JP5737094B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、同一基板上に２つのアンテナを有して各アンテナの相互結合を低減可能なアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device that has two antennas on the same substrate and can reduce mutual coupling between the antennas.
従来、通信機器において、同一基板上に同一の周波数帯を使用するシステムが開発されている。例えば、Bluetooth（登録商標）やワイヤレスＬＡＮ等の２．４ＧＨｚ帯の通信システムが挙げられる。このような同一基板上に同一周波数のアンテナを設計する場合、各アンテナ間は互いに影響し合い、その結果、各アンテナ性能が劣化してしまう問題がある。このため、各アンテナの相互結合を低減するためには、各アンテナ間距離を離す必要があり、アンテナ領域が増大して装置全体の大型化を招いてしまう。 Conventionally, systems that use the same frequency band on the same substrate have been developed in communication devices. For example, a 2.4 GHz band communication system such as Bluetooth (registered trademark) or wireless LAN can be used. When designing antennas having the same frequency on the same substrate, there is a problem that the antennas influence each other, and as a result, the performance of each antenna deteriorates. For this reason, in order to reduce the mutual coupling of the respective antennas, it is necessary to increase the distance between the respective antennas, and the antenna area increases, leading to an increase in the size of the entire apparatus.
このような相互結合の対策として、従来、例えば特許文献１では、移動通信システムに使用される一対のパッチアンテナ間の結合を中和するアンテナの相互結合中和器であって、第１及び第２キャパシタ、第１および第２終端を設け、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域にわたって中和するように選択された構成が提案されている。 As a countermeasure against such mutual coupling, for example, Patent Document 1 discloses an antenna mutual coupling neutralizer that neutralizes coupling between a pair of patch antennas used in a mobile communication system. A configuration has been proposed that provides two capacitors, first and second terminations, and is selected to neutralize the reverse mutual coupling between the paired patch antennas over a predetermined frequency band.
また、特許文献２には、グランド板上に対称に配置される一対のＬ字型折り返しモノポール、ブリッジ部、放射ストリップ部、直角に立ち上がる給電ストリップ部、短絡ストリップ部を有したアンテナ装置が提案されている。 Patent Document 2 proposes an antenna device having a pair of L-shaped folded monopoles arranged symmetrically on a ground plate, a bridge portion, a radiating strip portion, a feeding strip portion rising at a right angle, and a short-circuit strip portion. Has been.
しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の相互結合中和器では、対をなすパッチアンテナ間の逆の相互結合を予め定められた周波数帯域にわたって中和するために、キャパシタを予め定められた大きさに形成する必要がある。また、各アンテナから引き出した同等振幅逆位相で注入する必要があり、アンテナレイアウトが複雑化し、小型化を含め、容易にアンテナや相互結合を調整することが困難であった。
また、特許文献２に記載のアンテナ装置では、給電ストリップ部の端部からブリッジ部までの距離により素子間相互結合を調整するため、不安定要素が大きく、生産性に乏しいと同時に、小型化が困難であった。さらに、近接した短絡ストリップ部同士の結合が発生し、グランド側への高周波電流の影響で、グランドを介して相互結合してしまい、グランドサイズ、アンテナサイズ等の設計条件に左右され、十分な相互結合抑制の実現は困難であった。
However, the following problems remain in the above-described conventional technology.
That is, in the mutual coupling neutralizer described in Patent Document 1, in order to neutralize the reverse mutual coupling between the paired patch antennas over a predetermined frequency band, the capacitor is formed in a predetermined size. There is a need to. In addition, it is necessary to inject with the same amplitude and opposite phase drawn from each antenna, the antenna layout becomes complicated, and it is difficult to easily adjust the antenna and mutual coupling including downsizing.
Further, in the antenna device described in Patent Document 2, since the mutual coupling between elements is adjusted by the distance from the end of the feed strip portion to the bridge portion, unstable elements are large, productivity is low, and at the same time, miniaturization is reduced. It was difficult. Furthermore, adjacent short-circuit strip portions are coupled to each other, and are coupled to each other via the ground due to the influence of the high-frequency current to the ground side, which is influenced by the design conditions such as the ground size and the antenna size. Realization of bond suppression was difficult.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、省スペース化が可能であると共に、アンテナ間の相互結合を低減することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device that can save space and can reduce mutual coupling between antennas.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のアンテナ装置は、絶縁性の回路基板本体と、該回路基板本体の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向に延在する第１アンテナ部及び第２アンテナ部と、前記回路基板本体の表面に金属箔でパターン形成され前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部との間の中間領域と前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に沿った両側領域とを有したグランド面と、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に設けられた一対のアンテナ側給電点とこれらアンテナ側給電点に対応して前記中間領域に設けられた一対の回路側給電点とを接続する一対の同軸ケーブルとを備え、前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部が、前記回路基板本体の表面に設けられた絶縁性領域と、該絶縁性領域にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及びアンテナエレメントとをそれぞれ備え、前記グランドパターンが、前記離間する方向に向けて延在し、前記アンテナエレメントが、前記グランドパターンの先端に設けられた前記アンテナ側給電点に基端が接続され前記離間する方向に開放端を向けて配置され、前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記グランドパターンの直上を避け前記両側領域の直上を通って前記中間領域に設けられた前記回路側給電点に配線されていることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, an antenna device of a first invention includes an insulating circuit board body, and a first antenna part and a second antenna part that are provided on the surface of the circuit board body so as to be separated from each other and extend in the separating direction. An intermediate region between the first antenna portion and the second antenna portion, and both side regions along the first antenna portion and the second antenna portion, which are patterned with a metal foil on the surface of the circuit board main body. A ground plane, a pair of antenna-side feed points provided in the first antenna portion and the second antenna portion, and a pair of circuit-side feed points provided in the intermediate region corresponding to the antenna-side feed points. A pair of coaxial cables connected to each other, and the first antenna portion and the second antenna portion are each provided with an insulating region provided on a surface of the circuit board body, and a metal foil is provided on the insulating region. Each of the antenna-side feeding points provided at the tip of the ground pattern, the ground pattern extending toward the separating direction. And the coaxial cable is provided in the intermediate region passing directly above the both side regions while avoiding directly above the ground pattern from the antenna-side feeding point. It is wired to the said circuit side feeding point.
