JP6941545B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係るアンテナ装置の一構成例を示す平面図である。図1において、X方向、Y方向は、それぞれ図面の右方、上方に表されている。Z方向は、裏面から表面に向かう方向となる。X方向、Y方向及びZ方向は、互いに直交する方向である。また、X方向、Y方向及びZ方向と逆の方向を、それぞれ「逆X方向」、「逆Y方向」及び「逆Z方向」と呼ぶ。
第1の放射領域EA1の逆X方向の終端のX方向の座標と、第2の放射領域EA2の逆X方向の終端のX方向の座標が異なる。言い換えれば、接線ELの他端である端点RQにおいて、第2の放射領域EA2の逆X方向の頂点の一つが接しているが、第1の放射領域EA1のいずれの頂点も接していない。
そのため、信号ケーブルCBから供給される周波数f2から所定範囲内の第2の周波数帯域の成分を効率よく電波として放射することができる。また、第2の周波数帯域の成分の利得を増加させることにより、周波数f1を共振周波数とする利得のピークと周波数f2を共振周波数とする利得のピークを同等に近づけることができる。そのため、放射特性の周波数依存性が緩やかになる。このことも、信号を送受信できる周波数帯域の広帯域化に貢献する。
次に、本実施形態に係るアンテナ装置1の放射特性について説明する。
図2は、本実施形態に係るアンテナ装置1の放射特性の切り欠き長ΔL依存性の例を示す図である。
図2において、縦軸は電圧定在波比(VSWR:Voltage Standing Wave Ratio)を示し、横軸は周波数を示す。曲線m0〜m10は、それぞれ異なる切り欠き長ΔLでのVSWRを示す。図3に示すように、m0〜m10の順に、切り欠き長ΔLが大きくなる。VSWRは、その値が小さいほど放射特性が良好であることを示す無次元の指標である。VSWRの最小値は1である。VSWRが1とは、給電線路STへの入力インピーダンスと放射素子REでの給電インピーダンスが完全に整合し、供給された電気信号のエネルギーが完全に電波として放射される理想的な状態を示す。
図2の曲線m5に示す例では、VSWRは、周波数1800MHz、1920MHzにおいてそれぞれ極小値1.9、1.4となる。また、VSWRは、1790MHz−1970MHzの周波数帯域においてほぼ2以下となる。2つの共振周波数間の周波数では、VSWRがそれぞれの極小値よりも大きくなるが、VSWRはほぼ2以下に抑えられる。このことは、放射特性の周波数による依存性が緩和されることを示す。この場合では、VSWRがほぼ2以下となる周波数帯域の帯域幅は、約160MHzとなり、共振点の数を1つとする従来のパッチアンテナよりも広くなる。例えば、曲線m0に示す例では、VSWRが2以下となる周波数帯域1790MHz−1870MHzの帯域幅は、80MHzに過ぎない。
図6に示すように、給電線路STの第3の区間の長さを調整することにより、共振周波数f2と共振周波数f1との間の周波数f3において、給電端RIでの入力インピーダンスZiと、放射素子REへの給電インピーダンスZrとの整合性が変化する。そこで、共振周波数の差f2−f1を、半値幅Δf1と半値幅Δf2の和とし、周波数f3を、共振周波数f1と共振周波数f2の平均値とするとき、給電端RIでの入力インピーダンスZiと、放射素子REへの給電インピーダンスZrとが最も整合するように、第3の区間の長さと幅d3を定めてもよい。これにより、VSWRが十分に小さい周波数帯域の幅を広げることができる。
図7の縦軸、横軸は、それぞれVSWR、周波数(Freq)を示す。曲線m10、m10’は、いずれも図3のm10に示す切り欠き長ΔLで得られたVSWRを示す。この切り欠き長ΔLのもとでは、共振周波数の差f2−f1が半値幅Δf1と半値幅Δf2の和となる。また、曲線m10は、それぞれ図6に実線で示す第3の区間のもとで取得されたVSWRを示す。曲線m10に示す例では、周波数1730MHz、2000MHzにおいて、VSWRが1.2、1.45と極小となる。VSWRを2以下とする周波数帯域は、1700MHz−1780MHzの帯域と、1950MHz−2060MHzの帯域とに二分される。また、周波数1860MHzにおいて、VSWRは3.4と極大となる。
この構成により、第1の放射領域EA1の給電方向の長さL1を1/4実効波長λ1とする周波数f1から所定範囲内の第1の周波数領域の成分と、第2の放射領域EA2の給電方向の長さL2を1/4実効波長λ2とする周波数f2から所定範囲内の第2の周波数領域の成分について共振が生じる。従って、長さL1と長さL2が互いに等しい場合よりも、放射特性が良好な周波数帯域を特性帯域として信号を送受信できる周波数帯域が広帯域化する。また、広帯域化において、空間的な放射領域を狭くすることや、部品点数の増加を伴わない。
