WO2020008980A1 - アンテナ装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an antenna device.
- Patent Document 1 describes a monopole antenna with a conductive reflector.
- the monopole antenna with a conductor reflector of Patent Document 1 has a monopole antenna element provided on a ground plane and a conductor reflector provided in parallel with the monopole antenna element.
- radio waves are radiated in a direction perpendicular to the conductor reflector and also in a direction parallel to the conductor reflector. For this reason, the signal gain in the direction opposite to the conductor reflector with respect to the monopole antenna element may be reduced.
- An object of the present invention is to provide an antenna device capable of improving directivity in a direction perpendicular to an end face of a base.
- An antenna device includes a first surface, a second surface facing the first surface, a first end surface and a second end surface connecting the first surface and the second surface.
- a first antenna element that extends in a direction perpendicular to the first antenna element and that is provided adjacent to the first antenna element and extends in a direction perpendicular to the first surface of the base
- a second antenna element functioning as, a ground layer provided on the base, a connection wiring provided on the base, and connecting the first antenna element and the second antenna element, and a connection wiring provided on the base, A power supply line connected to the connection wiring;
- the two antenna elements are provided along at least one end face of the fourth end face from the first end face, overlap the first reflector in a side view from a direction perpendicular to the at least one end face, and , In plan view, between the at least one end face and the first reflector.
- the directivity in the direction perpendicular to the end surface of the base can be improved.
- FIG. 1 is a transparent perspective view of the antenna device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a plan view of the antenna device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III 'of FIG.
- FIG. 4 is a sectional view of a first reflector according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of an antenna device according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 6 is a transparent perspective view of the antenna device according to the second embodiment.
- FIG. 7 is a plan view of the antenna device according to the second embodiment.
- FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII 'in FIG.
- FIG. 9 is a plan view of the antenna device according to the third embodiment.
- FIG. 10 is a plan view of the antenna device according to the fourth embodiment.
- FIG. 11 is a transparent perspective view showing a region A of FIG. 10 in a partially enlarged manner.
- FIG. 12 is a sectional view taken along the line XII-XII 'of FIG.
- FIG. 13 is a plan view of an antenna device according to a first modification of the fourth embodiment.
- FIG. 14 is a transparent perspective view showing a region A of FIG. 13 in a partially enlarged manner.
- FIG. 15 is a transparent perspective view for explaining a first reflector according to a second modification of the fourth embodiment.
- FIG. 16 is a transparent perspective view of the antenna device according to the fifth embodiment.
- FIG. 17 is a sectional view taken along line XV-XV 'in FIG. FIG.
- FIG. 18 is a sectional view taken along the line XVI-XVI 'in FIG.
- FIG. 19 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electronic device according to the sixth embodiment.
- FIG. 20 is a cross-sectional view of an electronic device according to a first modification of the sixth embodiment.
- FIG. 21 is a cross-sectional view of an electronic device according to a second modification of the sixth embodiment.
- FIG. 22 is a cross-sectional view of an electronic device according to a third modification of the sixth embodiment.
- FIG. 1 is a transparent perspective view of the antenna device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a plan view of the antenna device according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III ′ of FIG.
- the antenna device 1 of the present embodiment transmits and receives signals in, for example, a quasi-millimeter wave band or a millimeter wave band (for example, 20 GHz or more and 300 GHz or less).
- the present invention is not limited to this, and the antenna device 1 may transmit and receive signals in the microwave band of 10 GHz or less.
- the antenna device 1 includes a base 2, a set of monopole antennas 3, a first reflector 4, a feed line 33, a connection wiring 34, a first ground layer 21, It has two ground layers 22 (see FIG. 3) and a resin layer 8.
- the base 2 has a first surface 2a and a second surface 2b opposite to the first surface 2a.
- a low-temperature co-fired ceramic multilayer substrate LTC (Low Temperature Co-fired Ceramic) multilayer substrate
- the base 2 has a plurality of insulating layers stacked in the Z direction. Each insulating layer is formed of a ceramic material that can be fired at a low temperature of 1000 ° C.
- the base 2 may be a multilayer resin substrate formed by laminating a plurality of resin layers made of a resin such as epoxy or polyimide.
- the base 2 may be formed using a liquid crystal polymer (Liquid Crystal Polymer) (LCP) having a lower dielectric constant or a fluorine-based resin.
- LCP liquid crystal polymer
- the base 2 may be a ceramic multilayer substrate.
- the base 2 may be a flexible substrate having flexibility or a rigid substrate having thermoplasticity.
- one direction in a plane parallel to the first surface 2a of the base 2 is defined as an X direction.
- a direction perpendicular to the X direction in a plane parallel to the first surface 2a is defined as a Y direction.
- a direction orthogonal to each of the X direction and the Y direction is defined as a Z direction.
- a set of monopole antennas 3 includes a first antenna element 31 and a second antenna element 32.
- the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are provided on the first surface 2a of the base 2 and extend in a direction (Z direction) perpendicular to the first surface 2a, and each function as a monopole antenna.
- Each of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is a columnar conductor, and is, for example, a pin formed of a metal material.
- the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are connected to pads 37 (see FIG. 3) provided on the base 2 by a conductive adhesive such as solder.
- the second antenna element 32 is provided adjacent to the first antenna element 31 in the Y direction.
- the end face of the outer periphery of the base 2 opposite to the first reflector 4 with respect to the set of monopole antennas 3 is referred to as a first end face 2e1.
- the first end face 2e1 is provided along the Y direction.
- the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are arranged side by side along the first end face 2e1.
- connection wiring 34 extends in the Y direction and connects the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the feed line 33 extends in the X direction, and has one end connected to the connection wiring 34. The other end of the feed line 33 is electrically connected to a signal processing circuit such as an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) (not shown).
- RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
- the feed line 33 is connected to the connection wiring 34 at a midpoint of an imaginary line connecting the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the distance D11 between the connection point between the connection wiring 34 and the feed line 33 and the first antenna element 31 is determined by the distance between the connection wiring 34 and the feed line 33. Is equal to the distance D12 between the connection point with the second antenna element 32.
- connection point between the power supply line 33 and the connection wiring 34 is not limited to this. That is, the distance D11 and the distance D12 may be different in the Y direction. Thereby, the phases of the signals supplied to the first antenna element 31 and the second antenna element 32 can be made different.
- the antenna device 1 can make the directivity (radiation pattern) of the signal radiated from the pair of monopole antennas 3 different from the case where the distance D11 is equal to the distance D12.
- the first reflector 4 is a flat conductor parallel to the YZ plane, and is provided on the first surface 2 a of the base 2.
- the first reflector 4 is provided along the direction in which the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are adjacent to each other, that is, in the Y direction, and faces the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in the X direction.
- the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are arranged between the first end face 2e1 and the first reflector 4.
- the radiation of the signal in the X direction (+ X direction) is suppressed by the first reflector 4. Therefore, the directivity of the signal radiated to the first antenna element 31 and the second antenna element 32 on the side opposite to the first reflector 4, that is, on the side of the first end face 2e1 is improved.
- the first ground layer 21 and the second ground layer 22 are provided on the base 2.
- the first ground layer 21 is provided on the first surface 2 a side of the base 2 and is connected to the first reflector 4.
- the second ground layer 22 is provided on the second surface 2 b side of the base 2 so as to face the first ground layer 21.
- the first ground layer 21 and the second ground layer 22 are formed of solid films provided continuously on the first surface 2a and the second surface 2b of the base 2, respectively.
- the second ground layer 22 is connected to the first ground layer 21 via a plurality of via conductors 26 connecting the layers of the base 2.
- the via conductor 26 is a conductor provided in a through hole penetrating between layers of the base 2.
- the first ground layer 21 and the second ground layer 22 are connected at a plurality of locations.
- the first ground layer 21 is exposed on the first surface 2a of the base 2, but is not limited to this.
- a dielectric layer of the base 2 may be provided so as to cover the first ground layer 21.
- the dielectric layer of the base 2 is provided so as to cover the second ground layer 22, but is not limited to this.
- the second ground layer 22 may be exposed on the second surface 2b of the base 2.
- the power supply line 33 and the connection wiring 34 are provided in an inner layer of the base 2.
- the feed line 33 and the connection wiring 34 are arranged between the first ground layer 21 and the second ground layer 22 in the Z direction.
- a dielectric layer of the base 2 is provided between the power supply line 33 and the connection wiring 34 and the first ground layer 21, and between the power supply line 33 and the connection wiring 34 and the second ground layer 22.
- a dielectric layer of the base 2 is provided. Thereby, the power supply line 33 and the connection wiring 34 are insulated from the first ground layer 21 and the second ground layer 22.
- the pad 37 is provided on the first surface 2 a of the base 2 in a region overlapping the opening 21 a of the first ground layer 21.
- the pad 37 is connected to the connection wiring 34 via the via conductor 38.
- the first antenna element 31 is connected to the pad 37 and is electrically connected to the connection wiring 34 and the feed line 33.
- FIG. 3 shows the first antenna element 31, the second antenna element 32 has the same configuration and is electrically connected to the connection wiring 34 and the feed line 33.
- the set of monopole antennas 3 is a vertical antenna in which the first antenna element 31 and the second antenna element 32 extend in a direction perpendicular to the first ground layer 21.
- the antenna device 1 suppresses external noise from propagating to the feed line 33 and the connection wiring 34, and obtains good radiation characteristics.
- the cross-sectional view shown in FIG. 3 is only a schematic view, and the base 2 has a wiring layer different from the first ground layer 21, the second ground layer 22, the power supply line 33, and the connection wiring 34.
- a ground layer or the like may be provided.
- the resin layer 8 is provided on the first surface 2a so as to cover at least side surfaces of each of the first antenna element 31, the second antenna element 32 (see FIG. 1), and the first reflector 4. .
- the first antenna element 31, the second antenna element 32, and the first reflector 4 are protected by the resin layer 8.