このアンテナ装置では、同軸ケーブルが、アンテナ側給電点からグランドパターンの直上を避け両側領域の直上を通って中間領域に設けられた回路側給電点に配線されているので、同軸ケーブルからの輻射による両側領域との電磁結合を利用し、アンテナ部から中間領域へ高周波電流を効果的に流すことができる。したがって、第１アンテナ部と第２アンテナ部とについて、それぞれグランドパターンに流れる高周波電流の影響を抑えて同軸ケーブルからグランド面への高周波電流の流れを確保することができ、互いに間隔を大きく広げなくても第１アンテナ部と第２アンテナ部との相互結合を低減させることができる。 In this antenna device, the coaxial cable is routed from the antenna-side feeding point directly above the ground pattern to the circuit-side feeding point provided in the intermediate region, directly above the both side regions. A high-frequency current can be effectively passed from the antenna portion to the intermediate region by using electromagnetic coupling with both side regions. Therefore, it is possible to secure the flow of the high-frequency current from the coaxial cable to the ground surface by suppressing the influence of the high-frequency current flowing in the ground pattern for each of the first antenna portion and the second antenna portion, without greatly increasing the distance between them. However, mutual coupling between the first antenna unit and the second antenna unit can be reduced.
第２の発明のアンテナ装置は、第１の発明において、前記同軸ケーブルが、前記グランドパターンに対して平行にならずに湾曲又は屈曲して延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、同軸ケーブルが、グランドパターンに対して平行にならずに湾曲又は屈曲して延在しているので、グランドパターンを流れる高周波電流と同軸ケーブルを流れる高周波電流とが分離され、アンテナ部からグランド面の中間領域に対する高周波電流の流れをより効果的に流すことができる。すなわち、同軸ケーブルがグランドパターンと平行に配置された場合、互いに流れる高周波電流が同位相になり、同軸ケーブルに流れる高周波電流に影響を与えてアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまうが、本発明では、上記両高周波電流の位相が異なるため、第１アンテナ部と第２アンテナ部とについて、それぞれ同軸ケーブルからグランド面への高周波電流の流れを安定して確保することができる。
An antenna device according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the coaxial cable extends while being bent or bent without being parallel to the ground pattern.
That is, in this antenna device, since the coaxial cable extends without being parallel to the ground pattern, the high-frequency current flowing through the ground pattern is separated from the high-frequency current flowing through the coaxial cable. The high-frequency current can flow more effectively from the antenna unit to the intermediate region of the ground plane. That is, when the coaxial cable is arranged in parallel to the ground pattern, the high-frequency currents flowing in the same phase are in phase, which affects the high-frequency current flowing in the coaxial cable and increases the unstable factors with respect to the antenna performance. In the present invention, since the phases of the two high-frequency currents are different from each other, the flow of the high-frequency current from the coaxial cable to the ground plane can be stably ensured for the first antenna portion and the second antenna portion.
第３の発明のアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記同軸ケーブルが、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さに設定されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１の長さに設定されているので、同軸ケーブルの輻射及び両側領域との間の電磁結合を効果的に利用することができる。なお、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さであると、アンテナ部から見た高周波電流の流れを最大限に利用できなくなると共に、グランドパターンに流れる高周波電流との影響により、アンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。また、同軸ケーブルが使用周波数に対応する波長の４分の１を超えた長さであると、アンテナ部から見た高周波電流に悪影響を与える定在波が同軸ケーブル上に発生し、やはりアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。
An antenna device according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, the coaxial cable is set to a length of a quarter of a wavelength corresponding to a use frequency.
