JP6459133B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device.
移動通信システムの基地局等に用いられるアンテナ装置は、配線を介して給電された高周波信号を電波に変換し、空間に放射している。 An antenna device used in a base station or the like of a mobile communication system converts a high-frequency signal fed through a wiring into a radio wave and radiates it into space.
例えば、特許文献1では、給電用誘電体基板を介して給電された高周波信号が、アンテナ素子に供給され、アンテナ素子において電波に変換され、空間に放射されている。
しかし、特許文献1では、給電用誘電体基板とアンテナ素子とが共に反射板の前面側に配置されているため、給電層とアンテナ層とが電気的に干渉を起こしてしまう可能性がある。
For example, in Patent Document 1, a high-frequency signal fed through a dielectric substrate for feeding is supplied to an antenna element, converted into a radio wave by the antenna element, and radiated into space.
However, in Patent Document 1, since both the dielectric substrate for power feeding and the antenna element are arranged on the front side of the reflector, there is a possibility that the power feeding layer and the antenna layer cause electrical interference.
本発明は、給電層とアンテナ層とが電気的に干渉を起こしにくいアンテナ装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an antenna device in which a power feeding layer and an antenna layer hardly cause electrical interference.
第1の態様は、給電回路を有する給電層と、アンテナ素子を有するアンテナ層と、前記給電層と前記アンテナ層との間に配される反射板と、前記反射板の開口部に挿通され、前記給電層から前記アンテナ層に向けて突出する給電端子と、前記アンテナ素子に接続され、前記反射板と離間して対向するように配置された面導体を有し、前記給電端子と前記アンテナ素子とを接続する接続回路と、を備えるアンテナ装置である。 The first aspect is inserted through a feed layer having a feed circuit, an antenna layer having an antenna element, a reflector disposed between the feed layer and the antenna layer, and an opening of the reflector, A feed terminal projecting from the feed layer toward the antenna layer; and a plane conductor connected to the antenna element and arranged to face the reflector in a spaced manner, the feed terminal and the antenna element And a connection circuit that connects to each other.
また、第2の態様は、前記接続回路が、マイクロストリップ線路を有する第1の態様のアンテナ装置である。 Moreover, a 2nd aspect is an antenna device of the 1st aspect in which the said connection circuit has a microstrip line.
また、第3の態様は、前記接続回路が、前記面導体と前記反射板との間に絶縁シートをさらに有する第1又は第2の態様のアンテナ装置である。 Moreover, a 3rd aspect is an antenna device of the 1st or 2nd aspect in which the said connection circuit further has an insulating sheet between the said surface conductor and the said reflecting plate.
また、第4の態様は、前記接続回路が、トリプレート線路を備える第1から第3のいずれかの態様のアンテナ装置である。 A fourth aspect is the antenna device according to any one of the first to third aspects, wherein the connection circuit includes a triplate line.
本発明のアンテナ装置は、給電層とアンテナ層とが電気的に干渉を起こしにくい。 In the antenna device of the present invention, the feeding layer and the antenna layer are unlikely to cause electrical interference.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
「実施形態」
本発明に係るアンテナ装置の実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