- the upper ends of the first antenna element 31, the second antenna element 32, and the first reflector 4 are exposed on the upper surface 8a of the resin layer 8. That is, the height of the resin layer 8 is equal to the height H1 of the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the height H1 of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is a length between the first surface 2a of the base 2 and the upper ends of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in the Z direction. It is. Note that the resin layer 8 may be provided to cover the upper ends of the first antenna element 31, the second antenna element 32, and the first reflector 4. Further, the height of the first reflector 4 is the same as the height H1 of the first antenna element 31 and the second antenna element 32, but is not limited thereto, and the height of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is not limited thereto. It may be different from H1.
- the height H1 of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is about 1 / of the effective wavelength ⁇ eff.
- the effective wavelength ⁇ eff is an actual wavelength in consideration of the dielectric constant of the base 2.
- the free space wavelength is ⁇ 0 and the dielectric constant of the substrate 2 is ⁇ r
- the effective wavelength ⁇ eff satisfies the relationship of the following equation (1). ⁇ 0> ⁇ eff> ⁇ 0 / ( ⁇ r 1/2 ) (1)
- the distance between the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in the Y direction is defined as a distance D1.
- the distance D1 is longer than the height H1. More specifically, the distance D1 is about ⁇ of the effective wavelength ⁇ eff. Accordingly, in the direction (Y direction) in which the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are adjacent to each other, the signals radiated from the first antenna element 31 and the second antenna element 32 have opposite phases. Thereby, of the signals radiated from the first antenna element 31 and the second antenna element 32, the signal radiation in the Y direction is suppressed.
- the antenna device 1 is more responsive to the first antenna element 31 and the second antenna element 32 on the XY plane. -Directivity in the X direction can be improved.
- FIG. 4 is a sectional view of a first reflector according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 4 corresponds to a cross-sectional view taken along the line IV-IV ′ shown in FIG.
- the first modified example unlike the first embodiment, a configuration in which the first reflector 4A has a plurality of columnar conductors 41 will be described.
- the plurality of columnar conductors 41 extend in the Z direction and are arranged side by side in the Y direction. The lower ends of the plurality of columnar conductors 41 are respectively connected to the first ground layer 21.
- the upper ends of the plurality of columnar conductors 41 are connected by a connecting portion 42.
- a connecting portion 42 As the plurality of columnar conductors 41, pins formed of a metal material can be used.
- the connecting portion 42 can be formed by printing on the upper surface 8 a of the resin layer 8.
- the first reflector 4 ⁇ / b> A electrically has the same effect as the case where a plate-shaped or wall-shaped conductor is used.
- the same member as the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is used for the columnar conductor 41 of the first reflector 4A.
- the columnar conductor 41 can be provided on the base 2 in the same process as the first antenna element 31 and the second antenna element 32, and thus the manufacturing cost of the antenna device 1 can be reduced.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of an antenna device according to a second modification of the first embodiment.
- FIG. 5 corresponds to a cross-sectional view taken along the line III-III ′ shown in FIG.
- the second modified example unlike the first embodiment and the first modified example, a configuration in which the second ground layer 22 is not provided will be described.
- the first ground layer 21 is provided on the base 2, and the second ground layer 22 is not provided on the second surface 2b side.
- the layer configuration of the base 2 can be simplified as compared with the first embodiment.
- the first ground layer 21 is provided as a ground layer for the first antenna element 31 and the second antenna element 32, and the pair of monopole antennas 3 has the same directivity as in the first embodiment. Has the property.
- the first antenna element 31, the second antenna element 32, and the columnar conductor 41 are not limited to pin-shaped conductors, and may be formed in a columnar shape by stacking metal layers by plating, for example.
- the antenna device 1 includes the base 2, the first antenna element 31, the second antenna element 32, the first ground layer 21, the connection wiring 34, the feed line 33, A first reflector 4.
- the first antenna element 31 extends in a direction (Z direction) perpendicular to the first surface 2a of the base 2, and functions as a monopole antenna.
- the second antenna element 32 is provided adjacent to the first antenna element 31, extends in the Z direction, and functions as a monopole antenna.
- the first ground layer 21 is provided on the base 2.
- the connection wiring 34 is provided on the base 2 and connects the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the power supply line 33 is provided on the base 2 and is connected to the connection wiring 34.
- the first reflector 4 is provided along a direction (Y direction) in which the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are adjacent to each other, and faces the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- the base 2 connects the first surface 2a, the second surface 2b facing the first surface 2a, the first surface 2a and the second surface 2b, and the first end surface 2e1 and the second end surface 2e2 facing each other. , Connecting the first surface 2a and the second surface 2b, and has a third end surface 2e3 and a fourth end surface 2e4 between the first end surface 2e1 and the second end surface 2e2 (see FIG. 10).
- the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are provided along at least one end face (first end face 2e1) of the first end face 2e2 to the fourth end face 2e4, and at least one end face (first end face 2e1).
- the first reflector 4 overlaps the first reflector 4 in a side view from a direction perpendicular to the first reflector 4 and is located between the at least one end face (first end face 2 e 1) and the first reflector 4 in a plan view.
- the first antenna element 31 and the second antenna element 32 are arranged adjacent to each other in the Y direction and connected to the common feed line 33. Therefore, of the signals radiated from the first antenna element 31 and the second antenna element 32, the radiation of the signal in the Y direction is suppressed. Further, among the signals radiated from the first antenna element 31 and the second antenna element 32, the radiation of the signal in the + X direction is suppressed by the first reflector 4. For this reason, in the antenna device 1, compared to the case where only one of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 is provided, in the plane (XY plane) parallel to the first surface 2 a of the base 2. The directivity of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in the -X direction can be improved.
- the distance (distance D1) between the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in a direction parallel to the first surface 2a of the base 2 is equal to the first surface 2a of the base 2. It is longer than the length (height H1) of the first antenna element 31 and the second antenna element 32 in a direction perpendicular to.
- the height H1 is about 1 / of the effective wavelength ⁇ eff, and the distance D1 can be about ⁇ of the effective wavelength ⁇ eff.
- the signals radiated from the first antenna element 31 and the second antenna element 32 have opposite phases.
- the antenna device 1 can improve the gain of the signal radiated in the ⁇ X direction with respect to the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- FIG. 6 is a transparent perspective view of the antenna device according to the second embodiment.
- FIG. 7 is a plan view of the antenna device according to the second embodiment.
- FIG. 8 is a sectional view taken along the line VIII-VIII ′ of FIG.
- the second embodiment unlike the first embodiment, a configuration in which the second reflector 5 is provided will be described.
- the plurality of second reflectors 5 are provided between the first antenna element 31 and the first reflector 4 and between the second antenna element 32 and the first reflector 4, respectively.
- the plurality of second reflectors 5 extend in a direction perpendicular to the first surface 2a of the base 2.
- a first antenna element 31 is provided between one second reflector 5 and the first end face 2e1
- a second antenna element 32 is provided between the other second reflector 5 and the first end face 2e1.
- the plurality of second reflectors 5 extend in a direction parallel to the first antenna element 31 and the second antenna element 32 and are adjacent to the first antenna element 31 and the second antenna element 32, respectively.
- the plurality of second reflectors 5 are arranged adjacent to each other in the Y direction with the feed line 33 interposed therebetween.
- the plurality of second reflectors 5 are columnar conductors, for example, pins formed of a metal material.
- the second reflector 5 is provided on the first surface 2 a of the base 2 and is connected to the first ground layer 21.
- the resin layer 8 covers at least the side surface of the second reflector 5, and the upper end of the second reflector 5 is exposed from the upper surface 8 a of the resin layer 8.
- the antenna device 1B of the present embodiment is provided with the second reflector 5, so that the first antenna element 31 and the second antenna element 32 can be placed in a plane parallel to the XZ plane by -X. Directivity of the direction can be improved.
- the XZ plane is a plane perpendicular to the first surface 2a of the base 2, and is a plane orthogonal to a virtual line connecting the first antenna element 31 and the second antenna element 32.
- FIG. 9 is a plan view of the antenna device according to the third embodiment.
- the antenna device 1C of the present embodiment is an array antenna, and a plurality of monopole antennas 3 each including a first antenna element 31 and a second antenna element 32 are arranged.
- a plurality of pairs of monopole antennas 3 are arranged along the first end face 2 e 1 of the base 2.
- the first reflector 4 extends in the arrangement direction (Y direction) of the plurality of monopole antennas 3 and is provided to face the plurality of monopole antennas 3. Thereby, the first reflector 4 can improve the directivity in the ⁇ X direction of each of the plurality of sets of monopole antennas 3.
- the pair of monopole antennas 3 is the same as in the first and second embodiments, and a detailed description is omitted.
- the first ground layer 21 (see FIGS. 5 and 8) is formed continuously over a plurality of sets of monopole antennas 3.
- the second reflector 5 is provided, but a configuration in which the second reflector 5 is not provided may be employed as in the first embodiment.
- a feed line 33 is connected to each of the pair of monopole antennas 3.
- the antenna device 1C can emit a signal with a desired directivity (radiation pattern).
- the distance between the first antenna element 31 and the second antenna element 32 that are not connected by the connection wiring 34 is defined as a distance D3.
- the distance in the Y direction between the feed lines 33 connected to the two sets of monopole antennas 3 is defined as a distance D4.
- the distance D3 is smaller than the distance D4.
- the distance D3 is smaller than the distance D1. That is, the distance D3 is equal to or less than 1/2 of the effective wavelength ⁇ eff.
- the distance D4 is 1 / or less of the free space wavelength ⁇ 0. Thereby, the antenna device 1C can be reduced in size.
- each set of monopole antennas 3 has directivity in the direction indicated by the arrow R, that is, with respect to each set of monopole antennas 3 in the ⁇ X direction and the Y direction. Signal emission is suppressed. Therefore, even when the distance D3 is reduced, it is possible to suppress signal interference between the pair of monopole antennas 3.
- FIG. 9 shows a set of four monopole antennas 3, the present invention is not limited to this.
- the number of the set of monopole antennas 3 may be two, three, five or more.
