JP6761737B2 - Antenna device - Google Patents

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Description

本開示は、アンテナ装置に関する。 The present disclosure relates to an antenna device.

アンテナ装置（以下「アンテナ」ともいう。）は、無線通信システムの通信性能を決定する重要な構成要素である。アンテナには様々な種類があるが、片面指向性を実現するアンテナにパッチアンテナがある。例えば特許文献１には、パッチアンテナの構造例が開示されている。 The antenna device (hereinafter, also referred to as “antenna”) is an important component that determines the communication performance of the wireless communication system. There are various types of antennas, but there is a patch antenna as an antenna that realizes single-sided directivity. For example, Patent Document 1 discloses a structural example of a patch antenna.

国際公開第２００４／０９５６３９号International Publication No. 2004/095639

特許文献１には、グランド用導体部とパッチ導体部が対向する構造のパッチアンテナが記載されている。この構造のパッチアンテナは、グランド用導体部やパッチ導体部等の導体部を支持するプリント基板等の誘電体の誘電率および誘電正接（コンデンサ内での電気エネルギー損失の度合い）がパッチアンテナの放射効率を決定する。例えば誘電率が大きいとパッチ導体部に流れる電流の波長が短縮されて電流密度が高まり、導体損失が増大する。また、誘電正接が大きいと誘電体内を透過する電磁波の誘電損失が増大する。 Patent Document 1 describes a patch antenna having a structure in which a ground conductor portion and a patch conductor portion face each other. In a patch antenna with this structure, the dielectric constant and dielectric positive contact (degree of electrical energy loss in the capacitor) of the dielectric material such as the printed circuit board that supports the conductor part such as the ground conductor part and the patch conductor part are the radiation of the patch antenna. Determine efficiency. For example, when the dielectric constant is large, the wavelength of the current flowing through the patch conductor portion is shortened, the current density is increased, and the conductor loss is increased. Further, if the dielectric loss tangent is large, the dielectric loss of the electromagnetic wave transmitted through the dielectric increases.

ところが、特許文献１に記載のパッチアンテナは、組み立てコストが大きい問題がある。また、パッチアンテナを無線通信システム（特に移動体通信システム）に使用するには広指向性のパッチアンテナが求められる。 However, the patch antenna described in Patent Document 1 has a problem that the assembly cost is high. Further, in order to use the patch antenna for a wireless communication system (particularly a mobile communication system), a wide directional patch antenna is required.

本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、組み立て作業が容易で製造コストを低く抑えることができ、同時に指向性が広いパッチアンテナ技術を提供する。 The present disclosure has been made in view of the above points, and provides a patch antenna technology that is easy to assemble, can keep the manufacturing cost low, and at the same time has a wide directivity.

上記課題を解決するために、代表的な発明の一つとして、第１〜第ｎ＋２誘電体層（２≦ｎ）と、第１〜第ｎパッチ電極と、グランド電極と、を備え、第ｍパッチ電極（１≦ｍ≦ｎ−１）は、第ｍ周波数に対応する大きさの二つの面を有し、前記二つの面のうちの一方の面が第ｍ誘電体層と接し、前記二つの面のうち他方の面が第ｍ＋１誘電体層と接し、第ｍ＋１パッチ電極は、第ｍ＋１周波数に対応する大きさの二つの面を有し、前記二つの面のうちの一方の面が前記第ｍ＋１誘電体層と接し、前記二つの面のうち他方の面が第ｍ＋２誘電体層と接し、前記グランド電極は、第ｎ＋１誘電体層と接する面と、前記第ｎ＋２誘電体層と接する面と、を有し、前記第１誘電体層は誘電体基板を含む、アンテナ装置を提供する。 In order to solve the above problems, as one of the representative inventions, a first-to-nth + 2nd dielectric layer (2≤n), a first-to-nth patch electrode, and a ground electrode are provided. The patch electrode (1 ≦ m ≦ n-1) has two faces having a size corresponding to the m-th frequency, and one of the two faces is in contact with the m-dielectric layer, and the second face is in contact with the m-dielectric layer. The other surface of one surface is in contact with the m + 1 dielectric layer, the m + 1 patch electrode has two surfaces having a size corresponding to the m + 1 frequency, and one surface of the two surfaces is said to be said. The surface in contact with the m + 1th dielectric layer, the other surface of the two surfaces in contact with the m + 2 dielectric layer, and the ground electrode in contact with the n + 1th dielectric layer and the surface in contact with the n + 2 dielectric layer. And, the first dielectric layer provides an antenna device including a dielectric substrate.

本開示によれば、組み立て作業が容易で製造コストを抑えることができ、同時に指向性が広いパッチアンテナ技術を提供することができる。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a patch antenna technology in which assembly work is easy, manufacturing cost can be suppressed, and at the same time, wide directivity is widened. Issues, configurations and effects other than the above will be clarified by the following description of the embodiments.

実施例１に係るアンテナ装置を概略的に示した図である。It is a figure which showed schematicly about the antenna device which concerns on Example 1. FIG. アンテナ装置が含む各構成要素を分解して示した図である。It is a figure which disassembled and showed each component included in an antenna device. アンテナ装置のｙｚ平面と平行な面における断面を示した図である。It is a figure which showed the cross section in the plane parallel to the yz plane of an antenna device. アンテナ装置の支持構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the support structure of an antenna device. 第１誘電体基板の上面の正面図である。It is a front view of the upper surface of the 1st dielectric substrate. 第４誘電体基板の下面の正面図である。It is a front view of the lower surface of the 4th dielectric substrate. 高周波信号を送信する電子部品が実装されたアンテナ装置の断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the antenna device which mounted the electronic component which transmits a high frequency signal. 電子回路の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of an electronic circuit. 実施例２に係るアンテナ装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows typically the antenna device which concerns on Example 2. FIG. 実施例３に係るアンテナ装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematicly the antenna device which concerns on Example 3. FIG. 実施例４に係るアンテナ装置を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the antenna device which concerns on Example 4. FIG. アンテナ装置の設計例を示す図である。It is a figure which shows the design example of the antenna device. アンテナ装置が有する構成要素の正面図である。It is a front view of the component which the antenna device has. アンテナ特性のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the antenna characteristic. 二つの周波数でのアンテナ装置の放射パターンを示した図である。It is a figure which showed the radiation pattern of the antenna device at two frequencies. 変形例２のアンテナ装置を示す図である。It is a figure which shows the antenna device of the modification 2. 先願のアンテナ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the antenna device of the prior application.

［概要］
本願の発明者は、先に出願した特願２０１６−００２１７７において、図１７に示す、パッチ電極２０１とグランド電極２０２との間に誘電体基板２０３と空隙Ｇとを設けたアンテナ装置を提案した。図１７に示すように、上記アンテナ装置は二つの誘電体基板２０３及び２０４に挟まれたパッチ電極２０１と誘電体基板２０５上に形成されたグランド電極２０２とを備える。上記構成を有するアンテナ装置は、容易に製造でき高利得かつ広指向性であるが、パッチ電極２０１を一つのみ有するため単一の周波数の電磁波で信号を受信する。 [Overview]
In Japanese Patent Application No. 2016-002177 filed earlier, the inventor of the present application has proposed an antenna device in which a dielectric substrate 203 and a gap G are provided between a patch electrode 201 and a ground electrode 202, as shown in FIG. As shown in FIG. 17, the antenna device includes a patch electrode 201 sandwiched between two dielectric substrates 203 and 204 and a ground electrode 202 formed on the dielectric substrate 205. The antenna device having the above configuration is easy to manufacture, has high gain, and has wide directivity, but since it has only one patch electrode 201, it receives a signal with an electromagnetic wave of a single frequency.

ところで、従来、ＧＰＳ（Global Positioning System）といった全球測位システムにおける測位の安定性を高めるため、二つの周波数の電磁波で信号を受信するアンテナ技術が知られている。 By the way, conventionally, in order to improve the stability of positioning in a global positioning system such as GPS (Global Positioning System), an antenna technique for receiving a signal by electromagnetic waves of two frequencies is known.

しかしながら、従来の二つの周波数に対応するアンテナ装置では、産業用途などで利用される高精度ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）が要求する利得及び指向性を十分に満足することが困難であった。 However, it has been difficult for conventional antenna devices corresponding to two frequencies to sufficiently satisfy the gain and directivity required by high-precision GNSS (Global Navigation Satellite System) used in industrial applications.

そこで本願の発明者は、先に提案したアンテナ装置を改良し、高利得かつ広指向性であり、複数の周波数の電磁波で信号を受信するアンテナ技術を提案することにした。 Therefore, the inventor of the present application has decided to improve the previously proposed antenna device and propose an antenna technology that has high gain, wide directivity, and receives signals with electromagnetic waves of a plurality of frequencies.

以下、図面に基づいて、本開示の実施例を説明する。なお、本開示の実施例は、後述する実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。また、後述する各実施例の説明に使用する各図の対応部分には同一の符号を付して示し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, examples of the present disclosure will be described with reference to the drawings. It should be noted that the examples of the present disclosure are not limited to the examples described later, and various modifications can be made within the scope of the technical idea. In addition, the corresponding parts of the drawings used in the description of each embodiment described later are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

また、本明細書において、誘電体層という用語は、誘電体基板そのものを指すこともあれば空気層を指すこともある。誘電体層は、誘電体基板と空気層とが積層された層を指すこともある。誘電体層は、誘電体基板及び空気層以外の誘電体を含んでもよい。 Further, in the present specification, the term "dielectric layer" may refer to the dielectric substrate itself or the air layer. The dielectric layer may also refer to a layer in which a dielectric substrate and an air layer are laminated. The dielectric layer may include a dielectric other than the dielectric substrate and the air layer.