"Embodiment"
An embodiment of an antenna device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1及び図2に示すように、アンテナ装置10は、給電層20と、反射板30と、アンテナ層40と、複数の給電端子50と、複数の接続回路60と、を備える。アンテナ装置10は、全体として一定の幅を有しながら、一方向に長く延びた形状をしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
以下、給電層20からアンテナ層40に向かう方向は、上方向と記載される。また、上下方向に沿う方向はZ方向と記載され、アンテナ装置10が長く延びる方向はX方向と記載される。アンテナ装置10の幅方向は、Y方向と記載される。
Hereinafter, the direction from the
図1には、後述する8個のアンテナ素子41及び接続回路60のうち、後述するコネクタ端子22から数えて、7個目及び8個目のアンテナ素子41及び接続回路60が取り外された状態で、アンテナ装置10が示されている。
In FIG. 1, among the eight
また、図2には、8個のアンテナ素子41及び接続回路60のうち、コネクタ端子22から数えて、5個目から8個目までのアンテナ素子41及び接続回路60の各部品の全部又は一部が取り外されたアンテナ装置10が示されている。
具体的には、5個目及び6個目の円形基板42が取り外され、7個目のアンテナ素子41が取り外され、8個目のアンテナ素子41及び後述するマイクロストリップ線路基板61が取り外されたアンテナ装置10が示されている。
FIG. 2 shows all or one of the components of the
Specifically, the fifth and sixth
(給電層)
給電層20は、給電回路21とコネクタ端子22と、を有する。
図3に示すように、給電回路21は、コネクタ端子22から給電層20内に延びる複数の配線21aを有する。配線21aは、コネクタ端子22から供給される高周波信号を、給電端子50に供給している。図4におけるV−V線の断面図である図5に示すように、給電回路21は、配線21aの下方に導電板21bをさらに有する。導電板21bは、後述する接地された反射板30に電気的に接続されると共に、コネクタ端子22の接地電極22aに電気的に接続されることによって、接地されている。本実施形態において、導電板21bはアルミ板である。
図5に示すように、本実施形態において、配線21aは、接地された導電板21bと後述するように接地された反射板30との間に挟まれている。このため、少なくとも反射板30と配線21aと導電板21bとは、トリプレート線路を形成している。
本実施形態では、反射板30の下方に向かって、配線21aと導電板21bとが複数交互に形成され、複数層のトリプレート線路を形成している。
(Feeding layer)
The
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
In the present embodiment, a plurality of
(反射板)
反射板30は、導電体であって、給電層20とアンテナ層40との間に配される。本実施形態において、反射板30は、アルミ板である。
反射板30は、コネクタ端子22の接地電極22aに接続されることによって、導電板21bと共に接地されている。反射板30は、給電層20の上面を覆っている。
(reflector)
The
The
反射板30は、複数の開口部31を有する。配線21aは、複数に分岐しており、各開口部31に設けられた給電端子50にそれぞれ接続され、給電端子50に高周波信号を供給する。
本実施形態において、開口部31は、合計で16個、間隔をおいて設けられる。16個の開口部31は、Y方向に沿って並んでいる2個の対がX方向に沿って8対並ぶように、設けられる。
The
In the present embodiment, a total of 16
反射板30は、給電層20の筐体を兼ねており、給電層20の各部品を支持する。反射板30は、給電層20がY方向に一定の幅を有しながら、X方向に長く延びた形状を維持できるように、給電層20を支持する。
The
(アンテナ層)
図1及び図2に戻って、アンテナ層40は、複数のアンテナ素子41を有する。複数のアンテナ素子41は、反射板30の上方に並んで設けられる。本実施形態では、アンテナ素子41は、8個設けられる。各アンテナ素子41は、8対の開口部31の各対に関連する位置にそれぞれ設けられる。
(Antenna layer)
Returning to FIG. 1 and FIG. 2, the
本実施形態のアンテナ素子41は、特許文献1に示される折返しダイポールアンテナ素子を有するアンテナ装置である。
アンテナ素子41は、円形基板42と、Z方向に沿って直立されると共に平衡不平衡変換回路(バラン)を有する一対の支持基板43と、を組み合わせて形成されている。
円形基板42は、誘電体上面にプリント配線された円弧形状の4個の折返しダイポールアンテナ素子44を有する。
アンテナ素子41は、各支持基板43を介して給電された高周波信号を電波に変換し、空間に放射している。
The
The
The
The
アンテナ素子41は、偏波共用アンテナである。空間に放射される電波の偏向方向は、いずれの支持基板43によって供給されたかによって異なる。すなわち、一対の支持基板43のうち、一方の支持基板43に高周波信号が供給される場合と、他方の支持基板43に高周波信号が供給される場合とでは、アンテナ素子41が放射する電波の偏向方向が異なる。
このため、一対の支持基板43によって、異なる偏波方向の電波を共用することができる。
偏波共用アンテナ装置の具体的な説明については、特許文献1に記載されているため、詳細な説明を省略する。
The
For this reason, the pair of
Since the specific description of the polarization sharing antenna device is described in Patent Document 1, detailed description thereof is omitted.