- the configurations of the first modification and the second modification of the first embodiment shown in FIGS. 4 and 5 can also be applied to the antenna device 1C of the present embodiment.
- FIG. 10 is a plan view of the antenna device according to the fourth embodiment.
- FIG. 11 is a transparent perspective view showing a region A of FIG. 10 in a partially enlarged manner.
- FIG. 12 is a sectional view taken along the line XII-XII ′ of FIG.
- the antenna device 1D includes a plurality of pairs of monopole antennas 3 and a plurality of dipole antennas 6 will be described.
- the base 2 has a rectangular shape having a first end face 2 e 1, a second end face 2 e 2, a third end face 2 e 3, and a fourth end face 2 e 4 in a plan view when viewed from the Z direction. is there.
- the first end face 2e1 and the second end face 2e2 face each other in the X direction.
- the third end face 2e3 and the fourth end face 2e4 are provided between the first end face 2e1 and the second end face 2e2.
- the third end face 2e3 and the fourth end face 2e4 face each other in the Y direction.
- the plurality of dipole antennas 6 are arranged along each of the first end face 2e1 and the second end face 2e2.
- a plurality of pairs of monopole antennas 3 are arranged along each of the third end face 2e3 and the fourth end face 2e4. Note that a set of monopole antennas 3 is the same as in the first and second embodiments, and a detailed description thereof will be omitted.
- the second reflector 5 is provided for each pair of monopole antennas 3. However, similarly to the first embodiment, a configuration in which the second reflector 5 is not provided may be employed. Good.
- the plurality of dipole antennas 6 each include a third antenna element 61 and a fourth antenna element 62.
- the third antenna element 61 extends in a direction (Y direction) parallel to the first surface 2a of the base 2.
- the fourth antenna element 62 is arranged adjacent to the third antenna element 61 in the Y direction, and extends in the Y direction.
- the third antenna element 61 and the fourth antenna element 62 are arranged side by side on one straight line, and are provided along each of the first end face 2e1 and the second end face 2e2.
- each of the third antenna element 61 and the fourth antenna element 62 in the Y direction is about 1 / of the effective wavelength ⁇ eff. That is, the total length of the third antenna element 61 and the fourth antenna element 62 is about ⁇ of the effective wavelength ⁇ eff.
- the third antenna element 61 is connected to the first feed line 63 via the first connection conductor 65.
- the fourth antenna element 62 is connected to the second feed line 64 via the second connection conductor 66.
- the first power supply line 63 and the second power supply line 64 are provided on the base 2.
- the first connection conductor 65 and the second connection conductor 66 are columnar conductors, and extend from the first surface 2a in the Z direction.
- the first reflector 4 ⁇ / b> B is provided to face a plurality of monopole antennas 3 and a plurality of dipole antennas 6.
- the first reflector 4B has a first wall portion 44a, a second wall portion 44b, a third wall portion 44c, and a fourth wall portion 44d, and is formed in a frame shape in plan view.
- the first wall portion 44a and the second wall portion 44b are provided along the first end surface 2e1 and the second end surface 2e2, respectively.
- a plurality of dipole antennas 6 are arranged between the first wall portion 44a and the first end surface 2e1, and a plurality of dipole antennas 6 are arranged between the second wall portion 44b and the second end surface 2e2.
- the third wall portion 44c and the fourth wall portion 44d are provided along the third end surface 2e3 and the fourth end surface 2e4, respectively.
- a plurality of sets of monopole antennas 3 are arranged between the third wall 44c and the third end face 2e3, and a plurality of sets of monopole antennas 3 are arranged between the fourth wall 44d and the fourth end face 2e4. Are arranged.
- the first reflector 4B has an opening 4Ba surrounded by the first wall 44a, the second wall 44b, the third wall 44c, and the fourth wall 44d. In a region overlapping the opening 4Ba of the base 2, an IC or a circuit component can be mounted.
- first wall portion 44a, the second wall portion 44b, the third wall portion 44c, and the fourth wall portion 44d of the first reflector 4B may each be a plate-shaped conductor, or similar to FIG.
- a configuration in which a plurality of columnar conductors are arranged to be electrically regarded as a wall shape may be employed.
- each of the plurality of dipole antennas 6 improves the directivity of a signal radiated in a direction perpendicular to the first wall portion 44a and the second wall portion 44b, that is, in the ⁇ X direction and the + X direction. be able to.
- each of the plurality of monopole antennas 3 improves the directivity of a signal radiated in a direction perpendicular to the third wall portion 44c and the fourth wall portion 44d, that is, in the ⁇ Y direction and the + Y direction. be able to.
- FIG. 12 shows the third antenna element 61, the first feed line 63, and the first connection conductor 65, but the description of the third antenna element 61, the first feed line 63, and the first connection conductor 65 is given in the fourth embodiment. The description is also applicable to the description of the antenna element 62, the second feed line 64, and the second connection conductor 66.
- the first power supply line 63 is provided in an inner layer of the base 2 and is provided between the first ground layer 21 and the second ground layer 22 in the Z direction.
- the pad 67 is provided in a region overlapping the opening 21b of the first ground layer 21.
- the first power supply line 63 is connected to the first connection conductor 65 via the via conductor 68 and the pad 67.
- the first feed line 63 is provided on a different layer from the feed line 33 of the set of monopole antennas 3.
- the second power supply line 64 is provided on the same layer as the first power supply line 63.
- the second ground layer 22 is provided under the pair of monopole antennas 3 and under the dipole antenna 6. Therefore, external noise is shielded by the first ground layer 21 and the second ground layer 22.
- the antenna device 1D suppresses external noise from propagating to the first feed line 63 and the second feed line 64, and obtains good radiation characteristics.
- other structures such as another substrate, a battery, a cable, and a metal heat dissipating member in the housing are provided on the lower side of the antenna device 1D. (For example, on the ⁇ Z side in FIG. 11), the structure can be suppressed from functioning as the ground of the dipole antenna 6.
- the radiation characteristics of the antenna device 1D are designed including the ground layer provided on the base 2 of the antenna device 1D, so that the structure has little effect on the radiation characteristics.
- the dipole antenna 6 has the first ground layer 21 and the second ground layer 22 so that the directivity is improved in the elevation direction. That is, when viewed on the XZ plane, the dipole antenna 6 has directivity in a direction inclined at a predetermined angle with respect to the first surface 2a. Thereby, the antenna device 1 ⁇ / b> D can widen a region in which a signal can be radiated by the plurality of pairs of monopole antennas 3 and the plurality of dipole antennas 6.
- the antenna device 1D of the present embodiment is provided with a plurality of sets of monopole antennas 3 and a plurality of dipole antennas 6 along four sides of the base 2, and a plurality of sets of monopole antennas 3 are provided.
- a first reflector 4B is provided so as to face the plurality of dipole antennas 6.
- the antenna device 1D radiates from each antenna in a direction (+ X direction, -X direction, + Y direction, and -Y direction) orthogonal to each end face of the base 2 while suppressing interference between the antennas. Signal directivity can be improved.
- two dipole antennas 6 are provided along the first end face 2e1 and the second end face 2e2 of the base 2, respectively, and two sets of monopoles are provided along the third end face 2e3 and the fourth end face 2e4.
- the pole antenna 3 is provided, it is not limited to this.
- a set of three or more dipole antennas 6 may be provided along the first end face 2e1 and the second end face 2e2, respectively, and three or more sets of dipole antennas 6 may be provided along the third end face 2e3 and the fourth end face 2e4, respectively.
- a set of monopole antennas 3 may be provided. Further, the antenna may not be provided in a region along at least one of the four end surfaces of the base 2.
- a plurality of dipole antennas 6 may be provided on at least one of the first end face 2e1 and the second end face 2e2, and a plurality of sets of monopoles may be provided on at least one of the third end face 2e3 and the fourth end face 2e4. It is sufficient that the antenna 3 is provided.
- FIG. 13 is a plan view of an antenna device according to a first modification of the fourth embodiment.
- FIG. 14 is a transparent perspective view showing a region A of FIG. 13 in a partially enlarged manner.
- a configuration in which a third reflector 5B is provided for each of the plurality of dipole antennas 6 will be described, different from the fourth embodiment.
- the third reflector 5B is provided between the third antenna element 61 and the fourth antenna element 62 and the first reflector 4B.
- the third reflector 5B is provided along the third antenna element 61 and the fourth antenna element 62.
- the length of the third reflector 5B in the Y direction is about ⁇ of the effective wavelength ⁇ eff.
- the third reflector 5B is formed on the upper surface 8a of the resin layer 8 by, for example, printing.
- each of the plurality of dipole antennas 6 has a direction perpendicular to the first wall portion 44a and the second wall portion 44b, that is, the + X direction and the ⁇ X direction, as compared with the fourth embodiment.
- the directivity of a signal radiated in the direction can be improved.
- FIG. 15 is a transparent perspective view for explaining a first reflector according to a second modification of the fourth embodiment.
- a pair of the monopole antenna 3 and the dipole antenna 6 are omitted for easy viewing of the drawing.
- a configuration in which a surface conductor 45 is provided above the first reflector 4B, which is different from the fourth embodiment, will be described.
- the surface conductor 45 is provided on the upper surface 8a of the resin layer 8 so as to cover the opening 4Ba of the first reflector 4B.
- Upper ends of the first wall portion 44a, the second wall portion 44b, the third wall portion 44c, and the fourth wall portion 44d are connected to the surface conductor 45, respectively.
- the lower ends of the first wall portion 44a, the second wall portion 44b, the third wall portion 44c, and the fourth wall portion 44d are connected to the first ground layer 21.
- the surface conductor 45 is seen from the first wall portion 44a, the second wall portion 44b, the third wall portion 44c, and the fourth wall portion 44d in the + X direction, the ⁇ X direction, and the + Y direction in plan view when viewed from the Z direction. It has portions that protrude in the ⁇ Y direction and the ⁇ Y direction.
- FIG. 16 is a transparent perspective view of the antenna device according to the fifth embodiment.
- FIG. 17 is a sectional view taken along the line XV-XV 'in FIG.
