JP7077783B2 - Antenna element - Google Patents
Antenna element Download PDFInfo
- Publication number
- JP7077783B2 JP7077783B2 JP2018102970A JP2018102970A JP7077783B2 JP 7077783 B2 JP7077783 B2 JP 7077783B2 JP 2018102970 A JP2018102970 A JP 2018102970A JP 2018102970 A JP2018102970 A JP 2018102970A JP 7077783 B2 JP7077783 B2 JP 7077783B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- radiating element
- terminal
- width
- dielectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Details Of Aerials (AREA)
Description
本発明は、広帯域で使用可能なアンテナ装置を構成するために用いられるアンテナ素子に関する。 The present invention relates to an antenna element used to construct an antenna device that can be used in a wide band.
無線通信技術の一つとして、ウルトラワイドバンド（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ；以下、ＵＷＢと記す。）が知られている。ＵＷＢでは、例えば５００ＭＨｚ以上の広い帯域幅を使用した無線通信が行われる。 As one of the wireless communication techniques, an ultra wide band (Ultra Wide Band; hereinafter referred to as UWB) is known. In UWB, wireless communication using a wide bandwidth of, for example, 500 MHz or more is performed.
ＵＷＢに適したアンテナすなわち広帯域で使用可能なアンテナとしては、給電点およびグランド面から離れるに従って幅が大きくなる部分を含む板状の放射素子を備えたモノポールアンテナが知られている。上記の給電点およびグランド面から離れるに従って幅が大きくなる部分は、広帯域にわたって放射素子の入力インピーダンスをほぼ一定にする役割を有する。 As an antenna suitable for UWB, that is, an antenna that can be used in a wide band, a monopole antenna including a plate-shaped radiating element including a feeding point and a portion whose width increases as the distance from the ground surface increases is known. The portion whose width increases as the distance from the feeding point and the ground plane increases has a role of making the input impedance of the radiating element substantially constant over a wide band.
特許文献１には、上述のようなモノポールアンテナとして、誘電体基板と、この誘電体基板上に形成された薄型導電体によって構成されたアンテナ部とを備えたアンテナ装置が記載されている。
特に小型の通信機器に用いられるアンテナには、小型化が求められる。しかし、前述のような、給電点およびグランド面から離れるに従って幅が大きくなる部分を含む板状の放射素子を備えたモノポールアンテナでは、放射素子の占有面積が比較的大きくなるため、小型化することが難しいという問題点があった。 In particular, antennas used in small communication devices are required to be miniaturized. However, as described above, in a monopole antenna provided with a plate-shaped radiating element including a portion whose width increases as the distance from the feeding point and the ground surface increases, the occupied area of the radiating element becomes relatively large, so that the size is reduced. There was a problem that it was difficult.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、広帯域で使用可能で且つ小型化可能なアンテナ装置を実現することを可能にするアンテナ素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an antenna element capable of realizing an antenna device that can be used in a wide band and can be miniaturized.
本発明のアンテナ素子は、互いに分離された給電線と第１の放射素子を備えたアンテナ基板に搭載されるものである。本発明のアンテナ素子は、誘電体よりなると共に外面を有する素子本体と、素子本体の外面に配置された第１の端子および第２の端子と、導体よりなり、素子本体内に設けられた第２の放射素子とを備えている。 The antenna element of the present invention is mounted on an antenna substrate provided with a feeder line separated from each other and a first radiation element. The antenna element of the present invention is composed of an element main body made of a dielectric and having an outer surface, a first terminal and a second terminal arranged on the outer surface of the element main body, and a conductor, and is provided in the element main body. It is equipped with two radiating elements.
第２の放射素子は、第１の端子と第２の端子とを電気的に接続している。第１の端子は、アンテナ基板の給電線に接続されるものである。第２の端子は、アンテナ基板の第１の放射素子に接続されるものである。 The second radiating element electrically connects the first terminal and the second terminal. The first terminal is connected to the feeder line of the antenna board. The second terminal is connected to the first radiating element of the antenna substrate.
本発明のアンテナ素子において、素子本体の外面は、アンテナ基板に対向する対向面を含んでいてもよい。また、第２の放射素子は、対向面に平行な第１の方向に第１の端子から離れるに従って、対向面に平行で且つ第１の方向に垂直な第２の方向の幅が大きくなる幅変化部分を含んでいてもよい。第２の放射素子は、更に、幅変化部分に対して直列に設けられた線路部分を含んでいてもよい。線路部分は、第１および第２の方向に垂直な第３の方向の軸の周りを回る形状を有していてもよい。また、幅変化部分と線路部分は、第３の方向における互いに異なる位置に配置されていてもよい。 In the antenna element of the present invention, the outer surface of the element body may include a facing surface facing the antenna substrate. Further, the width of the second radiating element increases in the second direction parallel to the facing surface and perpendicular to the first direction as the distance from the first terminal increases in the first direction parallel to the facing surface. It may include a change part. The second radiating element may further include a line portion provided in series with the width changing portion. The track portion may have a shape that orbits around an axis in a third direction perpendicular to the first and second directions. Further, the width changing portion and the track portion may be arranged at different positions from each other in the third direction.
