JP6979599B2 - Antenna device - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ技術に関し、特に誘電体基板上に給電素子を配置するアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna technique, and more particularly to an antenna device in which a feeding element is arranged on a dielectric substrate.

アンテナを小型化するための一例がマイクロストリップアンテナである。マイクロストリップアンテナの指向性を可変するために、略矩形のマイクロストリップアンテナの各辺の周辺に複数の無給電素子が配置され、各無給電素子の電気長が切り替えられる（例えば、特許文献１参照）。 An example of miniaturizing an antenna is a microstrip antenna. In order to change the directivity of the microstrip antenna, a plurality of non-feeding elements are arranged around each side of the substantially rectangular microstrip antenna, and the electric length of each non-feeding element is switched (see, for example, Patent Document 1). ).

特開２０１２−１２０１５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-120150

マイクロストリップアンテナと無給電素子の間隔が広ければ、無給電素子を配置しても利得の改善効果が小さい。 If the distance between the microstrip antenna and the non-feeding element is wide, the gain improvement effect is small even if the non-feeding element is arranged.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナ特性を向上する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique for improving antenna characteristics.

上記課題を解決するために、本発明のある態様のアンテナ装置は、第１面と、前記第１面と反対の第２面を有する誘電体基板と、前記第１面に配置され、面状の一つのグランド素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するように配置された給電素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第１無給電素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第２無給電素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第３無給電素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第４無給電素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ、前記給電素子と離間し、かつ、前記第１無給電素子、前記第２無給電素子、前記第３無給電素子及び前記第４無給電素子のいずれからも離間して、配置された第５無給電素子と、前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ、前記給電素子と離間し、かつ、前記第１無給電素子、前記第２無給電素子、前記第３無給電素子、前記第４無給電素子、及び前記第５無給電素子のいずれからも離間して、配置された第６無給電素子と、を少なくとも備えるアンテナ装置であって、前記給電素子において交差する２つの外縁部のうち少なくとも一つは、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記給電素子において交差する２つの外縁部のうちの少なくとも１つの方向における前記給電素子の長さは、前記アンテナ装置の共振周波数における波長の１／２の長さより短く、前記第１無給電素子において前記給電素子に対向する側の第１外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第１無給電素子の前記第１外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、前記第２無給電素子において前記給電素子に対向する側の第２外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第２無給電素子の前記第２外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、前記第３無給電素子において前記給電素子に対向する側の第３外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第３無給電素子の前記第３外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、前記第４無給電素子において前記給電素子に対向する側の第４外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第４無給電素子の前記第４外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、前記給電素子は、前記第５無給電素子と前記第６無給電素子の間にあり、前記給電素子は、平面視で少なくとも第１角と、前記第１角と対向する第２角を有する形状であって、 前記第５無給電素子の少なくとも一部が、前記給電素子の前記第１角を囲むように配置され、前記第６無給電素子の少なくとも一部が、前記給電素子の前記第２角を囲むように配置された。 In order to solve the above problems, the antenna device of an embodiment of the present invention is arranged on the first surface, a dielectric substrate having a second surface opposite to the first surface, and a planar shape. One ground element, a feeding element arranged so that at least a part thereof faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and at least one on the second surface. A first non-feeding element whose portion faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween and is arranged apart from the feeding element, and at least a part of the dielectric substrate on the second surface. A second non-feeding element which faces the one ground element and is arranged apart from the feeding element, and at least a part of the second surface sandwiching the dielectric substrate. A third non-feeding element facing the ground element and spaced away from the feeding element, and at least a part of the second surface facing the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween. A fourth non-feeding element arranged apart from the feeding element, and at least a part of the second surface facing the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the feeding element. With the fifth non-feeding element arranged apart from the first non-feeding element, the second non-feeding element, the third non-feeding element, and the fourth non-feeding element. On the second surface, at least a part thereof faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and is separated from the feeding element, and the first non-feeding element and the second non-feeding element. An antenna device including at least a sixth non-feeding element arranged apart from any of the feeding element, the third non-feeding element, the fourth non-feeding element, and the fifth non-feeding element. At least one of the two outer edge portions intersecting in the feeding element faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and at least one of the two outer edge portions intersecting in the feeding element. The length of the feeding element in one direction is shorter than half the length of the dielectric at the resonance frequency of the antenna device, and the first outer edge portion of the first non-feeding element facing the feeding element is The length of the first outer edge portion of the first non-feeding element is shorter than the length of the feeding element while facing the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the second non-feeding element is used. In the element, to the power feeding element The second outer edge portion on the opposite side faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the length of the second outer edge portion of the second non-feeding element is the length of the feeding element. The third outer edge portion of the third non-feeding element, which is shorter than the length and faces the feeding element, faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the third non-feeding element. The length of the third outer edge portion of the above is shorter than the length of the feeding element, and the fourth outer edge portion of the fourth non-feeding element facing the feeding element sandwiches the dielectric substrate. While facing one ground element, the length of the fourth outer edge portion of the fourth non-feeding element is shorter than the length of the feeding element, and the feeding element is the fifth non-feeding element and the said. Located between the sixth non-feeding elements, the feeding element has a shape having at least a first angle and a second angle facing the first angle in a plan view, and is at least one of the fifth non-feeding elements. The portion was arranged so as to surround the first corner of the feeding element, and at least a part of the sixth non-feeding element was arranged so as to surround the second corner of the feeding element.

本発明によれば、アンテナ特性を向上できる。 According to the present invention, the antenna characteristics can be improved.

図１（ａ）−（ｂ）は、本発明の実施例に係るアンテナの構造を示す平面図である。1 (a)-(b) are plan views showing the structure of the antenna according to the embodiment of the present invention. 図１（ａ）−（ｂ）のアンテナの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the antenna of FIG. 1 (a)-(b). 図３（ａ）−（ｂ）は、図１（ａ）の穴部の径に対する相対利得の変化を示す図である。3 (a)-(b) are diagrams showing changes in relative gain with respect to the diameter of the hole portion of FIG. 1 (a). 図１（ａ）の穴部の移動距離に対する相対利得の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the relative gain with respect to the movement distance of the hole portion of FIG. 1 (a). 図１（ａ）の回路部の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the circuit part of FIG. 1 (a). 図６（ａ）−（ｆ）は、図１（ａ）の無給電素子の形状による効果を示す図である。6 (a)-(f) are diagrams showing the effect of the shape of the non-feeding element of FIG. 1 (a). 図７（ａ）−（ｃ）は、図１（ａ）の無給電素子の配置による効果を示す図である。7 (a)-(c) are diagrams showing the effect of the arrangement of the non-feeding element of FIG. 1 (a). 図１（ａ）の無給電素子のサイズによる効果を示す図である。It is a figure which shows the effect by the size of the non-feeding element of FIG. 1 (a). 図９（ａ）−（ｆ）は、図１（ａ）の無給電素子の配置とサイズによる効果を示す図である。9 (a)-(f) are diagrams showing the effect of the arrangement and size of the non-feeding element of FIG. 1 (a). 図１０（ａ）−（ｅ）は、図１（ａ）の無給電素子のサイズによる別の効果を示す図である。10 (a)-(e) are diagrams showing another effect depending on the size of the non-feeding element of FIG. 1 (a). 図１１（ａ）−（ｄ）は、図１（ａ）−（ｂ）のアンテナの別の構造を示す斜視図である。11 (a)-(d) is a perspective view showing another structure of the antenna of FIGS. 1 (a)-(b). 図１２（ａ）−（ｂ）は、図１（ａ）のアンテナの別の構造を示す斜視図である。12 (a)-(b) are perspective views showing another structure of the antenna of FIG. 1 (a). 図１（ａ）の給電点とスリットの配置による効果を示す図である。It is a figure which shows the effect by the arrangement of a feeding point and a slit of FIG. 1 (a).

本発明の実施例を具体的に説明する前に、本実施例の概略を説明する。実施例は、誘電体基板の表面に給電素子が配置され、かつ裏面にグランド素子が配置されるアンテナに関する。アンテナの一例は、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）車載器に使用されるマイクロストリップアンテナであり、その共振周波数は５．８ＧＨｚ帯である。前述のごとく、本実施例はアンテナ特性（アンテナ利得、アンテナ効率）を向上することを目的とするが、具体的には次の（１）から（３）の少なくとも１つによって説明される。 An outline of the present embodiment will be described before the embodiment of the present invention is specifically described. An embodiment relates to an antenna in which a feeding element is arranged on the front surface of a dielectric substrate and a ground element is arranged on the back surface. An example of an antenna is a microstrip antenna used in an ETC (Electronic Toll Collection System) on-board unit, and its resonance frequency is in the 5.8 GHz band. As described above, the present embodiment aims to improve the antenna characteristics (antenna gain, antenna efficiency), but specifically, it will be described by at least one of the following (1) to (3).

（１）ＥＴＣ車載器にアンテナが接続されたことをＥＴＣ車載器に通知するための報知回路がアンテナに設けられる。給電素子と給電点とをつなぐマイクロストリップラインの付近に報知回路を設置した場合、給電点を起点とした入力インピーダンスが影響を受けることによって不整合損失が増加し、アンテナ利得が低下する。このように放射源となる給電素子の外縁部の周辺に報知回路を配置すると、アンテナ特性が悪化する。本実施例においては、給電素子の中央部分付近に穴部を設け、給電素子によって囲まれるように報知回路が配置される。これにより、入力インピーダンスへの影響が小さくなるので、アンテナ特性が向上する。 (1) The antenna is provided with a notification circuit for notifying the ETC on-board unit that the antenna is connected to the ETC on-board unit. When a notification circuit is installed near the microstrip line connecting the feeding element and the feeding point, the input impedance starting from the feeding point is affected, so that the mismatch loss increases and the antenna gain decreases. If the notification circuit is arranged around the outer edge of the feeding element that is the radiation source in this way, the antenna characteristics deteriorate. In this embodiment, a hole is provided near the central portion of the feeding element, and the notification circuit is arranged so as to be surrounded by the feeding element. As a result, the influence on the input impedance is reduced, and the antenna characteristics are improved.

（２）給電素子の周囲に、寄生素子である無給電素子を複数配置する場合、給電素子と無給電素子の間隔が広ければアンテナ利得の改善効果が小さいので、給電素子と無給電素子との間隔はある程度狭くされるべきである。しかしながら、間隔を狭くすると無給電素子も共振周波数で共振してしまうので、無給電素子と給電素子との電磁結合によって実効的な共振周波数が低くなってしまう。その結果、所望の共振周波数におけるアンテナ利得が低下する。本実施例においては、給電素子の共振周波数が所望の共振周波数よりも高くなるように、給電素子のサイズが定められる。そのような給電素子との間隔をある程度狭くしながら複数の無給電素子が配置される。その結果、実効的な共振周波数が所望帯域近傍となり、かつ所望の共振周波数におけるアンテナ利得が向上する。 (2) When a plurality of non-feeding elements, which are parasitic elements, are arranged around the feeding element, if the distance between the feeding element and the non-feeding element is wide, the effect of improving the antenna gain is small. The intervals should be narrowed to some extent. However, if the interval is narrowed, the non-feeding element also resonates at the resonance frequency, so that the effective resonance frequency is lowered by the electromagnetic coupling between the non-feeding element and the feeding element. As a result, the antenna gain at the desired resonance frequency is reduced. In this embodiment, the size of the feeding element is determined so that the resonance frequency of the feeding element is higher than the desired resonance frequency. A plurality of non-feeding elements are arranged while the distance from such feeding elements is narrowed to some extent. As a result, the effective resonance frequency is near the desired band, and the antenna gain at the desired resonance frequency is improved.