That is, in this antenna device, since the coaxial cable is set to a quarter length of the wavelength corresponding to the used frequency, the radiation of the coaxial cable and the electromagnetic coupling between the both side regions are effectively used. be able to. If the coaxial cable has a length less than a quarter of the wavelength corresponding to the frequency used, the flow of the high-frequency current viewed from the antenna unit cannot be used to the maximum, and the high-frequency current flowing through the ground pattern cannot be used. Due to the influence, unstable factors increase with respect to the antenna performance. In addition, if the length of the coaxial cable exceeds a quarter of the wavelength corresponding to the frequency used, a standing wave that adversely affects the high-frequency current viewed from the antenna section is generated on the coaxial cable, and the antenna performance is also reduced. However, unstable elements will increase.
第４の発明のアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられているので、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、アンテナエレメントを短くでき、小型化および高性能化が可能になる。
An antenna device according to a fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, an antenna element of a dielectric antenna is provided at a tip portion of the antenna element.
That is, in this antenna device, since the antenna element of the dielectric antenna is provided at the tip of the antenna element, the antenna element can be shortened by selecting the antenna element that is a dielectric antenna, and the size and performance can be improved. It becomes possible.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、同軸ケーブルが、アンテナ側給電点からグランドパターンの直上を避けグランド面の両側領域の直上を通って中間領域に設けられた回路側給電点に配線されているので、アンテナ部から中間領域へ高周波電流を効果的に流して第１アンテナ部と第２アンテナ部との相互結合を低減させることができ、小型化が可能で高性能なアンテナ特性を得ることができる。
したがって、同一基板上にBluetooth（登録商標）やワイヤレスＬＡＮ等の同一周波数帯を使用する２つのアンテナを設計する場合に、アンテナ間の距離を大きく離さなくても相互結合によるアンテナ性能の劣化を抑制でき、省スペース化（小型化、薄型化）が可能である。
The present invention has the following effects.
According to the antenna device of the present invention, the coaxial cable is wired from the antenna side feeding point to the circuit side feeding point provided in the intermediate region through the area directly above both sides of the ground surface while avoiding the ground pattern. The high-frequency current can be effectively passed from the antenna part to the intermediate region to reduce the mutual coupling between the first antenna part and the second antenna part, and miniaturization and high-performance antenna characteristics can be obtained. .
Therefore, when designing two antennas that use the same frequency band such as Bluetooth (registered trademark) or wireless LAN on the same substrate, the deterioration of antenna performance due to mutual coupling is suppressed without greatly separating the distance between the antennas. It is possible to save space (smaller and thinner).
以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an antenna device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１に示すように、絶縁性の回路基板本体２と、該回路基板本体２の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向Ｘに延在する第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂと、回路基板本体２の表面に銅箔等の金属箔でパターン形成され第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの間の中間領域ＧＮＤ１と第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂに沿った両側領域ＧＮＤ２とを有したグランド面ＧＮＤと、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂに設けられた一対のアンテナ側給電点ＦＰ１とこれらアンテナ側給電点ＦＰ１に対応して中間領域ＧＮＤ１に設けられた一対の回路側給電点ＦＰ２とを接続する一対の同軸ケーブル４とを備えている。 As shown in FIG. 1, the antenna device 1 according to the present embodiment includes an insulating circuit board main body 2 and a first extending in the separating direction X provided on the surface of the circuit board main body 2 so as to be separated from each other. The antenna section 3A, the second antenna section 3B, and the intermediate area GND1 between the first antenna section 3A and the second antenna section 3B and the first antenna, which are patterned on the surface of the circuit board body 2 with a metal foil such as a copper foil. A ground plane GND having both side regions GND2 along the part 3A and the second antenna part 3B, a pair of antenna side feeding points FP1 provided on the first antenna part 3A and the second antenna part 3B, and these antenna side feedings A pair of coaxial cables 4 that connect a pair of circuit-side feeding points FP2 provided in the intermediate region GND1 corresponding to the point FP1 are provided.
上記第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂは、回路基板本体２の表面に設置され絶縁性領域となる絶縁性のアンテナ基板５と、該アンテナ基板５の表面にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランドパターン６及びアンテナエレメント７とをそれぞれ備えている。
上記グランドパターン６は、前記離間する方向Ｘに向けて延在した長方形状にパターン形成されている。すなわち、一対のグランドパターン６は、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂの延在方向に沿って同一直線上に形成されている。
The first antenna portion 3A and the second antenna portion 3B are an insulating antenna substrate 5 that is installed on the surface of the circuit board main body 2 and serves as an insulating region, and a metal foil such as a copper foil on the surface of the antenna substrate 5, respectively. The ground pattern 6 and the antenna element 7 that are patterned are provided.
The ground pattern 6 is formed in a rectangular shape extending in the separating direction X. That is, the pair of ground patterns 6 are formed on the same straight line along the extending direction of the first antenna portion 3A and the second antenna portion 3B.