＜実施例１＞
図１は、実施例１に係るアンテナ装置１を概略的に示した図である。本実施例に係るアンテナ装置１は、第１誘電体基板１１と第２誘電体基板１２と第３誘電体基板１３と第４誘電体基板１４と第１パッチ電極１５と第２パッチ電極１６とグランド電極１７とを備える。アンテナ装置１が備える各構成要素は、例えば、それぞれ、略平行に配置されている。また、第３誘電体基板１３とグランド電極１７との間には、空気層Ｇが設けられている。以下に、アンテナ装置１が含む各構成要素について図２を参照しながら説明する。 <Example 1>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an antenna device 1 according to a first embodiment. The antenna device 1 according to the present embodiment includes a first dielectric substrate 11, a second dielectric substrate 12, a third dielectric substrate 13, a fourth dielectric substrate 14, a first patch electrode 15, and a second patch electrode 16. A ground electrode 17 is provided. Each component included in the antenna device 1 is arranged substantially in parallel, for example. Further, an air layer G is provided between the third dielectric substrate 13 and the ground electrode 17. Hereinafter, each component included in the antenna device 1 will be described with reference to FIG.

図２は、アンテナ装置１が含む各構成要素を分解して示した図である。第１誘電体基板１１は、厚みがt1であり、上面１１ａ及び下面１１ｂを有する方形の板状部材である。第２誘電体基板１２は、厚みがt2であり、上面１２ａ及び下面１２ｂを有する方形の板状部材である。第３誘電体基板１３は、厚みがt3であり、上面１３ａ及び下面１３ｂを有する方形の板状部材である。第４誘電体基板１４は、上面１４ａ及び下面１４ｂを有する方形の板状部材である。 FIG. 2 is an exploded view of each component included in the antenna device 1. The first dielectric substrate 11 is a square plate-like member having a thickness of t 1 and having an upper surface 11a and a lower surface 11b. The second dielectric substrate 12 is a square plate-like member having a thickness of t 2 and having an upper surface 12a and a lower surface 12b. The third dielectric substrate 13 is a square plate-like member having a thickness of t 3 and having an upper surface 13a and a lower surface 13b. The fourth dielectric substrate 14 is a square plate-shaped member having an upper surface 14a and a lower surface 14b.

第１誘電体基板１１、第２誘電体基板１２、第３誘電体基板１３及び第４誘電体基板１４の材料は、FR4、アクリル、テフロン（登録商標）等である。各基板には、好適には、ガラスエポキシ樹脂を材料としたプリント基板が用いられるが、アクリル板、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンを重合させて形成される樹脂）、ガラス板等の誘電体を用いてもよい。 The materials of the first dielectric substrate 11, the second dielectric substrate 12, the third dielectric substrate 13, and the fourth dielectric substrate 14 are FR4, acrylic, Teflon (registered trademark), and the like. A printed circuit board made of glass epoxy resin is preferably used for each substrate, but a dielectric such as an acrylic plate, ABS (resin formed by polymerizing acrylonitrile, butadiene, and styrene), and a glass plate can be used. You may use it.

各基板の寸法ＬSは、グランド電極１７の寸法Ｌより若干大きく、アンテナ装置１の使用周波数において十分な大きさを取る必要がある。換言すると、各基板の寸法ＬSは、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の寸法よりも十分広い。各基板の寸法ＬSは、理想的にはパッチ電極の寸法の２倍以上の大きさとすることが望ましい。ただし、アンテナ装置１の小型化を重視する場合はさらに小さくしてもよい。各基板の寸法ＬSは、例えば、使用周波数が1GHz程度の場合、100〜300mm程度が好適である。 The size L S of each substrate is slightly larger than the size L of the ground electrode 17, and needs to be sufficiently large at the operating frequency of the antenna device 1. In other words, the dimensions L S of each substrate are sufficiently wider than the dimensions of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16. Ideally, the size L S of each substrate should be at least twice the size of the patch electrode. However, if the miniaturization of the antenna device 1 is emphasized, the size may be further reduced. The size L S of each substrate is preferably about 100 to 300 mm, for example, when the operating frequency is about 1 GHz.

第１誘電体基板１１と第２誘電体基板１２と第３誘電体基板１３と第４誘電体基板１４とのそれぞれは、大きさが異なる構成にすることも可能である。この場合、グランド電極１７を配置する第４誘電体基板１４の寸法を上記の例に従ってパッチ電極の寸法の２倍を目安に設定し、第１誘電体基板１１、第２誘電体基板１２及び第３誘電体基板１３は、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６を配置できる寸法であればそれよりも小さくしてもよい。 The first dielectric substrate 11, the second dielectric substrate 12, the third dielectric substrate 13, and the fourth dielectric substrate 14 can each have different sizes. In this case, the dimensions of the fourth dielectric substrate 14 on which the ground electrode 17 is arranged are set with twice the dimensions of the patch electrodes as a guide according to the above example, and the first dielectric substrate 11, the second dielectric substrate 12, and the second dielectric substrate 12 are set. The 3 dielectric substrate 13 may be smaller than the size as long as the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 can be arranged.

第１パッチ電極１５は、上面１５ａ及び下面１５ｂを有する円形の薄い板状部材又は薄膜で構成される。第２パッチ電極１６は、上面１６ａ及び下面１６ｂを有する円形の薄い板状部材又は薄膜で構成される。第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の外径Ｌ1及びＬ2は、通常のパッチアンテナと同様、無線システムの搬送波周波数によって決定される。一般に、パッチ電極の一辺の長さは、搬送波周波数の１／２波長の長さに基づいて設定されることが多い。 The first patch electrode 15 is composed of a circular thin plate-shaped member or a thin film having an upper surface 15a and a lower surface 15b. The second patch electrode 16 is composed of a circular thin plate-shaped member or a thin film having an upper surface 16a and a lower surface 16b. The outer diameters L 1 and L 2 of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 are determined by the carrier frequency of the wireless system, as in the case of a normal patch antenna. In general, the length of one side of a patch electrode is often set based on the length of 1/2 wavelength of the carrier frequency.

自由空間での波長に基づけば、パッチ電極の一辺の長さは、例えば９２０ＭＨｚ帯の場合で１４０ｍｍ程度であり、１．６ＧＨｚ帯の場合で７８ｍｍ程度である。ただし、アンテナ装置１は、各電極を支持する誘電体基板の誘電率の影響による波長短縮を受けるため、実際のパッチ電極の寸法は、上述の自由空間での波長に基づいた寸法よりも数％〜数十％程度小さくなる。 Based on the wavelength in free space, the length of one side of the patch electrode is, for example, about 140 mm in the case of the 920 MHz band and about 78 mm in the case of the 1.6 GHz band. However, since the antenna device 1 is subject to wavelength shortening due to the influence of the dielectric constant of the dielectric substrate that supports each electrode, the actual size of the patch electrode is several percent larger than the above-mentioned size based on the wavelength in free space. ~ It becomes about several tens of percent smaller.

本実施例において、第１パッチ電極１５の外径L1は第２パッチ電極１６の外径L2よりも小さい。換言すると、第１パッチ電極１５が受信又は放射する電磁波の波長は、第２パッチ電極１６が受信又は放射する電磁波の波長よりも短い。或いは、第１パッチ電極１５が受信又は放射する電磁波の周波数は、第２パッチ電極１６が受信又は放射する電磁波の周波数よりも高い。 In this embodiment, the outer diameter L 1 of the first patch electrode 15 is smaller than the outer diameter L 2 of the second patch electrode 16. In other words, the wavelength of the electromagnetic wave received or emitted by the first patch electrode 15 is shorter than the wavelength of the electromagnetic wave received or emitted by the second patch electrode 16. Alternatively, the frequency of the electromagnetic wave received or emitted by the first patch electrode 15 is higher than the frequency of the electromagnetic wave received or emitted by the second patch electrode 16.

第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の形状は、所望の特性が得られるのであれば、円形以外の形状でもよい。第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の形状は、例えば、正ｎ角形（ｎは４以上）でもよい。第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６は、銅、アルミニウム、金等の板状部材又は薄膜として形成される。 The shapes of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 may be shapes other than circular as long as desired characteristics can be obtained. The shapes of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 may be, for example, a regular n-sided polygon (n is 4 or more). The first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 are formed as a plate-shaped member or a thin film made of copper, aluminum, gold or the like.

グランド電極１７は、上面１７ａ及び下面１７ｂを有する方形の薄い板状部材又は薄膜である。グランド電極１７は、銅、アルミニウム、金等の板状部材又は薄膜として形成される。グランド電極１７は、第４誘電体基板１４の上面１４ａの略全面に形成される。従って、グランド電極１７の平面視の大きさは、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の平面視の大きさに比べて大きい。空気層Ｇは厚さがdgであり、例えばアンテナ装置の４隅にポールを設けて第３誘電体基板１３とグランド電極１７を離間することによって設けられる。誘電体層の実効誘電率は、空気層Ｇを設けることによって調節することができる。 The ground electrode 17 is a square thin plate-shaped member or thin film having an upper surface 17a and a lower surface 17b. The ground electrode 17 is formed as a plate-shaped member such as copper, aluminum, or gold, or a thin film. The ground electrode 17 is formed on substantially the entire surface of the upper surface 14a of the fourth dielectric substrate 14. Therefore, the size of the ground electrode 17 in a plan view is larger than the size of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 in a plan view. The air layer G has a thickness of d g , and is provided, for example, by providing poles at four corners of the antenna device to separate the third dielectric substrate 13 and the ground electrode 17. The effective permittivity of the dielectric layer can be adjusted by providing the air layer G.