（３）給電素子は、一般的にグランド素子の中央部分に重複するように配置される。これは、給電素子から放射された電波が均等な距離でグランド素子端部から回折することによって、天頂方向へのアンテナ指向性を形成させるためである。これを考慮して、誘電体基板は略正方形の形状を有する方が好ましい。一方、誘電体基板の表面に給電素子以外の電気回路を実装する場合には、誘電体基板は略正方形ではなく、略長方形の形状を有する。電気回路の実装部分に合わせて、グランド素子も略長方形の形状にした場合、アンテナ素子からグランド素子までの距離が不均一となり、位相の打ち消し合う成分が生じるので、前述の指向性のパターンが崩れ、天頂方向のアンテナ利得が低減する。本実施例においては、グランド素子にスリットを形成することによって、第１グランド素子と第２グランド素子とにグランド電位を分離する。また、第１グランド素子は、略正方形の形状を有するとともに、その中央部分に給電素子を重複させる。さらに、給電点がスリット側に配置される。これにより、誘電体基板の長手方向に流れる電流が低減するので、前述の指向性のパターンが崩れにくくなる。 (3) The feeding element is generally arranged so as to overlap the central portion of the ground element. This is because the radio waves radiated from the feeding element are diffracted from the end of the ground element at an equal distance to form antenna directivity in the zenith direction. In consideration of this, it is preferable that the dielectric substrate has a substantially square shape. On the other hand, when an electric circuit other than the power feeding element is mounted on the surface of the dielectric substrate, the dielectric substrate has a substantially rectangular shape instead of a substantially square shape. When the ground element is also formed into a substantially rectangular shape according to the mounting portion of the electric circuit, the distance from the antenna element to the ground element becomes non-uniform, and a component that cancels the phase is generated, so that the above-mentioned directivity pattern is broken. , The antenna gain in the zenith direction is reduced. In this embodiment, the ground potential is separated into the first ground element and the second ground element by forming a slit in the ground element. Further, the first ground element has a substantially square shape, and the feeding element is overlapped with the central portion thereof. Further, the feeding point is arranged on the slit side. As a result, the current flowing in the longitudinal direction of the dielectric substrate is reduced, so that the above-mentioned directivity pattern is less likely to collapse.

なお、以下の説明において、「平行」、「直交」は、完全な平行、直交だけではなく、誤差の範囲で平行からずれている場合も含むものとする。また、「略」は、おおよその範囲で同一であるという意味である。 In the following description, "parallel" and "orthogonal" include not only perfectly parallel and orthogonal, but also cases where they deviate from parallel within the range of error. In addition, "abbreviation" means that they are the same in an approximate range.

図１（ａ）−（ｂ）は、本発明の実施例に係るアンテナ１００の構造を示す平面図である。図２は、アンテナ１００の構造を示す断面図である。図１（ａ）−（ｂ）、図２に示すように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる直交座標系が規定される。ｘ軸、ｙ軸は、アンテナ１００の平面内において互いに直交する。ｚ軸は、ｘ軸およびｙ軸に垂直である。また、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のそれぞれの正の方向は、図１（ａ）−（ｂ）、図２における矢印の方向に規定され、負の方向は、矢印と逆向きの方向に規定される。アンテナ１００を形成する２つの主表面であって、かつｘ−ｙ平面に平行な２つの主表面のうち、ｚ軸の正方向側に配置される主平面が表面１２であり、ｚ軸の負方向側に配置される主平面が裏面１４である。なお、裏面１４を第１面とよぶ場合、表面１２は第２面とよばれる。 1 (a)-(b) are plan views showing the structure of the antenna 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the antenna 100. As shown in FIGS. 1 (a)-(b) and 2, an orthogonal coordinate system including an x-axis, a y-axis, and a z-axis is defined. The x-axis and y-axis are orthogonal to each other in the plane of the antenna 100. The z-axis is perpendicular to the x-axis and the y-axis. The positive directions of the x-axis, y-axis, and z-axis are defined by the directions of the arrows in FIGS. 1 (a)-(b) and 2, and the negative directions are the directions opposite to the arrows. It is stipulated. Of the two main surfaces forming the antenna 100 and parallel to the xy plane, the main plane arranged on the positive side of the z-axis is the surface 12, which is negative on the z-axis. The main plane arranged on the directional side is the back surface 14. When the back surface 14 is called the first surface, the front surface 12 is called the second surface.

アンテナ１００は、誘電体基板１０、グランド素子２０と総称される第１グランド素子２０ａ、第２グランド素子２０ｂ、スリット２２、給電素子３０、穴部３２、ランド部３４、回路部３６、マイクロストリップライン３８、給電点４０、電気回路部４２、無給電素子５０と総称される第１無給電素子５０ａ、第２無給電素子５０ｂ、第３無給電素子５０ｃ、第４無給電素子５０ｄ、第５無給電素子５０ｅ、第６無給電素子５０ｆを含む。なお、無給電素子５０の数は「６」に限定されない。 The antenna 100 includes a dielectric substrate 10, a first ground element 20a collectively referred to as a ground element 20, a second ground element 20b, a slit 22, a feeding element 30, a hole portion 32, a land portion 34, a circuit portion 36, and a microstrip line. 38, feeding point 40, electric circuit unit 42, first non-feeding element 50a, second non-feeding element 50b, third non-feeding element 50c, fourth non-feeding element 50d, fifth non-feeding element 50. The feeding element 50e and the sixth non-feeding element 50f are included. The number of non-feeding elements 50 is not limited to "6".

誘電体基板１０は、板状に形成され、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長い矩形状の表面１２と裏面１４とを配置する。アンテナ１００の裏面１４において、ｘ軸の正方向側には第１グランド素子２０ａが配置され、第１グランド素子２０ａは略正方形の形状を有する。また、アンテナ１００の裏面１４において、ｘ軸の負方向側には第２グランド素子２０ｂが配置される。ここで、第１グランド素子２０ａと第２グランド素子２０ｂとの間にはスリット２２が配置される。スリット２２はグランド素子２０に形成されており、スリット２２では誘電体基板１０の裏面１４が露出する。このように、第２グランド素子２０ｂは、スリット２２を境界として、第１グランド素子２０ａからグランド電位が分離される。 The dielectric substrate 10 is formed in a plate shape, and has a rectangular front surface 12 and a back surface 14 that are longer in the x-axis direction than the y-axis direction. On the back surface 14 of the antenna 100, the first ground element 20a is arranged on the positive direction side of the x-axis, and the first ground element 20a has a substantially square shape. Further, on the back surface 14 of the antenna 100, the second ground element 20b is arranged on the negative direction side of the x-axis. Here, a slit 22 is arranged between the first ground element 20a and the second ground element 20b. The slit 22 is formed in the ground element 20, and the back surface 14 of the dielectric substrate 10 is exposed in the slit 22. In this way, the ground potential of the second ground element 20b is separated from the first ground element 20a with the slit 22 as a boundary.

誘電体基板１０の表面１２において、第１グランド素子２０ａと重複する部分が第１領域２４として定義され、第２グランド素子２０ｂと重複する部分が第２領域２６として定義されるので、第１領域２４と第２領域２６もスリット２２を境界として離間する。誘電体基板１０の表面１２上において、第１領域２４の中央部分付近には、略正方形の形状を有した給電素子３０が配置される。そのため、給電素子３０は、表面１２あるいは裏面１４と平行な投影面（以下、単に「投影面」という）上において、第１グランド素子２０ａに重複して配置される。この給電素子３０は、マイクロストリップアンテナやパッチアンテナとよばれたりすることもある。 On the surface 12 of the dielectric substrate 10, the portion overlapping with the first ground element 20a is defined as the first region 24, and the portion overlapping with the second ground element 20b is defined as the second region 26. The 24 and the second region 26 are also separated from each other with the slit 22 as a boundary. On the surface 12 of the dielectric substrate 10, a feeding element 30 having a substantially square shape is arranged near the central portion of the first region 24. Therefore, the feeding element 30 is arranged overlapping with the first ground element 20a on the projection surface (hereinafter, simply referred to as “projection surface”) parallel to the front surface 12 or the back surface 14. The feeding element 30 may be called a microstrip antenna or a patch antenna.

給電素子３０の内側における中央部分付近には穴部３２が配置され、穴部３２の内側における中央部分付近にはランド部３４が配置される。ランド部３４は円柱形状を有した導体であり、そのｚ軸方向の高さは給電素子３０の厚みに近くされる。また、穴部３２は、給電素子３０によって円弧状に囲まれるので、ドーナツ形状に開口する。なお、穴部３２、ランド部３４の形状はこれらに限定されない。ランド部３４のｚ軸の負方向側の面から、第１グランド素子２０ａのｚ軸の正方向側の面まで誘電体基板１０を貫通するように、導体によって形成されたスルーホール部４６が配置され、スルーホール部４６は第１グランド素子２０ａとランド部３４とを電気的に接続する。 A hole portion 32 is arranged near the central portion inside the feeding element 30, and a land portion 34 is arranged near the central portion inside the hole portion 32. The land portion 34 is a conductor having a cylindrical shape, and its height in the z-axis direction is close to the thickness of the feeding element 30. Further, since the hole portion 32 is surrounded by the feeding element 30 in an arc shape, the hole portion 32 is opened in a donut shape. The shapes of the hole portion 32 and the land portion 34 are not limited to these. A through-hole portion 46 formed by a conductor is arranged so as to penetrate the dielectric substrate 10 from the surface on the negative side of the z-axis of the land portion 34 to the surface on the positive direction side of the z-axis of the first ground element 20a. The through-hole portion 46 electrically connects the first ground element 20a and the land portion 34.

給電素子３０とランド部３４との間には回路部３６が配置される。回路部３６の構成は任意でよいが、例えば、回路部３６が報知回路である場合、抵抗素子が回路部３６に相当する。なお、回路部３６は半導体素子、リアクタンスなどでもよい。このような回路部３６によって給電素子３０とランド部３４は電気的に接続される。また、誘電体基板１０の表面１２上において、給電素子３０の周囲には、複数の無給電素子５０が配置される。各無給電素子５０の形状は同一でなくてもよい。 A circuit unit 36 is arranged between the power feeding element 30 and the land unit 34. The configuration of the circuit unit 36 may be arbitrary, but for example, when the circuit unit 36 is a notification circuit, the resistance element corresponds to the circuit unit 36. The circuit unit 36 may be a semiconductor element, reactance, or the like. The feeding element 30 and the land portion 34 are electrically connected by such a circuit portion 36. Further, on the surface 12 of the dielectric substrate 10, a plurality of non-feeding elements 50 are arranged around the feeding element 30. The shape of each non-feeding element 50 does not have to be the same.

給電素子３０のｘ軸の負方向側の外縁部に接続されるマイクロストリップライン３８はスリット２２の方向に延びる。マイクロストリップライン３８のスリット２２側端には給電点４０が配置される。そのため、給電点４０は、マイクロストリップライン３８を介して給電素子３０に接続されるとともに、給電素子３０に対してスリット２２側に配置される。給電点４０には同軸ケーブル４４の一端が接続される。同軸ケーブル４４の他端は、例えば、図示しないＥＴＣ車載器に接続される。このような構成によって、給電素子３０は給電点４０から給電されるとともに、アンテナ１００は、ＥＴＣの信号を送受信し、同軸ケーブル４４を介して信号をＥＴＣ車載器に入出力する。 The microstrip line 38 connected to the outer edge of the feeding element 30 on the negative side of the x-axis extends in the direction of the slit 22. A feeding point 40 is arranged at the slit 22 side end of the microstrip line 38. Therefore, the feeding point 40 is connected to the feeding element 30 via the microstrip line 38 and is arranged on the slit 22 side with respect to the feeding element 30. One end of the coaxial cable 44 is connected to the feeding point 40. The other end of the coaxial cable 44 is connected to, for example, an ETC on-board unit (not shown). With such a configuration, the feeding element 30 is fed from the feeding point 40, and the antenna 100 transmits / receives the ETC signal and inputs / outputs the signal to the ETC on-board unit via the coaxial cable 44.