上記アンテナエレメント７は、グランドパターン６の先端に設けられたアンテナ側給電点ＦＰ１に基端が接続され前記離間する方向Ｘに開放端を向けて配置されている。なお、一対のグランドパターン６の基端は、互いに対向している端部であり、前記離間する方向Ｘに向いた端部を先端としている。
このアンテナエレメント７は、グランドパターン６の先端から該グランドパターン６の延在方向に延在して途中に第１受動素子Ｐ１が接続された第１エレメント７ａと、該第１エレメント７ａの途中であって第１受動素子Ｐ１より基端側に先端が接続されていると共に途中に第２受動素子Ｐ２が接続され基端がアンテナ側給電点ＦＰ１から離間した位置でグランドパターン６に接続されている第２エレメント７ｂとを有している。
上記第１受動素子Ｐ１及び第２受動素子Ｐ２は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線等が採用される。
The antenna element 7 is arranged with the base end connected to the antenna-side feeding point FP1 provided at the tip of the ground pattern 6 and with the open end facing in the separating direction X. The base ends of the pair of ground patterns 6 are end portions facing each other, and the end portions facing in the separating direction X are set as the tip ends.
The antenna element 7 includes a first element 7a that extends from the tip of the ground pattern 6 in the extending direction of the ground pattern 6 and to which the first passive element P1 is connected in the middle, and a middle of the first element 7a. The distal end is connected to the base end side from the first passive element P1, the second passive element P2 is connected midway, and the base end is connected to the ground pattern 6 at a position away from the antenna side feeding point FP1. And a second element 7b.
As the first passive element P1 and the second passive element P2, for example, an inductor, a capacitor, a resistor, a jumper line, or the like is employed.
また、アンテナエレメント７の先端部、すなわち第１エレメント７ａの先端部には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが設けられている。アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図２に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。これらのアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン２２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。 In addition, an antenna element AT of a dielectric antenna is provided at the tip of the antenna element 7, that is, the tip of the first element 7a. The antenna element AT is a loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency. For example, as shown in FIG. 2, the antenna element AT is a chip antenna in which a conductor pattern 22 such as Ag is formed on the surface of a dielectric 21 such as ceramics. . These antenna elements AT may select elements having different lengths, widths, conductor patterns 22 and the like according to the setting of the resonance frequency and the like, and may select the same elements.
なお、これらのアンテナ素子ＡＴは、第１エレメント７ａの延在方向に沿って設置されている。すなわち、第１エレメント７ａおよびアンテナ素子ＡＴは、対向するグランド面ＧＮＤの両側領域ＧＮＤ２の端辺に沿って平行に配されている。したがって、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂのアンテナ素子ＡＴの先端は、それぞれ各アンテナ部の開放端となり、互いに逆向きに配置されている。 Note that these antenna elements AT are installed along the extending direction of the first element 7a. That is, the first element 7a and the antenna element AT are arranged in parallel along the end sides of the opposite side regions GND2 of the opposing ground surface GND. Therefore, the tips of the antenna elements AT of the first antenna portion 3A and the second antenna portion 3B are open ends of the respective antenna portions, and are arranged in opposite directions.
上記同軸ケーブル４は、アンテナ側給電点ＦＰ１からグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を通って中間領域ＧＮＤ１に設けられた回路側給電点ＦＰ２に配線されている。
また、同軸ケーブル４は、グランドパターン６に対して平行にならずに湾曲又は屈曲して延在している。
さらに、同軸ケーブル４は、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さに設定されている。
The coaxial cable 4 is routed from the antenna-side feed point FP1 to the circuit-side feed point FP2 provided in the intermediate region GND1 through directly above the both-side regions GND2 while avoiding directly above the ground pattern 6.
Further, the coaxial cable 4 extends while being curved or bent without being parallel to the ground pattern 6.
Furthermore, the coaxial cable 4 is set to a length of a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency.
上記回路基板本体２及びアンテナ基板５は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。
回路基板本体２は、長方形状であり、一辺側の一対の角部側にそれぞれグランド面ＧＮＤが形成されていない領域が形成され、これら領域にそれぞれ長方形状のアンテナ基板５が、回路基板本体２の一辺に沿って実装されている。すなわち、これら一対のアンテナ基板５は、同一直線上に配置されている。これらアンテナ基板５は、回路基板本体２にネジ止めや接着剤等により固定される。
The circuit board body 2 and the antenna board 5 are general printed boards. In this embodiment, a printed board body made of a rectangular glass epoxy resin or the like is employed.
The circuit board main body 2 has a rectangular shape, and a region where the ground plane GND is not formed is formed on each of the pair of corners on one side, and the rectangular antenna substrate 5 is formed in each of these regions. It is implemented along one side. That is, the pair of antenna substrates 5 are arranged on the same straight line. These antenna boards 5 are fixed to the circuit board body 2 with screws or an adhesive.