(接続回路)
接続回路60は、給電層20とアンテナ層40とを電気的に接続する。
各接続回路60は、反射板30と各アンテナ素子41との間にそれぞれ設けられる。接続回路60は、反射板30の板面上に配され、給電端子50とアンテナ素子41とを接続する。
本実施形態では、接続回路60は、アンテナ素子41と同様に、8個設けられる。接続回路60は、アンテナ素子41と同様に、8対の開口部31に関連する位置にそれぞれ設けられる。
図4〜図7に示されるように、接続回路60は、上面に線路61a、下面に面導体62を有するマイクロストリップ線路基板61を備える。
(Connection circuit)
The
Each
In the present embodiment, eight
As shown in FIGS. 4 to 7, the
面導体62は、反射板30と離間して対向するように配置されると共に、アンテナ素子41と接続される。
図5及び図7に示されるように、本実施形態において、面導体62は、マイクロストリップ線路基板61の下面に広がる銅箔であり、半田付けによって、一対の支持基板43の銅の接地パターンに接続されている。
本実施形態では、面導体62と反射板30との間に絶縁シート63をさらに有することによって、面導体62は、反射板30と離間されている。
図8に示すように、絶縁シート63は、給電端子50が挿通される開口63aを有する。
The
As shown in FIGS. 5 and 7, in this embodiment, the
In the present embodiment, the
As shown in FIG. 8, the insulating
(給電端子)
給電端子50は、反射板30の開口部31及び絶縁シート63の開口63aに挿通され、給電層20からアンテナ層40に向けて突出する。図3〜図5に示されるように、給電端子50は、下端が配線21aに接続され、上端が線路61aに接続される。給電端子50は、配線21aから供給された高周波信号を、アンテナ素子41に供給する。
(Power supply terminal)
The
(アンテナ装置の動作)
コネクタ端子22から供給された高周波信号は、反射板30、配線21a及び導電板21bで形成されるトリプレート線路を伝送する。トリプレート線路を伝送する高周波信号は、分岐された配線21aによって、X方向及びY方向に並んでいる各給電端子50に分配される。各給電端子50に分配された高周波信号は、接続回路60を介して、アンテナ素子41に供給される。このとき、分配された高周波信号は、給電層20から、後述するように給電層20の接地面と共通化された接地面を有する接続回路60を介して、アンテナ素子41に供給される。
アンテナ素子41に供給された高周波信号は、折り返しダイポールアンテナ素子44において電波に変換され、空間に放射される。
(Operation of the antenna device)
The high-frequency signal supplied from the
The high-frequency signal supplied to the
(作用及び効果)
本実施形態では、給電層20とアンテナ層40とが、反射板30を介して別々に設けられているため、給電層20を流れる高周波信号と、アンテナ層40を流れる高周波信号とが、電気的に干渉を起こしにくい。
(Function and effect)
In the present embodiment, since the
さらに、本実施形態では、面導体62と反射板30とが、絶縁シート63によって離間されているため、給電層20の接地面とアンテナ層40の接地面を高周波的に共通化しつつ、各接地面同士の接触における不具合を抑制でき、電気的特性を安定させることができる。詳しくは次に説明するとおりである。
Further, in the present embodiment, since the
まず、構造的な制約によって、給電層20とアンテナ層40とを直接、接続できない場合、給電層20とアンテナ層40との間に、接続回路60が設けられる。
構造的に、給電端子50とアンテナ素子41とを直接接続できない場合、接続回路60を設けることより、給電端子50から供給された高周波信号を接続回路60でアンテナ素子41に引き回すことができる。
First, when the
Structurally, when the
加えて、材料的な制約によって、給電層20とアンテナ層40とを直接電気的に接続できない場合も、給電層20とアンテナ層40との間に、接続回路60が設けられる。
具体的には、給電層20の接地面である反射板30とアンテナ素子41の接地パターンは、直接接続し、共通化されることが理想的であるが、反射板30がアルミ材料であり、アンテナ素子41の接地パターンが銅材料である場合、直接接続することは材料的に困難である。このような場合、面導体62を有する接続回路60を設けることより、面導体62を介して、給電層20の接地面とアンテナ素子41の接地パターンとを電気的に接続することができる。
In addition, even when the
Specifically, it is ideal that the
しかし、接続回路60の面導体62を直接、反射板30に接触させると、面導体62と反射板30との密着性が接触面内において不均一となり、面導体62と反射板30とが接触不良を起こす。このため、面導体62と反射板30との微接触に基づく雑音や擦れによる微小な雑音が発生する。
さらに、例えば、面導体62が銅であって、反射板30がアルミであるように、面導体62と反射板30とが異種金属である場合、両金属間で腐食を起こしたり、IM(相互変調)を起こしたりする。
However, when the
Further, for example, when the
これに対し、本実施形態では、面導体62と反射板30との間に絶縁シート63が設けられるため、直流的には接続されないが、絶縁シート63を介して、面導体62と反射板30とが高周波的に均一に接続される。したがって、面導体62と反射板30との間の接触不良が抑制され、異種金属間の腐食やIMが抑制される。
On the other hand, in this embodiment, since the insulating
雑音防止の観点から、給電層20の接地パターンとアンテナ素子41の接地パターンとの接続は、本来であれば半田付けによる直接接続が望ましいが、組み立て作業の観点から望ましくない。
これに対し、本実施形態では、給電層20の接地パターンとアンテナ素子41の接地パターンとの接続が、非接触による高周波接続となっている。これより、アンテナ装置10では、雑音が防止されつつ、組み立て作業性も改善されている。
From the viewpoint of noise prevention, the connection between the ground pattern of the
On the other hand, in the present embodiment, the connection between the ground pattern of the
さらに、銅材料の面導体62とアンテナ素子41の銅材料の接地パターンとは、半田付けや溶接によって、直接接続することができる。したがって、面導体62と反射板30とを高周波的に接続できれば、アンテナ素子41の接地パターンと反射板30とを高周波的に接続することができる。
Further, the copper
(変形例)
本実施形態では、アンテナに折返しダイポールアンテナが用いられているが、変形例として、ループアンテナ、マイクロストリップアンテナ等どのようなアンテナが用いられてもよい。
(Modification)
In this embodiment, a folded dipole antenna is used as the antenna, but as a modification, any antenna such as a loop antenna or a microstrip antenna may be used.