誘電体基板１０の表面１２上における第２領域２６には、略長方形の形状を有した電気回路部４２が配置される。そのため、電気回路部４２は、投影面上において、第２グランド素子２０ｂに重複して配置される。電気回路部４２として任意の回路を使用することが可能である。なお、説明を明瞭にするために、第２領域２６の部分を省略した構造もまたアンテナ１００とよぶことがある。 An electric circuit portion 42 having a substantially rectangular shape is arranged in the second region 26 on the surface 12 of the dielectric substrate 10. Therefore, the electric circuit unit 42 is arranged so as to overlap the second ground element 20b on the projection surface. Any circuit can be used as the electric circuit unit 42. For the sake of clarity, the structure in which the second region 26 is omitted may also be referred to as an antenna 100.

これまでは、アンテナ１００の基本的な構造を説明した。以下では、アンテナ１００の構造をさらに詳細に説明する。特に、ここでは、（１）回路部３６の配置、（２）給電素子３０および無給電素子５０の形状および配置、（３）第２領域２６が含まれた構造の順に説明する。なお、以下に示す特性はシミュレーションの結果である。 So far, the basic structure of the antenna 100 has been described. Hereinafter, the structure of the antenna 100 will be described in more detail. In particular, here, (1) the arrangement of the circuit unit 36, (2) the shape and arrangement of the feeding element 30 and the non-feeding element 50, and (3) the structure including the second region 26 will be described in this order. The characteristics shown below are the results of the simulation.

（１）回路部３６の配置
まず、回路部３６が配置される場合の穴部３２の径について説明する。図３（ａ）−（ｂ）は、穴部３２の径に対する相対利得の変化を示す。図３（ａ）では、図１（ａ）の給電素子３０の中心に配置した穴部３２の径を変化させたときの相対利得の変化が示される。給電素子３０の中心とは、給電素子３０のｘ軸方向の中点とｙ軸方向の中点とを結んだ位置である。ここで、横軸は穴径を示し、縦軸は相対利得を示す。図示のごとく、穴径が３ｍｍより大きくなると、相対利得が低下する。図３（ｂ）は、所望の共振周波数を５．８ＧＨｚ帯に設定した場合の波長と長さとの関係を示す。これを参照すると、図３（ａ）をもとに、穴部３２の径が、アンテナ１００の共振周波数における波長の１／８以下の長さにされる。 (1) Arrangement of Circuit Unit 36 First, the diameter of the hole portion 32 when the circuit unit 36 is arranged will be described. 3 (a)-(b) show the change of the relative gain with respect to the diameter of the hole 32. FIG. 3A shows a change in the relative gain when the diameter of the hole portion 32 arranged at the center of the feeding element 30 of FIG. 1A is changed. The center of the feeding element 30 is a position connecting the midpoint in the x-axis direction and the midpoint in the y-axis direction of the feeding element 30. Here, the horizontal axis indicates the hole diameter, and the vertical axis indicates the relative gain. As shown in the figure, when the hole diameter is larger than 3 mm, the relative gain decreases. FIG. 3B shows the relationship between the wavelength and the length when the desired resonance frequency is set to the 5.8 GHz band. With reference to this, based on FIG. 3A, the diameter of the hole portion 32 is set to a length of 1/8 or less of the wavelength at the resonance frequency of the antenna 100.

次に、回路部３６が配置される場合の穴部３２の位置について説明する。図４は、穴部３２の移動距離に対する相対利得の変化を示す。これは、回路部３６の移動距離に対する相対利得の変化ともいえる。ここでは、図１（ａ）における給電素子３０の中心からｘ軸の正方向（＋ｘ軸方向２００）、ｙ軸の負方向（−ｙ軸方向２０２）、ｙ軸の正方向（＋ｙ軸方向２０４）、ｘ軸の負方向（−ｘ軸方向２０６）に穴部３２を移動させた場合の相対利得の変化が示される。なお、相対利得は、給電素子３０の中心に穴部３２が配置される場合を基準として示される。穴部３２あるいは回路部３６を中心からずらしていくと相対利得は低下する傾向にある。そのため、穴部３２は、給電素子３０の中心から約１．２ｍｍまでの移動距離、すなわちアンテナ１００の共振周波数における波長の１／２０までの長さの範囲内に形成される。 Next, the position of the hole portion 32 when the circuit portion 36 is arranged will be described. FIG. 4 shows the change in the relative gain with respect to the moving distance of the hole portion 32. This can be said to be a change in the relative gain with respect to the moving distance of the circuit unit 36. Here, from the center of the feeding element 30 in FIG. 1A, the positive direction of the x-axis (+ x-axis direction 200), the negative direction of the y-axis (−y-axis direction 202), and the positive direction of the y-axis (+ y-axis direction 204). ), The change in the relative gain when the hole portion 32 is moved in the negative direction of the x-axis (−x-axis direction 206) is shown. The relative gain is shown with reference to the case where the hole portion 32 is arranged at the center of the feeding element 30. When the hole portion 32 or the circuit portion 36 is deviated from the center, the relative gain tends to decrease. Therefore, the hole portion 32 is formed within a moving distance of about 1.2 mm from the center of the feeding element 30, that is, a length of up to 1/20 of the wavelength at the resonance frequency of the antenna 100.

さらに、回路部３６として、抵抗素子、半導体素子、リアクタンス等を使用しない場合の構造を説明する。図５は、回路部３６の構造例を示し、表面１２の上面図を示す。回路部３６は、給電素子３０から穴部３２上を延びるスタブパターンとして形成され、ランド部３４に続く。このようなスタブパターンの回路部３６は、誘導性リアクタンス成分により所望の周波数帯域でハイインピーダンスとなる。このように回路部３６のインピーダンスは高い方が好ましい。 Further, the structure when the resistance element, the semiconductor element, the reactance and the like are not used as the circuit unit 36 will be described. FIG. 5 shows a structural example of the circuit unit 36, and shows a top view of the surface 12. The circuit portion 36 is formed as a stub pattern extending from the feeding element 30 on the hole portion 32, and continues to the land portion 34. The circuit unit 36 of such a stub pattern has a high impedance in a desired frequency band due to the inductive reactance component. As described above, it is preferable that the impedance of the circuit unit 36 is high.

（２）給電素子３０および無給電素子５０の形状および配置
図６（ａ）−（ｆ）は、無給電素子５０の形状による効果を示す。図６（ａ）−（ｃ）は、アンテナ１００の比較対象となる従来のアンテナ１７０の構造を示す上面図である。なお、これらのアンテナ１７０では、図１（ａ）の第２領域２６の部分が省略される。図６（ａ）のアンテナ１７０では、誘電体基板１１０の中央部分に給電素子１３０が配置される。ここで、誘電体基板１１０、給電素子１３０は、誘電体基板１０、給電素子３０に対応する。給電素子１３０ではｘ軸方向の外縁部とｙ軸方向の外縁部とが交差しており、そのうちの少なくとも１つの長さは、アンテナ１７０の共振周波数における波長λの１／２の長さにされる。 (2) Shape and arrangement of the feeding element 30 and the non-feeding element 50 FIGS. 6A-(f) show the effect of the shape of the non-feeding element 50. 6 (a)-(c) are top views showing the structure of the conventional antenna 170 to be compared with the antenna 100. In these antennas 170, the portion of the second region 26 in FIG. 1A is omitted. In the antenna 170 of FIG. 6A, the feeding element 130 is arranged in the central portion of the dielectric substrate 110. Here, the dielectric substrate 110 and the feeding element 130 correspond to the dielectric substrate 10 and the feeding element 30. In the feeding element 130, the outer edge portion in the x-axis direction and the outer edge portion in the y-axis direction intersect, and the length of at least one of them is set to ½ of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 170. To.

図６（ｂ）のアンテナ１７０では、図６（ａ）の構造に加えて、無給電素子１５０と総称される第１無給電素子１５０ａから第８無給電素子１５０ｈが給電素子１３０の周囲に配置される。ここで、無給電素子１５０は、給電素子１３０に対向する外縁部が長くなるような棒状に形成される。隣接した無給電素子１５０間に配置されるダイオードは電気的に絶縁された状態であり、給電素子１３０と無給電素子１５０との間の距離は、アンテナ１７０の共振周波数における波長λの約１／４の長さにされる。図６（ｃ）のアンテナ１７０では、図６（ｂ）における給電素子１３０と無給電素子１５０との間の距離が、アンテナ１７０の共振周波数における波長λの約１／２０の長さにされる。つまり、図６（ｃ）では、図６（ｂ）と比較して、給電素子１３０と無給電素子１５０との間の距離が狭くされる。 In the antenna 170 of FIG. 6B, in addition to the structure of FIG. 6A, the first non-feeding element 150a to the eighth non-feeding element 150h collectively referred to as the non-feeding element 150 are arranged around the feeding element 130. Will be done. Here, the non-feeding element 150 is formed in a rod shape so that the outer edge portion facing the feeding element 130 becomes long. The diode arranged between the adjacent non-feeding elements 150 is electrically isolated, and the distance between the feeding element 130 and the non-feeding element 150 is about 1 / of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 170. The length is 4. In the antenna 170 of FIG. 6 (c), the distance between the feeding element 130 and the non-feeding element 150 in FIG. 6 (b) is set to be about 1/20 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 170. .. That is, in FIG. 6 (c), the distance between the feeding element 130 and the non-feeding element 150 is narrower than that in FIG. 6 (b).

図６（ｄ）では、図６（ｃ）との比較を容易にするために、図１（ａ）のアンテナ１００が変形して示される。ここでは、無給電素子５０と総称される第１無給電素子５０ａから第８無給電素子５０ｈが給電素子３０の周囲に配置される。また、給電素子３０ではｘ軸方向の外縁部とｙ軸方向の外縁部とが交差しており、そのうちの少なくとも１つの長さ、つまりｘ軸方向とｙ軸方向の少なくとも１つの長さは、アンテナ１００の共振周波数における波長λの１／２の長さよりも短くされる。つまり、ｘ軸方向あるいはｙ軸方向において、給電素子３０の長さは給電素子１３０の長さよりも短い。さらに、各無給電素子５０において、給電素子３０に対向する側の外縁部の長さは、当該外縁部と同一方向の給電素子３０の長さよりも短くされる。例えば、第１無給電素子５０ａのｘ軸方向の長さは、給電素子３０のｘ軸方向の長さの１／２よりも短くされる。なお、このような給電素子３０と無給電素子５０との間の距離は、図６（ｃ）と同様に、アンテナ１００の共振周波数における波長λの約１／２０の長さにされる。 In FIG. 6 (d), the antenna 100 of FIG. 1 (a) is shown deformed in order to facilitate comparison with FIG. 6 (c). Here, the first non-feeding element 50a to the eighth non-feeding element 50h, which are collectively referred to as the non-feeding element 50, are arranged around the feeding element 30. Further, in the feeding element 30, the outer edge portion in the x-axis direction and the outer edge portion in the y-axis direction intersect, and at least one length thereof, that is, at least one length in the x-axis direction and the y-axis direction is set. It is shorter than half the length of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100. That is, in the x-axis direction or the y-axis direction, the length of the feeding element 30 is shorter than the length of the feeding element 130. Further, in each non-feeding element 50, the length of the outer edge portion on the side facing the feeding element 30 is shorter than the length of the feeding element 30 in the same direction as the outer edge portion. For example, the length of the first passive element 50a in the x-axis direction is shorter than ½ of the length of the feeding element 30 in the x-axis direction. The distance between the feeding element 30 and the non-feeding element 50 is set to a length of about 1/20 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100, as in FIG. 6C.