本発明のアンテナ素子によれば、アンテナ基板の給電線と第１の放射素子を、第２の放射素子を介して接続することができ、これにより、第１の放射素子と第２の放射素子を含み、広帯域で使用可能なアンテナ装置を実現することが可能になる。また、第２の放射素子は、誘電体よりなる素子本体内に設けられているため、小さくすることができる。そのため、本発明のアンテナ素子によれば、広帯域で使用可能で且つ小型化可能なアンテナ装置を実現することが可能になるという効果を奏する。 According to the antenna element of the present invention, the feeder line of the antenna substrate and the first radiating element can be connected via the second radiating element, whereby the first radiating element and the second radiating element can be connected. It becomes possible to realize an antenna device that can be used in a wide band including. Further, since the second radiating element is provided in the element main body made of a dielectric, the size can be reduced. Therefore, according to the antenna element of the present invention, it is possible to realize an antenna device that can be used in a wide band and can be miniaturized.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の平面図である。図１に示したように、アンテナ装置１は、本実施の形態に係るアンテナ基板１０およびアンテナ素子２０を備えている。アンテナ素子２０は、アンテナ基板１０に搭載されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of the
次に、図２ないし図５を参照して、アンテナ基板１０について詳しく説明する。図２は、アンテナ基板１０を示す平面図である。図３は、アンテナ基板１０の一部を示す平面図である。図４は、アンテナ基板１０の底面図である。図５は、アンテナ基板１０の一部を拡大して示す平面図である。
Next, the
図２に示したように、アンテナ基板１０は、基板本体１１と、第１のグランド層１２と、給電線１３と、平板状の第１の放射素子１４とを含んでいる。図３は、基板本体１１を示している。基板本体１１は、第１の誘電体によって構成されている。第１の誘電体としては、例えば、樹脂、ガラス、セラミックあるいは複合材料が用いられる。複合材料は、樹脂、ガラス、セラミックのうちの１つ以上を含んでいてもよい。第１の誘電体の比誘電率は、空気の比誘電率よりも大きい。基板本体１１は、互いに反対側に向いた第１の面１１Ａと第２の面１１Ｂ（図４参照）を有している。
As shown in FIG. 2, the
ここで、図１ないし図４に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。Ｚ方向は、基板本体１１の第１の面１１Ａに垂直で、第２の面１１Ｂから第１の面１１Ａに向かう方向である。Ｘ方向とＹ方向は、第１の面１１Ａに平行な方向である。Ｘ方向は本発明における第１の方向に対応し、Ｙ方向は本発明における第２の方向に対応し、Ｚ方向は本発明における第３の方向に対応する。また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。
Here, as shown in FIGS. 1 to 4, the X direction, the Y direction, and the Z direction are defined. The X, Y and Z directions are orthogonal to each other. The Z direction is perpendicular to the
図２に示したように、第１のグランド層１２および第１の放射素子１４は、導体よりなると共に、第１の面１１Ａに配置されている。
As shown in FIG. 2, the
図５に示したように、給電線１３は、第１の面１１Ａに配置された第１の接続部１３Ｃを含んでいる。第１の接続部１３Ｃの役割については、後で詳しく説明する。
As shown in FIG. 5, the
図２に示したように、本実施の形態では特に、第１のグランド層１２は、間隔を開けて配置された２つの部分１２Ａ，１２Ｂを含んでいる。そして、給電線１３は、第１の面１１Ａに配置されて、第１のグランド層１２の２つの部分１２Ａ，１２Ｂの間を通過するように延びている。給電線１３は、２つの部分１２Ａ，１２Ｂの間に位置する線路部１３Ｌと、突出部１３Ｐとを含んでいる。線路部１３Ｌは、第１の放射素子１４に最も近い端部を有している。突出部１３Ｐは、線路部１３Ｌの上記端部から第１の放射素子１４に向けて突出している。図５に示したように、本実施の形態では特に、給電線１３のうちの突出部１３Ｐが、第１の接続部１３Ｃを含んでいる。
As shown in FIG. 2, in particular in the present embodiment, the
第１の放射素子１４は、第１のグランド層１２および給電線１３に対して分離され、且つ第１のグランド層１２および第１の接続部１３Ｃに対して第１の面１１Ａに平行な第１の方向すなわちＸ方向に離れた位置に配置されている。
The
第１の放射素子１４は、第１の接続部１３Ｃに最も近い第１端１４Ｅ１と、Ｘ方向における第１端１４Ｅ１とは反対側の端である第２端１４Ｅ２とを有している。
The
また、第１の放射素子１４は、第１の幅変化部分１４Ａと、幅一定部分１４Ｂと、第２の接続部１４Ｃとを含んでいる。第１の幅変化部分１４Ａと幅一定部分１４Ｂは、Ｘ方向に、この順で並んでいる。図１および図２では、第１の幅変化部分１４Ａと幅一定部分１４Ｂとの境界を点線で示している。
Further, the