図３は、アンテナ装置１のｙｚ平面と平行な面における断面図である。図３に示すように、第１誘電体基板１１の下面１１ｂと第２誘電体基板１２の上面１２ａとは接しており、第１パッチ電極１５は第１誘電体基板１１と第２誘電体基板１２との間に挟まれている。第２誘電体基板１２の下面１２ｂと第３誘電体基板１３の上面１３ａとは接しており、第２パッチ電極１６は第２誘電体基板１２と第３誘電体基板１３との間に挟まれている。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the antenna device 1 in a plane parallel to the yz plane. As shown in FIG. 3, the lower surface 11b of the first dielectric substrate 11 and the upper surface 12a of the second dielectric substrate 12 are in contact with each other, and the first patch electrode 15 is the first dielectric substrate 11 and the second dielectric substrate. It is sandwiched between 12 and 12. The lower surface 12b of the second dielectric substrate 12 and the upper surface 13a of the third dielectric substrate 13 are in contact with each other, and the second patch electrode 16 is sandwiched between the second dielectric substrate 12 and the third dielectric substrate 13. ing.

グランド電極１７は、空気層Ｇを介して第３誘電体基板１３の下面１３ｂと対向する。グランド電極１７は、第４誘電体基板の上面１４ａを覆うように配置されている。本実施例では、グランド電極１７は、第４誘電体基板の上面１４ａと接しているが、グランド電極１７は第４誘電体基板の上面１４ａと離間していてもよい。 The ground electrode 17 faces the lower surface 13b of the third dielectric substrate 13 via the air layer G. The ground electrode 17 is arranged so as to cover the upper surface 14a of the fourth dielectric substrate. In this embodiment, the ground electrode 17 is in contact with the upper surface 14a of the fourth dielectric substrate, but the ground electrode 17 may be separated from the upper surface 14a of the fourth dielectric substrate.

アンテナ装置１は、第１誘電体基板１１の厚さt1、第２誘電体基板１２の厚さt2、第３誘電体基板１３の厚さt3及び空気層Ｇの厚さdgを設計パラメータとして、動作利得や帯域幅を設計することができる。t1、t2、t3及びdgは以下の範囲内で設計される。

Figure 0006761737
The antenna device 1, the thickness t 1 of the first dielectric substrate 11, the thickness t 2 of the second dielectric substrate 12, the thickness d g of the thickness t 3 and the air layer G of the third dielectric substrate 13 The operating gain and bandwidth can be designed as design parameters. t 1 , t 2 , t 3 and d g are designed within the following range.
Figure 0006761737

ここで、λは、第１パッチ電極１５が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λ1、第２パッチ電極１６が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λ2又はλ1とλ2との平均値である。上段の式は、アンテナ装置１がマイクロアンテナとして動作するための条件であり、下段の式は、設計上の要請を満たすための条件である。上記パラメータの値は、例えば適用する無線通信システムに応じた値が用いられる。 Here, λ is the wavelength λ 1 in the free space of the electromagnetic wave radiated or received by the first patch electrode 15, and the wavelengths λ 2 or λ 1 and λ 2 in the free space of the electromagnetic wave radiated or received by the second patch electrode 16. Is the average value of. The upper equation is a condition for the antenna device 1 to operate as a micro-antenna, and the lower equation is a condition for satisfying a design requirement. As the value of the above parameter, for example, a value corresponding to the applied wireless communication system is used.

図４は、アンテナ装置１の支持構造を説明するための図である。図４の場合、第１誘電体基板１１と第２誘電体基板１２と第３誘電体基板１３とは、４隅に配置したポール（柱部）８とネジ９によって支持され固定されている。図４に示すように各基板の４隅にポール８とネジ９を配置することにより第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６から放射される電磁波に悪影響を及ぼすことを避けることができ、アンテナ特性の低下を抑制して基板を支持することができる。なお、ポール８とネジ９は樹脂製であることが望ましいが、強度が必要な場合は金属製であってもよい。 FIG. 4 is a diagram for explaining a support structure of the antenna device 1. In the case of FIG. 4, the first dielectric substrate 11, the second dielectric substrate 12, and the third dielectric substrate 13 are supported and fixed by poles (pillars) 8 and screws 9 arranged at the four corners. By arranging the poles 8 and the screws 9 at the four corners of each substrate as shown in FIG. 4, it is possible to avoid adversely affecting the electromagnetic waves radiated from the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16, and the antenna. The substrate can be supported by suppressing the deterioration of the characteristics. The pole 8 and the screw 9 are preferably made of resin, but may be made of metal if strength is required.

もっとも、ポール８とネジ９の配置位置は、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６から放射される電磁波に悪影響を及ぼさない位置であれば良く、例えば各基板のエッジ部分の任意の位置に配置しても良い。例えば、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の平面方向の中央部は入力インピーダンスが０となり、理論上、導体や誘電体が触れていてもアンテナ特性への影響は小さいと考えられるため、ポール８とネジ９を配置することが可能である。 However, the positions of the poles 8 and the screws 9 may be any positions as long as they do not adversely affect the electromagnetic waves radiated from the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16, for example, at arbitrary positions on the edge portions of the respective substrates. It may be arranged. For example, the input impedance of the central portion of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 in the plane direction is 0, and theoretically, even if a conductor or a dielectric is touched, the influence on the antenna characteristics is considered to be small. It is possible to arrange the pole 8 and the screw 9.

上記のように第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の中央部にポール８を設けた場合、中空構造による基板の撓みを低減することができ、高いアンテナ性能を維持することができる。特に、産業用途など、過酷な使用条件の場合は機械的な衝撃が多く加わることが想定され、このような強度を高める構造が必要となる場合がある。また、図４では、４本のポール８を設けているが、必要とする強度、コスト等の条件によっては、ポールの数を増やしたり減らしたりしても良い。 When the pole 8 is provided at the center of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 as described above, the deflection of the substrate due to the hollow structure can be reduced, and high antenna performance can be maintained. In particular, under harsh usage conditions such as industrial applications, it is assumed that a large amount of mechanical impact will be applied, and a structure that enhances such strength may be required. Further, although four poles 8 are provided in FIG. 4, the number of poles may be increased or decreased depending on conditions such as required strength and cost.

［アンテナ装置１の詳細］
上記の説明では、アンテナ装置１の各電極に接続されている導線を省略して説明した。実際にアンテナ装置１を稼働させるには、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６とグランド電極１７とを電気的に絶縁し、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６に給電する必要がある。以下に、実際にアンテナ装置１を利用する際に必要な給電用の導線や接地用に必要な導線の接続方法について説明する。 [Details of antenna device 1]
In the above description, the lead wires connected to the electrodes of the antenna device 1 have been omitted. In order to actually operate the antenna device 1, it is necessary to electrically insulate the first patch electrode 15, the second patch electrode 16, and the ground electrode 17 and supply power to the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16. is there. The connection method of the power feeding lead wire required for actually using the antenna device 1 and the leading wire required for grounding will be described below.

図５は、第１誘電体基板１１の上面１１ａの正面図である。図５に示すように、第１誘電体基板１１の上面１１ａには、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６と電気的に接続するための第１信号用ランド部１１ｄと第１信号用ランド部１１ｄを貫通するスルーホール１１ｃとが設けられている。スルーホール１１ｃは導電性のスルーホール配線で覆われており、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６はスルーホール１１ｃを貫通する信号線２（図７参照）と電気的に接続される。信号線２は、第１信号用ランド部１１ｄにおいて半田づけされることにより固定することができる。なお、スルーホール１１ｃは第１誘電体基板１１の中心部よりずれた位置に設けられる。 FIG. 5 is a front view of the upper surface 11a of the first dielectric substrate 11. As shown in FIG. 5, on the upper surface 11a of the first dielectric substrate 11, the first signal land portion 11d for electrically connecting the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 and the first signal land portion 11d are used. A through hole 11c that penetrates the land portion 11d is provided. The through hole 11c is covered with a conductive through hole wiring, and the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 are electrically connected to a signal line 2 (see FIG. 7) penetrating the through hole 11c. The signal line 2 can be fixed by being soldered at the first signal land portion 11d. The through hole 11c is provided at a position deviated from the central portion of the first dielectric substrate 11.

図６は、第４誘電体基板１４の下面１４ｂの正面図である。図６に示すように、第４誘電体基板１４の下面１４ｂにはグランド電極１７と電気的に接続するためのグランド用ランド部１４ｄが形成されている。グランド用ランド部１４ｄにはスルーホール１４ｃと複数のビアホール配線１４ｅとが形成されている。ビアホール配線１４ｅはスルーホール１４ｃを取り囲むように形成される。グランド電極１７は、グランド用ランド部１４ｄを介して接地するための導線と電気的に接続される。第１誘電体基板１１に設けられたスルーホール１１ｃと同様に、スルーホール１４ｃは第４誘電体基板１４の中心部よりずれた位置に設けられる。 FIG. 6 is a front view of the lower surface 14b of the fourth dielectric substrate 14. As shown in FIG. 6, a ground land portion 14d for electrically connecting to the ground electrode 17 is formed on the lower surface 14b of the fourth dielectric substrate 14. A through hole 14c and a plurality of via hole wirings 14e are formed in the ground portion 14d. The via hole wiring 14e is formed so as to surround the through hole 14c. The ground electrode 17 is electrically connected to a lead wire for grounding via the ground portion 14d. Similar to the through holes 11c provided on the first dielectric substrate 11, the through holes 14c are provided at positions deviated from the central portion of the fourth dielectric substrate 14.