本実施形態では、アンテナ素子41に、偏波共用アンテナが用いられているが、変形例として偏波共用されないアンテナが用いられてもよい。
In the present embodiment, a polarization-sharing antenna is used for the
本実施形態では、反射板30、配線21a及び導電板21bによって、トリプレート線路が形成されているが、変形例として、反射板30(接地面)を形成し得る伝送線路方式であれば、マイクロストリップ線路、導波管、同軸線路等どのような線路が形成されてもよい。
In the present embodiment, the triplate line is formed by the
本実施形態では、接続回路60にマイクロストリップ線路が用いられているが、変形例として、面導体62(接地面)を形成し得る伝送線路方式であれば、トリプレート線路、導波管、同軸線路等どのような線路が用いられてもよい。
In the present embodiment, a microstrip line is used for the
本実施形態では、面導体62に平面導体が用いられているが、変形例として、曲面導体、屈曲面導体が用いられてもよい。
In the present embodiment, a planar conductor is used for the
本実施形態では、反射板30は導電材料としてアルミ、面導体62を含む接続回路60及びアンテナ素子41の導電材料として銅を用いているが、変形例として、導電材料であれば各導電材料はどのような材料が用いられてもよい。
In the present embodiment, the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as long as they are included in the scope and gist of the invention.
10:アンテナ装置
20:給電層
21:給電回路
21a:配線
21b:導電板
22:コネクタ端子
22a:接地電極
30:反射板
31:開口部
40:アンテナ層
41:アンテナ素子
42:円形基板
43:支持基板
44:ダイポールアンテナ素子
50:給電端子
60:接続回路
61:マイクロストリップ線路基板
61a:線路
62:面導体
63:絶縁シート
63a:開口
10: Antenna device 20: Feeding layer 21:
Claims (7)
アンテナ素子を有するアンテナ層と、
前記給電層と前記アンテナ層との間に配される反射板と、
前記反射板の開口部に挿通され、前記給電層から前記アンテナ層に向けて突出する給電端子と、
前記アンテナ素子に接続され、前記反射板と離間して対向するように配置され、前記反射板と直流的に接続されない面導体を有し、前記給電端子と前記アンテナ素子とを接続する接続回路と、
を備えるアンテナ装置。 A feed layer having a feed circuit;
An antenna layer having an antenna element;
A reflector disposed between the feeding layer and the antenna layer;
A feed terminal that is inserted through the opening of the reflector and protrudes from the feed layer toward the antenna layer;
A connection circuit that is connected to the antenna element, is disposed so as to face the reflector and is opposed to the reflector , and has a surface conductor that is not DC-connected to the reflector, and that connects the feeding terminal and the antenna element; ,
An antenna device comprising:
前記配線が、前記導電板と前記反射板との間に挟まれ、 The wiring is sandwiched between the conductive plate and the reflecting plate;
前記配線と、前記導電板と、前記反射板とが、トリプレート線路を構成している The wiring, the conductive plate, and the reflecting plate constitute a triplate line.
請求項1から請求項5のいずれかに記載のアンテナ装置。 The antenna device according to any one of claims 1 to 5.
前記開口部が前記一方向に並んでおり、 The openings are aligned in the one direction;
前記配線が、複数に分岐しており、前記各開口部に設けられた前記給電端子にそれぞれ接続されている請求項6に記載のアンテナ装置。 The antenna device according to claim 6, wherein the wiring is branched into a plurality of parts and is connected to the power supply terminals provided in the openings.
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