第１の幅変化部分１４Ａは、Ｘ方向に第１の接続部１３Ｃから離れるに従って、第１の面１１Ａに平行で且つ第１の方向に垂直な第２の方向すなわちＹ方向の幅が大きくなる部分である。本実施の形態では特に、第１の幅変化部分１４Ａは、台形形状を有している。しかし、第１の幅変化部分１４Ａの形状は、台形形状に限らず、半円形状等の他の形状であってもよい。
The width of the first
幅一定部分１４Ｂは、Ｘ方向の位置に関わらずにＹ方向の幅が一定の部分である。幅一定部分１４ＢのＹ方向の幅は、第１の幅変化部分１４ＡのＹ方向の幅の最大値と等しい。
The
本実施の形態では特に、第２の接続部１４Ｃは、第１の幅変化部分１４Ａ内に位置している。第２の接続部１４Ｃの役割については、後で詳しく説明する。第２の接続部１４Ｃは、第１端１４Ｅ１の近傍に位置している。ここで、図２に示したように、第１端１４Ｅ１から第２の接続部１４Ｃまでの距離を記号Ｌ１で表し、第１端１４Ｅ１から第２端１４Ｅ２までの距離を記号Ｌ２で表す。距離Ｌ１は、距離Ｌ２の１／１０以下であってもよい。第２の接続部１４Ｃは、第１端１４Ｅ１に接していてもよい。この場合、距離Ｌ１はゼロである。
In particular, in the present embodiment, the second connecting
図１、図２および図５に示したように、アンテナ基板１０は、更に、基板本体１１の第１の面１１Ａに配置された導体よりなる支持部１７，１８を含んでいる。支持部１７，１８は、突出部１３ＰのＹ方向の両側に、突出部１３Ｐに対して間隔を開けて配置されている。
As shown in FIGS. 1, 2 and 5, the
図３および図４に示したように、アンテナ基板１０は、更に、基板本体１１の第２の面１１Ｂに配置された導体よりなる第２のグランド層１５と、基板本体１１を貫通して、第１のグランド層１２と第２のグランド層１５を電気的に接続する複数のスルーホール１６とを含んでいる。図３において、複数の円は、全てスルーホール１６を表している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
次に、図６ないし図１０を参照して、アンテナ素子２０について詳しく説明する。図６は、アンテナ装置１におけるアンテナ素子２０およびその周辺を示す斜視図である。図７は、アンテナ素子２０を示す斜視図である。図８は、アンテナ素子２０の内部を示す斜視図である。
Next, the
アンテナ素子２０は、素子本体２１を含んでいる。素子本体２１は、外面を有している。素子本体２１は、基板本体１１を構成する第１の誘電体よりも比誘電率が大きい第２の誘電体によって構成されている。第２の誘電体としては、例えばセラミックが用いられる。第２の誘電体の比誘電率は、第１の誘電体の比誘電率の１．２倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましい。また、第２の誘電体の比誘電率は、５以上であることが好ましい。
The
図６および図７に示したように、素子本体２１は、例えば直方体形状を有している。この場合、素子本体２１の外面は、上面２１Ａと、底面２１Ｂと、４つの側面２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆを有している。上面２１Ａと底面２１Ｂは、Ｚ方向における素子本体２１の両端に位置している。底面２１Ｂは、アンテナ基板１０に対向する対向面である。前述の第１の方向すなわちＸ方向は、底面２１Ｂに平行な方向である。上面２１Ａは、底面２１Ｂの上方に位置している。側面２１Ｃ，２１Ｄは、Ｘ方向における素子本体２１の両端に位置している。側面２１Ｄは、側面２１Ｃに対してＸ方向の先に位置している。側面２１Ｅ，２１Ｆは、Ｙ方向における素子本体２１の両端に位置している。側面２１Ｆは、側面２１Ｅに対してＹ方向の先に位置している。
As shown in FIGS. 6 and 7, the element
アンテナ素子２０は、更に、いずれも素子本体２１の外面に配置された第１の端子Ｔ１、第２の端子Ｔ２および他の４つの端子Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６を含んでいる。端子Ｔ１，Ｔ３，Ｔ４は、上面２１Ａから側面２１Ｃを経由して底面２１Ｂにかけて配置されている。端子Ｔ３，Ｔ４は、端子Ｔ１のＹ方向の両側に、端子Ｔ１に対して間隔を開けて配置されている。端子Ｔ２，Ｔ５，Ｔ６は、上面２１Ａから側面２１Ｄを経由して底面２１Ｂにかけて配置されている。端子Ｔ５，Ｔ６は、端子Ｔ２のＹ方向の両側に、端子Ｔ２に対して間隔を開けて配置されている。
The
図８に示したように、アンテナ素子２０は、更に、第２の放射素子２２を含んでいる。第２の放射素子２２は、導体よりなり、素子本体２１内に設けられて、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを電気的に接続している。
As shown in FIG. 8, the
第２の放射素子２２は、主要導体層２３と、線路部分２４と、接続導体層３７１，３８１と、スルーホール３６Ｔ１，３７Ｔ１，３８Ｔ１，３８Ｔ２を含んでいる。
The
図９は、アンテナ素子２０における主要導体層２３およびその周辺を示す平面図である。図９に示したように、主要導体層２３は、幅一定部分２３Ａと、第２の幅変化部分２３Ｂと、幅一定部分２３Ｃとを含んでいる。幅一定部分２３Ａと第２の幅変化部分２３Ｂと幅一定部分２３Ｃは、Ｘ方向に、この順で並んでいる。図９では、幅一定部分２３Ａと第２の幅変化部分２３Ｂとの境界と、第２の幅変化部分２３Ｂと幅一定部分２３Ｃとの境界を、それぞれ点線で示している。
FIG. 9 is a plan view showing the
第２の幅変化部分２３Ｂは、第１の方向すなわちＸ方向に第１の端子Ｔ１から離れるに従って、第２の方向すなわちＹ方向の幅が大きくなる部分である。本実施の形態では特に、第２の幅変化部分２３Ｂは、台形形状を有している。しかし、第２の幅変化部分２３Ｂの形状は、台形形状に限らず、半円形状等の他の形状であってもよい。第２の幅変化部分２３Ｂを含む主要導体層２３は、第２の放射素子２２に含まれることから、第２の放射素子２２が第２の幅変化部分２３Ｂを含んでいるとも言える。
The second
幅一定部分２３Ａ，２３Ｃは、いずれも、Ｘ方向の位置に関わらずにＹ方向の幅が一定の部分である。幅一定部分２３ＡのＹ方向の幅は、第２の幅変化部分２３ＢのＹ方向の幅の最小値と等しい。幅一定部分２３ＣのＹ方向の幅は、第２の幅変化部分２３ＢのＹ方向の幅の最大値と等しい。幅一定部分２３Ａは、側面２１Ｃに位置して第１の端子Ｔ１に接する端面２３Ａａを有している。