図６に示していないが、グランド用ランド部１４ｄの内側には、隙間部１４ｆを隔てて、第２信号用ランド部１４ｇが形成されている。すなわち、グランド用ランド部１４ｄと第２信号用ランド部１４ｇとは、隙間部１４ｆで隔てられている。このため、グランド用ランド部１４ｄと第２信号用ランド部１４ｇとは電気的に接続されてはいない。換言すると、グランド用ランド部１４ｄと第２信号用ランド部１４ｇとは絶縁されている。スルーホール１４ｃは第２信号用ランド部１４ｇ内に設けられている。 Although not shown in FIG. 6, a second signal land portion 14g is formed inside the ground land portion 14d with a gap portion 14f in between. That is, the ground portion 14d and the second signal land portion 14g are separated by a gap portion 14f. Therefore, the ground portion 14d and the second signal land portion 14g are not electrically connected. In other words, the ground portion 14d and the second signal land portion 14g are insulated from each other. The through hole 14c is provided in the land portion 14g for the second signal.

同様に、第２誘電体基板１２、第３誘電体基板１３、第１パッチ電極１５、第２パッチ電極１６及びグランド電極１７にもスルーホール１２ｃ、１３ｃ、１５ｃ、１６ｃ及び１７ｃが設けられる。アンテナ装置１は、各誘電体基板と電極とが対向した際に、それぞれのスルーホールの位置が一致して一つの貫通孔となるように設計されている。上記貫通孔には上述した信号線２が挿入され、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６は信号線２と電気的に接続されて給電される。 Similarly, through holes 12c, 13c, 15c, 16c and 17c are also provided in the second dielectric substrate 12, the third dielectric substrate 13, the first patch electrode 15, the second patch electrode 16 and the ground electrode 17. The antenna device 1 is designed so that when the dielectric substrates and the electrodes face each other, the positions of the through holes are matched to form one through hole. The signal line 2 described above is inserted into the through hole, and the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 are electrically connected to the signal line 2 to supply power.

なお、グランド電極１７に設けられるスルーホール１７ｃの径は、第４誘電体基板１４に設けられるスルーホール１４ｃの径よりも大きく設計される。こうすることにより、信号線２とグランド電極１７とが接触して短絡するのを防ぐことができる。 The diameter of the through hole 17c provided in the ground electrode 17 is designed to be larger than the diameter of the through hole 14c provided in the fourth dielectric substrate 14. By doing so, it is possible to prevent the signal line 2 and the ground electrode 17 from coming into contact with each other and causing a short circuit.

図７は、高周波信号を送信する電子部品が実装されたアンテナ装置１の断面を示す図である。上記断面は、図５及び図６に示したＡＢ線に沿って切断された際の切断面である。アンテナ装置１では、第１誘電体基板１１の上面１１ａのうち第１パッチ電極１５の上方に当たる位置には給電点３が設けられており、当該給電点３を通じて高周波信号が入出力される。 FIG. 7 is a diagram showing a cross section of an antenna device 1 on which an electronic component that transmits a high frequency signal is mounted. The cross section is a cut surface when cut along the AB line shown in FIGS. 5 and 6. In the antenna device 1, a feeding point 3 is provided at a position on the upper surface 11a of the first dielectric substrate 11 above the first patch electrode 15, and a high frequency signal is input / output through the feeding point 3.

給電点３は、例えば、上述した第１信号用ランド部１１ｄにおいて信号線２を固定するために接着した半田４の部分に当たる。本実施例の場合、給電点３のインピーダンスは５０Ωである。給電点３は、高周波信号が最も効率良く入って来る位置に選定される。本実施例の場合、給電点３は、上で述べたように第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６の中心から少しずれた位置に選定されている。 The feeding point 3 corresponds to, for example, the portion of the solder 4 adhered to fix the signal line 2 in the first signal land portion 11d described above. In the case of this embodiment, the impedance of the feeding point 3 is 50Ω. The feeding point 3 is selected at a position where the high frequency signal enters most efficiently. In the case of this embodiment, the feeding point 3 is selected at a position slightly deviated from the center of the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 as described above.

上述したとおり信号線２は、各誘電体基板に設けられたスルーホールを貫通して第１信号用ランド部１１ｄ及び第２信号用ランド部１４ｇと半田４で固定される。第１誘電体基板１１及び第２誘電体基板１２に設けられたスルーホール１１ｃ及び１２ｃの内側は導体で覆われており、信号線２は第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６と電気的に接続されている。 As described above, the signal line 2 penetrates the through holes provided in each dielectric substrate and is fixed to the first signal land portion 11d, the second signal land portion 14g, and the solder 4. The insides of the through holes 11c and 12c provided in the first dielectric substrate 11 and the second dielectric substrate 12 are covered with a conductor, and the signal line 2 is electrically connected to the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16. It is connected to the.

一方、グランド電極１７に設けられたスルーホール１７ｃの径は、第４誘電体基板１４に設けられたスルーホール１４ｃよりも大き目に設計されており、信号線２はグランド電極１７と接触せずに絶縁されている。つまり、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６は、信号線２を介して第２信号用ランド部１４ｇと電気的に接続され、グランド電極１７とは電気的に絶縁されている。また、グランド電極１７は複数のビアホール配線１４ｅを介してグランド用ランド部１４ｄと電気的に接続され、第２信号用ランド部１４ｇとは電気的に絶縁されている。 On the other hand, the diameter of the through hole 17c provided in the ground electrode 17 is designed to be larger than that of the through hole 14c provided in the fourth dielectric substrate 14, and the signal line 2 does not come into contact with the ground electrode 17. It is insulated. That is, the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 are electrically connected to the second signal land portion 14g via the signal line 2, and are electrically insulated from the ground electrode 17. Further, the ground electrode 17 is electrically connected to the ground land portion 14d via a plurality of via hole wirings 14e, and is electrically insulated from the second signal land portion 14g.

アンテナ装置１を上記のような構成にすると、アンテナ装置１の組み立て時に、信号線２を、第１誘電体基板１１の上面１１ａ側（アンテナ装置１の外側）と、第４誘電体基板の下面１４ｂ側（アンテナ装置１の外側）とで半田付けすることができ、組み立て作業を容易に行える。 When the antenna device 1 is configured as described above, when the antenna device 1 is assembled, the signal lines 2 are connected to the upper surface 11a side of the first dielectric substrate 11 (outside the antenna device 1) and the lower surface of the fourth dielectric substrate. It can be soldered to the 14b side (outside of the antenna device 1), and the assembly work can be easily performed.

さらに図７を参照しながら、グランド用ランド部１４ｄ及び第２信号用ランド部１４ｇについて説明する。第２信号用ランド部１４ｇには、マイクロストリップ線路１４ｈが形成されており、例えば、低雑音増幅回路を含む電子回路５と接続することができる。 Further, the ground land portion 14d and the second signal land portion 14g will be described with reference to FIG. 7. A microstrip line 14h is formed in the land portion 14g for the second signal, and can be connected to, for example, an electronic circuit 5 including a low noise amplifier circuit.

グランド用ランド部１４ｄと第２信号用ランド部１４ｇとは隙間部１４ｆを介して互いに接触しないようになっているため、図７に示すようにグランド用ランド部１４ｄの形状は、第２信号用ランド部１４ｇをとり囲むようにコの字形になっている。グランド用ランド部１４ｄと第２信号用ランド部１４ｇとが上記形状であることにより、マイクロストリップ線路１４ｈは高周波信号を伝送することができる。なお、隙間部１４ｆはマイクロストリップ線路１４ｈの特性インピーダンスが所望の値（通常は５０Ω）となるように設計される。 Since the ground land portion 14d and the second signal land portion 14g do not come into contact with each other through the gap portion 14f, the shape of the ground land portion 14d is for the second signal as shown in FIG. It is U-shaped so as to surround the land portion 14g. Since the ground land portion 14d and the second signal land portion 14g have the above-mentioned shape, the microstrip line 14h can transmit a high frequency signal. The gap 14f is designed so that the characteristic impedance of the microstrip line 14h is a desired value (usually 50Ω).

図７に示した例では、グランド用ランド部１４ｄは電子回路５（回路素子）のグラウンド端子５ａ１に接続され、第２信号用ランド部１４ｇはマイクロストリップ線路１４ｈを介して電子回路５（回路素子）の信号端子（入力端子）５ａ２に接続されている。なお、第４誘電体基板１４の上面１４ａにはグランド電極１７が形成されているため、その下面１４ｂに配置された電子回路５は電磁界的にアンテナ部分と分離されている。 In the example shown in FIG. 7, the ground portion 14d for ground is connected to the ground terminal 5a1 of the electronic circuit 5 (circuit element), and the land portion 14g for the second signal is connected to the electronic circuit 5 (circuit element) via the microstrip line 14h. ) Is connected to the signal terminal (input terminal) 5a2. Since the ground electrode 17 is formed on the upper surface 14a of the fourth dielectric substrate 14, the electronic circuit 5 arranged on the lower surface 14b is electromagnetically separated from the antenna portion.

図８は、電子回路５の内部構成を示す図である。図８は、低雑音増幅器を用いたアクティブアンテナを構成する場合の電子回路５の構成例である。電子回路５は、入力側から順番に、電極６（図７のうち電子回路５を除く部分）と接続されるアンテナ端子５ａ、出力端子５ｂ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）５ｃ、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）５ｄ、バイアスティー（Ｂｉａｓ Ｔｅｅ）５ｅ、を有する。出力端子５ｂは外部受信回路である復調ＩＣ７（復調器）等に接続される。 FIG. 8 is a diagram showing an internal configuration of the electronic circuit 5. FIG. 8 is a configuration example of the electronic circuit 5 in the case of configuring an active antenna using a low noise amplifier. The electronic circuit 5 includes an antenna terminal 5a, an output terminal 5b, a low noise amplifier (LNA) 5c, and a bandpass filter (BPF) connected to the electrode 6 (the part of FIG. 7 excluding the electronic circuit 5) in order from the input side. ) 5d, Bias Tee 5e. The output terminal 5b is connected to a demodulation IC7 (demodulator) or the like, which is an external receiving circuit.

［実施例１に係るアンテナ装置１が奏する効果］
上記のとおり、アンテナ装置１は、第１パッチ電極１５と第２パッチ電極１６とを備え、複数の周波数に対応したアンテナ装置である。実施例１に係るアンテナ装置１は、第１パッチ電極１５の上面１５ａが、第１誘電体基板１１と接している構成を有する。このようにすると、アンテナ装置１は、第１パッチ電極１５に流れる電流の波長短縮率を調整して指向性を広げることが可能になる。 [Effects of the antenna device 1 according to the first embodiment]
As described above, the antenna device 1 is an antenna device including the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 and corresponding to a plurality of frequencies. The antenna device 1 according to the first embodiment has a configuration in which the upper surface 15a of the first patch electrode 15 is in contact with the first dielectric substrate 11. In this way, the antenna device 1 can adjust the wavelength shortening rate of the current flowing through the first patch electrode 15 to widen the directivity.

また、アンテナ装置１は、上記波長短縮率を調整することによって、第１パッチ電極１５の一辺の寸法を、第１誘電体基板１１を有しないアンテナ装置に比べて小さくでき、その結果、アンテナ装置１を小型化できる。また、アンテナ装置１は第１パッチ電極１５の面積を小さくできるため、第１パッチ電極１５に流れる電流が放射する電磁界のビームフォーミング効果を弱める方向に作用し、指向性を広げることが可能になる。 Further, the antenna device 1 can make the size of one side of the first patch electrode 15 smaller than that of the antenna device having no first dielectric substrate 11 by adjusting the wavelength shortening rate, and as a result, the antenna device 1 can be made smaller. 1 can be miniaturized. Further, since the antenna device 1 can reduce the area of the first patch electrode 15, the current flowing through the first patch electrode 15 acts in a direction of weakening the beamforming effect of the electromagnetic field radiated, and the directivity can be expanded. Become.

アンテナ装置１は、広指向性のため例えば無線通信システムでの使用に適している。特に、移動体通信システムでは、送信機と受信機の位置関係（方向）が特定できない場合が多いため、広指向性のアンテナ装置１は、移動体通信システムでの使用に適している。 The antenna device 1 is suitable for use in, for example, a wireless communication system because of its wide directivity. In particular, in a mobile communication system, the positional relationship (direction) between the transmitter and the receiver cannot be specified in many cases, so the wide-directional antenna device 1 is suitable for use in the mobile communication system.

また、アンテナ装置１の製造工程では、第１誘電体基板１１の上面１１ａ側（外側）と第４誘電体基板の下面１４ｂ側（外側）での半田付けにより、信号線２を第１誘電体基板１１及び第４誘電体基板１４に固定することができる。すなわち、２枚のプリント基板の外側の面で半田付け作業を行うことができ、半田付け作業を容易に行うことができる。このことは、アンテナ装置１の組み立て作業を容易化し、製造コストの低減化に寄与する。 Further, in the manufacturing process of the antenna device 1, the signal line 2 is bonded to the first dielectric by soldering the upper surface 11a side (outside) of the first dielectric substrate 11 and the lower surface 14b side (outside) of the fourth dielectric substrate. It can be fixed to the substrate 11 and the fourth dielectric substrate 14. That is, the soldering work can be performed on the outer surfaces of the two printed circuit boards, and the soldering work can be easily performed. This facilitates the assembly work of the antenna device 1 and contributes to the reduction of the manufacturing cost.

また、実施例１に係るアンテナ装置１は、第１パッチ電極１５の外径が第２パッチ電極１６の外径よりも小さい。このようにすることによって、アンテナ装置１は高利得なアンテナ性能を得ることができる。 Further, in the antenna device 1 according to the first embodiment, the outer diameter of the first patch electrode 15 is smaller than the outer diameter of the second patch electrode 16. By doing so, the antenna device 1 can obtain high gain antenna performance.

また、実施例１に係るアンテナ装置１は、上述した式１に示すように、放射又は受信する電磁波に対応して各構成要素の厚みが設計される。このようにすると、アンテナ装置１は、動作利得が大きくなる。 Further, in the antenna device 1 according to the first embodiment, as shown in the above-mentioned equation 1, the thickness of each component is designed according to the electromagnetic wave radiated or received. In this way, the antenna device 1 has a large operating gain.

＜実施例２＞
図９は、実施例２に係るアンテナ装置１Ａを概略的に示す図である。図９の場合もポール８とネジ９は省略している。実施例２に係るアンテナ装置１Ａは、グランド用ランド部１４ｄ及び第２信号用ランド部１４ｇが電子回路５と接続するための接続端子を有する代わりに、第４誘電体基板１４の下面１４ｂに同軸コネクタ１０が装着されている点が実施例１と異なる。このアンテナ装置１Ａは、例えばパッチアンテナ単体として製品出荷される。 <Example 2>
FIG. 9 is a diagram schematically showing the antenna device 1A according to the second embodiment. Also in the case of FIG. 9, the pole 8 and the screw 9 are omitted. In the antenna device 1A according to the second embodiment, the ground portion 14d and the second signal land portion 14g are coaxial with the lower surface 14b of the fourth dielectric substrate 14 instead of having a connection terminal for connecting to the electronic circuit 5. The difference from the first embodiment is that the connector 10 is attached. This antenna device 1A is shipped as a single patch antenna, for example.

同軸コネクタ１０は、信号端子１０ａとグランド端子１０ｂとを有している。信号線２は、実施例１のアンテナ装置１の場合と同じく、各誘電体基板と各導体とに設けられたスルーホール１１ｃ〜１７ｃを貫通している。実施例１に係るアンテナ装置１とは異なり、実施例２に係るアンテナ装置１Ａが備える信号線２の下端は、第４誘電体基板１４の下面１４ｂに実装された同軸コネクタ１０の信号端子１０ａとして露出している。信号線２は、実施例１の場合と同様にグランド電極１７とは電気的に絶縁されている。 The coaxial connector 10 has a signal terminal 10a and a ground terminal 10b. The signal line 2 penetrates through holes 11c to 17c provided in each dielectric substrate and each conductor, as in the case of the antenna device 1 of the first embodiment. Unlike the antenna device 1 according to the first embodiment, the lower end of the signal line 2 included in the antenna device 1A according to the second embodiment is a signal terminal 10a of the coaxial connector 10 mounted on the lower surface 14b of the fourth dielectric substrate 14. It is exposed. The signal line 2 is electrically insulated from the ground electrode 17 as in the case of the first embodiment.

図９に示すように、実施例２に係るアンテナ装置１Ａでは、第４誘電体基板１４の下面１４ｂにおいて、同軸コネクタ１０のグランド端子１０ｂは、半田４を介してグランド用ランド部１４ｄやビアホール配線１４ｅと電気的に接続されている。また、第４誘電体基板１４の上面１４ａに設けられたグランド電極１７と下面１４ｂに設けられたグランド用ランド部１４ｄとは、複数のビアホール配線１４ｅを介して電気的に接続されている。即ち、グランド電極１７と同軸コネクタ１０のグランド端子１０ｂとは電気的に接続されている。 As shown in FIG. 9, in the antenna device 1A according to the second embodiment, on the lower surface 14b of the fourth dielectric substrate 14, the ground terminal 10b of the coaxial connector 10 is connected to the ground portion 14d and the via hole wiring via the solder 4. It is electrically connected to 14e. Further, the ground electrode 17 provided on the upper surface 14a of the fourth dielectric substrate 14 and the ground land portion 14d provided on the lower surface 14b are electrically connected to each other via a plurality of via hole wirings 14e. That is, the ground electrode 17 and the ground terminal 10b of the coaxial connector 10 are electrically connected.

実施例２に係るアンテナ装置１Ａの場合も、アンテナ装置１Ａの組み立て時に、同軸コネクタ１０の信号端子１０ａ（すなわち、信号線２）を、第１誘電体基板１１の上面１１ａ側（外側）で半田付けすることができ、かつ、同軸コネクタ１０のグランド端子１０ｂを、第４誘電体基板１４の下面１４ｂ側（外側）で半田付けすることができる。 Also in the case of the antenna device 1A according to the second embodiment, when assembling the antenna device 1A, the signal terminal 10a (that is, the signal line 2) of the coaxial connector 10 is soldered on the upper surface 11a side (outside) of the first dielectric substrate 11. It can be attached, and the ground terminal 10b of the coaxial connector 10 can be soldered on the lower surface 14b side (outside) of the fourth dielectric substrate 14.

すなわち、２枚の基板それぞれの外側の面において半田付けの作業を行うことができ、上記作業を容易に行うことができる。特に、同軸コネクタ１０をアンテナ装置１Ａの縦積み構造の外側から半田付けすることができ、アンテナ装置１Ａの組み立てを容易に行うことができる。その結果、実施例１の場合と同様に、アンテナ装置１Ａにおいても、その組み立て作業を容易にでき、しかも製造コストを安くすることができる。 That is, the soldering work can be performed on the outer surfaces of the two substrates, and the above work can be easily performed. In particular, the coaxial connector 10 can be soldered from the outside of the vertically stacked structure of the antenna device 1A, and the antenna device 1A can be easily assembled. As a result, as in the case of the first embodiment, the antenna device 1A can be easily assembled and the manufacturing cost can be reduced.

＜実施例３＞
図１０は、実施例３に係るアンテナ装置１Ｂを概略的に示す図である。実施例３に係るアンテナ装置１Ｂは、信号線２が第２誘電体基板１２、第３誘電体基板１３及び第４誘電体基板１４を貫通するものの、第１誘電体基板１１を貫通しない構成である。実施例３の場合、給電点３は、導電性材料（Conductive Material）によって第１パッチ電極１５に直接接続される。ここで、導電性材料は、銀ペーストや導電性接着剤などの材料や、銅テープ、アルミテープ、等の導電性の両面テープ等を使う事ができる。もちろん、半田であっても良い。 <Example 3>
FIG. 10 is a diagram schematically showing the antenna device 1B according to the third embodiment. The antenna device 1B according to the third embodiment has a configuration in which the signal line 2 penetrates the second dielectric substrate 12, the third dielectric substrate 13, and the fourth dielectric substrate 14, but does not penetrate the first dielectric substrate 11. is there. In the case of the third embodiment, the feeding point 3 is directly connected to the first patch electrode 15 by a conductive material. Here, as the conductive material, a material such as a silver paste or a conductive adhesive, or a conductive double-sided tape such as a copper tape or an aluminum tape can be used. Of course, it may be solder.

＜実施例４＞
図１１は、実施例４に係るアンテナ装置１Ｃを概略的に示す図である。図１１に示すアンテナ装置１Ｃは、第１誘電体基板１１の上面１１ａに２つの給電点３Ａ及び給電点３Ｂを持つ。これら２つの給電点３Ａ及び３Ｂは、それぞれ直交する偏波成分を受信できる給電点であり、偏波ダイバーシティー向けアンテナとして利用することが可能である。さらに、給電点３Ａと給電点３Ｂで受信される信号を、位相を９０度異ならせて合成することで、円偏波を受信可能なアンテナを構成することもできる。本実施例では受信アンテナを想定して説明したが、同様の議論は送信アンテナにおいてもそのまま適用可能である。 <Example 4>
FIG. 11 is a diagram schematically showing the antenna device 1C according to the fourth embodiment. The antenna device 1C shown in FIG. 11 has two feeding points 3A and a feeding point 3B on the upper surface 11a of the first dielectric substrate 11. These two feeding points 3A and 3B are feeding points capable of receiving polarization components orthogonal to each other, and can be used as an antenna for polarization diversity. Further, an antenna capable of receiving circularly polarized waves can be configured by synthesizing the signals received at the feeding point 3A and the feeding point 3B with their phases shifted by 90 degrees. In this embodiment, the receiving antenna is assumed, but the same argument can be applied to the transmitting antenna as it is.

＜アンテナ装置の設計例＞
以下では、アンテナ装置の具体的な設計例について説明する。ここでは、ＧＰＳ向けアンテナ装置に用いる場合について説明する。例えば、第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６は、それぞれ、中心周波数が1.59GHz及び1.275GHzであるように寸法が設計されている。 <Antenna device design example>
Hereinafter, a specific design example of the antenna device will be described. Here, a case where it is used for an antenna device for GPS will be described. For example, the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 are sized so that the center frequencies are 1.59 GHz and 1.275 GHz, respectively.

図１２は、アンテナ装置１Ｄの設計例を示す図である。図１２に示すアンテナ装置１Ｄは、実施例１において、第２誘電体基板１２は誘電体基板１２Ａと空気層１２Ｂとが積層された第２誘電体層１２０に置き換えられ、第３誘電体基板１３は二つの誘電体基板１３Ａ及び１３Ｂと空気層１３Ｃとが積層された第３誘電体層１３０に置き換えられた構成となっている。以下に、各構成要素の寸法を示す。 FIG. 12 is a diagram showing a design example of the antenna device 1D. In the antenna device 1D shown in FIG. 12, in the first embodiment, the second dielectric substrate 12 is replaced with the second dielectric layer 120 in which the dielectric substrate 12A and the air layer 12B are laminated, and the third dielectric substrate 13 Is replaced with a third dielectric layer 130 in which two dielectric substrates 13A and 13B and an air layer 13C are laminated. The dimensions of each component are shown below.

誘電体基板１１：150mm×150mm、厚さ1mm、素材ＦＲ４
誘電体基板１２Ａ：150mm×150mm、厚さ2mm、素材ＦＲ４
誘電体基板１３Ａ：150mm×150mm、厚さ2mm、素材ＦＲ４
誘電体基板１３Ｂ：150mm×150mm、厚さ2mm、素材ＦＲ４
誘電体基板１４：150mm×150mm、厚さ2mm、素材ＦＲ４
空気層１２Ｂ：厚さ2mm
空気層１３Ｃ：厚さ2mm
第１パッチ電極１５：φ90mm、円形状
第２パッチ電極１６：φ105mm、円形状
グランド電極１７：148mm×148mm、方形状 Dielectric substrate 11: 150 mm x 150 mm, thickness 1 mm, material FR4
Dielectric substrate 12A: 150 mm x 150 mm, thickness 2 mm, material FR4
Dielectric substrate 13A: 150 mm x 150 mm, thickness 2 mm, material FR4
Dielectric substrate 13B: 150 mm x 150 mm, thickness 2 mm, material FR4
Dielectric substrate 14: 150 mm x 150 mm, thickness 2 mm, material FR4
Air layer 12B: Thickness 2 mm
Air layer 13C: Thickness 2 mm
1st patch electrode 15: φ90mm, circular shape 2nd patch electrode 16: φ105mm, circular ground electrode 17: 148mm × 148mm, square

図１３は、アンテナ装置１Ｄが有する構成要素の正面図である。図１３に示すように第１パッチ電極１５及び第２パッチ電極１６は円形状であり、グランド電極１７及び各誘電体基板は方形状である。以上の設計値の場合にアンテナ装置１Ｄが示すアンテナ特性と放射パターンのシミュレーション結果を図１４及び図１５に示す。 FIG. 13 is a front view of the components of the antenna device 1D. As shown in FIG. 13, the first patch electrode 15 and the second patch electrode 16 have a circular shape, and the ground electrode 17 and each dielectric substrate have a rectangular shape. The simulation results of the antenna characteristics and the radiation pattern shown by the antenna device 1D in the case of the above design values are shown in FIGS. 14 and 15.

図１４は、アンテナ特性のシミュレーション結果を示す図である。図１４に示すように、アンテナ装置１Ｄは、1.28GHz及び1.59GHz付近の周波数において反射損失が小さくなり、二周波アンテナが実現できていることがわかる。 FIG. 14 is a diagram showing a simulation result of antenna characteristics. As shown in FIG. 14, it can be seen that the antenna device 1D has a small reflection loss at frequencies around 1.28 GHz and 1.59 GHz, and a dual-frequency antenna can be realized.

図１５は、二つの周波数でのアンテナ装置１Ｄの放射パターンを示した図である。図１５では、アンテナ装置の動作利得を単位dBで示した。図１５に示すように、アンテナ装置１Ｄは、上記二つの周波数の双方において、高利得かつ広指向性である。 FIG. 15 is a diagram showing radiation patterns of the antenna device 1D at two frequencies. In FIG. 15, the operating gain of the antenna device is shown in units of dB. As shown in FIG. 15, the antenna device 1D has high gain and wide directivity at both of the above two frequencies.

上記のとおり、実施例に係るアンテナ装置１、１Ａ〜１Ｄは高利得かつ広指向性であり複数の周波数に対応し、ＧＮＳＳに最適である。上記アンテナ装置は、特に高精度測位を求められる産業用途への利用が期待でき、農業、土木、鉄道及び防災等の分野で活用できる。具体的には、上記アンテナ装置は、例えば、大規模農地での農機の走行ガイダンス、工事現場での重機の制御、鉄道の運転士支援、地滑りや崖崩れの恐れのある傾斜地の常時監視、等に活用できる。 As described above, the antenna devices 1, 1A to 1D according to the embodiment have high gain and wide directivity, support a plurality of frequencies, and are most suitable for GNSS. The antenna device can be expected to be used for industrial applications that require high-precision positioning, and can be used in fields such as agriculture, civil engineering, railways, and disaster prevention. Specifically, the antenna device can be used, for example, for guidance on running agricultural machinery on large-scale farmland, control of heavy machinery at construction sites, support for railway drivers, constant monitoring of slopes where there is a risk of landslides or landslides, etc. Can be used for.

なお、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本開示を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。 The present disclosure is not limited to the above embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present disclosure in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations.

また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。なお、図面に記載した各部材や相対的なサイズは、本開示を分かりやすく説明するため簡素化・理想化しており、実装とは異なる場合がある。 It is also possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. .. Further, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration. It should be noted that each member and relative size described in the drawings are simplified and idealized in order to explain the present disclosure in an easy-to-understand manner, and may differ from the mounting.

＜変形例１＞
上記の実施例の説明では、アンテナ装置１の第１誘電体基板１１及び第４誘電体基板１４が、それぞれの４つの角部において、ポール８及びネジ９によって支持されている場合について説明した。しかし、剛性の高い導体部材で形成された信号線２が半田４によってそれぞれの基板と高い接合力で接合されていれば、アンテナ装置１は必ずしも４つの角部にポール８及びネジ９を設けなくてよい。 <Modification example 1>
In the description of the above embodiment, the case where the first dielectric substrate 11 and the fourth dielectric substrate 14 of the antenna device 1 are supported by the pole 8 and the screw 9 at each of the four corners has been described. However, if the signal line 2 formed of the highly rigid conductor member is bonded to each substrate by the solder 4 with a high bonding force, the antenna device 1 does not necessarily have the poles 8 and screws 9 provided at the four corners. You can.