- FIG. 18 is a sectional view taken along the line XVI-XVI ′ of FIG.
- the members such as the first antenna element 31, the second antenna element 32, and the first reflector 4C are provided inside the base body 2. Will be described.
- the first antenna element 31, the second antenna element 32, the first reflector 4C, and the second reflector 5 are provided between the first surface 2a and the second surface 2b of the base 2. .
- the periphery of the first antenna element 31 is surrounded by the dielectric layer of the base 2.
- the first antenna element 31 has a plurality of via conductors 38 and a plurality of pads 37 connected in the Z direction, and is formed in a columnar shape as a whole.
- the uppermost pad 37 of the first antenna element 31 is exposed on the first surface 2a.
- the height H1 of the first antenna element 31 is a length from the surface of the first ground layer 21 to the upper end of the first antenna element 31 in the Z direction.
- FIG. 16 shows the first antenna element 31, the description of the first antenna element 31 can be applied to the second antenna element 32.
- the first reflector 4C also has a plurality of via conductors 48 and a plurality of connection conductors 47 connected in the Z direction.
- the plurality of via conductors 48 arranged in the Z direction are arranged in the Y direction.
- the plurality of via conductors 48 arranged in the Y direction are connected by the plurality of connection conductors 47.
- the distance D5 between the centers of the via conductors 48 adjacent in the Y direction is about 1 / of the effective wavelength ⁇ eff. Even with such a configuration, the first reflector 4 ⁇ / b> C has the same effect as the case where a plate-like or wall-like conductor is used electrically.
- the second reflector 5 has a plurality of via conductors 58 and a plurality of pads 57 connected in the Z direction, and is formed in a columnar shape as a whole.
- the length of the first antenna element 31 in the direction parallel to the first surface 2a of the base 2 (the diameter of the via conductor 38 and the diameter of the pad 37) is perpendicular to the first surface 2a (Z Direction). Therefore, the current path of the current flowing through the first antenna element 31 is longer than when the diameter of the first antenna element 31 is formed to be constant along the Z direction. Therefore, in the antenna device 1E, the height H1 of the first antenna element 31 can be smaller than 1 / of the effective wavelength ⁇ eff.
- a plurality of sets of monopole antennas 3 and a plurality of dipole antennas 6 may be provided inside the base 2.
- the third antenna element 61 and the fourth antenna element 62 (see FIGS. 10 and 11) of the dipole antenna 6 are provided on the first surface 2 a of the base 2.
- the first connection conductor 65 and the second connection conductor 66 of the dipole antenna 6 are formed by a plurality of via conductors and a plurality of pads connected in the Z direction.
- FIG. 19 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an electronic device according to the sixth embodiment.
- the configuration of the electronic device 100 including the antenna device 1 will be described.
- the electronic device 100 includes the antenna device 1, the housing 101, and the pin terminals 102.
- the first antenna element 31 (a set of monopole antennas 3) of the antenna device 1 comes into contact with a pin terminal 102 mounted on the housing 101.
- the pin terminal 102 is a pogo pin, and is a spring-type connector with a built-in spring. Thereby, the tip of the pin terminal 102 and the first antenna element 31 contact with a constant force. Further, since the length of the first antenna element 31 of the electronic device 100 is substantially longer than that of the case where the antenna device 1 is used alone, the gain can be improved.
- FIG. 20 is a cross-sectional view of an electronic device according to a first modification of the sixth embodiment.
- a configuration in which a conductor 103 is provided inside a housing 101 of an electronic device 100A, which is different from the sixth embodiment, will be described.
- the conductor 103 extends from the lower surface of the housing 101 in the thickness direction of the housing 101.
- the lower end of the conductor 103 is connected to the pin terminal 102. Accordingly, in the electronic device 100A, since the length of the first antenna element 31 is substantially increased by providing the conductor 103 as compared with the above-described sixth embodiment, the gain can be improved.
- FIG. 21 is a cross-sectional view of an electronic device according to a second modification of the sixth embodiment.
- the second modification of the sixth embodiment unlike the sixth embodiment and the first modification, a configuration in which the antenna device 1 is connected to the housing 101 of the electronic device 100B via the solder 104 will be described. .
- solder 104 is provided instead of the pin terminal 102 shown in FIG.
- First antenna element 31 is connected to solder 104.
- the lower end of the conductor 103 is connected to the solder 104.
- FIG. 22 is a cross-sectional view of an electronic device according to a third modification of the sixth embodiment.
- the third modification of the sixth embodiment is different from the sixth embodiment, the first modification, and the second modification in that the dipole antenna elements 105 and 106 are provided in the housing 101 of the electronic device 100C. explain.
- dipole antenna elements 105 and 106 are provided on the lower surface of housing 101.
- the dipole antenna elements 105 and 106 are electrically connected to the first connection conductor 65 and the second connection conductor 66 of the antenna device 1F via the pin terminals 102, respectively.
- the electronic device 100C forms the dipole antenna 6A with the first connection conductor 65 and the second connection conductor 66, the pin terminal 102, and the dipole antenna elements 105 and 106.
- the dipole antenna elements 105 and 106 are provided at positions farther from the ground layer (the second ground layer 22) than in the configuration in which the dipole antenna elements 105 and 106 are provided in the antenna device 1F. Therefore, the electronic device 100C can improve the radiation efficiency and the band of the dipole antenna 6A.