The
図１０は、アンテナ素子２０における線路部分２４およびその周辺を示す平面図である。線路部分２４は、１つの導体層によって構成されている。図８および図１０に示したように、線路部分２４は、第１および第２の方向に垂直な第３の方向すなわちＺ方向の軸Ｃの周りを回る形状を有している。
FIG. 10 is a plan view showing the
図８に示したように、主要導体層２３と線路部分２４は、第３の方向すなわちＺ方向における互いに異なる位置に配置されている。従って、第２の幅変化部分２３Ｂと線路部分２４は、第３の方向すなわちＺ方向における互いに異なる位置に配置されている。本実施の形態では特に、線路部分２４は、主要導体層２３の下方に配置されている。
As shown in FIG. 8, the
図１０に示したように、線路部分２４は、互いに反対側に位置する第１端２４ａと第２端２４ｂを有している。第２端２４ｂは、側面２１Ｄに位置して、第２の端子Ｔ２に接している。
As shown in FIG. 10, the
図８に示したように、接続導体層３７１は、Ｚ方向に関して主要導体層２３と線路部分２４の間の位置に配置されている。接続導体層３８１は、Ｚ方向に関して主要導体層２３と接続導体層３７１の間の位置に配置されている。接続導体層３８１は、Ｙ方向に長い形状を有し、主要導体層２３の幅一定部分２３Ｃの下方に位置している。
As shown in FIG. 8, the connecting
スルーホール３６Ｔ１は、線路部分２４における第１端２４ａの近傍の部分と、接続導体層３７１とを接続している。スルーホール３７Ｔ１は、接続導体層３７１と接続導体層３８１とを接続している。スルーホール３８Ｔ１，３８Ｔ２は、接続導体層３８１におけるＹ方向の両端の近傍の２つの部分と、幅一定部分２３ＣにおけるＹ方向の両端の近傍の２つの部分とを接続している。
The through hole 36T1 connects a portion of the
第１の端子Ｔ１は、幅一定部分２３Ａ、第２の幅変化部分２３Ｂ、幅一定部分２３Ｃ、スルーホール３８Ｔ１，３８Ｔ２、接続導体層３８１、スルーホール３７Ｔ１、接続導体層３７１、スルーホール３６Ｔ１および線路部分２４を介して、第２の端子Ｔ２に電気的に接続されている。線路部分２４は、第２の幅変化部分２３Ｂに対して直列に設けられている。
The first terminal T1 has a
端子Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６には、素子本体２１内のいかなる導体も接続されていない。
No conductor in the
次に、図５、図６および図１１を参照して、アンテナ基板１０とアンテナ素子２０の接続関係について説明する。図１１は、アンテナ装置１におけるアンテナ素子２０およびその周辺を示す平面図である。
Next, the connection relationship between the
図５に示した第１の接続部１３Ｃは、アンテナ素子２０の第１の端子Ｔ１が接続される部分である。また、図５に示した第２の接続部１４Ｃは、アンテナ素子２０の第２の端子Ｔ２が接続される部分である。
The
図６および図１１に示したように、アンテナ素子２０は、第１の端子Ｔ１が第１の接続部１３Ｃ（図５参照）に接続され、第２の端子Ｔ２が第２の接続部１４Ｃ（図５参照）に接続されるように、アンテナ基板１０に搭載されている。アンテナ素子２０がアンテナ基板１０に搭載された状態において、端子Ｔ３は支持部１７に接続され、端子Ｔ４は支持部１８に接続され、端子Ｔ５，Ｔ６は第１の放射素子１４に接続されている。
As shown in FIGS. 6 and 11, in the
図１１に示したように、第２の幅変化部分２３ＢのＹ方向の幅の最大値は、第１の幅変化部分１４ＡのＹ方向の幅の最小値よりも小さい。
As shown in FIG. 11, the maximum value of the width of the second
本実施の形態では、素子本体２１は、積層された複数の誘電体層によって構成されている。以下、図１２ないし図１７を参照して、素子本体２１を構成する複数の誘電体層と、この複数の誘電体層に形成された複数の導体層および複数のスルーホールの構成の一例について説明する。
In the present embodiment, the element
この例では、素子本体２１は、積層された１０層の誘電体層を有している。以下、この１０層の誘電体層を、下から順に１層目ないし１０層目の誘電体層と呼ぶ。また、１層目ないし１０層目の誘電体層を、符号３１～４０で表す。
In this example, the
図１２は、１層目ないし５層目の誘電体層３１～３５の各々を示す平面図である。誘電体層３１～３５の各々には、導体層もスルーホールも形成されていない。
FIG. 12 is a plan view showing each of the first to fifth
図１３は、６層目の誘電体層３６のパターン形成面を示している。誘電体層３６のパターン形成面には、線路部分２４が形成されている。また、誘電体層３６には、スルーホール３６Ｔ１が形成されている。スルーホール３６Ｔ１は、線路部分２４における第１端２４ａの近傍の部分に接続されている。
FIG. 13 shows the pattern forming surface of the
図１４は、７層目の誘電体層３７のパターン形成面を示している。誘電体層３７のパターン形成面には、接続導体層３７１が形成されている。接続導体層３７１には、図１３に示したスルーホール３６Ｔ１が接続されている。また、誘電体層３７には、接続導体層３７１に接続されたスルーホール３７Ｔ１が形成されている。
FIG. 14 shows the pattern forming surface of the
図１５は、８層目の誘電体層３８のパターン形成面を示している。誘電体層３８のパターン形成面には、接続導体層３８１が形成されている。接続導体層３８１には、図１４に示したスルーホール３７Ｔ１が接続されている。また、誘電体層３８には、接続導体層３８１に接続されたスルーホール３８Ｔ１，３８Ｔ２が形成されている。
FIG. 15 shows the pattern forming surface of the
図１６は、９層目の誘電体層３９のパターン形成面を示している。誘電体層３９のパターン形成面には、主要導体層２３が形成されている。主要導体層２３の幅一定部分２３Ｃには、図１５に示したスルーホール３８Ｔ１，３８Ｔ２が接続されている。