上記アンテナ側給電点ＦＰ１には、上述したように同軸ケーブル４の一端側の芯線が接続され、該同軸ケーブル４の一端側のグランド線は、グランドパターン６に接続されている。また、上記回路側給電点ＦＰ２には、上述したように同軸ケーブル４の他端側の芯線が接続され、該同軸ケーブル４の他端側のグランド線は、グランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１に接続されている。この回路側給電点ＦＰ２は、グランド面ＧＮＤに設けられる高周波回路（図示略）の給電配線に接続されている。 As described above, the core wire on one end side of the coaxial cable 4 is connected to the antenna-side feeding point FP 1, and the ground wire on one end side of the coaxial cable 4 is connected to the ground pattern 6. Further, as described above, the core wire on the other end side of the coaxial cable 4 is connected to the circuit side feeding point FP2, and the ground wire on the other end side of the coaxial cable 4 is connected to the intermediate region GND1 of the ground plane GND. Has been. The circuit side feeding point FP2 is connected to a feeding line of a high frequency circuit (not shown) provided on the ground plane GND.
次に、本実施形態のアンテナ装置における同軸ケーブル４の配線状態によるアンテナ性能について説明する。
まず、同軸ケーブル４の長さは、アンテナ側給電点ＦＰ１と回路側給電点ＦＰ２との距離から考えてグランドパターン６よりも長くなり、第１アンテナ部３Ａ及び第２アンテナ部３Ｂから見た高周波電流の流れは、グランドパターン６よりも同軸ケーブル４を介してグランド面ＧＮＤに流すことが有効である。
Next, the antenna performance according to the wiring state of the coaxial cable 4 in the antenna device of this embodiment will be described.
First, the length of the coaxial cable 4 is longer than the ground pattern 6 in view of the distance between the antenna-side feeding point FP1 and the circuit-side feeding point FP2, and the high frequency as viewed from the first antenna portion 3A and the second antenna portion 3B. It is effective that the current flows through the ground plane GND via the coaxial cable 4 rather than the ground pattern 6.
しかしながら、図３の（ａ）に示すように、同軸ケーブル４をグランドパターン６の直上で該グランドパターン６に対して平行に配置した場合、グランドパターン６に流れる高周波電流６ｉと同軸ケーブル４に流れる高周波電流４ｉとが同位相となる。このため、グランドパターン６に流れる高周波電流６ｉの影響により同軸ケーブル４に流れる高周波電流４ｉの不安定要素が増大し、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合にも悪影響を与えてしまう。 However, as shown in FIG. 3A, when the coaxial cable 4 is arranged in parallel to the ground pattern 6 immediately above the ground pattern 6, the high-frequency current 6 i flowing in the ground pattern 6 and the coaxial cable 4 flow. The high-frequency current 4i has the same phase. For this reason, the unstable factor of the high frequency current 4i flowing through the coaxial cable 4 increases due to the influence of the high frequency current 6i flowing through the ground pattern 6, and the mutual coupling between the first antenna unit 3A and the second antenna unit 3B is also adversely affected. End up.
これに対して、本実施形態では、図３の（ｂ）に示すように、同軸ケーブル４がグランドパターン６に対して平行にならないようにグランドパターン６の直上を避け、両側領域ＧＮＤ２の直上を介してカーブを描いて配線されているため、同軸ケーブル４の高周波電流４ｉとグランドパターン６の高周波電流６ｉとの位相が異なる。さらに、同軸ケーブル４からの輻射によって両側領域ＧＮＤ２との電磁結合が生じ、アンテナ部から中間領域ＧＮＤ１へ同軸ケーブル４を介して高周波電流が流れ易くなる。
したがって、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとについて、それぞれ同軸ケーブル４からグランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１への高周波電流の流れを安定して確保することができ、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合も低減される。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3B, the coaxial cable 4 is avoided from being directly above the ground pattern 6 so as not to be parallel to the ground pattern 6, and directly above the both side regions GND2. Therefore, the phases of the high-frequency current 4i of the coaxial cable 4 and the high-frequency current 6i of the ground pattern 6 are different. Further, radiation from the coaxial cable 4 causes electromagnetic coupling with the both side regions GND2, and high-frequency current easily flows from the antenna portion to the intermediate region GND1 via the coaxial cable 4.
Therefore, the flow of the high-frequency current from the coaxial cable 4 to the intermediate region GND1 of the ground plane GND can be stably secured for the first antenna unit 3A and the second antenna unit 3B, respectively. Mutual coupling with the second antenna unit 3B is also reduced.
このように本実施形態のアンテナ装置１では、同軸ケーブル４が、アンテナ側給電点ＦＰ１からグランドパターン６の直上を避け両側領域ＧＮＤ２の直上を通って中間領域ＧＮＤ１に設けられた回路側給電点ＦＰ２に配線されているので、同軸ケーブル４からの輻射による両側領域ＧＮＤ２との電磁結合を利用し、アンテナ部から中間領域ＧＮＤ１へ高周波電流を効果的に流すことができる。したがって、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとについて、それぞれグランドパターン６に流れる高周波電流の影響を抑えて同軸ケーブル４からグランド面ＧＮＤへの高周波電流の流れを確保することができ、互いに間隔を大きく広げなくても第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合を低減させることができる。 As described above, in the antenna device 1 according to the present embodiment, the coaxial cable 4 avoids a position directly above the ground pattern 6 from the antenna-side feed point FP1 and passes directly above the both-side areas GND2 to the circuit-side feed point FP2 provided in the intermediate area GND1. Therefore, it is possible to effectively flow a high-frequency current from the antenna section to the intermediate area GND1 by using electromagnetic coupling with the both-side areas GND2 due to radiation from the coaxial cable 4. Therefore, for the first antenna portion 3A and the second antenna portion 3B, the influence of the high-frequency current flowing in the ground pattern 6 can be suppressed, and the flow of the high-frequency current from the coaxial cable 4 to the ground plane GND can be secured. The mutual coupling between the first antenna unit 3A and the second antenna unit 3B can be reduced without greatly increasing the interval.
