric power feeding pin of the air gap antenna which concerns on embodiment of this invention. 従来のエアギャップ・アンテナを用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果である。It is the measurement result which measured the VSWR characteristic at the time of using the conventional air gap antenna. 本発明の実施形態に係るエアギャップ・アンテナを用いた場合のＶＳＷＲ特性を測定した測定結果である。It is the measurement result which measured the VSWR characteristic at the time of using the air gap antenna which concerns on embodiment of this invention. 従来のエアギャップ・アンテナを示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional air gap antenna.

符号の説明Explanation of symbols

１ パッチ
１ａ 給電点
２ グランド
３ 誘電体スペーサ（誘電体材料）
５ 給電ピン
６ 同軸コネクタ
６ａ 中央導体部（中心導体）
６ｂ 外導体部（外導体）
９ エアギャップ
１０ エアギャップ・アンテナ 1 Patch 1a Feed point 2 Ground 3 Dielectric spacer (dielectric material)
5 Power supply pin 6 Coaxial connector 6a Center conductor (center conductor)
6b Outer conductor (outer conductor)
9 Air gap 10 Air gap antenna

Claims (2)

導体板で形成されるパッチと、
前記パッチと平行に設置されて前記パッチとの間にエアギャップを形成する導体板で形成されるグランドと、
電気的に非接触となるように形成された中心導体と外導体とから構成されて、同軸ケーブルと接続されて給電を行う同軸コネクタであって、前記中心導体は、凹形状に構成され、前記中心導体に挿入されて接続された給電ピンと前記パッチとがカシメ接続されて、前記給電ピンを介して前記パッチと電気的に接続され、且つ、前記外導体は、金属の固定手段により前記グランドに固定されて、前記グランドと電気的に接続される同軸コネクタと、
前記エアギャップと略同一の高さを有し、前記給電ピンと前記パッチとがカシメ接続された給電点と前記パッチの中心を結ぶ直線上の前記パッチの両側付近に２つまたはいずれか一方の片側付近に１つ配設されて、樹脂の固定手段により前記パッチ及び前記グランドに固定される誘電体材料と、
を備え、
前記給電ピンは、前記パッチとカシメ接続されできる径で形成される頭部と、前記中央導体部に挿入することができる径であり、且つ、前記中央導体部に挿入された状態で前記頭部がカシメ接続可能な長さで形成される脚部と、から形成されることを特徴とするアンテナ。 A patch formed of a conductor plate;
A ground formed by a conductive plate installed in parallel with the patch and forming an air gap with the patch;
A coaxial connector comprising a central conductor and an outer conductor formed so as to be electrically non-contacted, and connected to a coaxial cable to feed power, wherein the central conductor is configured in a concave shape, The feed pin inserted into and connected to the center conductor and the patch are caulked and connected to the patch via the feed pin , and the outer conductor is connected to the ground by a metal fixing means. is fixed, and a coaxial connector that will be connected the ground electrically,
Two or any one of the two sides near the both sides of the patch on a straight line connecting the feeding point where the feeding pin and the patch are caulked and having the same height as the air gap is one disposed near, the dielectric material is secured to the patch and the ground by the resin fixing means,
Equipped with a,
The power supply pin has a head formed with a diameter that can be caulked to the patch, a diameter that can be inserted into the central conductor, and the head that is inserted into the central conductor. antenna characterized but a leg portion which is formed by caulking connectable lengths, the Rukoto formed from. 前記エアギャップと略同一の高さを有し、前記パッチの中心付近に配置されて、金属の固定手段により前記パッチ及び前記グランドに固定される誘電体材料、  A dielectric material having substantially the same height as the air gap, disposed near the center of the patch, and fixed to the patch and the ground by a metal fixing means;
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。  The antenna according to claim 1, further comprising:
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