FIG. 16 shows the pattern forming surface of the ninth layer of the
図１７は、１０層目の誘電体層４０のパターン形成面を示している。誘電体層４０のパターン形成面には、マークとして用いられる導体層４０１が形成されている。なお、図８では、導体層４０１を省略している。
FIG. 17 shows the pattern forming surface of the
素子本体２１は、６層目ないし１０層目の誘電体層３６～４０の各々のパターン形成面が下を向くように、１層目ないし１０層目の誘電体層３１～４０が積層されて構成される。１０層目の誘電体層４０におけるパターン形成面とは反対側の面は、上面２１Ａになる。
In the
以下、本実施の形態に係るアンテナ装置１の作用について説明する。アンテナ装置１は、アンテナ基板１０とアンテナ素子２０によって構成されている。アンテナ素子２０は、第１の端子Ｔ１が第１の接続部１３Ｃに接続され、第２の端子Ｔ２が第２の接続部１４Ｃに接続されるように、アンテナ基板１０に搭載されている。
Hereinafter, the operation of the
第１の端子Ｔ１が接続される第１の接続部１３Ｃは、給電線１３に設けられている。第２の端子Ｔ２が接続される第２の接続部１４Ｃは、第１の放射素子１４に設けられている。第１の放射素子１４は、第１のグランド層１２および給電線１３に対して分離され、且つ第１のグランド層１２および第１の接続部１３Ｃに対してＸ方向に離れた位置に配置されている。
The
アンテナ素子２０の第２の放射素子２２は、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを電気的に接続している。従って、第１の端子Ｔ１が第１の接続部１３Ｃに接続され、第２の端子Ｔ２が第２の接続部１４Ｃに接続されるように、アンテナ素子２０がアンテナ基板１０に搭載されることにより、アンテナ基板１０の給電線１３と第１の放射素子１４が、アンテナ素子２０の第２の放射素子２２を介して接続される。
The
アンテナ装置１は、モノポールアンテナとして機能する。接続された第１の放射素子１４および第２の放射素子２２は、モノポールアンテナの放射素子に相当する。第１の接続部１３Ｃは、給電点に相当する。第１のグランド層１２は、グランド面を構成する。
The
第１の放射素子１４は第１の幅変化部分１４Ａを含み、第２の放射素子２２は第２の幅変化部分２３Ｂを含んでいる。第１の幅変化部分１４Ａは、Ｘ方向に第１の接続部１３Ｃから離れるに従ってＹ方向の幅が大きくなる部分である。第２の幅変化部分２３Ｂは、Ｘ方向に第１の端子Ｔ１から離れるに従ってＹ方向の幅が大きくなる部分である。従って、第１の幅変化部分１４Ａと第２の幅変化部分２３Ｂは、いずれも、給電点およびグランド面から離れるに従って幅が大きくなる部分である。第１および第２の幅変化部分１４Ａ，２３Ｂは、広帯域にわたって、モノポールアンテナの放射素子に相当する第１および第２の放射素子１４，２２の入力インピーダンスをほぼ一定にする役割を有する。これにより、アンテナ装置１は、特に、広帯域で使用可能なモノポールアンテナとして機能する。従って、アンテナ装置１は、ＵＷＢに適している。
The
次に、第１の比較例のアンテナ装置および第２の比較例のアンテナ装置と比較しながら、本実施の形態に係るアンテナ装置１の効果について説明する。
Next, the effect of the
第１の比較例のアンテナ装置は、給電点を含む給電線と、グランド面と、第１の誘電体よりなる基板上に配置された放射素子を備えている。第１の比較例における放射素子は、１つの導体層によって構成され、給電点に直接接続されている。第１の比較例における放射素子は、Ｘ方向に、給電点およびグランド面から離れるに従ってＹ方向の幅が大きくなる部分を含んでいる。第１の比較例における放射素子は、本実施の形態における第１および第２の放射素子１４，２２の代わりとなるものである。
The antenna device of the first comparative example includes a feeder line including a feeder point, a ground surface, and a radiating element arranged on a substrate made of a first dielectric. The radiating element in the first comparative example is composed of one conductor layer and is directly connected to the feeding point. The radiating element in the first comparative example includes a portion in the X direction in which the width in the Y direction increases as the distance from the feeding point and the ground plane increases. The radiating element in the first comparative example is a substitute for the first and
第１の比較例のアンテナ装置では、放射素子の占有面積が比較的大きくなるため、小型化することが難しいという問題点がある。 The antenna device of the first comparative example has a problem that it is difficult to reduce the size because the occupied area of the radiating element is relatively large.
本実施の形態に係るアンテナ装置１では、前述のように、接続された第１の放射素子１４および第２の放射素子２２がモノポールアンテナの放射素子に相当する。本実施の形態では、第２の放射素子２２は、第２の誘電体よりなる素子本体２１内に設けられているため、第２の放射素子２２と同等の機能を有するが誘電体内に設けられていない放射素子に比べて、小さくすることができる。これにより、アンテナ装置１を小型化することが可能になる。
In the