以下では、説明を明瞭にするために、図６（ａ）−（ｄ）のそれぞれを構造Ａ、構造Ｂ、構造Ｃ、構造Ｄとよぶ。図６（ｅ）は、周波数を変化させた場合のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を示す。ＶＳＷＲは低いほど特性がよいといえる。また、アンテナ１７０、アンテナ１００の共振周波数を含んだ帯域が所望帯域として示される。一方、図６（ｆ）は、周波数を変化させた場合のアンテナ利得を示す。アンテナ利得は高いほど特性がよいといえる。これらにおいて、構造Ｂ特性２１２は、構造Ａ特性２１０とほぼ同じになる。これは、図６（ｂ）において給電素子１３０と無給電素子１５０との間の距離が広すぎるので、無給電素子１５０が特性の改善に寄与しないからである。 Hereinafter, for the sake of clarity, each of FIGS. 6A and 6D will be referred to as a structure A, a structure B, a structure C, and a structure D. FIG. 6 (e) shows VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) when the frequency is changed. It can be said that the lower the VSWR, the better the characteristics. Further, a band including the resonance frequencies of the antenna 170 and the antenna 100 is shown as a desired band. On the other hand, FIG. 6 (f) shows the antenna gain when the frequency is changed. It can be said that the higher the antenna gain, the better the characteristics. In these, the structure B characteristic 212 becomes substantially the same as the structure A characteristic 210. This is because the distance between the feeding element 130 and the non-feeding element 150 in FIG. 6B is too wide, so that the non-feeding element 150 does not contribute to the improvement of the characteristics.

構造Ｃ特性２１４では、構造Ａ特性２１０と構造Ｂ特性２１２と比較して、所望帯域よりも低い周波数においてアンテナ利得が向上するが、所望帯域においてアンテナ利得が向上しない。これは、給電素子１３０と無給電素子１５０との間の距離が狭いので、給電素子１３０の実効長が等価的に長くなったように見なせ、これにより実効的な共振周波数が低くなるからである。 In the structure C characteristic 214, the antenna gain is improved at a frequency lower than the desired band as compared with the structure A characteristic 210 and the structure B characteristic 212, but the antenna gain is not improved in the desired band. This is because the distance between the feeding element 130 and the non-feeding element 150 is narrow, so that the effective length of the feeding element 130 can be regarded as being equivalently long, which lowers the effective resonance frequency. be.

構造Ｄ特性２１６では、構造Ａ特性２１０から構造Ｃ特性２１４と比較して、所望帯域においてＶＳＷＲとアンテナ利得がともに改善する。これは、所望帯域において放射パターンを変化させずにアンテナ利得が向上するともいえる。ここでも、給電素子３０と無給電素子５０との間の距離が狭いので、給電素子３０の実効長が等価的に長くなったように見なせる。しかしながら、給電素子３０の長さが所望帯域よりも高い共振周波数となるように設定されているので、無給電素子５０が配置された際に所望帯域で共振する。このように、給電素子３０におけるｘ軸方向あるいはｙ軸方向の長さは、アンテナ１００の共振周波数における波長λの１／２の長さよりも短くされる。また、各無給電素子５０において、給電素子３０に対向する側の外縁部の長さは、当該外縁部と同一方向の給電素子３０の長さよりも短くされる。 In the structure D characteristic 216, both VSWR and the antenna gain are improved in the desired band as compared with the structure A characteristic 210 to the structure C characteristic 214. This can be said to improve the antenna gain without changing the radiation pattern in the desired band. Again, since the distance between the feeding element 30 and the non-feeding element 50 is narrow, it can be considered that the effective length of the feeding element 30 is equivalently long. However, since the length of the feeding element 30 is set to have a resonance frequency higher than the desired band, when the non-feeding element 50 is arranged, it resonates in the desired band. As described above, the length of the feeding element 30 in the x-axis direction or the y-axis direction is shorter than the length of 1/2 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100. Further, in each non-feeding element 50, the length of the outer edge portion on the side facing the feeding element 30 is shorter than the length of the feeding element 30 in the same direction as the outer edge portion.

図７（ａ）−（ｃ）は、図１（ａ）の無給電素子の配置による効果を示す図である。図７（ａ）において、給電素子３０と無給電素子５０との間の距離をアンテナ１００の共振周波数における波長λの約１／２０の長さとしている。また、図７（ｂ）において、給電素子３０と無給電素子５０との間の距離をアンテナ１００の共振周波数における波長λの約１／５の長さとしている。ここでは、この距離について説明する。図７（ｃ）は、無給電素子５０の配置による効果を示しており、横軸が、波長λを単位とした距離を示し、縦軸が、無給電素子５０が配置されていない場合に対するアンテナ利得改善量を示す。なお、各無給電素子５０において、給電素子３０に対向する側の外縁部の長さは、アンテナ１００の共振周波数における波長λの１／４に設定されている。距離の増加とともにアンテナ利得改善量が小さくなる。そのため、複数の無給電素子５０のそれぞれと給電素子３０との間隔は、アンテナ１００の共振周波数における波長の１／１０の長さより短くされる。 7 (a)-(c) are diagrams showing the effect of the arrangement of the non-feeding element of FIG. 1 (a). In FIG. 7A, the distance between the feeding element 30 and the non-feeding element 50 is set to be about 1/20 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100. Further, in FIG. 7B, the distance between the feeding element 30 and the non-feeding element 50 is set to be about 1/5 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100. Here, this distance will be described. FIG. 7C shows the effect of the arrangement of the non-feeding element 50, the horizontal axis shows the distance in units of the wavelength λ, and the vertical axis shows the antenna for the case where the non-feeding element 50 is not arranged. The amount of gain improvement is shown. In each non-feeding element 50, the length of the outer edge portion on the side facing the feeding element 30 is set to 1/4 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100. The amount of improvement in antenna gain decreases as the distance increases. Therefore, the distance between each of the plurality of non-feeding elements 50 and the feeding element 30 is shorter than 1/10 of the wavelength at the resonance frequency of the antenna 100.

次に、給電素子３０とは非対向側の無給電素子５０の外縁部の長さを説明する。これは、図６（ｄ）における第１無給電素子５０ａのｙ軸方向の長さに相当する。図８は、無給電素子５０のサイズによる効果を示しており、横軸が、波長λを単位とした長さを示し、縦軸が、無給電素子５０が配置されていない場合に対するアンテナ利得改善量を示す。ここでは、給電素子３０と無給電素子５０との距離は、アンテナ１００の共振周波数における波長λの１／５０の長さとされ、給電素子３０に対向する側の無給電素子５０の外縁部の長さは、アンテナ１００の共振周波数における波長λの１／４の長さとされる。このような状況下において、給電素子３０とは非対向側の無給電素子５０の外縁部の長さが長くなるにつれて、アンテナ利得改善量は大きくなる。また、長さが０．３８λである場合に、アンテナ利得改善量は最大になる。さらに、長さが波長λの１／２に近づくと、アンテナ利得改善量は急激に減少する。 Next, the length of the outer edge portion of the non-feeding element 50 on the non-feeding side of the feeding element 30 will be described. This corresponds to the length of the first non-feeding element 50a in the y-axis direction in FIG. 6D. FIG. 8 shows the effect of the size of the non-feeding element 50, the horizontal axis shows the length in units of wavelength λ, and the vertical axis shows the improvement of the antenna gain when the non-feeding element 50 is not arranged. Indicates the amount. Here, the distance between the feeding element 30 and the non-feeding element 50 is set to 1/50 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100, and the length of the outer edge portion of the non-feeding element 50 on the side facing the feeding element 30. The length is 1/4 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 100. Under such circumstances, the amount of improvement in antenna gain increases as the length of the outer edge portion of the non-feeding element 50 on the side opposite to the feeding element 30 increases. Further, when the length is 0.38λ, the amount of improvement in antenna gain is maximized. Further, when the length approaches 1/2 of the wavelength λ, the amount of improvement in antenna gain decreases sharply.

これは、給電素子３０とは非対向側の無給電素子５０の長さが波長λの１／４程度であれば、無給電素子５０は所望帯域で共振せず、等価的に給電素子３０の一部として給電素子３０の近傍に電界が集中するが、当該長さが波長λの１／２程度になれば、無給電素子５０は所望帯域で共振するアンテナとして動作するため無給電素子５０にも電界が強く分布してしまい、電流分布に影響を及ぼし、放射パターンの乱れやアンテナのインピーダンスに影響が生じてしまうからである。これをまとめると、給電素子３０とは非対向側の無給電素子５０の長さは、ｘ軸方向とｙ軸方向の少なくとも１つの給電素子３０の長さよりも短くされるとともに、アンテナ１００の共振周波数における波長の１／５以上の長さにされる。 This is because if the length of the non-feeding element 50 on the non-feeding side of the feeding element 30 is about 1/4 of the wavelength λ, the non-feeding element 50 does not resonate in the desired band, and the feeding element 30 is equivalently used. An electric field is concentrated in the vicinity of the feeding element 30 as a part, but if the length becomes about 1/2 of the wavelength λ, the non-feeding element 50 operates as an antenna that resonates in a desired band, so that the feeding element 50 becomes a non-feeding element 50. This is because the electric field is strongly distributed, which affects the current distribution, disturbs the radiation pattern, and affects the impedance of the antenna. In summary, the length of the non-feeding element 50 on the non-feeding side of the feeding element 30 is shorter than the length of at least one feeding element 30 in the x-axis direction and the y-axis direction, and the resonance frequency of the antenna 100. The length is 1/5 or more of the wavelength in.

次に、無給電素子５０の配置を説明する。図９（ａ）−（ｆ）は、無給電素子５０の配置とサイズによる別の効果を示す。図９（ａ）は図６（ａ）に対応し、図９（ｂ）は図６（ｃ）に対応し、図９（ｃ）は図６（ｄ）に対応する。なお、図９（ａ）−（ｂ）において、給電素子１３０のｘ軸方向あるいはｙ軸方向の長さは、図６（ｄ）と同様に、アンテナ１７０の共振周波数における波長λの１／２の長さよりも短くされる。ここでは、説明を明瞭にするために、図９（ａ）−（ｃ）のそれぞれも構造Ａ、構造Ｃ、構造Ｄとよぶ。 Next, the arrangement of the non-feeding element 50 will be described. 9 (a)-(f) show another effect depending on the arrangement and size of the non-feeding element 50. 9 (a) corresponds to FIG. 6 (a), FIG. 9 (b) corresponds to FIG. 6 (c), and FIG. 9 (c) corresponds to FIG. 6 (d). In FIGS. 9 (a) and 9 (b), the length of the feeding element 130 in the x-axis direction or the y-axis direction is 1/2 of the wavelength λ at the resonance frequency of the antenna 170, as in FIG. 6 (d). Is shorter than the length of. Here, for the sake of clarity, each of FIGS. 9A and 9C is also referred to as a structure A, a structure C, and a structure D.