Landscapes
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Abstract
アンテナ装置は、基体と、基体の第1面に垂直な方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する第1アンテナ素子と、第1アンテナ素子と隣り合って設けられ、基体の第1面に垂直な方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する第2アンテナ素子と、基体に設けられたグランド層と、基体に設けられ、第1アンテナ素子と第2アンテナ素子とを接続する接続配線と、基体に設けられ、接続配線に接続された給電線路と、第1アンテナ素子及び第2アンテナ素子が隣り合う方向に沿って設けられ、第1アンテナ素子及び第2アンテナ素子と対向する第1反射器と、を有する。第1アンテナ素子及び第2アンテナ素子は、基体の第1端面から第4端面のうち少なくとも一つの端面に沿って設けられ、少なくとも一つの端面に垂直な方向からの側面視で、第1反射器と重なり、かつ、平面視で、少なくとも一つの端面と第1反射器との間に位置する。
Description
本発明は、アンテナ装置に関する。
特許文献1には、導体反射板付きモノポールアンテナが記載されている。特許文献1の導体反射板付きモノポールアンテナは、地板に設けられたモノポールアンテナ素子と、モノポールアンテナ素子と平行に設けられた導体反射板とを有する。
特許文献1の導体反射板付きモノポールアンテナでは、導体反射板と垂直な方向に電波が放射されるとともに、導体反射板と平行な方向にも電波が放射される。このため、モノポールアンテナ素子に対し導体反射板と反対側の方向での信号の利得が低下する可能性がある。
本発明は、基体の端面に垂直な方向の指向性を向上させることが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面のアンテナ装置は、第1面と、前記第1面に対向する第2面と、前記第1面と前記第2面とを接続し、互いに対向する第1端面と第2端面と、前記第1面と前記第2面とを接続し、前記第1端面と前記第2端面との間の第3端面と第4端面とを有する基体と、前記基体の前記第1面に垂直な方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する第1アンテナ素子と、前記第1アンテナ素子と隣り合って設けられ、前記基体の前記第1面に垂直な方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する第2アンテナ素子と、前記基体に設けられたグランド層と、前記基体に設けられ、前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子とを接続する接続配線と、前記基体に設けられ、前記接続配線に接続された給電線路と、前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子が隣り合う方向に沿って設けられ、前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子と対向する第1反射器と、を有し、前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子は、前記第1端面から前記第4端面のうち少なくとも一つの端面に沿って設けられ、前記少なくとも一つの端面に垂直な方向からの側面視で、前記第1反射器と重なり、かつ、平面視で、前記少なくとも一つの端面と前記第1反射器との間に位置する。
本発明のアンテナ装置によれば、基体の端面に垂直な方向の指向性を向上させることができる。
以下に、本発明のアンテナ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもない。第2実施形態以降では第1実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るアンテナ装置の透過斜視図である。図2は、第1実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図3は、図2のIII-III’線に沿う断面図である。本実施形態のアンテナ装置1は、例えば、準ミリ波帯やミリ波帯(例えば20GHz以上300GHz以下)の信号の送受信を行う。これに限定されず、アンテナ装置1は、10GHz以下のマイクロ波帯の信号の送受信を行ってもよい。
図1は、第1実施形態に係るアンテナ装置の透過斜視図である。図2は、第1実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図3は、図2のIII-III’線に沿う断面図である。本実施形態のアンテナ装置1は、例えば、準ミリ波帯やミリ波帯(例えば20GHz以上300GHz以下)の信号の送受信を行う。これに限定されず、アンテナ装置1は、10GHz以下のマイクロ波帯の信号の送受信を行ってもよい。
図1に示すように、アンテナ装置1は、基体2と、一組のモノポールアンテナ3と、第1反射器4と、給電線路33と、接続配線34と、第1グランド層21と、第2グランド層22(図3参照)と、樹脂層8とを有する。基体2は、第1面2aと、第1面2aとは反対側の第2面2bとを有する。基体2は、例えば低温同時焼成セラミックス多層基板(LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)多層基板)が用いられる。基体2は、Z方向に積層された複数の絶縁層を有している。各絶縁層は、1000℃以下の低温で焼成可能なセラミックス材料が用いられ、薄い層状に形成される。なお、これに限定されず、基体2は、エポキシ、ポリイミドなどの樹脂から構成される樹脂層を複数積層して形成された多層樹脂基板であってもよい。また、より低い誘電率を有する液晶ポリマー(Liquid Crystal Polymer:LCP)あるいはフッ素系樹脂を用いて基体2を形成してもよい。あるいは、基体2は、セラミックス多層基板であってもよい。基体2は、可撓性を有するフレキシブル基板であっても、熱可塑性を有するリジッド基板であってもよい。
以下の説明において、基体2の第1面2aに平行な面内の一方向をX方向とする。また、第1面2aに平行な面内においてX方向と直交する方向をY方向とする。また、X方向及びY方向のそれぞれと直交する方向をZ方向とする。
一組のモノポールアンテナ3は、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とを含む。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、基体2の第1面2aに設けられ、第1面2aに垂直な方向(Z方向)に延出し、それぞれモノポールアンテナとして機能する。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、それぞれ、柱状の導電体であり、例えば金属材料により形成されたピンである。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、例えば半田などの導電性接着剤により、基体2に設けられたパッド37(図3参照)に接続される。
図1及び図2に示すように、第2アンテナ素子32は、第1アンテナ素子31とY方向に隣り合って設けられる。ここで、基体2の外周のうち、一組のモノポールアンテナ3に対し第1反射器4と反対側の端面を第1端面2e1とする。第1端面2e1は、Y方向に沿って設けられる。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、第1端面2e1に沿って並んで配置される。
接続配線34は、Y方向に延出し、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とを接続する。給電線路33は、X方向に延出し、一端側が接続配線34に接続される。給電線路33の他端側は、図示しないRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)等の信号処理回路と電気的に接続される。アンテナ装置1による信号の送信の際に、RFICからの信号は、給電線路33を通って接続配線34に分岐されて、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32にそれぞれ供給される。また、アンテナ装置1による信号の受信の際に、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32がそれぞれ受信した信号は、接続配線34から共通の給電線路33を通ってRFICに供給される。
図2に示すように、給電線路33は、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とを結ぶ仮想線の中点の位置で接続配線34と接続される。具体的には、基体2の第1面2aに平行なY方向において、接続配線34と給電線路33との接続箇所と、第1アンテナ素子31との距離D11は、接続配線34と給電線路33との接続箇所と、第2アンテナ素子32との距離D12と等しい。
これにより、給電線路33を介して第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32にそれぞれ供給される信号の位相が等しくなり、第1端面2e1側に放射される信号の利得を高めることができる。
なお、給電線路33と接続配線34との接続箇所は、これに限定されない。すなわち、Y方向において、距離D11と距離D12とが異なっていてもよい。これにより、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32にそれぞれ供給される信号の位相を異ならせることができる。アンテナ装置1は、距離D11と距離D12とが等しい場合に比べて、一組のモノポールアンテナ3から放射される信号の指向性(放射パターン)を異ならせることができる。
第1反射器4は、Y-Z平面に平行な平板状の導電体であり、基体2の第1面2aに設けられる。第1反射器4は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32が隣り合う方向、すなわちY方向に沿って設けられ、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32とX方向に対向する。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、第1端面2e1と第1反射器4との間に配置される。
第1反射器4により、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32から放射される信号のうち、X方向(+X方向)の信号の放射が抑制される。このため、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32に対して、第1反射器4と反対側、すなわち第1端面2e1側に放射される信号の指向性が向上する。
図3に示すように、第1グランド層21及び第2グランド層22は基体2に設けられている。第1グランド層21は、基体2の第1面2a側に設けられ、第1反射器4と接続される。第2グランド層22は、第1グランド層21と対向して、基体2の第2面2b側に設けられる。第1グランド層21及び第2グランド層22は、それぞれ、基体2の第1面2a及び第2面2bに連続して設けられたベタ膜で形成される。第2グランド層22は、基体2の層間を接続する複数のビア導体26を介して、第1グランド層21と接続される。ビア導体26は、基体2の層間を貫通する貫通孔に設けられた導電体である。
なお、図3では省略して示しているが、第1グランド層21と第2グランド層22とは、複数の箇所で接続される。また、第1グランド層21は、基体2の第1面2aに露出しているが、これに限定されない。第1グランド層21を覆って基体2の誘電体層が設けられていてもよい。また、第2グランド層22を覆って基体2の誘電体層が設けられているが、これに限定されない。第2グランド層22は、基体2の第2面2bに露出していてもよい。
給電線路33及び接続配線34は、基体2の内層に設けられる。給電線路33及び接続配線34は、Z方向において、第1グランド層21と第2グランド層22との間に配置される。給電線路33及び接続配線34と、第1グランド層21との間には、基体2の誘電体層が設けられ、給電線路33及び接続配線34と、第2グランド層22との間には、基体2の誘電体層が設けられる。これにより、給電線路33及び接続配線34は、第1グランド層21及び第2グランド層22と絶縁される。
パッド37は、第1グランド層21の開口21aに重なる領域において、基体2の第1面2aに設けられる。パッド37は、ビア導体38を介して接続配線34と接続される。第1アンテナ素子31は、パッド37上に接続されて、接続配線34及び給電線路33と電気的に接続される。なお、図3では第1アンテナ素子31を示しているが、第2アンテナ素子32も同様の構成で、接続配線34及び給電線路33と電気的に接続される。一組のモノポールアンテナ3は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32が第1グランド層21に対して垂直な方向に延出する垂直アンテナである。
このような構成により、外部のRFICや、アンテナ装置1が搭載される電子機器からのノイズは、第1グランド層21及び第2グランド層22によりシールドされる。これにより、アンテナ装置1は、外部からのノイズが給電線路33及び接続配線34に伝搬することを抑制して、良好な放射特性が得られる。
なお、図3に示す断面図は、あくまで模式的に示した図であり、基体2には、第1グランド層21、第2グランド層22、給電線路33及び接続配線34とは異なる配線層やグランド層等が設けられていてもよい。
図3に示すように、樹脂層8は、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32(図1参照)及び第1反射器4の、それぞれの少なくとも側面を覆って第1面2aに設けられる。樹脂層8により、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32及び第1反射器4が保護される。第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32及び第1反射器4の上端は、樹脂層8の上面8aに露出する。つまり、樹脂層8の高さは、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の高さH1と等しい。