以下、第１の比較例における放射素子と、本実施の形態における第１および第２の放射素子１４，２２とを詳細に比較する。ここでは、便宜上、第１の比較例における放射素子を、本実施の形態における第１の放射素子１４に対応する第１の部分と、本実施の形態における第２の放射素子２２に対応する第２の部分とに分ける。第１の部分の形状は、第１の放射素子１４の形状と同じかほぼ同じである。
Hereinafter, the radiating element in the first comparative example and the first and
次に、第２の部分と第２の放射素子２２とを比較する。第２の放射素子２２は、第１の誘電体よりも比誘電率が大きい第２の誘電体よりなる素子本体２１内に設けられている。同じ周波数に対応する波長を比較すると、第２の誘電体内における波長は、空気中における波長および第１の誘電体内における波長よりも短い。そのため、第２の部分と第２の放射素子２２とで、同じ電気長に対応する物理長を比較すると、第２の放射素子２２における物理長は、第２の部分における物理長よりも短くなる。また、第２の放射素子２２の第２の幅変化部分２３Ｂの形状は、第２の部分のうちの、第２の幅変化部分２３Ｂに対応する部分よりも小さくなる。
Next, the second portion and the
以上のことから、第１および第２の放射素子１４，２２の合計の電気長に対応する物理長は、第１の比較例における放射素子の電気長に対応する物理長よりも短くなる。また、第１および第２の放射素子１４，２２の占有面積は、第１の比較例における放射素子の占有面積よりも小さくなる。そのため、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、第１の比較例のアンテナ装置に比べて、小型化することが可能である。
From the above, the physical length corresponding to the total electric length of the first and
また、本実施の形態では、第２の放射素子２２は、第２の幅変化部分２３Ｂに対して直列に設けられた線路部分２４を含んでいる。線路部分２４も含めた第２の放射素子２２の電気長と第１の放射素子１４の電気長の合計は、アンテナ装置１の最低使用周波数によって決まる。線路部分２４は、Ｚ方向の軸Ｃの周りを回る形状を有している。また、第２の幅変化部分２３Ｂと線路部分２４は、Ｚ方向における互いに異なる位置に配置されている。これらのことから、本実施の形態によれば、第２の放射素子２２が線路部分２４を含まない場合に比べて、給電点である第１の接続部１３Ｃから、第１の放射素子１４の第２端１４Ｅ２までの距離を短くすることができる。これにより、アンテナ装置１をより小型化することが可能になる。
Further, in the present embodiment, the
次に、第２の比較例のアンテナ装置について説明する。第２の比較例のアンテナ装置は、給電点を含む給電線と、グランド面と、第２の誘電体よりなる誘電体本体内に設けられた放射素子とを備えている。第２の誘電体はセラミックである。第２の比較例における放射素子は、１つの導体層によって構成され、給電点に直接接続されている。第２の比較例における放射素子は、Ｘ方向に、給電点およびグランド面から離れるに従ってＹ方向の幅が大きくなる部分を含んでいる。第２の比較例における放射素子は、本実施の形態における第１および第２の放射素子１４，２２の代わりとなるものである。
Next, the antenna device of the second comparative example will be described. The antenna device of the second comparative example includes a feeder line including a feeder point, a ground surface, and a radiating element provided in a dielectric body made of the second dielectric. The second dielectric is ceramic. The radiating element in the second comparative example is composed of one conductor layer and is directly connected to the feeding point. The radiating element in the second comparative example includes a portion in the X direction in which the width in the Y direction increases as the distance from the feeding point and the ground plane increases. The radiating element in the second comparative example is a substitute for the first and
第２の比較例では、第１の比較例に比べて、放射素子を小さくすることができる。しかし、それでも、第２の比較例における放射素子の形状は比較的大きくなる。そのため、誘電体本体も比較的大きくなる。この場合、セラミックよりなる誘電体本体が破損しやすくなる。従って、第２の比較例のアンテナ装置では、構造上の信頼性が劣るという問題点がある。 In the second comparative example, the radiating element can be made smaller than that in the first comparative example. However, even so, the shape of the radiating element in the second comparative example becomes relatively large. Therefore, the dielectric body is also relatively large. In this case, the dielectric body made of ceramic is liable to be damaged. Therefore, the antenna device of the second comparative example has a problem that the structural reliability is inferior.