図９（ｄ）では、図９（ｃ）と比較して第７無給電素子５０ｇ、第８無給電素子５０ｈが追加される。具体的には、給電素子３０におけるｘ軸の正方向側およびｙ軸の正方向側の角部Ｃ１に接するように第７無給電素子５０ｇが配置される。また、給電素子３０におけるｘ軸の正方向側およびｙ軸の負方向側の角部Ｃ２に接するように第８無給電素子５０ｈが配置される。つまり、第２無給電素子５０ｂ、第７無給電素子５０ｇ、第３給電素子３０ｃは、給電素子３０の角部Ｃ１を囲むように配置され、第４無給電素子５０ｄ、第８無給電素子５０ｈ、第５無給電素子５０ｅは、給電素子３０の角部Ｃ２を囲むように配置される。このように図９（ｄ）では、図９（ｃ）よりも無給電素子５０の数が多くなり、無給電素子５０の素子面積の合計が大きくなる。ここでは、図９（ｄ）を構造Ｅとよぶ。 In FIG. 9D, the 7th non-feeding element 50g and the 8th non-feeding element 50h are added as compared with FIG. 9C. Specifically, the seventh non-feeding element 50g is arranged so as to be in contact with the corner portion C1 on the positive direction side of the x-axis and the positive direction side of the y-axis of the feeding element 30. Further, the eighth non-feeding element 50h is arranged so as to be in contact with the corner portion C2 on the positive direction side of the x-axis and the negative direction side of the y-axis of the feeding element 30. That is, the second non-feeding element 50b, the seventh non-feeding element 50g, and the third feeding element 30c are arranged so as to surround the corner portion C1 of the feeding element 30, and the fourth non-feeding element 50d and the eighth non-feeding element 50h. The fifth non-feeding element 50e is arranged so as to surround the corner portion C2 of the feeding element 30. As described above, in FIG. 9 (d), the number of non-feeding elements 50 is larger than that in FIG. 9 (c), and the total element area of the non-feeding elements 50 is larger. Here, FIG. 9D is referred to as a structure E.

図９（ｅ）は、構造Ａに対する構造Ｃ、構造Ｄ、構造Ｅのアンテナ利得改善量を示し、図９（ｆ）は、構造Ａに対する構造Ｃ、構造Ｄ、構造Ｅの効率改善量を示す。構造Ｄでは、構造Ｃと比較して、アンテナ利得改善量および効率改善量が大きくなっている。また、構造Ｅでは、構造Ｄと比較して、アンテナ利得改善量が同程度であるが、効率改善量が大きくなっている。そのため、無給電素子５０の素子面積を拡大することにより、アンテナ利得および効率が改善する。 9 (e) shows the amount of improvement of the antenna gain of the structure C, the structure D, and the structure E with respect to the structure A, and FIG. 9 (f) shows the amount of the efficiency improvement of the structure C, the structure D, and the structure E with respect to the structure A. .. In the structure D, the antenna gain improvement amount and the efficiency improvement amount are larger than those in the structure C. Further, in the structure E, the antenna gain improvement amount is about the same as that in the structure D, but the efficiency improvement amount is large. Therefore, by expanding the element area of the non-feeding element 50, the antenna gain and efficiency are improved.

次に、無給電素子５０のサイズを説明する。図１０（ａ）−（ｅ）は、無給電素子５０のサイズによる別の効果を示す。図１０（ａ）は、図９（ｅ）に示された無給電素子５０を、図１（ａ）の無給電素子５０の形状に近づけた構造を示す。前述のごとく、給電素子３０に対向する側の無給電素子５０の外縁部の長さは、当該外縁部と同一方向の給電素子３０の長さよりも短くされる。そのため、第１無給電素子５０ａ、第５無給電素子５０ｅのｘ軸方向の長さは、給電素子３０のｘ軸方向の長さよりも短くされ、第３無給電素子５０ｃのｙ軸方向の長さは、給電素子３０のｙ軸方向の長さよりも短くされる。ここでは、図１０（ａ）を構造Ｆとよぶ。 Next, the size of the non-feeding element 50 will be described. 10 (a)-(e) show another effect depending on the size of the non-feeding element 50. FIG. 10 (a) shows a structure in which the non-feeding element 50 shown in FIG. 9 (e) is close to the shape of the non-feeding element 50 in FIG. 1 (a). As described above, the length of the outer edge portion of the non-feeding element 50 on the side facing the feeding element 30 is shorter than the length of the feeding element 30 in the same direction as the outer edge portion. Therefore, the length of the first non-feeding element 50a and the fifth non-feeding element 50e in the x-axis direction is shorter than the length of the feeding element 30 in the x-axis direction, and the length of the third non-feeding element 50c in the y-axis direction. The length is shorter than the length of the feeding element 30 in the y-axis direction. Here, FIG. 10A is referred to as a structure F.

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の比較対象なるアンテナ１７０の構造を示す。給電素子１３０に対向する側の無給電素子１５０の外縁部の長さは、当該外縁部と同一方向の給電素子１３０の長さに等しくされる。そのため、第１無給電素子１５０ａ、第５無給電素子１５０ｅのｘ軸方向の長さは、給電素子１３０のｘ軸方向の長さに等しくされ、第５無給電素子１５０ｃのｙ軸方向の長さは、給電素子１３０のｙ軸方向の長さに等しくされる。ここでは、図１０（ｂ）を構造Ｇとよぶ。 10 (b) shows the structure of the antenna 170 to be compared with FIG. 10 (a). The length of the outer edge portion of the non-feeding element 150 on the side facing the feeding element 130 is equal to the length of the feeding element 130 in the same direction as the outer edge portion. Therefore, the lengths of the first non-feeding element 150a and the fifth non-feeding element 150e in the x-axis direction are equal to the length of the feeding element 130 in the x-axis direction, and the length of the fifth non-feeding element 150c in the y-axis direction. Is equal to the length of the feeding element 130 in the y-axis direction. Here, FIG. 10B is referred to as a structure G.

図１０（ｃ）は、構造Ｆに対して周波数を変化させた場合のＶＳＷＲを示す。無給電素子５０はＰ１付近で共振する。このＰ１の周波数は所望帯域から離れているので、所望帯域におけるＶＳＷＲに影響を及ぼさない。一方、図１０（ｄ）は、構造Ｇに対して周波数を変化させた場合のＶＳＷＲを示す。無給電素子１５０による共振はＰ２付近、つまり給電素子１３０の共振周波数近傍で共振する。このため、無給電素子１５０の共振により、所望帯域におけるＶＳＷＲが悪化する。図１０（ｅ）は、構造Ｆ、構造Ｇに対する所望帯域におけるアンテナ利得改善量を示す。ここで、アンテナ利得改善量が０ｄＢよりも小さい場合は特性が劣化していることを示す。前述と同様の理由によって、構造Ｆのアンテナ利得改善量は構造Ｇのアンテナ利得改善量よりも大きい。 FIG. 10 (c) shows VSWR when the frequency is changed with respect to the structure F. The non-feeding element 50 resonates in the vicinity of P1. Since the frequency of P1 is far from the desired band, it does not affect VSWR in the desired band. On the other hand, FIG. 10D shows VSWR when the frequency is changed with respect to the structure G. The resonance caused by the non-feeding element 150 resonates in the vicinity of P2, that is, in the vicinity of the resonance frequency of the feeding element 130. Therefore, the resonance of the non-feeding element 150 deteriorates VSWR in the desired band. FIG. 10E shows the amount of improvement in antenna gain in a desired band with respect to the structure F and the structure G. Here, when the amount of improvement in antenna gain is smaller than 0 dB, it indicates that the characteristics have deteriorated. For the same reason as described above, the antenna gain improvement amount of the structure F is larger than the antenna gain improvement amount of the structure G.

これまで説明したアンテナ１００のさまざまな変形例を説明する。図１１（ａ）−（ｄ）は、アンテナ１００の別の構造を示す斜視図である。図１１（ａ）は、１つ目の変形例に係るアンテナ１００を表面１２から見た場合の斜視図であり、図１１（ｂ）は、１つ目の変形例に係るアンテナ１００を裏面１４から見た場合の斜視図である。これらにはマイクロストリップライン１３８が使用されず、給電点４０による給電が裏面１４側からなされる。 Various modifications of the antenna 100 described so far will be described. 11 (a)-(d) are perspective views showing another structure of the antenna 100. FIG. 11A is a perspective view of the antenna 100 according to the first modification when viewed from the front surface 12, and FIG. 11B is a back surface 14 of the antenna 100 according to the first modification. It is a perspective view when viewed from. The microstrip line 138 is not used for these, and power is supplied from the back surface 14 side by the feeding point 40.

図１１（ｃ）は、２つ目の変形例に係るアンテナ１００を表面１２から見た場合の斜視図であり、図１１（ｄ）は、３つ目の変形例に係るアンテナ１００を表面１２から見た場合の斜視図である。これらでは、給電素子３０における対角線上で対向した角部に第１摂動部６０ａ、第２摂動部６０ｂが設けられる。第１摂動部６０ａ、第２摂動部６０ｂは、摂動部６０と総称され、給電素子３０の角部を切り欠いた形状を有する。摂動部６０によって、アンテナ１００から放射される電波が円偏波となる。なお、図１１（ｃ）ではマイクロストリップライン３８が配置され、図１１（ｄ）ではマイクロストリップライン３８が使用されず、給電点４０による給電が裏面１４側からなされる。 11 (c) is a perspective view when the antenna 100 according to the second modification is viewed from the surface 12, and FIG. 11 (d) shows the antenna 100 according to the third modification on the surface 12. It is a perspective view when viewed from. In these, the first perturbation unit 60a and the second perturbation unit 60b are provided at the diagonally opposed corner portions of the feeding element 30. The first perturbation unit 60a and the second perturbation unit 60b are collectively referred to as the perturbation unit 60, and have a shape in which a corner portion of the feeding element 30 is cut out. The radio wave radiated from the antenna 100 is circularly polarized by the perturbation unit 60. In addition, in FIG. 11C, the microstrip line 38 is arranged, in FIG. 11D, the microstrip line 38 is not used, and power is supplied from the back surface 14 side by the feeding point 40.

図１２（ａ）−（ｂ）は、アンテナ１００の構造を示す斜視図であり、具体的には、図１２（ａ）が４つ目の変形例に係るアンテナ１００を示し、図１２（ｂ）が５つ目の変形例に係るアンテナ１００を示す。これまでは、複数の無給電素子５０が給電素子３０の周囲の少なくとも一部に一重で配置される。一方、図１２（ａ）−（ｂ）では、複数の無給電素子５０が給電素子３０の周囲の少なくとも一部に二重で配置される。例えば、図１２（ａ）において、給電素子３０からｙ軸の正方向に向かって、第１無給電素子５０ａと第７無給電素子５０ｇの２つの無給電素子５０が並んで配置される。このような構造により、誘電体基板１０の端部の近くまで無給電素子５０が配置され、アンテナ利得が改善される。なお、図１２（ａ）ではマイクロストリップライン３８が配置され、図１２（ｂ）ではマイクロストリップライン３８が使用されず、給電点４０による給電が裏面１４側からなされる。 12 (a)-(b) are perspective views showing the structure of the antenna 100, specifically, FIG. 12 (a) shows the antenna 100 according to the fourth modification, and FIG. 12 (b). ) Indicates the antenna 100 according to the fifth modification. So far, a plurality of non-feeding elements 50 are singly arranged at least a part around the feeding element 30. On the other hand, in FIGS. 12 (a) and 12 (b), a plurality of non-feeding elements 50 are doubly arranged in at least a part around the feeding element 30. For example, in FIG. 12A, two non-feeding elements 50, a first non-feeding element 50a and a seventh non-feeding element 50g, are arranged side by side from the feeding element 30 in the positive direction of the y-axis. With such a structure, the non-feeding element 50 is arranged near the end of the dielectric substrate 10, and the antenna gain is improved. In addition, in FIG. 12A, the microstrip line 38 is arranged, in FIG. 12B, the microstrip line 38 is not used, and power is supplied from the back surface 14 side by the feeding point 40.