第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の高さH1は、Z方向における、基体2の第1面2aと第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32のそれぞれの上端との間の長さである。なお、樹脂層8は、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32及び第1反射器4の上端を覆って設けられていてもよい。また、第1反射器4の高さは第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の高さH1と同じであるが、これに限定されず第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の高さH1と異なっていてもよい。
第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の高さH1は、実効波長λeffの1/4程度である。ここで、実効波長λeffは、基体2の誘電率を考慮した実際の波長である。自由空間波長をλ0、基体2の誘電率をεrとしたときに、実効波長λeffは下記の式(1)の関係を満たす。
λ0>λeff>λ0/(εr1/2) … (1)
λ0>λeff>λ0/(εr1/2) … (1)
図2に示すように、Y方向における第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32との距離を距離D1とする。距離D1は、高さH1よりも長い。より具体的には、距離D1は、実効波長λeffの1/2程度である。これにより、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とが隣り合う方向(Y方向)において、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32からそれぞれ放射される信号が逆相となる。これにより、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32から放射される信号のうち、Y方向への信号の放射が抑制される。このため、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の一方のみを設けた場合に比べて、アンテナ装置1は、X-Y平面において、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32に対し、-X方向の指向性を向上させることができる。
(第1実施形態の第1変形例)
図4は、第1実施形態の第1変形例に係る第1反射器の断面図である。図4は、図2に示すIV-IV’線に沿う断面図に対応する。第1変形例では、上記第1実施形態とは異なり、第1反射器4Aが複数の柱状導電体41を有する構成について説明する。図4に示すように、第1反射器4Aにおいて、複数の柱状導電体41はそれぞれZ方向に延出し、Y方向に並んで配置される。複数の柱状導電体41の下端は、それぞれ第1グランド層21に接続される。また、複数の柱状導電体41の上端は、連結部42によって接続される。複数の柱状導電体41は、金属材料により形成されたピンを用いることができる。また、連結部42は、樹脂層8の上面8aに印刷形成することができる。
図4は、第1実施形態の第1変形例に係る第1反射器の断面図である。図4は、図2に示すIV-IV’線に沿う断面図に対応する。第1変形例では、上記第1実施形態とは異なり、第1反射器4Aが複数の柱状導電体41を有する構成について説明する。図4に示すように、第1反射器4Aにおいて、複数の柱状導電体41はそれぞれZ方向に延出し、Y方向に並んで配置される。複数の柱状導電体41の下端は、それぞれ第1グランド層21に接続される。また、複数の柱状導電体41の上端は、連結部42によって接続される。複数の柱状導電体41は、金属材料により形成されたピンを用いることができる。また、連結部42は、樹脂層8の上面8aに印刷形成することができる。
隣り合う柱状導電体41の間に空間が設けられている。隣り合う柱状導電体41の中心同士の距離D2は、実効波長λeffの1/6程度である。このような構成により、第1反射器4Aは、電気的に、板状又は壁状の導電体を用いた場合と同様の効果を有する。
本変形例では、第1反射器4Aの柱状導電体41は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32と同様の部材が用いられる。このため、柱状導電体41は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32と同じ工程で基体2に設けることができるので、アンテナ装置1の製造コストを抑制できる。
(第1実施形態の第2変形例)
図5は、第1実施形態の第2変形例に係るアンテナ装置の断面図である。図5は、図2に示すIII-III’線に沿う断面図に対応する。第2変形例では、上記第1実施形態及び第1変形例とは異なり、第2グランド層22が設けられていない構成について説明する。
図5は、第1実施形態の第2変形例に係るアンテナ装置の断面図である。図5は、図2に示すIII-III’線に沿う断面図に対応する。第2変形例では、上記第1実施形態及び第1変形例とは異なり、第2グランド層22が設けられていない構成について説明する。
図5に示すように、基体2には第1グランド層21が設けられ、第2面2b側には第2グランド層22が設けられていない。本変形例のアンテナ装置1Aでは、第1実施形態に比べ、基体2の層構成を簡単にすることができる。また、本変形例においても、第1グランド層21は第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32に対するグランド層として設けられており、一組のモノポールアンテナ3は第1実施形態と同様の指向性を有する。
なお、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32及び柱状導電体41は、ピン状の導電体に限定されず、例えばメッキにより金属層を積層することで柱状に形成することもできる。
以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置1は、基体2と、第1アンテナ素子31と、第2アンテナ素子32と、第1グランド層21と、接続配線34と、給電線路33と、第1反射器4と、を有する。第1アンテナ素子31は、基体2の第1面2aに垂直な方向(Z方向)に延出し、モノポールアンテナとして機能する。第2アンテナ素子32は、第1アンテナ素子31と隣り合って設けられ、Z方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する。第1グランド層21は、基体2に設けられる。接続配線34は、基体2に設けられ、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とを接続する。給電線路33は、基体2に設けられ、接続配線34に接続される。第1反射器4は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32が隣り合う方向(Y方向)に沿って設けられ、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32と対向する。基体2は、第1面2aと、第1面2aに対向する第2面2bと、第1面2aと第2面2bとを接続し、互いに対向する第1端面2e1と第2端面2e2と、第1面2aと第2面2bとを接続し、第1端面2e1と第2端面2e2との間の第3端面2e3と第4端面2e4とを有する(図10参照)。第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、第1端面2e2から第4端面2e4のうち少なくとも一つの端面(第1端面2e1)に沿って設けられ、少なくとも一つの端面(第1端面2e1)に垂直な方向からの側面視で、第1反射器4と重なり、かつ、平面視で、少なくとも一つの端面(第1端面2e1)と第1反射器4との間に位置する。
これによれば、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32は、Y方向に隣り合って配置され共通の給電線路33に接続される。このため、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32から放射される信号のうち、Y方向への信号の放射が抑制される。また、第1反射器4により、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32から放射される信号のうち、+X方向の信号の放射が抑制される。このため、アンテナ装置1は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の一方のみを設けた場合に比べて、基体2の第1面2aに平行な面内(X-Y平面)において、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32に対し、-X方向の指向性を向上させることができる。
また、本実施形態のアンテナ装置1において、基体2の第1面2aに平行な方向における第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32との距離(距離D1)は、基体2の第1面2aに垂直な方向における、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32の長さ(高さH1)よりも長い。
これによれば、例えば、高さH1は実効波長λeffの1/4程度であり、距離D1は実効波長λeffの1/2程度とすることができる。これにより、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とが隣り合う方向(Y方向)において、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32から放射される信号が逆相となる。これにより、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32から放射される信号のうち、Y方向への信号の放射が抑制される。アンテナ装置1は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32に対し、-X方向に放射する信号の利得を向上させることができる。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係るアンテナ装置の透過斜視図である。図7は、第2実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図8は、図7のVIII-VIII’線に沿う断面図である。第2実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、第2反射器5が設けられている構成について説明する。
図6は、第2実施形態に係るアンテナ装置の透過斜視図である。図7は、第2実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図8は、図7のVIII-VIII’線に沿う断面図である。第2実施形態では、上記第1実施形態とは異なり、第2反射器5が設けられている構成について説明する。
図6及び図7に示すように、複数の第2反射器5は、第1アンテナ素子31と第1反射器4との間及び第2アンテナ素子32と第1反射器4との間にそれぞれ設けられる。複数の第2反射器5は、基体2の第1面2aに垂直な方向に延出する。また、一方の第2反射器5と第1端面2e1との間に第1アンテナ素子31が設けられ、他方の第2反射器5と第1端面2e1との間に第2アンテナ素子32が設けられる。すなわち、複数の第2反射器5は、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32と平行な方向に延出して、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32とそれぞれ隣り合う。また、複数の第2反射器5は、給電線路33を挟んでY方向に隣り合って配置される。複数の第2反射器5は、柱状の導電体であり、例えば金属材料で形成されたピンである。
図8に示すように、第2反射器5は、基体2の第1面2aに設けられ、第1グランド層21に接続される。また、樹脂層8は第2反射器5の少なくとも側面を覆っており、第2反射器5の上端は、樹脂層8の上面8aから露出する。
本実施形態のアンテナ装置1Bは、第2反射器5が設けられていることにより、X-Z平面と平行な面内においても、第1アンテナ素子31及び第2アンテナ素子32に対し、-X方向の指向性を向上させることができる。なお、X-Z平面は、基体2の第1面2aに垂直な平面であって、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とを結ぶ仮想線と直交する平面である。
(第3実施形態)
図9は、第3実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。第3実施形態では、上記第1実施形態及び第2実施形態とは異なり、複数の一組のモノポールアンテナ3が設けられている構成について説明する。
図9は、第3実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。第3実施形態では、上記第1実施形態及び第2実施形態とは異なり、複数の一組のモノポールアンテナ3が設けられている構成について説明する。
図9に示すように、本実施形態のアンテナ装置1Cはアレーアンテナであり、第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32とを含む一組のモノポールアンテナ3が複数配列される。複数の一組のモノポールアンテナ3は、基体2の第1端面2e1に沿って配列される。また、第1反射器4は、複数の一組のモノポールアンテナ3の配列方向(Y方向)に延出し、複数の一組のモノポールアンテナ3に対向して設けられる。これにより、第1反射器4は、複数の一組のモノポールアンテナ3のそれぞれの、-X方向の指向性を向上させることができる。