これに対し、本実施の形態では、比較的大きい第１の放射素子１４は基板本体１１の第１の面１１Ａに配置され、比較的小さい第２の放射素子２２が素子本体２１内に設けられている。そのため、本実施の形態では、素子本体２１は、小さく、破損しにくい。従って、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、構造上の信頼性が高い。
On the other hand, in the present embodiment, the relatively large
以上説明したように、本実施の形態によれば、広帯域で使用可能で且つ小型化可能であると共に、構造上の信頼性の高いアンテナ装置１を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize an
また、本実施の形態に係るアンテナ基板１０では、第１の放射素子１４が第１のグランド層１２および給電線１３に対して分離され、給電線１３に第１の接続部１３Ｃが設けられ、第１の放射素子１４に第２の接続部１４Ｃが設けられている。このような構成のアンテナ基板１０によれば、給電線１３と第１の放射素子１４の間に、アンテナ素子２０の素子本体２１内に設けられた第２の放射素子２２を介在させることが可能になる。これにより、第１の放射素子１４と第２の放射素子２２を含み、広帯域で使用可能で且つ小型化可能なアンテナ装置１を実現することが可能になる。なお、基板本体上に互いに直接接続された放射素子と給電線が設けられた構成のアンテナ基板では、給電線と放射素子の間に、アンテナ素子に設けられた他の放射素子を介在させて、広帯域で使用可能で且つ小型化可能なモノポールアンテナを実現することは不可能である。
Further, in the
また、本実施の形態に係るアンテナ素子２０では、素子本体２１内に設けられた第２の放射素子２２が、素子本体２１の外面に配置された第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを電気的に接続している。このような構成のアンテナ素子２０によれば、アンテナ基板１０の給電線１３と第１の放射素子１４を、素子本体２１内に設けられた第２の放射素子２２を介して接続することができる。これにより、第１の放射素子１４と第２の放射素子２２を含み、広帯域で使用可能で且つ小型化可能なアンテナ装置１を実現することが可能になる。なお、素子本体内に設けられた放射素子が、給電点に接続される端子にのみ接続された構成のアンテナ素子では、素子本体内に設けられた放射素子を、アンテナ基板に設けられた他の放射素子に接続して、広帯域で使用可能で且つ小型化可能なモノポールアンテナを実現することは不可能である。
Further, in the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、給電線は、基板本体１１の第１の面１１Ａに配置された第１の接続部と、基板本体１１の第２の面１１Ｂに配置された線路部と、基板本体１１を貫通して第１の接続部と線路部とを接続するスルーホールとを含む構成であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, the feeder penetrates the first connection portion arranged on the
また、第１の放射素子１４は、幅一定部分１４Ｂを含んでいなくてもよい。また、第２の放射素子２２は、幅一定部分２３Ａ，２３Ｃの少なくとも一方を含んでいなくてもよい。また、第２の放射素子２２は、線路部分２４を含んでいなくてもよい。
Further, the
１…アンテナ装置、１０…アンテナ基板、１１…基板本体、１２…第１のグランド層、１３…給電線、１３Ｃ…第１の接続部、１４…第１の放射素子、１４Ａ…第１の幅変化部分、１４Ｃ…第２の接続部、１５…第２のグランド層、１６…スルーホール、２０…アンテナ素子、２１…素子本体、Ｔ１…第１の端子、Ｔ２…第２の端子、２２…第２の放射素子、２３…主要導体層、２３Ｂ…第２の幅変化部分、２４…線路部分。 1 ... Antenna device, 10 ... Antenna board, 11 ... Board body, 12 ... First ground layer, 13 ... Feed line, 13C ... First connection, 14 ... First radiation element, 14A ... First width Change part, 14C ... second connection part, 15 ... second ground layer, 16 ... through hole, 20 ... antenna element, 21 ... element body, T1 ... first terminal, T2 ... second terminal, 22 ... Second radiating element, 23 ... main conductor layer, 23B ... second width changing portion, 24 ... line portion.