また、同軸ケーブル４が、グランドパターン６に対して平行にならずに湾曲又は屈曲して延在しているので、グランドパターン６を流れる高周波電流６ｉと同軸ケーブル４を流れる高周波電流４ｉとが分離され、アンテナ部からグランド面ＧＮＤの中間領域ＧＮＤ１に対する高周波電流４ｉの流れをより効果的に流すことができる。
さらに、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１の長さに設定されているので、同軸ケーブル４の輻射及び両側領域ＧＮＤ２との間の電磁結合を効果的に利用することができる。
Further, since the coaxial cable 4 extends while being bent or bent without being parallel to the ground pattern 6, the high-frequency current 6i flowing through the ground pattern 6 and the high-frequency current 4i flowing through the coaxial cable 4 are separated. Thus, the flow of the high-frequency current 4i from the antenna unit to the intermediate region GND1 of the ground plane GND can be made to flow more effectively.
Furthermore, since the coaxial cable 4 is set to a quarter length of the wavelength corresponding to the used frequency, it is possible to effectively utilize the radiation of the coaxial cable 4 and the electromagnetic coupling between the both side regions GND2. it can.
また、アンテナエレメント７の先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが設けられているので、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によって、アンテナエレメント７を短くでき、小型化および高性能化が可能になる。 Further, since the antenna element AT of the dielectric antenna is provided at the tip of the antenna element 7, the antenna element 7 can be shortened by selecting the antenna element AT which is a dielectric antenna, and can be downsized and improved in performance. become.
上記実施形態のアンテナ装置１の実施例として、第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図４に示す。なお、第１受動素子Ｐ１としては、Ｌ＝１３ｎＨのインダクタを使用し、第２受動素子Ｐ２としては、Ｒ＝０Ωのジャンパー線を使用した。
この結果からわかるように、所望の周波数帯において相互結合が大幅に抑制されており、２４４２ＭＨｚにおいて−３７．４ｄＢが得られている。
As an example of the antenna device 1 of the above embodiment, the result of measuring the mutual coupling level between the first antenna unit 3A and the second antenna unit 3B is shown in FIG. Note that an inductor with L = 13 nH was used as the first passive element P1, and a jumper line with R = 0Ω was used as the second passive element P2.
As can be seen from this result, the mutual coupling is greatly suppressed in the desired frequency band, and −37.4 dB is obtained at 2442 MHz.
次に、図５の（ａ）（ｂ）に示すように、同軸ケーブル４が回路基板本体２の外を経由する場合とグランドパターン６の直上を経由する場合とについて、それぞれ第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図６の（ａ）（ｂ）に示す。なお、これらの測定では、同軸ケーブル４は、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さとして３０ｍｍに設定した。 Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the first antenna portion 3A is respectively shown when the coaxial cable 4 passes outside the circuit board main body 2 and directly above the ground pattern 6. 6A and 6B show the results of measuring the mutual coupling level between the antenna and the second antenna unit 3B. In these measurements, the coaxial cable 4 was set to 30 mm as a quarter length of the wavelength corresponding to the used frequency.
これらの結果からわかるように、同軸ケーブル４が回路基板本体２の外を経由する場合、２４４２ＭＨｚにおいて−１４．８ｄＢとなり、本発明の上記実施例（−３７．４ｄＢ）に比べて２２．６ｄＢ劣化している。また、同軸ケーブル４がグランドパターン６の直上を経由する場合、２４４２ＭＨｚにおいて−１５．６ｄＢとなり、本発明の上記実施例（−３７．４ｄＢ）に比べて２１．８ｄＢ劣化している。
このように、同軸ケーブル４が湾曲しながらグランド面ＧＮＤの両側領域ＧＮＤ２の直上を経由して引き回されている本発明の実施例では、同軸ケーブル４が回路基板本体２の外を経由する場合やグランドパターン６の直上を経由する場合に比べて大幅に相互結合が抑制されている。
As can be seen from these results, when the coaxial cable 4 passes through the outside of the circuit board main body 2, it is −14.8 dB at 2442 MHz, which is 22.6 dB lower than the above-described embodiment (−37.4 dB) of the present invention. doing. Further, when the coaxial cable 4 passes directly above the ground pattern 6, it is −15.6 dB at 2442 MHz, which is 21.8 dB worse than the above embodiment (−37.4 dB) of the present invention.
As described above, in the embodiment of the present invention in which the coaxial cable 4 is routed via the right side regions GND2 of the ground plane GND while being curved, the coaxial cable 4 passes outside the circuit board body 2. In addition, the mutual coupling is significantly suppressed as compared with the case of passing directly over the ground pattern 6.
次に、図７の（ａ）（ｂ）に示すように、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さである場合と４分の１を超えた長さである場合とについて、それぞれ第１アンテナ部３Ａと第２アンテナ部３Ｂとの相互結合レベルを測定した結果を、図８の（ａ）（ｂ）に示す。なお、これらの測定では、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さを３０ｍｍとし、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さである場合は、同軸ケーブル４の長さを２５ｍｍとし、４分の１を超えた長さである場合は、同軸ケーブル４の長さを５０ｍｍとした。ただし、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さである場合は、同軸ケーブル４が短すぎてグランド面ＧＮＤの両側領域ＧＮＤ２の直上を経由することができず、グランドパターン６の直上を経由している。 Next, as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the coaxial cable 4 has a length less than a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency, and a length exceeding a quarter. 8A and 8B show the results of measuring the mutual coupling level between the first antenna unit 3A and the second antenna unit 3B, respectively. In these measurements, the length of a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency is 30 mm, and the coaxial cable 4 is coaxial if the length is less than a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency. When the length of the cable 4 is 25 mm and the length exceeds a quarter, the length of the coaxial cable 4 is 50 mm. However, when the coaxial cable 4 has a length less than a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency, the coaxial cable 4 is too short to pass directly above the both side regions GND2 of the ground plane GND, It passes directly above the ground pattern 6.
これらの結果からわかるように、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さである場合、２４４２ＭＨｚにおいて−１０．７ｄＢとなり、本発明の上記実施例（−３７．４ｄＢ）に比べて２６．７ｄＢ劣化している。また、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１を超える長さである場合、２４４２ＭＨｚにおいて−２２．１ｄＢとなり、両側領域ＧＮＤ２の直上を経由しているので、他の比較例に比べて相互結合が低減されているが、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１の長さである場合（−３７．４ｄＢ）に比べて１５．３ｄＢ劣化している。 As can be seen from these results, when the length of the coaxial cable 4 is less than a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency, it becomes −10.7 dB at 2442 MHz, and the above embodiment of the present invention (−37.4 dB). ) 26.7 dB. Further, when the length of the coaxial cable 4 is more than a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency, it is -22.1 dB at 2442 MHz, and passes directly above the both side regions GND2, which is another comparative example. Although the mutual coupling is reduced, the coaxial cable 4 is deteriorated by 15.3 dB as compared with the case where the length of the coaxial cable 4 is ¼ of the wavelength corresponding to the used frequency (−37.4 dB).
このように、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１未満の長さであると、アンテナ部から見た高周波電流４ｉの流れを最大限に利用できなくなると共に、グランドパターン６に流れる高周波電流６ｉの影響により、アンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。また、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１を超えた長さであると、アンテナ部から見た高周波電流４ｉに悪影響を与える定在波が同軸ケーブル４上に発生し、やはりアンテナ性能に対して不安定要素が増大してしまう。
したがって、同軸ケーブル４が使用周波数に対応する波長の４分の１に設定されている本発明の実施例では、同軸ケーブル４が上記波長の４分の１未満や４分の１を超えた場合に比べて大幅に相互結合が抑制される。
Thus, if the length of the coaxial cable 4 is less than a quarter of the wavelength corresponding to the operating frequency, the flow of the high-frequency current 4i seen from the antenna unit cannot be used to the maximum, and the ground pattern 6 Under the influence of the flowing high-frequency current 6i, unstable factors increase with respect to the antenna performance. If the length of the coaxial cable 4 exceeds a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency, a standing wave that adversely affects the high-frequency current 4i viewed from the antenna portion is generated on the coaxial cable 4, Again, unstable factors increase with respect to antenna performance.
Therefore, in the embodiment of the present invention in which the coaxial cable 4 is set to a quarter of the wavelength corresponding to the used frequency, the coaxial cable 4 is less than a quarter of the wavelength or a quarter of the wavelength. Compared to, the mutual bond is greatly suppressed.
なお、本発明は上記実施形態及び上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、第１アンテナ部と第２アンテナ部とが、同一の周波数帯を使用するアンテナを構成するが、互いに異なる周波数帯を使用するアンテナとしても構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment and said Example, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the first antenna unit and the second antenna unit constitute an antenna that uses the same frequency band, but may be antennas that use different frequency bands.