なお、一組のモノポールアンテナ3は、第1実施形態及び第2実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。また、第1グランド層21(図5、図8参照)は、複数の一組のモノポールアンテナ3に亘って連続して形成される。また、図9では、第2反射器5が設けられているが、第1実施形態と同様に、第2反射器5が設けられていない構成であってもよい。
図9に示すように、一組のモノポールアンテナ3のそれぞれに給電線路33が接続されている。一組のモノポールアンテナ3ごとに、給電線路33から供給される信号の位相や振幅を異ならせることで、アンテナ装置1Cは、所望の指向性(放射パターン)で信号を放射することができる。
隣り合う2つの一組のモノポールアンテナ3において、接続配線34で接続されていない第1アンテナ素子31と第2アンテナ素子32との距離を、距離D3とする。また2つの一組のモノポールアンテナ3にそれぞれ接続された給電線路33の間の、Y方向での距離を距離D4とする。距離D3は、距離D4よりも小さい。また、距離D3は、距離D1よりも小さい。すなわち、距離D3は実効波長λeffの1/2以下である。距離D4は、自由空間波長λ0の1/2以下である。これにより、アンテナ装置1Cは、小型化が可能である。
上述したように、一組のモノポールアンテナ3は、それぞれ、矢印Rに示す方向、すなわち各一組のモノポールアンテナ3に対し、-X方向に指向性を有しており、Y方向への信号の放射が抑制される。そのため、距離D3を小さくした場合であっても、一組のモノポールアンテナ3どうしの信号の干渉を抑制できる。
なお、図9では4つの一組のモノポールアンテナ3を示しているが、これに限定されない。一組のモノポールアンテナ3の数は、2つ、3つ又は5つ以上であってもよい。また、図4及び図5に示す第1実施形態の第1変形例及び第2変形例の構成は、本実施形態のアンテナ装置1Cにも適用できる。
(第4実施形態)
図10は、第4実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図11は、図10の領域Aを部分的に拡大して示す透過斜視図である。図12は、図10のXII-XII’線に沿う断面図である。第4実施形態では、上記第1実施形態から第3実施形態とは異なり、アンテナ装置1Dが複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6を有する構成について説明する。
図10は、第4実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図11は、図10の領域Aを部分的に拡大して示す透過斜視図である。図12は、図10のXII-XII’線に沿う断面図である。第4実施形態では、上記第1実施形態から第3実施形態とは異なり、アンテナ装置1Dが複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6を有する構成について説明する。
図10に示すように、基体2は、Z方向から見たときの平面視で、第1端面2e1と、第2端面2e2と、第3端面2e3と、第4端面2e4とを有する矩形状である。第1端面2e1と、第2端面2e2とは、X方向に対向する。第3端面2e3と、第4端面2e4とは、第1端面2e1と第2端面2e2との間に設けられる。第3端面2e3と、第4端面2e4とは、Y方向に対向する。
複数のダイポールアンテナ6は、第1端面2e1及び第2端面2e2のそれぞれに沿って配列される。複数の一組のモノポールアンテナ3は、第3端面2e3及び第4端面2e4のそれぞれに沿って配列される。なお、一組のモノポールアンテナ3は、第1実施形態及び第2実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。また、図10では、各一組のモノポールアンテナ3に第2反射器5が設けられているが、第1実施形態と同様に、第2反射器5が設けられていない構成であってもよい。
複数のダイポールアンテナ6は、それぞれ、第3アンテナ素子61と、第4アンテナ素子62とを含む。第3アンテナ素子61は、基体2の第1面2aに平行な方向(Y方向)に延出する。第4アンテナ素子62は、第3アンテナ素子61とY方向に隣り合って配置され、Y方向に延出する。第3アンテナ素子61及び第4アンテナ素子62は、一つの直線上に並んで配置され、第1端面2e1及び第2端面2e2のそれぞれに沿って設けられる。
第3アンテナ素子61及び第4アンテナ素子62の、それぞれのY方向の長さは、実効波長λeffの1/4程度である。つまり、第3アンテナ素子61と第4アンテナ素子62との合計の長さは、実効波長λeffの1/2程度である。
図11に示すように、第3アンテナ素子61は、第1接続導体65を介して第1給電線路63と接続される。第4アンテナ素子62は、第2接続導体66を介して第2給電線路64と接続される。第1給電線路63及び第2給電線路64は、基体2に設けられる。第1接続導体65及び第2接続導体66は、柱状の導電体であり、第1面2aからZ方向に延出する。
図10に示すように、第1反射器4Bは、複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6と対向して設けられる。具体的には、第1反射器4Bは、第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dを有し、平面視で枠状に形成される。第1壁部44a及び第2壁部44bは、それぞれ第1端面2e1及び第2端面2e2に沿って設けられる。
第1壁部44aと第1端面2e1との間に複数のダイポールアンテナ6が配列され、第2壁部44bと第2端面2e2との間に複数のダイポールアンテナ6が配列される。同様に、第3壁部44c及び第4壁部44dは、それぞれ第3端面2e3及び第4端面2e4に沿って設けられる。第3壁部44cと第3端面2e3との間に複数の一組のモノポールアンテナ3が配列され、第4壁部44dと第4端面2e4との間に複数の一組のモノポールアンテナ3が配列される。
第1反射器4Bは、第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dで囲まれた開口4Baを有する。基体2の開口4Baと重なる領域には、ICや回路部品などを実装することができる。
なお、第1反射器4Bの第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dは、それぞれ平板状の導電体であってもよいし、図4と同様に、複数の柱状の導電体を配列することで電気的に壁状とみなせる構成であってもよい。
このような構成により、複数のダイポールアンテナ6のそれぞれは、第1壁部44a及び第2壁部44bと垂直な方向、つまり、-X方向及び+X方向に放射される信号の指向性を向上させることができる。また、複数の一組のモノポールアンテナ3のそれぞれは、第3壁部44c及び第4壁部44dと垂直な方向、つまり、-Y方向及び+Y方向に放射される信号の指向性を向上させることができる。
図12では、第3アンテナ素子61、第1給電線路63及び第1接続導体65を示しているが、第3アンテナ素子61、第1給電線路63及び第1接続導体65の説明は、第4アンテナ素子62、第2給電線路64及び第2接続導体66の説明にも適用できる。
図12に示すように、第1給電線路63は、基体2の内層に設けられ、Z方向において第1グランド層21と第2グランド層22との間に設けられる。パッド67は、第1グランド層21の開口21bと重なる領域に設けられる。第1給電線路63は、ビア導体68及びパッド67を介して第1接続導体65と接続される。また、第1給電線路63は、一組のモノポールアンテナ3の給電線路33と異なる層に設けられる。第2給電線路64は第1給電線路63と同層に設けられる。
第2グランド層22は、一組のモノポールアンテナ3の下側及びダイポールアンテナ6の下側に亘って設けられる。このため、外部からのノイズは、第1グランド層21及び第2グランド層22によりシールドされる。これにより、アンテナ装置1Dは、外部からのノイズが第1給電線路63及び第2給電線路64に伝搬することを抑制して、良好な放射特性が得られる。また、アンテナ装置1Dが、筐体を有する電子機器に組み込まれる場合であって、筐体内の、例えば他の基板、電池、ケーブル、金属製の放熱部材等の構造体がアンテナ装置1Dの下側(例えば図11の-Z側)に配置される場合であっても、その構造体がダイポールアンテナ6のグランドとして機能することを抑制できる。つまり、ダイポールアンテナ6の放射特性が構造体の存在により変化することを抑制できる。アンテナ装置1Dの基体2に設けられるグランド層を含めてアンテナ装置1Dの放射特性を設計しているため、構造体による放射特性への影響は小さいためである。
また、ダイポールアンテナ6は、第1グランド層21及び第2グランド層22が設けられていることにより、仰角方向にも指向性が向上する。つまり、X-Z平面で見たときに、第1面2aとの間に所定の角度を有して傾斜する方向に、ダイポールアンテナ6は指向性を有する。これにより、アンテナ装置1Dは、複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6により信号を放射できる領域を広くすることができる。
以上のように、本実施形態のアンテナ装置1Dは、基体2の4辺に沿って複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6が設けられ、複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6に対向して第1反射器4Bが設けられている。これにより、アンテナ装置1Dは、各アンテナ間の干渉を抑制しつつ、基体2の各端面にそれぞれ直交する方向(+X方向、-X方向、+Y方向及び-Y方向)で、各アンテナで放射される信号の指向性を向上させることができる。
なお、図12では、基体2の第1端面2e1及び第2端面2e2に沿って、それぞれ2つのダイポールアンテナ6が設けられ、第3端面2e3及び第4端面2e4に沿って2つの一組のモノポールアンテナ3が設けられているが、これに限定されない。第1端面2e1及び第2端面2e2に沿って、それぞれ3つ以上の一組のダイポールアンテナ6が設けられていてもよく、第3端面2e3及び第4端面2e4に沿って、それぞれ3つ以上の一組のモノポールアンテナ3が設けられていてもよい。また、基体2の4つの端面のうち、少なくとも1端面に沿った領域にアンテナが設けられていない場合であってもよい。すなわち、第1端面2e1及び第2端面2e2の少なくとも一方に、複数のダイポールアンテナ6が設けられていればよく、第3端面2e3及び第4端面2e4の少なくとも一方に、複数の一組のモノポールアンテナ3が設けられていればよい。
(第4実施形態の第1変形例)
図13は、第4実施形態の第1変形例に係るアンテナ装置の平面図である。図14は、図13の領域Aを部分的に拡大して示す透過斜視図である。第4実施形態の第1変形例では、上記第4実施形態とは異なり、複数のダイポールアンテナ6のそれぞれに、第3反射器5Bが設けられた構成について説明する。
図13は、第4実施形態の第1変形例に係るアンテナ装置の平面図である。図14は、図13の領域Aを部分的に拡大して示す透過斜視図である。第4実施形態の第1変形例では、上記第4実施形態とは異なり、複数のダイポールアンテナ6のそれぞれに、第3反射器5Bが設けられた構成について説明する。
図13及び14に示すように、第3反射器5Bは、第3アンテナ素子61及び第4アンテナ素子62と、第1反射器4Bとの間に設けられる。第3反射器5Bは、第3アンテナ素子61及び第4アンテナ素子62に沿って設けられる。第3反射器5BのY方向の長さは、実効波長λeffの1/2程度である。第3反射器5Bは、樹脂層8の上面8aに、例えば印刷により形成される。
第3反射器5Bを設けることにより、複数のダイポールアンテナ6のそれぞれは、第4実施形態に比べて、第1壁部44a及び第2壁部44bと垂直な方向、つまり、+X方向及び-X方向に放射される信号の指向性を向上させることができる。
(第4実施形態の第2変形例)
図15は、第4実施形態の第2変形例に係る第1反射器を説明するための透過斜視図である。図15では、図面を見やすくするために、一組のモノポールアンテナ3及びダイポールアンテナ6を省略して示す。第4実施形態の第2変形例では、上記第4実施形態とは異なり、第1反射器4Bの上部に表層導体45が設けられている構成について説明する。
図15は、第4実施形態の第2変形例に係る第1反射器を説明するための透過斜視図である。図15では、図面を見やすくするために、一組のモノポールアンテナ3及びダイポールアンテナ6を省略して示す。第4実施形態の第2変形例では、上記第4実施形態とは異なり、第1反射器4Bの上部に表層導体45が設けられている構成について説明する。
図15に示すように、表層導体45は、第1反射器4Bの開口4Baを覆って樹脂層8の上面8aに設けられる。第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dの上端は、それぞれ表層導体45に接続される。また、第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dの下端は、第1グランド層21に接続される。表層導体45は、Z方向から見たときの平面視で、第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dから、それぞれ+X方向、-X方向、+Y方向及び-Y方向に張り出した部分を有する。
このような構成により、第4実施形態の第2変形例では、第1壁部44a、第2壁部44b、第3壁部44c及び第4壁部44dのそれぞれに垂直な方向で、それぞれ+X方向、-X方向、+Y方向及び-Y方向の指向性を向上させることができる。
(第5実施形態)
図16は、第5実施形態に係るアンテナ装置の透過斜視図である。図17は、図16のXV-XV’線に沿う断面図である。図18は、図16のXVI-XVI’線に沿う断面図である。第5実施形態では、上記第1実施形態から第4実施形態とは異なり、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32及び第1反射器4C等の各部材が基体2の内部に設けられている構成について説明する。