（３）第２領域２６が含まれた構造
これまでの説明では、図１（ａ）のアンテナ１００から第２領域２６を省略していた。以下では、第２領域２６を含めたアンテナ１００の構造を説明する。図１３は、給電点４０とスリット２２の配置による効果を示す。ここでは、４つの構造を説明する。構造Ｈから構造Ｊは、アンテナ１００の比較対象となるアンテナ１７０の構造を示す。構造Ｈは、図６（ａ）、図９（ａ）と同様の構造を有したアンテナ１７０である。マイクロストリップライン１３８は、給電素子１３０からｙ軸の負方向に延び、給電素子１３０側とは反対の端部において給電点１４０を接続する。また、誘電体基板１１０において給電素子１３０とは反対側にグランド素子１２０が配置される。ここで、グランド素子１２０、マイクロストリップライン１３８、給電点１４０は、グランド素子２０、マイクロストリップライン３８、給電点４０に対応する。構造Ｈの電流分布によって、前述のごとく、天頂方向へのアンテナ指向性が形成される。 (3) Structure in which the Second Region 26 is Included In the explanation so far, the second region 26 has been omitted from the antenna 100 in FIG. 1 (a). Hereinafter, the structure of the antenna 100 including the second region 26 will be described. FIG. 13 shows the effect of the arrangement of the feeding point 40 and the slit 22. Here, four structures will be described. Structures H to J indicate the structure of the antenna 170 to be compared with the antenna 100. The structure H is an antenna 170 having the same structure as those in FIGS. 6 (a) and 9 (a). The microstrip line 138 extends from the feeding element 130 in the negative direction of the y-axis and connects the feeding point 140 at the end opposite to the feeding element 130 side. Further, in the dielectric substrate 110, the ground element 120 is arranged on the side opposite to the power feeding element 130. Here, the ground element 120, the microstrip line 138, and the feeding point 140 correspond to the ground element 20, the microstrip line 38, and the feeding point 40. As described above, the current distribution of the structure H forms the antenna directivity in the zenith direction.

構造Ｉにおける誘電体基板１１０は、図１（ａ）の誘電体基板１０と同様に、ｙ軸方向よりもｘ軸方向に長い形状を有する。また、グランド素子１２０も、誘電体基板１１０の形状に合わせてｘ軸方向に長い形状を有する。構造Ｉの電流分布では、給電点１４０の近傍のグランド電流（Ａ３）が、ｘ軸方向に延びた誘電体基板１１０の外縁部に沿ってｘ軸の負方向に流れる（Ａ１、Ａ２）。グランド電流によるＡ１、Ａ２、Ａ３からの電波の放射では、前述の通り、アンテナ素子の放射端からグランド素子の回折端までの距離が不均一となるため、位相の打ち消し合う成分が生じる。その結果、天頂方向へのアンテナ指向性が崩れ、天頂方向のアンテナ利得が低減する。 The dielectric substrate 110 in the structure I has a shape longer in the x-axis direction than in the y-axis direction, like the dielectric substrate 10 in FIG. 1 (a). Further, the ground element 120 also has a long shape in the x-axis direction according to the shape of the dielectric substrate 110. In the current distribution of the structure I, the ground current (A3) in the vicinity of the feeding point 140 flows in the negative direction of the x-axis along the outer edge of the dielectric substrate 110 extending in the x-axis direction (A1, A2). In the radiation of radio waves from A1, A2, and A3 due to the ground current, as described above, the distance from the radiation end of the antenna element to the diffraction end of the ground element becomes non-uniform, so that components that cancel each other out are generated. As a result, the antenna directivity in the zenith direction is lost, and the antenna gain in the zenith direction is reduced.

構造Ｊにおける誘電体基板１１０は、構造Ｉにおける誘電体基板１１０と同じ形状を有する。一方、グランド素子１２０の代わりに、第１グランド素子１２０ａと第２グランド素子１２０ｂとが配置され、これらはスリット１２２によりグランド電位が分離される。また、第１グランド素子１２０ａ側が第１領域１２４とされ、第２グランド素子１２０ｂ側が第２領域１２６とされる。ここで、第１グランド素子１２０ａ、第２グランド素子１２０ｂ、スリット１２２、第１領域１２４、第２領域１２６は、第１グランド素子２０ａ、第２グランド素子２０ｂ、スリット２２、第１領域２４、第２領域２６に対応する。構造Ｊの電流分布では、スリット１２２による第１グランド素子１２０ａと第２グランド素子１２０ｂへの分離によって、ｘ軸方向に延びた誘電体基板１１０の外縁部に沿ってｘ軸の負方向に流れるグランド電流（Ａ１、Ａ２）が、構造Ｉの場合よりも小さくなる。その結果、打ち消し合う成分が小さくなり、天頂方向へのアンテナ指向性の崩れが抑制される。 The dielectric substrate 110 in the structure J has the same shape as the dielectric substrate 110 in the structure I. On the other hand, instead of the ground element 120, the first ground element 120a and the second ground element 120b are arranged, and the ground potential of these is separated by the slit 122. Further, the first ground element 120a side is designated as the first region 124, and the second ground element 120b side is designated as the second region 126. Here, the first ground element 120a, the second ground element 120b, the slit 122, the first region 124, and the second region 126 are the first ground element 20a, the second ground element 20b, the slit 22, the first region 24, and the second region 126. Corresponds to 2 regions 26. In the current distribution of the structure J, the ground flowing in the negative direction of the x-axis along the outer edge of the dielectric substrate 110 extending in the x-axis direction due to the separation of the first ground element 120a and the second ground element 120b by the slit 122. The current (A1, A2) is smaller than that of the structure I. As a result, the components that cancel each other out become smaller, and the collapse of the antenna directivity in the zenith direction is suppressed.

構造Ｋは、図１（ａ）のアンテナ１００から無給電素子５０を省略した構造に相当する。マイクロストリップライン３８は、給電素子３０からｘ軸の負方向に延び、給電素子３０側とは反対の端部において給電点４０を接続する。構造Ｋの電流分布では、スリット２２の付近に給電点４０を配置したことによって、スリット２２の付近のグランド電流（Ａ４）が増加する。しかしながら、ｘ軸方向に延びた誘電体基板１０の外縁部に沿ってｘ軸の負方向に流れるグランド電流（Ａ１、Ａ２）が構造Ｊの場合よりも小さくなる。その結果、打ち消し合う成分がさらに小さくなるとともに、天頂方向へのアンテナ指向性の崩れがさらに抑制されることによって、天頂方向のアンテナ利得が構造Ｈの場合に近くなる。 The structure K corresponds to a structure in which the non-feeding element 50 is omitted from the antenna 100 in FIG. 1 (a). The microstrip line 38 extends from the feeding element 30 in the negative direction of the x-axis and connects the feeding point 40 at the end opposite to the feeding element 30 side. In the current distribution of the structure K, the ground current (A4) in the vicinity of the slit 22 increases by arranging the feeding point 40 in the vicinity of the slit 22. However, the ground current (A1, A2) flowing in the negative direction of the x-axis along the outer edge of the dielectric substrate 10 extending in the x-axis direction is smaller than that of the structure J. As a result, the components that cancel each other out become smaller, and the collapse of the antenna directivity in the zenith direction is further suppressed, so that the antenna gain in the zenith direction becomes closer to that in the case of the structure H.

本実施例によれば、回路部が給電素子に囲まれるので、回路部を配置する場合であっても、入力特性および放射特性の乱れを抑制できる。また、入力特性および放射特性の乱れが抑制されるので、アンテナ特性（アンテナ利得、アンテナ効率）を向上できる。また、スルーホール部が配置されるので、グランド素子とランド部とを電気的に接続できる。また、穴部の径を、本アンテナの共振周波数における波長の１／８以下の長さにするので、本アンテナの電磁界への影響を低減できる。また、本アンテナの電磁界への影響が低減されるので、穴部による影響を低減できる。また、穴部の径を、本アンテナの共振周波数における波長の１／８以下の長さにするので、入力特性および放射特性を高く維持できる。また、入力特性および放射特性が高く維持されるので、穴部による影響を低減できる。 According to this embodiment, since the circuit unit is surrounded by the feeding element, it is possible to suppress the disturbance of the input characteristics and the radiation characteristics even when the circuit unit is arranged. Further, since the disturbance of the input characteristics and the radiation characteristics is suppressed, the antenna characteristics (antenna gain, antenna efficiency) can be improved. Further, since the through hole portion is arranged, the ground element and the land portion can be electrically connected. Further, since the diameter of the hole portion is set to a length of 1/8 or less of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the influence on the electromagnetic field of the present antenna can be reduced. Further, since the influence of the antenna on the electromagnetic field is reduced, the influence of the hole can be reduced. Further, since the diameter of the hole portion is set to a length of 1/8 or less of the wavelength at the resonance frequency of this antenna, the input characteristics and the radiation characteristics can be maintained high. Moreover, since the input characteristics and the radiation characteristics are maintained high, the influence of the holes can be reduced.

また、回路部のインピーダンスを高くするので、給電素子とグランド素子とを高周波的に切り離すことができる。また、給電素子とグランド素子とを高周波的に切り離すので、入力特性および放射特性の乱れを抑制できる。また、給電素子の中心から、本アンテナの共振周波数における波長の１／２０までの長さの範囲内に穴部を形成するので、本アンテナの共振周波数の変化を低減できる。また、本アンテナの共振周波数の変化が低減されるので、入力特性および放射特性の乱れを抑制できる。また、スタブパターンとして回路部を形成するので、アンテナ特性を維持しつつ、回路部品数を減少できる。また、回路部品数が減少するので、コストを低減できる。 Further, since the impedance of the circuit portion is increased, the feeding element and the ground element can be separated at a high frequency. Further, since the feeding element and the ground element are separated at a high frequency, it is possible to suppress the disturbance of the input characteristics and the radiation characteristics. Further, since the hole is formed within the length range from the center of the feeding element to 1/20 of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the change in the resonance frequency of the present antenna can be reduced. Further, since the change in the resonance frequency of this antenna is reduced, it is possible to suppress the disturbance of the input characteristics and the radiation characteristics. Further, since the circuit portion is formed as a stub pattern, the number of circuit parts can be reduced while maintaining the antenna characteristics. Moreover, since the number of circuit parts is reduced, the cost can be reduced.

また、給電素子の長さを本アンテナの共振周波数における波長の１／２の長さより短く、かつ無給電素子の長さを給電素子の長さよりも短くするので、共振周波数における給電素子と無給電素子との共振を抑制できる。また、共振周波数における給電素子と無給電素子との共振が抑制されるので、アンテナ特性を向上できる。また、無給電素子と給電素子との間隔を、本アンテナの共振周波数における波長の１／１０の長さより短くするので、無給電素子を反射板として使用できる。また、無給電素子が反射板として使用されるので、アンテナ特性を向上できる。また、給電素子とは非対向側の無給電素子の外縁部の長さは給電素子の長さよりも短いので、共振周波数における給電素子と無給電素子との共振を抑制できる。また、給電素子とは非対向側の無給電素子の外縁部の長さは、本アンテナの共振周波数における波長の１／５以上の長さであるので、アンテナ特性を向上できる。また、給電素子の角部を囲むように無給電素子を配置するので、素子面積を増加できる。また、摂動部を追加するので、円偏波に対応できる。 Further, since the length of the feeding element is shorter than the length of 1/2 of the wavelength at the resonance frequency of this antenna and the length of the non-feeding element is shorter than the length of the feeding element, the feeding element and the non-feeding element at the resonance frequency are not fed. Resonance with the element can be suppressed. Further, since the resonance between the feeding element and the non-feeding element at the resonance frequency is suppressed, the antenna characteristics can be improved. Further, since the distance between the non-feeding element and the feeding element is made shorter than 1/10 of the wavelength at the resonance frequency of this antenna, the non-feeding element can be used as a reflector. Further, since the non-feeding element is used as a reflector, the antenna characteristics can be improved. Further, since the length of the outer edge portion of the non-feeding element on the non-feeding side of the feeding element is shorter than the length of the feeding element, resonance between the feeding element and the non-feeding element at the resonance frequency can be suppressed. Further, since the length of the outer edge portion of the non-feeding element on the non-feeding side of the feeding element is 1/5 or more of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the antenna characteristics can be improved. Further, since the non-feeding element is arranged so as to surround the corner portion of the feeding element, the element area can be increased. In addition, since a perturbation part is added, it is possible to deal with circularly polarized light.