また、上記実施形態では、回路基板本体の表面に絶縁性のアンテナ基板が実装され、該アンテナ基板の表面がグランドパターン及びアンテナエレメントをパターン形成するための絶縁性領域（表面に絶縁性材料が露出している領域）とされているが、アンテナ基板を用いずに、回路基板本体の表面に直接、絶縁性領域を設けて、該絶縁性領域（回路基板本体の表面）に直にグランドパターン及びアンテナエレメントをパターン形成してアンテナ部を設けても構わない。 In the above embodiment, an insulating antenna substrate is mounted on the surface of the circuit board main body, and the surface of the antenna substrate is an insulating region for forming a ground pattern and an antenna element (the insulating material is exposed on the surface). However, without using an antenna substrate, an insulating region is provided directly on the surface of the circuit board main body, and a ground pattern and a ground pattern are directly formed on the insulating region (surface of the circuit board main body). The antenna element may be provided by patterning the antenna element.
１…アンテナ装置、２…回路基板本体、３Ａ…第１アンテナ部、３Ｂ…第２アンテナ部、４…同軸ケーブル、５…アンテナ基板（絶縁性領域）、６…グランドパターン、７…アンテナエレメント、ＦＰ１…アンテナ側給電点、ＦＰ２…回路側給電点、ＧＮＤ…グランド面、ＧＮＤ１…グランド面の中間領域、ＧＮＤ２…グランド面の両側領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna device, 2 ... Circuit board main body, 3A ... 1st antenna part, 3B ... 2nd antenna part, 4 ... Coaxial cable, 5 ... Antenna board (insulating area), 6 ... Ground pattern, 7 ... Antenna element, FP1 ... Antenna side feeding point, FP2 ... Circuit side feeding point, GND ... Ground plane, GND1 ... Intermediate area of ground plane, GND2 ... Both sides area of ground plane
Claims (4)
該回路基板本体の表面に互いに離間して設けられ前記離間する方向に延在する第１アンテナ部及び第２アンテナ部と、
前記回路基板本体の表面に金属箔でパターン形成され前記第１アンテナ部と前記第２アンテナ部との間の中間領域と前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に沿った両側領域とを有したグランド面と、
前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部に設けられた一対のアンテナ側給電点とこれらアンテナ側給電点に対応して前記中間領域に設けられた一対の回路側給電点とを接続する一対の同軸ケーブルとを備え、
前記第１アンテナ部及び前記第２アンテナ部が、前記回路基板本体の表面に設けられた絶縁性領域と、該絶縁性領域にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及びアンテナエレメントとをそれぞれ備え、
前記グランドパターンが、前記離間する方向に向けて延在し、
前記アンテナエレメントが、前記グランドパターンの先端に設けられた前記アンテナ側給電点に基端が接続され前記離間する方向に開放端を向けて配置され、
前記同軸ケーブルが、前記アンテナ側給電点から前記グランドパターンの直上を避け前記両側領域の直上を通って前記中間領域に設けられた前記回路側給電点に配線され、
前記同軸ケーブルの一端側の芯線が、前記アンテナ側給電点に接続されていると共に、前記同軸ケーブルの他端側のグランド線が、前記グランドパターンに接続され、
前記同軸ケーブルの他端側の芯線が、前記回路側給電点に接続されていると共に、前記同軸ケーブルの他端側のグランド線が、前記中間領域に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 An insulating circuit board body,
A first antenna portion and a second antenna portion which are provided on the surface of the circuit board main body and spaced apart from each other and extend in the separating direction;
A pattern is formed on the surface of the circuit board body with a metal foil, and an intermediate region between the first antenna portion and the second antenna portion and both side regions along the first antenna portion and the second antenna portion are provided. Ground plane,
A pair of antenna side feed points provided in the first antenna part and the second antenna part and a pair of circuit side feed points provided in the intermediate area corresponding to the antenna side feed points With coaxial cable,
The first antenna unit and the second antenna unit each include an insulating region provided on a surface of the circuit board body, and a ground pattern and an antenna element each formed by patterning a metal foil on the insulating region. ,
The ground pattern extends in the separating direction;
The antenna element is disposed with a base end connected to the antenna-side feeding point provided at a tip of the ground pattern and facing an open end in the separating direction,
The coaxial cable is routed from the antenna-side feeding point to the circuit-side feeding point provided in the intermediate region through directly above the both side regions, avoiding directly above the ground pattern ,
A core wire on one end side of the coaxial cable is connected to the antenna side feeding point, and a ground line on the other end side of the coaxial cable is connected to the ground pattern,
An antenna device characterized in that a core wire on the other end side of the coaxial cable is connected to the circuit-side feeding point, and a ground line on the other end side of the coaxial cable is connected to the intermediate region. .
前記同軸ケーブルが、前記グランドパターンに対して平行にならずに湾曲又は屈曲して延在していることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1,
The antenna device, wherein the coaxial cable extends while being curved or bent without being parallel to the ground pattern.
前記同軸ケーブルが、使用周波数に対応する波長の４分の１の長さに設定されていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1 or 2,
The antenna device, wherein the coaxial cable is set to a length of a quarter of a wavelength corresponding to a use frequency.
前記アンテナエレメントの先端部に誘電体アンテナのアンテナ素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to any one of claims 1 to 3,
An antenna device, wherein an antenna element of a dielectric antenna is provided at a tip portion of the antenna element.
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