＜変形例２＞
上記の実施例の説明では、アンテナ装置１は異なる周波数に対応する二つのパッチ電極を備えていた。アンテナ装置１は、複数の周波数に対応する三つ以上のパッチ電極を備えていてもよい。 <Modification 2>
In the description of the above embodiment, the antenna device 1 includes two patch electrodes corresponding to different frequencies. The antenna device 1 may include three or more patch electrodes corresponding to a plurality of frequencies.

図１６は、変形例２のアンテナ装置１Ｅを示す図である。図１６に示したアンテナ装置１Ｅでは、第１〜第ｎ＋２誘電体層Ｓn+2（２≦ｎ）と、第１〜第ｎパッチ電極Ｐnと、グランド電極Ｐと、を備え、第ｍパッチ電極（１≦ｍ≦ｎ−１）は、第ｍ周波数に対応する大きさの二つの面を有し、二つの面のうちの一方の面が第ｍ誘電体層と接し、二つの面のうち他方の面が第ｍ＋１誘電体層と接し、第ｍ＋１パッチ電極は、第ｍ＋１周波数に対応する大きさの二つの面を有し、二つの面のうちの一方の面が第ｍ＋１誘電体層と接し、二つの面のうち他方の面が第ｍ＋２誘電体層と接し、グランド電極Ｐは、第ｎ＋１誘電体層Ｓn+1と接する面と、第ｎ＋２誘電体層Ｓn+2と接する面と、を有し、第１誘電体層Ｓ1は誘電体基板を含む。 FIG. 16 is a diagram showing the antenna device 1E of the second modification. The antenna device 1E shown in FIG. 16 includes a first to second n + 2 dielectric layers S n + 2 (2 ≦ n), first to first patch electrodes P n, and a ground electrode P, and is provided with a first m. The patch electrode (1 ≦ m ≦ n-1) has two faces having a size corresponding to the m-th frequency, one of the two faces is in contact with the m-th dielectric layer, and the two faces. The other surface is in contact with the m + 1 dielectric layer, the m + 1 patch electrode has two surfaces having a size corresponding to the m + 1 frequency, and one surface of the two surfaces is the m + 1 dielectric. The two surfaces are in contact with the layer, the other surface is in contact with the m + 2 dielectric layer, and the ground electrode P is in contact with the n + 1th dielectric layer S n + 1 and the n + 2 dielectric layer S n + 2 . The first dielectric layer S 1 includes a dielectric substrate and has a contact surface.

上記構成を有するアンテナ装置１Ｅは、三つ以上の周波数に対応することができる。ここで、上記誘電体層Ｓ２〜Ｓｎ＋２は、誘電体基板のみを含んでもよいし、誘電体基板と空気層とを含んでもよく、空気層のみを含んでもよい。また、第１誘電体層Ｓ１は誘電体基板を含むため、アンテナ装置１Ｅは、波長短縮効果により広指向性を有するアンテナ装置となる。 The antenna device 1E having the above configuration can support three or more frequencies. Here, the dielectric layer S 2 ~S n + 2 is, may comprise only the dielectric substrate may comprise a dielectric substrate and the air layer, may include only the air layer. Further, since the first dielectric layer S 1 includes a dielectric substrate, the antenna device 1E becomes an antenna device having wide directivity due to the wavelength shortening effect.

また、アンテナ装置１において、ｎ個のパッチ電極はグランド電極Ｐへ向かうにつれて寸法が大きくなるように配置されている。このようにすると、アンテナ装置１Ｅは高利得かつ広指向性となる。 Further, in the antenna device 1, the n patch electrodes are arranged so that the dimensions increase toward the ground electrode P. In this way, the antenna device 1E has high gain and wide directivity.

アンテナ装置１Ｅは、第１誘電体層Ｓ１〜第ｎ誘電体層Ｓｎのそれぞれが、厚みがt1〜tnの誘電体基板であり、第ｎ＋１誘電体層Ｓn+1が、厚みがtnの誘電体基板と厚みがdgの空気層Ｇとからなる場合、以下の式に示す関係を満たすように設計されてもよい。

Figure 0006761737
In the antenna device 1E, each of the first dielectric layer S 1 to the nth dielectric layer S n is a dielectric substrate having a thickness of t 1 to t n , and the n + 1th dielectric layer S n + 1 has a thickness of t 1 to t n. When a dielectric substrate having t n and an air layer G having a thickness of d g are formed, the design may be designed to satisfy the relationship shown in the following equation.
Figure 0006761737

ここで、第ｎ＋１誘電体層が含む誘電体基板は第ｎパッチ電極Ｐｎが有する面と接し、空気層Ｇはグランド電極Ｐが有する面と接する。また、λは、第ｍパッチ電極Ｐmが放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λm又はλ1〜λnの平均値である。λはλ1〜λnの中央値でもよい。上段の式は、アンテナ装置１がマイクロアンテナとして動作するための条件であり、下段の式は、設計上の要請を満たすための条件である。上記パラメータの値は、例えば適用する無線通信システムに応じた値が用いられる。アンテナ装置１Ｅは、上記の式に示す関係を満たすことによって、動作利得が大きくなる。 Here, the dielectric substrate included in the n + 1th dielectric layer is in contact with the surface of the nth patch electrode Pn , and the air layer G is in contact with the surface of the ground electrode P. Further, λ is an average value of wavelengths λ m or λ 1 to λ n in the free space of the electromagnetic wave radiated or received by the m-th patch electrode P m . λ may be the median of λ 1 to λ n . The upper equation is a condition for the antenna device 1 to operate as a micro-antenna, and the lower equation is a condition for satisfying a design requirement. As the value of the above parameter, for example, a value corresponding to the applied wireless communication system is used. The antenna device 1E has a large operating gain by satisfying the relationship shown in the above equation.

＜変形例３＞
アンテナ装置の設計例の欄では、アンテナ装置１Ｄは二つの空気層１２Ｂ及び空気層１３Ｃを有するとした。上記空気層１２Ｂ及び空気層１３Ｃは、別の誘電体で形成されてもよい。空気層１２Ｂ及び空気層１３Ｃは、例えば、所望の放射特性を実現するのに適切な誘電率を有するスペーサであってもよい。 <Modification example 3>
In the column of the design example of the antenna device, it is assumed that the antenna device 1D has two air layers 12B and 13C. The air layer 12B and the air layer 13C may be formed of different dielectric materials. The air layer 12B and the air layer 13C may be, for example, spacers having a dielectric constant suitable for achieving the desired radiation characteristics.

１…アンテナ装置、
２…信号線
３…給電点
４…半田
５…電子回路
５ａ…アンテナ端子
５ｂ…出力端子
５ｃ…低雑音増幅器
５ｄ…帯域通過フィルタ
５ｅ…バイアスティー
６…アンテナ
７…復調ＩＣ
８…ポール
９…ネジ
１０…同軸コネクタ
１０ａ…信号端子
１０ｂ…グランド端子
１１…第１誘電体基板
１２…第２誘電体基板
１３…第３誘電体基板
１４…第４誘電体基板
１５…第１パッチ電極
１６…第２パッチ電極
１７…グランド電極
１２Ｂ、１３Ｃ、Ｇ…空気層
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ…上面
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ…下面
１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ、１４ｃ、１５ｃ、１６ｃ、１７ｃ…スルーホール
１１ｄ…第１信号用ランド部
１４ｄ…グランド用ランド部
１４ｅ…ビアホール配線
１４ｆ…隙間部
１４ｇ…第２信号用ランド部
１４ｈ…マイクロストリップ線路
１２０…第２誘電体層
１３０…第３誘電体層 1 ... Antenna device,
2 ... Signal line 3 ... Feeding point 4 ... Solder 5 ... Electronic circuit 5a ... Antenna terminal 5b ... Output terminal 5c ... Low noise amplifier 5d ... Bandpass filter 5e ... Bias tea 6 ... Antenna 7 ... Demodulation IC
8 ... Pole 9 ... Screw 10 ... Coaxial connector 10a ... Signal terminal 10b ... Ground terminal 11 ... 1st dielectric board 12 ... 2nd dielectric board 13 ... 3rd dielectric board 14 ... 4th dielectric board 15 ... 1st Patch electrode 16 ... Second patch electrode 17 ... Ground electrode 12B, 13C, G ... Air layer 11a, 12a, 13a, 14a, 15a, 16a, 17a ... Top surface 11b, 12b, 13b, 14b, 15b, 16b, 17b ... Bottom surface 11c, 12c, 13c, 14c, 15c, 16c, 17c ... Through hole 11d ... First signal land portion 14d ... Ground land portion 14e ... Via hole wiring 14f ... Gap portion 14g ... Second signal land portion 14h ... Micro strip Line 120 ... Second dielectric layer 130 ... Third dielectric layer

Claims (5)

第１〜第ｎ＋２誘電体層と、
第１〜第ｎパッチ電極と、
グランド電極と、
を備え、
第ｍパッチ電極は、第ｍ周波数に対応する大きさの二つの面を有し、前記二つの面のうちの一方の面が前記第ｍ誘電体層と接し、前記二つの面のうち他方の面が前記第ｍ＋１誘電体層と接し、
前記第ｍ＋１パッチ電極は、第ｍ＋１周波数に対応する大きさの二つの面を有し、前記二つの面のうちの一方の面が前記第ｍ＋１誘電体層と接し、前記二つの面のうち他方の面が前記第ｍ＋２誘電体層と接し、
前記グランド電極は、前記第ｎ＋１誘電体層と接する面と、前記ｎ＋２誘電体層と接する面と、を有し、
前記第１誘電体層は誘電体基板を含み、
ｎは２以上であり、ｍは１以上ｎ以下であり、
前記第１〜第ｎ誘電体層のそれぞれは、厚さがt1〜tnの誘電体基板からなり、前記第ｎ＋１誘電体層は厚さがtn+1の誘電体基板と厚さがdgの空気層とからなり、
前記第ｎ＋１誘電体層が含む前記誘電体基板は前記第ｎパッチ電極が有する前記面と接し、
前記第ｎ＋１誘電体層が含む前記空気層は前記グランド電極が有する前記面と接し、
以下の関係を満たし、
Figure 0006761737
ここで、λは、前記第ｍパッチ電極Ｐmが放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λm又はλ1〜λnの平均値であり、
前記第ｎ＋２誘電体層が含む誘電体基板と、
前記第１誘電体層が含む前記誘電体基板が有する面に形成された第１のランド部と、
前記第ｎ＋２誘電体層が含む前記誘電体基板が有する面に形成された第２のランド部及び前記第２のランド部と電気的に絶縁された第３のランド部と、
前記第１〜第ｎ＋２誘電体層と前記第１〜第ｎパッチ電極と前記グランド電極とを貫通する導体部と、
をさらに有し、
前記第１のランド部と前記第３のランド部と前記第１〜第ｎパッチ電極とは、前記導体部を介して電気的に接続され、
前記第２のランド部と前記グランド電極とが電気的に接続され、
前記グランド電極と前記導体部とは電気的に絶縁されており、
前記グランド電極に設けられた前記導体部が貫通する貫通孔の径は、前記第ｎ＋２誘電体層が含む前記誘電体基板に設けられた前記導体部が貫通する貫通孔の径よりも大きい、
アンテナ装置。 The first to second n + 2 dielectric layers and
1st to 1st patch electrodes and
With the ground electrode
With
The m-patch electrode has two surfaces having a size corresponding to the m-th frequency, one of the two surfaces is in contact with the m-dielectric layer, and the other of the two surfaces is in contact with the m-dielectric layer. The surface is in contact with the m + 1 dielectric layer,
The m + 1 patch electrode has two surfaces having a size corresponding to the m + 1 frequency, one of the two surfaces is in contact with the m + 1 dielectric layer, and the other of the two surfaces is in contact with the m + 1 dielectric layer. Surface is in contact with the m + 2 dielectric layer,
The ground electrode has a surface in contact with the n + 1 dielectric layer and a surface in contact with the n + 2 dielectric layer.
The first dielectric layer includes a dielectric substrate and contains a dielectric substrate.
n is 2 or more, m is 1 or more and n or less,
Each of the first to nth dielectric layers is composed of a dielectric substrate having a thickness of t 1 to t n , and the n + 1 dielectric layer has a thickness of a dielectric substrate having a thickness of t n + 1 and a thickness of the n + 1 dielectric layer. Consists of an air layer of d g
The dielectric substrate included in the n + 1 dielectric layer is in contact with the surface of the nth patch electrode.
The air layer included in the n + 1 dielectric layer is in contact with the surface of the ground electrode.
Meet the following relationship,
Figure 0006761737
Here, lambda is Ri average der wavelength lambda m or lambda 1 to [lambda] n the first m patch electrode P m is in free space of the electromagnetic wave emitted or received,
The dielectric substrate included in the n + 2 dielectric layer and
A first land portion formed on a surface of the dielectric substrate included in the first dielectric layer, and a first land portion.
A second land portion formed on the surface of the dielectric substrate included in the n + 2 dielectric layer, a third land portion electrically insulated from the second land portion, and a third land portion.
A conductor portion penetrating the first to second n + 2 dielectric layers, the first to nth patch electrodes, and the ground electrode,
Have more
The first land portion, the third land portion, and the first to nth patch electrodes are electrically connected via the conductor portion.
The second land portion and the ground electrode are electrically connected to each other.
The ground electrode and the conductor portion are electrically insulated from each other.
The diameter of the through hole through which the conductor portion provided in the ground electrode penetrates is larger than the diameter of the through hole through which the conductor portion provided in the dielectric substrate included in the n + 2 dielectric layer penetrates.
Antenna device. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第１パッチ電極が有する前記一方の面は、前記第１誘電体層が含む前記誘電体基板と接している、
アンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1,
One surface of the first patch electrode is in contact with the dielectric substrate included in the first dielectric layer.
Antenna device. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第ｍパッチ電極の外径は前記第ｍ＋１パッチ電極の外径よりも小さく、前記第ｍ周波数は前記第ｍ＋１周波数よりも高い、
アンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1,
The outer diameter of the m-th patch electrode is smaller than the outer diameter of the m + 1 patch electrode, and the m-frequency is higher than the m + 1 frequency.
Antenna device. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記第ｎ＋１誘電体層は空気層を含み、前記グランド電極は前記空気層と接している、 アンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1,
An antenna device in which the n + 1 dielectric layer includes an air layer, and the ground electrode is in contact with the air layer. 誘電体基板を含む第１誘電体層と、
第２誘電体層と、
第３誘電体層と、
第４誘電体層と、
第１周波数に対応する大きさの二つの面を有し、前記二つの面のうちの一方の面が前記誘電体層と接し、前記二つの面のうち他方の面が前記第２誘電体層と接する第１パッチ電極と、
第２周波数に対応する大きさの二つの面を有し、前記二つの面のうちの一方の面が前記第２誘電体層と接し、前記二つの面のうち他方の面が前記第３誘電体層と接する第２パッチ電極と、
前記第３誘電体層と接する面と前記第４誘電体層と接する面とを有するグランド電極と、
を備え、
前記第１誘電体層は、厚さがt1の誘電体基板からなり、前記第２誘電体層は、厚さがt2の誘電体基板からなり、前記第３誘電体層は、厚さがt3の誘電体基板と厚さがdgの空気層とからなり、
前記第３誘電体層が含む前記誘電体基板は前記第２パッチ電極が有する前記面と接し、
前記第３誘電体層が含む前記空気層は前記グランド電極が有する前記面と接し、
以下の関係を満たし、
Figure 0006761737
ここで、λは、前記第１パッチ電極が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λ1、前記第２パッチ電極Ｐ２が放射又は受信する電磁波の自由空間における波長λ2、又は、λ1とλ2との平均値であり、
前記第４誘電体層が含む誘電体基板と、
前記第１誘電体層が含む前記誘電体基板が有する面に形成された第１のランド部と、
前記第４誘電体層が含む前記誘電体基板が有する面に形成された第２のランド部及び前記第２のランド部と電気的に絶縁された第３のランド部と、
前記第１〜第４誘電体層と前記第１〜第２パッチ電極と前記グランド電極とを貫通する導体部と、
をさらに有し、
前記第１のランド部と前記第３のランド部と前記第１〜第２パッチ電極とは、前記導体部を介して電気的に接続され、
前記第２のランド部と前記グランド電極とが電気的に接続され、
前記グランド電極と前記導体部とは電気的に絶縁されており、
前記グランド電極に設けられた前記導体部が貫通する貫通孔の径は、前記第４誘電体層が含む前記誘電体基板に設けられた前記導体部が貫通する貫通孔の径よりも大きい、
アンテナ装置。 The first dielectric layer including the dielectric substrate and
The second dielectric layer and
With the third dielectric layer,
With the 4th dielectric layer,
It has two surfaces of a size corresponding to the first frequency, one surface of the two surfaces is in contact with the dielectric layer, and the other surface of the two surfaces is the second dielectric layer. The first patch electrode in contact with
It has two surfaces of a size corresponding to the second frequency, one surface of the two surfaces is in contact with the second dielectric layer, and the other surface of the two surfaces is the third dielectric. The second patch electrode in contact with the body layer,
A ground electrode having a surface in contact with the third dielectric layer and a surface in contact with the fourth dielectric layer,
With
The first dielectric layer is made of a dielectric substrate having a thickness of t 1 , the second dielectric layer is made of a dielectric substrate having a thickness of t 2 , and the third dielectric layer is made of a thickness of t 2. Consists of a t 3 dielectric substrate and an air layer with a thickness of d g ,
The dielectric substrate included in the third dielectric layer is in contact with the surface of the second patch electrode.
The air layer included in the third dielectric layer is in contact with the surface of the ground electrode.
Meet the following relationship,
Figure 0006761737
Here, λ is a wavelength λ 1 in the free space of the electromagnetic wave radiated or received by the first patch electrode, λ 2 or λ 1 in the free space of the electromagnetic wave radiated or received by the second patch electrode P2. Ri average value der of the λ 2,
The dielectric substrate included in the fourth dielectric layer and
A first land portion formed on a surface of the dielectric substrate included in the first dielectric layer, and a first land portion.
A second land portion formed on the surface of the dielectric substrate included in the fourth dielectric layer, a third land portion electrically insulated from the second land portion, and a third land portion.
A conductor portion penetrating the first to fourth dielectric layers, the first and second patch electrodes, and the ground electrode,
Have more
The first land portion, the third land portion, and the first and second patch electrodes are electrically connected via the conductor portion.
The second land portion and the ground electrode are electrically connected to each other.
The ground electrode and the conductor portion are electrically insulated from each other.
The diameter of the through hole through which the conductor portion provided in the ground electrode penetrates is larger than the diameter of the through hole through which the conductor portion provided in the dielectric substrate included in the fourth dielectric layer penetrates.
Antenna device.
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