この構成により、給電方向の長さL1を1/4実効波長λ1とする周波数f1から所定範囲内の第1の周波数領域の成分の共振、又は給電方向の長さL2を1/4実効波長λ2とする周波数f2から所定範囲内の第2の周波数領域の成分の共振がさらに促される。そのため、幅L3を長さL1と長さL2のいずれにするかにより、放射特性が良好な周波数帯域が拡張するように、それぞれの共振の強度を調整することができる。
この構成により、給電線路STは、給電点RPにおける給電インピーダンスZpと給電線路STの他端への入力インピーダンスZiとを整合させる1/4波長変成器としても作用する。そのため、給電端RIに入力される電気信号の第1の周波数領域の成分は電波として有効に放射される。
この構成により、給電端RIに入力される電気信号が第1の放射領域EA1と第2の放射領域EA2にほぼ均等に供給される。第1の周波数帯域の成分の強度と第2の周波数帯域の成分の強度がほぼ等しくなるため、放射特性が良好な周波数帯域が拡張する。
この構成により、放射特性が所定の放射特性よりも良好な周波数帯域を1つの連続した周波数帯域とし、かつ極力拡張することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
図1では、第1の放射領域EA1の形状と、第2の放射領域EA2の形状が、それぞれ長方形である場合を例にしたが、これには限られない。第1の放射領域EA1は、給電点RPからのX方向の長さの最大値がL1となる部分を有し、その部分が直線部をなす形状であればよい。例えば、図8に示すように、第1の放射領域EA1の形状は、給電点RPから接線ELの一端EPまでのX方向の長さがL1であれば、X方向よりもY方向に傾いた方向に給電点RPに対向する部分の外縁が円弧をなしていてもよい。給電点RPよりもY方向にずれた部分では、X方向の長さは最大値L1よりも小さい。このような形状でも、1/4実効波長λ1を長さL1とする周波数f1において共振が生じる。
また、第2の放射領域EA2は、端点RQからのX方向の長さの最大値がL2となる部分を有し、その部分が直線部をなす形状であればよい。例えば、図8に示すように、端点RQから接線ELの一端EPまでのX方向の長さL2であれば、第2の放射領域EA2の形状は、X方向よりも逆Y方向に傾いた方向に対して端点RQに対向する部分の外縁が円弧をなしていてもよい。給電点RPよりも逆Y方向にずれた部分では、X方向の長さは最大値L2よりも小さい。このような形状でも、1/4実効波長λ2を長さL2とする周波数f2において共振が生じるためである。
Claims (5)
- 第1の領域と、給電方向の外縁の長さが前記第1の領域と異なる第2の領域とが、前記給電方向と交差する方向に連続し、前記給電方向における前記第1の領域の給電点側の終端の座標と、前記給電方向における前記第2の領域の給電点側の終端の座標とが異なる平面状の放射素子
を備えるアンテナ装置。 - 少なくとも、第1の領域又は第2の領域の前記外縁において、給電方向と平行な直線部を含む
請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記放射素子の外縁の一点に長手方向を前記給電方向として線路の一端が接続され、
前記線路の長さは、前記第1の領域と前記第2の領域のうち給電方向の長さが長い方の前記長さに相当し、
前記外縁の一点が、前記放射素子の前記給電方向の直交方向の中央部に設けられている
請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記線路は、前記第1の領域の共振周波数におけるインピーダンス整合部と、前記第2の領域の共振周波数におけるインピーダンス整合部と、前記第1の領域の共振周波数と前記第2の領域の共振周波数の間の周波数におけるインピーダンス整合部を有する
請求項3に記載のアンテナ装置。 - 前記放射素子の前記給電方向の直交方向の幅が、前記第1の領域の前記給電方向の長さ以上である
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
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Family Applications (1)
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