Claims (3)
誘電体よりなると共に外面を有する素子本体と、
前記素子本体の前記外面に配置された第１の端子および第２の端子と、
導体よりなり、前記素子本体内に設けられた第２の放射素子とを備え、
前記第２の放射素子は、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続し、
前記第１の端子は、前記アンテナ基板の前記給電線に接続されるものであり、
前記第２の端子は、前記アンテナ基板の前記第１の放射素子に接続されるものであり、
前記素子本体の前記外面は、前記アンテナ基板に対向する対向面を含み、
前記第２の放射素子は、前記対向面に平行な第１の方向に前記第１の端子から離れるに従って、前記対向面に平行で且つ前記第１の方向に垂直な第２の方向の幅が大きくなる幅変化部分を含むことを特徴とするアンテナ素子。 An antenna element mounted on an antenna board provided with a feeder line separated from each other and a first radiation element.
An element body that is made of a dielectric and has an outer surface,
The first terminal and the second terminal arranged on the outer surface of the element body,
It is made of a conductor and is provided with a second radiating element provided in the element body.
The second radiating element electrically connects the first terminal and the second terminal.
The first terminal is connected to the feeder line of the antenna board.
The second terminal is connected to the first radiation element of the antenna board, and is connected to the first radiation element.
The outer surface of the element body includes a facing surface facing the antenna substrate.
The width of the second radiating element in the second direction parallel to the facing surface and perpendicular to the first direction increases as the distance from the first terminal increases in the first direction parallel to the facing surface. An antenna element characterized by including a large width changing portion.
前記線路部分は、前記第１および第２の方向に垂直な第３の方向の軸の周りを回る形状を有していることを特徴とする請求項１記載のアンテナ素子。 The second radiating element further includes a line portion provided in series with the width changing portion.
The antenna element according to claim 1, wherein the line portion has a shape that revolves around an axis in a third direction perpendicular to the first and second directions.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018102970A JP7077783B2 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Antenna element |
| DE102019109762.2A DE102019109762B4 (en) | 2018-05-30 | 2019-04-12 | ANTENNA SYSTEM, ANTENNA SUBSTRATE, AND ANTENNA ELEMENT |
| US16/390,346 US10965036B2 (en) | 2018-05-30 | 2019-04-22 | Antenna system, antenna substrate, and antenna element |
| CN201910461413.2A CN110556622B (en) | 2018-05-30 | 2019-05-30 | Antenna device, antenna substrate, and antenna element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018102970A JP7077783B2 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Antenna element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019208148A JP2019208148A (en) | 2019-12-05 |
| JP7077783B2 true JP7077783B2 (en) | 2022-05-31 |
Family
ID=68768676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018102970A Active JP7077783B2 (en) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Antenna element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7077783B2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012114579A (en) | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Tdk Corp | Antenna device and frequency adjustment method therefor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3783447B2 (en) * | 1998-03-18 | 2006-06-07 | 株式会社村田製作所 | Antenna device and portable radio using the same |
-
2018
- 2018-05-30 JP JP2018102970A patent/JP7077783B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012114579A (en) | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Tdk Corp | Antenna device and frequency adjustment method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019208148A (en) | 2019-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI632731B (en) | Antenna substrate | |
| US7026999B2 (en) | Pattern antenna | |
| US10741908B2 (en) | Antenna system and antenna module with reduced interference between radiating patterns | |
| JP5645118B2 (en) | Antenna device | |
| US10141637B2 (en) | Pattern antenna | |
| TWI630760B (en) | Split ring resonator (srr) antenna | |
| JP7145750B2 (en) | Antennas and communication equipment | |
| JPWO2019208140A5 (en) | ||
| CN113764877B (en) | Antenna device | |
| JP7024606B2 (en) | Antenna device and antenna board | |
| JP7077783B2 (en) | Antenna element | |
| JP6841905B2 (en) | Antenna on the protrusion of the multilayer ceramic structure | |
| CN110556622B (en) | Antenna device, antenna substrate, and antenna element | |
| US6727858B2 (en) | Circularly polarized wave antenna suitable for miniaturization | |
| JP6761480B2 (en) | Antenna, module board and module | |
| US20140043190A1 (en) | Planar inverted f antenna structure | |
| JP6807946B2 (en) | Antenna, module board and module | |
| TWI524589B (en) | Low impedance slot fed antenna | |
| CN113826282A (en) | Dual-polarized antenna powered by displacement series connection | |
| JP7282570B2 (en) | Antennas and semiconductor devices | |
| US11978967B2 (en) | UWB antenna | |
| US11763124B2 (en) | RFID tag | |
| JP4914804B2 (en) | Electronic element | |
| JP7041580B2 (en) | Antennas, module boards and modules | |
| JP6857314B2 (en) | Antenna device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20190125 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211202 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220111 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220202 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220329 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220404 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220419 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220502 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7077783 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |