JP6489153B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、無線機地板に近接して設置した長方形の1波長ループアンテナエレメントを備えたアンテナ装置が提案されている。さらに、特許文献3には、地板上に設けられた複数の線状素子と板状素子とから構成されたアンテナ装置が提案されている。
上述したように特許文献1には、複数の給電端を設けて給電位置を切り替えることで、アンテナに割り当てられる程度のアンテナスペースで指向性を切り替えることができるアンテナ装置が提案されている。この本構成の場合、給電点を複数設けるため、各給電端子間の干渉を考慮して設計する必要があり、限られたアンテナスペース内では干渉が抑えられず、所望の指向性を得ることは困難であると共に、小型化や薄型化が困難である。また、複数の可変リアクタンス部や可変マッチング回路を設けており、回路構成が複雑となってしまうため、アンテナスペース周辺の設計条件にも影響し、薄型化等が困難である。特に、細長い場合等の限られたアンテナスペースに対して、指向性をコントロールすることが難しいという不都合があった。
また、特許文献2には、無線機地板に近接して設置した長方形上の1波長ループアンテナエレメントを備えたアンテナ装置が提案されている。この構成の場合、ループアンテナエレメントの両端を給電部に向かって折り曲げることで、折返し最先端部の電流がゼロとなる電流分布を構成しているが、短辺対長辺の比が重要となると共に、アンテナ設計条件等に対して位相回路が必要となり、アンテナ設計条件の自由度が低下すると共に、所望の指向性等のアンテナ性能を得ることは困難である。また、ループアンテナ上に電流分布が集中し、無線機地板上に流れる電流分布を減らしているため、アンテナ部近傍に対する周辺部品や人体の影響を著しく受けてしまい、薄型化等が困難である。特に、細長い場合等の限られたアンテナ占有領域に対して、指向性をコントロールすることが難しいという不都合があった。
さらに、特許文献3には、地板上に設けられた複数の洗浄素子と板状素子が構成されたアンテナ装置が提案されている。特に一般的な、いわゆる所望の共振周波数に対する波長の4分の1の長さが必要な逆F型のアンテナや逆L型のモノポールアンテナにおいては、グランド面を利用したアンテナであるため、地板(グランド面)に高周波電流が流れやすくなり、アンテナ設計や周辺部品等の筐体設計等、設計の自由度が低下すると共に、小型化や所望の指向性(アンテナ特性)の実現は困難となる。
すなわち、このアンテナ装置では、開放型アンテナエレメントの途中又は先端に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されているので、開放型アンテナエレメントの長さを短縮して全体をさらに小型化することができる。
すなわち、このアンテナ装置では、調整用エレメントの途中と開放型アンテナエレメントの第1受動素子よりも基端側とを接続する第2受動素子と、調整用エレメントの先端と開放型アンテナエレメントの第1受動素子より先端側とを接続する第3受動素子との少なくとも一方を備えているので、第2受動素子及び第3受動素子の設定によりフレキシブルに共振周波数調整及びインピーダンス調整を行うことができる。
すなわち、このアンテナ装置では、開放型アンテナエレメントの第1受動素子と先端との間に第4受動素子が接続されているので、第4受動素子の設定により全体の電気長を調整可能であると共に共振周波数の調整が可能である。
本発明のアンテナ装置によれば、開放型アンテナエレメントが、アンテナ占有領域の端部側のグランド面近傍に配された基端側に給電点が設けられると共にアンテナ占有領域の略全長にわたって延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子が直列に接続され、調整用エレメントが、グランド面に基端が接続されていると共に、開放型アンテナエレメントと受動素子を介して接続され、開放型アンテナエレメント及び第1受動素子が、調整用エレメントを介してグランド面に接続されているので、薄型化が可能であると共に、細長いアンテナ占有領域であっても指向性や放射効率等のアンテナ性能を向上させることができる。
調整用エレメント4は、グランド面GNDに基端が接続されていると共に、開放型アンテナエレメント3と受動素子を介して接続され、開放型アンテナエレメント3及び第1受動素子P1が、調整用エレメント4を介してグランド面GNDに接続されている。
さらに、アンテナ装置1は、調整用エレメント4の途中と開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1よりも基端側とを接続する第2受動素子P2と、調整用エレメント4の先端と開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1より先端側とを接続する第3受動素子P3との少なくとも一方を備えている。
なお、開放型アンテナエレメント3の電気長は1/2λ(λ:波長)以上に設定されるが、第4受動素子P4は、開放型アンテナエレメント3の中心にある必要は無く、開放型アンテナエレメント3のパターン幅、グランド面GNDとの距離を踏まえて位置を設定して全体の電気長が調整される。
上記アンテナ占有領域AOAは、基板本体2の1つの角部に先端を配して設けられている。
上記グランド面GNDは、基板本体2の表面だけでなく裏面にも形成され、表面のアンテナ占有領域AOAの直下のみ空けてパターン形成されている。
なお、グランド面GNDには、RF回路部品実装領域を設けることができ、複数の部品が実装可能である。
なお、上記開放型アンテナエレメント3の部分のうち給電点FPから第1受動素子P1までの間は給電ラインとして機能しており、任意の長さに設定しても構わない。
さらに、開放型アンテナエレメント3の第1受動素子P1と先端との間に第4受動素子P4が接続されているので、第4受動素子P4の設定により全体の電気長を調整可能であると共に共振周波数の調整が可能である。
また、各受動素子として、第1受動素子P1は19nHのインダクタ、第2受動素子P2は未実装、第3受動素子P3は0.2pFのコンデンサ、第4受動素子P4は1.0nHのインダクタである。
また、図7に示す放射パターンからわかるように、270度方向に比べ、90度方向(開放型アンテナエレメントの先端側方向)に強い指向性が得られている。なお、図中のFB比は、「90度方向強度/270度方向強度」を示している。
図8の(a)は、開放エレメント長d1を16.5mmとしたものであり、アンテナ占有領域の長さを20mmとした際の放射パターンである。また、図8の(b)は、開放エレメント長d1を26.5mmとしたものであり、アンテナ占有領域の長さを30mmとした際の放射パターンである。
さらに、上記実施形態では、基板本体の角部にアンテナ占有領域を設けているが、基板本体の一辺における中央部にアンテナ占有領域を設けても構わない。
Claims (4)
- 絶縁性の基板本体と、
該基板本体に金属箔でパターン形成されたグランド面と、
該グランド面が形成されていない領域として前記基板本体上に該基板本体の一辺に接して設けられ該一辺に沿って帯状に延在した細長いアンテナ占有領域と、
該アンテナ占有領域内に金属箔でパターン形成された開放型アンテナエレメントと、
前記グランド面と前記開放型アンテナエレメントとの間に金属箔でパターン形成され該開放型アンテナエレメントの基端側に沿って延在した調整用エレメントとを備え、
前記開放型アンテナエレメントが、前記アンテナ占有領域の端部側の前記グランド面近傍に配された基端側に給電点が設けられると共に前記アンテナ占有領域の略全長にわたって金属箔でパターン形成されて延在し、基端側にインピーダンスを高める第1受動素子が直列に接続され、
前記調整用エレメントが、前記グランド面に基端が接続されていると共に、前記開放型アンテナエレメントと受動素子を介して接続され、
前記開放型アンテナエレメント及び前記第1受動素子が、前記調整用エレメントを介して前記グランド面に接続され、
前記金属箔でパターン形成された前記開放型アンテナエレメントが、前記給電点とは反対側の前記アンテナ占有領域の端部近傍にまで延在し、
前記第1受動素子が、前記開放型アンテナエレメントの基端側を高インピーダンスにして前記グランド面に流れる高周波電流を抑制し、前記第1受動素子から前記開放型アンテナエレメントの先端までの長さにより指向性を制御する素子であることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1に記載のアンテナ装置において、
前記開放型アンテナエレメントの途中又は先端に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1又は2に記載のアンテナ装置において、
前記調整用エレメントの途中と前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子よりも基端側とを接続する第2受動素子と、前記調整用エレメントの先端と前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子より先端側とを接続する第3受動素子との少なくとも一方を備えていることを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
前記開放型アンテナエレメントの前記第1受動素子と先端との間に第4受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
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