また、グランド素子にスリットを形成し、かつスリット側に給電素子を配置するので、グランド電流を低減できる。また、グランド電流が低減されるので、位相の打ち消し合う成分の放射が低減される。また、打ち消し合う成分の放射が低減されるので、アンテナ特性を向上できる。また、スリットの幅をある程度広くするので、第２グランド素子に流れるグランド電流を低減できる。また、第２グランド素子に流れるグランド電流が低減されるので、天頂方向のアンテナ特性を向上できる。また、第１グランド素子と第２グランド素子とにグランド電位を分離するので、打ち消し合う成分を放射するようなグランド電流が低減されて、アンテナ特性を向上できる。また、第２グランド素子に重複する領域に電気回路部を実装するので、アンテナの使用用途を拡大できる。 Further, since the slit is formed in the ground element and the feeding element is arranged on the slit side, the ground current can be reduced. Moreover, since the ground current is reduced, the radiation of the components that cancel each other out of phase is reduced. Moreover, since the radiation of the components that cancel each other out is reduced, the antenna characteristics can be improved. Further, since the width of the slit is widened to some extent, the ground current flowing through the second ground element can be reduced. Further, since the ground current flowing through the second ground element is reduced, the antenna characteristics in the zenith direction can be improved. Further, since the ground potential is separated into the first ground element and the second ground element, the ground current that radiates the components that cancel each other is reduced, and the antenna characteristics can be improved. Further, since the electric circuit unit is mounted in the region overlapping with the second ground element, the usage of the antenna can be expanded.

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the examples. This embodiment is an example, and it is understood by those skilled in the art that various modifications are possible in the combination of each of these components, and that such modifications are also within the scope of the present invention.

本発明の一態様の概要は、次の通りである。
（項目１−１）
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面側に配置されるグランド素子と、
前記誘電体基板の第２面側に配置される給電素子と、
前記給電素子の内側に配置される穴部と、
前記穴部の内側に配置されるランド部と、
前記給電素子と前記ランド部との間に配置される回路部と、
を備えることを特徴とするアンテナ。 The outline of one aspect of the present invention is as follows.
(Item 1-1)
Dielectric board and
A ground element arranged on the first surface side of the dielectric substrate and
A feeding element arranged on the second surface side of the dielectric substrate and
A hole arranged inside the power feeding element and
The land portion arranged inside the hole portion and the land portion
A circuit unit arranged between the power feeding element and the land unit,
An antenna characterized by being equipped with.

この態様によると、入力インピーダンスに影響を与えない位置に回路部を配置するため、アンテナ特性を向上できる。 According to this aspect, since the circuit unit is arranged at a position that does not affect the input impedance, the antenna characteristics can be improved.

（項目１−２）
前記誘電体基板を貫通し、前記グランド素子と前記ランド部とを接続するスルーホール部をさらに備えることを特徴とする項目１−１に記載のアンテナ。この場合、スルーホール部が配置されるので、グランド素子とランド部とを電気的に接続できる。
（項目１−３）
前記穴部の径は、本アンテナの共振周波数における波長の１／８以下の長さであることを特徴とする項目１−１または項目１−２に記載のアンテナ。この場合、穴部の径を、本アンテナの共振周波数における波長の１／８以下の長さにするので、穴部による影響を低減できる。
（項目１−４）
前記穴部は、前記給電素子の中心から、本アンテナの共振周波数における波長の１／２０までの長さの範囲内に形成されることを特徴とする項目１−１から項目１−３のいずれかに記載のアンテナ。この場合、給電素子の中心から、本アンテナの共振周波数における波長の１／２０までの長さの範囲内に穴部を形成するので、穴部による影響を低減できる。
（項目１−５）
前記回路部は、スタブパターンとして形成されることを特徴とする項目１−１から項目１−４のいずれかに記載のアンテナ。この場合、スタブパターンとして回路部を形成するので、回路部品数を減少できる。 (Item 1-2)
The antenna according to item 1-1, further comprising a through-hole portion that penetrates the dielectric substrate and connects the ground element and the land portion. In this case, since the through-hole portion is arranged, the ground element and the land portion can be electrically connected.
(Item 1-3)
The antenna according to item 1-1 or item 1-2, wherein the diameter of the hole portion is one-eighth or less of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna. In this case, since the diameter of the hole portion is set to a length of 1/8 or less of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the influence of the hole portion can be reduced.
(Item 1-4)
Any of items 1-1 to 1-3, wherein the hole portion is formed within a length range from the center of the feeding element to 1/20 of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna. The antenna described in Crab. In this case, since the hole is formed within the length range from the center of the feeding element to 1/20 of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the influence of the hole can be reduced.
(Item 1-5)
The antenna according to any one of items 1-1 to 1-4, wherein the circuit unit is formed as a stub pattern. In this case, since the circuit portion is formed as a stub pattern, the number of circuit components can be reduced.

（項目２−１）
アンテナであって、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の一面側に配置される給電素子と、
前記給電素子の周囲に配置される複数の無給電素子とを備え、
前記給電素子において交差する２つの外縁部のうちの少なくとも１つの方向における前記給電素子の長さは、本アンテナの共振周波数における波長の１／２の長さより短く、
前記複数の無給電素子のそれぞれにおいて、前記給電素子に対向する側の外縁部の長さは、前記給電素子の長さよりも短いことを特徴とするアンテナ。 (Item 2-1)
It ’s an antenna,
Dielectric board and
The feeding element arranged on one side of the dielectric substrate and
A plurality of non-feeding elements arranged around the feeding element are provided.
The length of the feeding element in at least one direction of the two intersecting outer edges of the feeding element is shorter than ½ of the wavelength at the resonance frequency of the antenna.
An antenna characterized in that, in each of the plurality of non-feeding elements, the length of the outer edge portion on the side facing the feeding element is shorter than the length of the feeding element.

この態様によると、給電素子の長さを本アンテナの共振周波数における波長の１／２の長さより短く、かつ無給電素子の長さを給電素子の長さよりも短くするので、アンテナ特性を向上できる。 According to this aspect, the length of the feeding element is shorter than the length of 1/2 of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, and the length of the non-feeding element is shorter than the length of the feeding element, so that the antenna characteristics can be improved. ..

（項目２−２）
前記複数の無給電素子のそれぞれと前記給電素子との間隔は、本アンテナの共振周波数における波長の１／１０の長さより短いことを特徴とする項目２−１に記載のアンテナ。この場合、無給電素子と給電素子との間隔を、本アンテナの共振周波数における波長の１／１０の長さより短くするので、無給電素子を反射板として使用できる。
（項目２−３）
前記複数の無給電素子のそれぞれにおいて、前記給電素子とは非対向側の外縁部の長さは、前記給電素子の長さよりも短いことを特徴とする項目２−１または項目２−２に記載のアンテナ。この場合、給電素子とは非対向側の無給電素子の外縁部の長さは給電素子の長さよりも短いので、アンテナ特性を向上できる。
（項目２−４）
前記複数の無給電素子のそれぞれにおいて、前記給電素子とは非対向側の外縁部の長さは、本アンテナの共振周波数における波長の１／５以上の長さであることを特徴とする項目２−３に記載のアンテナ。この場合、給電素子とは非対向側の無給電素子の外縁部の長さは、本アンテナの共振周波数における波長の１／５以上の長さであるので、アンテナ特性を向上できる。
（項目２−５）
前記無給電素子は、前記給電素子の角部を囲むように配置されることを特徴とする項目２−１から項目２−４のいずれかに記載のアンテナ。この場合、給電素子の角部を囲むように無給電素子を配置するので、素子面積を増加できる。 (Item 2-2)
Item 2. The antenna according to item 2-1, wherein the distance between each of the plurality of non-feeding elements and the feeding element is shorter than 1/10 of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna. In this case, since the distance between the non-feeding element and the feeding element is shorter than 1/10 of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the non-feeding element can be used as a reflector.
(Item 2-3)
Item 2. The item 2-1 or item 2-2, wherein the length of the outer edge portion of each of the plurality of non-feeding elements on the side non-facing the feeding element is shorter than the length of the feeding element. Antenna. In this case, since the length of the outer edge portion of the non-feeding element on the non-feeding side facing the feeding element is shorter than the length of the feeding element, the antenna characteristics can be improved.
(Item 2-4)
Item 2 characterized in that, in each of the plurality of non-feeding elements, the length of the outer edge portion on the side non-opposing to the feeding element is 1/5 or more of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna. The antenna according to -3. In this case, since the length of the outer edge portion of the non-feeding element on the non-feeding side of the feeding element is 1/5 or more of the wavelength at the resonance frequency of the present antenna, the antenna characteristics can be improved.
(Item 2-5)
The antenna according to any one of items 2-1 to 2-4, wherein the non-feeding element is arranged so as to surround a corner portion of the feeding element. In this case, since the non-feeding element is arranged so as to surround the corner portion of the feeding element, the element area can be increased.

（項目３−１）
誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１面側に配置されるグランド素子と、
前記グランド素子に形成されるスリットと、
前記誘電体基板の第２面側に配置される給電素子と、
前記給電素子に接続される給電点とを備え、
前記給電点は、前記給電素子に対して前記スリット側に配置されることを特徴とするアンテナ。 (Item 3-1)
Dielectric board and
A ground element arranged on the first surface side of the dielectric substrate and
The slit formed in the ground element and
A feeding element arranged on the second surface side of the dielectric substrate and
It has a feeding point connected to the feeding element, and has a feeding point.
The antenna is characterized in that the feeding point is arranged on the slit side with respect to the feeding element.

この態様によると、グランド素子にスリットを形成し、かつスリット側に給電素子を配置するので、位相の打ち消し合う成分を放射するようなグランド電流が低減されて、アンテナ特性を向上できる。 According to this aspect, since the slit is formed in the ground element and the feeding element is arranged on the slit side, the ground current that radiates the components whose phases cancel each other is reduced, and the antenna characteristics can be improved.

（項目３−２）
前記グランド素子は、
第１グランド素子と、
前記スリットを境界として、前記第１グランド素子からグランド電位が分離された第２グランド素子とを備え、
前記第１グランド素子は、前記第１面あるいは前記第２面と平行な投影面上において、前記給電素子に重複して配置されることを特徴とする項目３−１に記載のアンテナ。この場合、第１グランド素子と第２グランド素子とにグランド電位を分離するので、打ち消し合う成分を放射するようなグランド電流が低減されて、アンテナ特性を向上できる。
（項目３−３）
前記誘電体基板の第２面側に形成される電気回路部をさらに備え、
前記電気回路部は、前記第１面あるいは前記第２面と平行な投影面上において、前記第２グランド素子に重複して配置されることを特徴とする項目３−２に記載のアンテナ。この場合、第２グランド素子に重複する領域に電気回路部を実装するので、アンテナの使用用途を拡大できる。 (Item 3-2)
The ground element is
With the first ground element
A second ground element in which the ground potential is separated from the first ground element is provided with the slit as a boundary.
Item 3. The antenna according to item 3-1, wherein the first ground element is arranged overlapping with the feeding element on the first surface or a projection surface parallel to the second surface. In this case, since the ground potential is separated into the first ground element and the second ground element, the ground current that radiates the canceling components is reduced, and the antenna characteristics can be improved.
(Item 3-3)
Further, an electric circuit portion formed on the second surface side of the dielectric substrate is provided.
The antenna according to item 3-2, wherein the electric circuit unit is arranged overlapping with the second ground element on the first surface or a projection surface parallel to the second surface. In this case, since the electric circuit unit is mounted in the region overlapping the second ground element, the usage of the antenna can be expanded.

本発明の実施例において、給電素子３０には、穴部３２、ランド部３４が形成され、回路部３６が接続される。しかしながらこれに限らず例えば、穴部３２、ランド部３４、回路部３６が含まれなくてもよい。本変形例によれば、アンテナ１００の構造を簡易にできる。 In the embodiment of the present invention, the feeding element 30 is formed with a hole portion 32 and a land portion 34, and a circuit portion 36 is connected to the power feeding element 30. However, the present invention is not limited to this, and for example, the hole portion 32, the land portion 34, and the circuit portion 36 may not be included. According to this modification, the structure of the antenna 100 can be simplified.

本発明の実施例において、給電素子３０の周囲には複数の無給電素子５０が配置される。しかしながらこれに限らず例えば、複数の無給電素子５０が配置されなくてもよい。本変形例によれば、アンテナ１００の構造を簡易にできる。 In the embodiment of the present invention, a plurality of non-feeding elements 50 are arranged around the feeding element 30. However, the present invention is not limited to this, and for example, a plurality of non-feeding elements 50 may not be arranged. According to this modification, the structure of the antenna 100 can be simplified.

本発明の実施例において、誘電体基板１０には、第２グランド素子２０ｂ、第２領域２６、電気回路部４２が配置される。しかしながらこれに限らず例えば、第２グランド素子２０ｂ、第２領域２６、電気回路部４２が配置されなくてもよい。その際、誘電体基板１０は略正方形の形状を有する。本変形例によれば、アンテナ１００の構造を簡易にできる。 In the embodiment of the present invention, the second ground element 20b, the second region 26, and the electric circuit unit 42 are arranged on the dielectric substrate 10. However, the present invention is not limited to this, and for example, the second ground element 20b, the second region 26, and the electric circuit unit 42 may not be arranged. At that time, the dielectric substrate 10 has a substantially square shape. According to this modification, the structure of the antenna 100 can be simplified.

本実施例において、スリット２２は、誘電体基板１０をｙ軸方向に貫通するように形成される。しかしながらこれに限らず例えば、スリット２２が誘電体基板１０をｙ軸方向に貫通しなくてもよい。その際、第１グランド素子２０ａと第２グランド素子２０ｂの一部は接続される。本変形例によれば、構造の自由度を向上できる。 In this embodiment, the slit 22 is formed so as to penetrate the dielectric substrate 10 in the y-axis direction. However, the present invention is not limited to this, and for example, the slit 22 does not have to penetrate the dielectric substrate 10 in the y-axis direction. At that time, a part of the first ground element 20a and the second ground element 20b are connected. According to this modification, the degree of freedom of the structure can be improved.

本発明の実施例において、アンテナ１００はＥＴＣ車載器に使用され、かつアンテナ１００の共振周波数は５．８ＧＨｚ帯であるとされている。しかしながらこれに限らず例えば、アンテナ１００の使用用途および共振周波数はこれら以外であってもよい。本変形例によれば、アンテナ１００の適用範囲を拡大できる。 In the embodiment of the present invention, the antenna 100 is used for the ETC on-board unit, and the resonance frequency of the antenna 100 is in the 5.8 GHz band. However, the present invention is not limited to this, and for example, the intended use and resonance frequency of the antenna 100 may be other than these. According to this modification, the applicable range of the antenna 100 can be expanded.

１０ 誘電体基板、 １２ 表面、 １４ 裏面、 ２０ グランド素子、 ２２ スリット、 ２４ 第１領域、 ２６ 第２領域、 ３０ 給電素子、 ３２ 穴部、 ３４ ランド部、 ３６ 回路部、 ３８ マイクロストリップライン、 ４０ 給電点、 ４２ 電気回路部、 ４４ 同軸ケーブル、 ４６ スルーホール部、 ５０ 無給電素子、 ６０ 摂動部、 １００ アンテナ。 10 Dielectric board, 12 Front surface, 14 Back surface, 20 Ground element, 22 Slit, 24 1st area, 26 2nd area, 30 Feeding element, 32 Hole part, 34 Land part, 36 Circuit part, 38 Microstrip line, 40 Feed point, 42 electrical circuit section, 44 coaxial cable, 46 through hole section, 50 non-feed element, 60 perturbation section, 100 antenna.

Claims (3)

第１面と、前記第１面と反対の第２面を有する誘電体基板と、
前記第１面に配置され、面状の一つのグランド素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するように配置された給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第１無給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第２無給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第３無給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、かつ前記給電素子と離間し配置された第４無給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、
かつ、前記給電素子と離間し、
かつ、前記第１無給電素子、前記第２無給電素子、前記第３無給電素子及び前記第４無給電素子のいずれからも離間して、配置された第５無給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、
かつ、前記給電素子と離間し、
かつ、前記第１無給電素子、前記第２無給電素子、前記第３無給電素子、前記第４無給電素子、及び前記第５無給電素子のいずれからも離間して、配置された第６無給電素子と、
を少なくとも備えるアンテナ装置であって、
前記給電素子において交差する２つの外縁部のうち少なくとも一つは、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記給電素子において交差する２つの外縁部のうちの少なくとも１つの方向における前記給電素子の長さは、前記アンテナ装置の共振周波数における波長の１／２の長さより短く、
前記第１無給電素子において前記給電素子に対向する側の第１外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第１無給電素子の前記第１外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、
前記第２無給電素子において前記給電素子に対向する側の第２外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第２無給電素子の前記第２外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、
前記第３無給電素子において前記給電素子に対向する側の第３外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第３無給電素子の前記第３外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、
前記第４無給電素子において前記給電素子に対向する側の第４外縁部は、前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向するとともに、前記第４無給電素子の前記第４外縁部の長さは、前記給電素子の前記長さよりも短く、
前記給電素子は、前記第５無給電素子と前記第６無給電素子の間にあり、
前記給電素子は、平面視で少なくとも第１角と、前記第１角と対向する第２角を有する形状であって、
前記第５無給電素子の少なくとも一部が、前記給電素子の前記第１角を囲むように配置され、
前記第６無給電素子の少なくとも一部が、前記給電素子の前記第２角を囲むように配置された、
アンテナ装置。 A dielectric substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface,
A single planar ground element arranged on the first surface and
On the second surface, at least a part of the feeding element is arranged so as to face the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween.
On the second surface, at least a part of the first non-feeding element facing the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween and arranged apart from the feeding element.
On the second surface, at least a part of the second non-feeding element is arranged so as to face the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween and separated from the feeding element.
On the second surface, at least a part of the third non-feeding element is arranged so as to face the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween and separated from the feeding element.
On the second surface, at least a part of the fourth non-feeding element facing the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween and arranged apart from the feeding element.
On the second surface, at least a part thereof faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween.
At the same time, it is separated from the power feeding element.
Moreover, the fifth non-feeding element arranged apart from any of the first non-feeding element, the second non-feeding element, the third non-feeding element, and the fourth non-feeding element.
On the second surface, at least a part thereof faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween.
At the same time, it is separated from the power feeding element.
Moreover, the sixth is arranged apart from any of the first non-feeding element, the second non-feeding element, the third non-feeding element, the fourth non-feeding element, and the fifth non-feeding element. Passive repeater and
It is an antenna device equipped with at least
At least one of the two outer edge portions intersecting in the feeding element faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and at least one of the two outer edge portions intersecting in the feeding element. The length of the feeding element in one direction is shorter than ½ of the wavelength at the resonance frequency of the antenna device.
In the first non-feeding element, the first outer edge portion on the side facing the feeding element faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the first outer edge of the first non-feeding element. The length of the portion is shorter than the length of the feeding element,
In the second non-feeding element, the second outer edge portion on the side facing the feeding element faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the second outer edge of the second non-feeding element. the length of the parts are rather short than the length of the feed element,
In the third non-feeding element, the third outer edge portion on the side facing the feeding element faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the third outer edge of the third non-feeding element. The length of the portion is shorter than the length of the feeding element,
In the fourth non-feeding element, the fourth outer edge portion on the side facing the feeding element faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween, and the fourth outer edge of the fourth non-feeding element. The length of the portion is shorter than the length of the feeding element,
The feeding element is located between the fifth non-feeding element and the sixth non-feeding element.
The feeding element has a shape having at least a first angle and a second angle facing the first angle in a plan view.
At least a part of the fifth non-feeding element is arranged so as to surround the first corner of the feeding element.
At least a part of the sixth non-feeding element is arranged so as to surround the second corner of the feeding element.
Antenna device. 請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記給電素子は、前記一つの前記グランド素子との間で、前記共振周波数の交流電圧が印加される、
アンテナ装置。 The antenna device according to claim 1.
An AC voltage having a resonance frequency is applied to the feeding element with the one ground element.
Antenna device. 請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置であって、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、
かつ、前記給電素子と離間し、
かつ、前記第１無給電素子、前記第２無給電素子、前記第３無給電素子、前記第４無給電素子、前記第５無給電素子、及び前記第６無給電素子のいずれからも離間して、
配置された第７無給電素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記誘電体基板を挟んで前記一つの前記グランド素子に対向し、
かつ、前記給電素子と離間し、
かつ、前記第１無給電素子、前記第２無給電素子、前記第３無給電素子、前記第４無給電素子、前記第５無給電素子、前記第６無給電素子、及び前記第７無給電素子のいずれからも離間して、配置された第８無給電素子と、を更に備え、
前記給電素子は、前記第７無給電素子と前記第８無給電素子の間にあり、前記給電素子の前記形状は、平面視で更に第３角と、前記第３角と対向する第４角を有
し、
前記第７無給電素子の少なくとも一部が、前記給電素子の前記第３角を囲むように配置され、
前記第８無給電素子の少なくとも一部が、前記給電素子の前記第４角を囲むように配置された、
アンテナ装置。 The antenna device according to claim 1 or 2.
On the second surface, at least a part thereof faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween.
At the same time, it is separated from the power feeding element.
Further, it is separated from any of the first non-feeding element, the second non-feeding element, the third non-feeding element, the fourth non-feeding element, the fifth non-feeding element, and the sixth non-feeding element. hand,
The arranged 7th non-feeding element and
On the second surface, at least a part thereof faces the one ground element with the dielectric substrate interposed therebetween.
At the same time, it is separated from the power feeding element.
Moreover, the first non-feeding element, the second non-feeding element, the third non-feeding element, the fourth non-feeding element, the fifth non-feeding element, the sixth non-feeding element, and the seventh non-feeding element. Further equipped with an eighth non-feeding element, which is arranged apart from any of the elements.
The feeding element is located between the 7th non-feeding element and the 8th non-feeding element, and the shape of the feeding element is a third angle and a fourth angle facing the third angle in a plan view. Have,
At least a part of the 7th non-feeding element is arranged so as to surround the third corner of the feeding element.
At least a part of the eighth non-feeding element is arranged so as to surround the fourth corner of the feeding element.
Antenna device.

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