図16は、第5実施形態に係るアンテナ装置の透過斜視図である。図17は、図16のXV-XV’線に沿う断面図である。図18は、図16のXVI-XVI’線に沿う断面図である。第5実施形態では、上記第1実施形態から第4実施形態とは異なり、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32及び第1反射器4C等の各部材が基体2の内部に設けられている構成について説明する。
図16に示すように、第1アンテナ素子31、第2アンテナ素子32、第1反射器4C及び第2反射器5は、基体2の第1面2aと第2面2bとの間に設けられる。第1アンテナ素子31の周囲は、基体2の誘電体層により囲まれる。図17に示すように、第1アンテナ素子31は、複数のビア導体38と複数のパッド37とがZ方向に連なって、全体として柱状に形成される。第1アンテナ素子31の最上部のパッド37は第1面2aに露出する。本実施形態において、第1アンテナ素子31の高さH1は、Z方向において、第1グランド層21の表面から、第1アンテナ素子31の上端までの長さとなる。
なお、複数のビア38導体と複数のパッド37とは、交互に配置されているが、一部のパッド37を省いて複数のビア38導体がZ方向に連結されていてもよい。図16では、第1アンテナ素子31を示しているが、第1アンテナ素子31についての説明は、第2アンテナ素子32にも適用できる。
図17及び図18に示すように、第1反射器4Cも同様に、複数のビア導体48及び複数の接続導体47がZ方向に連なっている。Z方向に配列された複数のビア導体48は、Y方向に配列される。Y方向に配列される複数のビア導体48は、複数の接続導体47により接続される。Y方向に隣り合うビア導体48の中心同士の距離D5は、実効波長λeffの1/6程度である。このような構成であっても、第1反射器4Cは、電気的に板状又は壁状の導電体を用いた場合と同様の効果を有する。
図17に示すように、第2反射器5も同様に、複数のビア導体58及び複数のパッド57がZ方向に連なって、全体として柱状に形成される。
本実施形態では、第1アンテナ素子31は、基体2の第1面2aに平行な方向の長さ(ビア導体38の径及びパッド37の径)が、第1面2aに垂直な方向(Z方向)に沿って周期的に異なる。このため、第1アンテナ素子31の径が、Z方向に沿って一定に形成されている場合に比べて、第1アンテナ素子31を流れる電流の電流経路が長くなる。このため、アンテナ装置1Eは、第1アンテナ素子31の高さH1を、実効波長λeffの1/4よりも小さくできる。
本実施形態の構成は、上述した第1実施形態から第4実施形態にも適用できる。例えば、第4実施形態のアンテナ装置1Dにおいて、複数の一組のモノポールアンテナ3及び複数のダイポールアンテナ6を基体2の内部に設けてもよい。この場合、ダイポールアンテナ6の第3アンテナ素子61及び第4アンテナ素子62(図10、図11参照)は基体2の第1面2aに設けられる。ダイポールアンテナ6の第1接続導体65及び第2接続導体66は(図10、図11参照)、Z方向に連なる複数のビア導体及び複数のパッドにより形成される。
(第6実施形態)
図19は、第6実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示す断面図である。第6実施形態では、上記第1実施形態から第5実施形態とは異なり、アンテナ装置1を備える電子機器100の構成について説明する。
図19は、第6実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示す断面図である。第6実施形態では、上記第1実施形態から第5実施形態とは異なり、アンテナ装置1を備える電子機器100の構成について説明する。
図19に示すように、電子機器100は、アンテナ装置1と、筐体101と、ピン端子102とを有する。アンテナ装置1の第1アンテナ素子31(一組のモノポールアンテナ3)は、筐体101に実装されたピン端子102と接触する。ピン端子102は、ポゴピンであり、バネが内蔵されたスプリングタイプのコネクタである。これにより、ピン端子102の先端と第1アンテナ素子31とが、一定の力で接触する。また、電子機器100は、アンテナ装置1単体の場合に比べて、第1アンテナ素子31の長さが実質的に長くなるので、利得の向上を図ることができる。
(第6実施形態の第1変形例)
図20は、第6実施形態の第1変形例に係る電子機器の断面図である。第6実施形態の第1変形例では、上記第6実施形態とは異なり、電子機器100Aの筐体101の内部に導体103が設けられた構成について説明する。
図20は、第6実施形態の第1変形例に係る電子機器の断面図である。第6実施形態の第1変形例では、上記第6実施形態とは異なり、電子機器100Aの筐体101の内部に導体103が設けられた構成について説明する。
図20に示すように、導体103は、筐体101の下面から筐体101の厚さ方向に延出する。導体103の下端は、ピン端子102と接続される。これにより、電子機器100Aは、上述の第6実施形態に比べて、導体103を設けることで第1アンテナ素子31の長さが実質的に長くなるので、利得の向上を図ることができる。
(第6実施形態の第2変形例)
図21は、第6実施形態の第2変形例に係る電子機器の断面図である。第6実施形態の第2変形例では、上記第6実施形態及び第1変形例とは異なり、電子機器100Bの筐体101に、はんだ104を介してアンテナ装置1が接続される構成について説明する。
図21は、第6実施形態の第2変形例に係る電子機器の断面図である。第6実施形態の第2変形例では、上記第6実施形態及び第1変形例とは異なり、電子機器100Bの筐体101に、はんだ104を介してアンテナ装置1が接続される構成について説明する。
図21に示すように、電子機器100Bにおいて、図20に示すピン端子102に換えてはんだ104が設けられている。第1アンテナ素子31は、はんだ104と接続される。また、導体103の下端は、はんだ104と接続される。第2変形例では、マウンタ-装置により筐体101へアンテナ装置1を実装するので、はんだ実装時のセルフアライメント効果により位置精度を向上させることができる。
(第6実施形態の第3変形例)
図22は、第6実施形態の第3変形例に係る電子機器の断面図である。第6実施形態の第3変形例では、上記第6実施形態、第1変形例及び第2変形例とは異なり、電子機器100Cの筐体101に、ダイポールアンテナ素子105、106が設けられる構成について説明する。
図22は、第6実施形態の第3変形例に係る電子機器の断面図である。第6実施形態の第3変形例では、上記第6実施形態、第1変形例及び第2変形例とは異なり、電子機器100Cの筐体101に、ダイポールアンテナ素子105、106が設けられる構成について説明する。
図22に示すように、ダイポールアンテナ素子105、106は、筐体101の下面に設けられる。ダイポールアンテナ素子105、106は、それぞれピン端子102を介して、アンテナ装置1Fの第1接続導体65及び第2接続導体66と電気的に接続される。これにより、電子機器100Cは、第1接続導体65及び第2接続導体66と、ピン端子102と、ダイポールアンテナ素子105、106とで、ダイポールアンテナ6Aを構成する。これによれば、ダイポールアンテナ素子105、106をアンテナ装置1Fに設けた構成に比べて、ダイポールアンテナ素子105、106がグランド層(第2グランド層22)から離れた位置に設けられる。このため、電子機器100Cは、ダイポールアンテナ6Aの放射効率及び帯域の向上を図ることができる。
1、1A、1B、1C、1D、1E、1F アンテナ装置
2 基体
2a 第1面
2b 第2面
2e1 第1端面
2e2 第2端面
2e3 第3端面
2e4 第4端面
3 一組のモノポールアンテナ
4、4A、4B、4C 第1反射器
4Ba 開口
5 第2反射器
5B 第3反射器
6 ダイポールアンテナ
8 樹脂層
8a 上面
21 第1グランド層
21a、21b 開口
22 第2グランド層
26、38、48、58、68 ビア導体
31 第1アンテナ素子
32 第2アンテナ素子
33 給電線路
34 接続配線
37、57、67 パッド
41 柱状導電体
42 連結部
45 表層導体
47 接続導体
61 第3アンテナ素子
62 第4アンテナ素子
63 第1給電線路
64 第2給電線路
65 第1接続導体
66 第2接続導体
100、100A、100B、100C 電子機器
2 基体
2a 第1面
2b 第2面
2e1 第1端面
2e2 第2端面
2e3 第3端面
2e4 第4端面
3 一組のモノポールアンテナ
4、4A、4B、4C 第1反射器
4Ba 開口
5 第2反射器
5B 第3反射器
6 ダイポールアンテナ
8 樹脂層
8a 上面
21 第1グランド層
21a、21b 開口
22 第2グランド層
26、38、48、58、68 ビア導体
31 第1アンテナ素子
32 第2アンテナ素子
33 給電線路
34 接続配線
37、57、67 パッド
41 柱状導電体
42 連結部
45 表層導体
47 接続導体
61 第3アンテナ素子
62 第4アンテナ素子
63 第1給電線路
64 第2給電線路
65 第1接続導体
66 第2接続導体
100、100A、100B、100C 電子機器
Claims (15)
- 第1面と、前記第1面に対向する第2面と、前記第1面と前記第2面とを接続し、互いに対向する第1端面と第2端面と、前記第1面と前記第2面とを接続し、前記第1端面と前記第2端面との間の第3端面と第4端面とを有する基体と、
前記基体の前記第1面に垂直な方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する第1アンテナ素子と、
前記第1アンテナ素子と隣り合って設けられ、前記基体の前記第1面に垂直な方向に延出し、モノポールアンテナとして機能する第2アンテナ素子と、
前記基体に設けられたグランド層と、
前記基体に設けられ、前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子とを接続する接続配線と、
前記基体に設けられ、前記接続配線に接続された給電線路と、
前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子が隣り合う方向に沿って設けられ、前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子と対向する第1反射器と、を有し、
前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子は、前記第1端面から前記第4端面のうち少なくとも一つの端面に沿って設けられ、前記少なくとも一つの端面に垂直な方向からの側面視で、前記第1反射器と重なり、かつ、平面視で、前記少なくとも一つの端面と前記第1反射器との間に位置する
アンテナ装置。 - 前記基体の前記第1面に平行な方向における前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子との距離は、前記基体の前記第1面に垂直な方向における前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子の、それぞれの長さよりも長い
請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記第1アンテナ素子と前記第1反射器との間及び前記第2アンテナ素子と前記第1反射器との間にそれぞれ設けられ、前記基体の前記第1面に垂直な方向に前記基体の前記第1面から延出する複数の第2反射器を有する
請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記基体の前記第1面に平行な方向における、前記接続配線と前記給電線路との接続箇所と、前記第1アンテナ素子との距離は、前記接続配線と前記給電線路との接続箇所と、前記第2アンテナ素子との距離と等しい、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記基体の前記第1面に平行な方向における、前記接続配線と前記給電線路との接続箇所と、前記第1アンテナ素子との距離は、前記接続配線と前記給電線路との接続箇所と、前記第2アンテナ素子との距離と異なる、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子とを含む一組のモノポールアンテナが、複数配列される
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 隣り合う2つの前記一組のモノポールアンテナにおいて、前記接続配線で接続されていない前記第1アンテナ素子と前記第2アンテナ素子との距離は、2つの前記一組のモノポールアンテナにそれぞれ接続された2つの前記給電線路の間の距離よりも小さい
請求項6に記載のアンテナ装置。 - 前記第1反射器は、複数の前記一組のモノポールアンテナの配列方向に沿って設けられ、複数の前記一組のモノポールアンテナに前記側面視で重なり、前記基体の端面とは反対方向に位置する
請求項6又は請求項7に記載のアンテナ装置。 - 前記基体の前記第1面に平行な方向に延出する第3アンテナ素子と、
前記第3アンテナ素子と隣り合って設けられ、前記基体の前記第1面に平行な方向に延出する第4アンテナ素子と、を含むダイポールアンテナを有する
請求項6から請求項8のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 複数の前記ダイポールアンテナを有し、
複数の前記ダイポールアンテナは、前記第1端面及び前記第2端面の少なくとも一方に沿って配列され、
複数の前記一組のモノポールアンテナは、前記第3端面及び前記第4端面の少なくとも一方に沿って配列される、
請求項9に記載のアンテナ装置。 - 前記第1反射器は、複数の前記一組のモノポールアンテナ及び複数の前記ダイポールアンテナと対向して設けられる
請求項10に記載のアンテナ装置。 - 前記第1アンテナ素子、前記第2アンテナ素子及び前記第1反射器は、前記基体の前記第1面に設けられ、
前記第1アンテナ素子、前記第2アンテナ素子及び前記第1反射器の、それぞれの少なくとも側面を覆って前記第1面に設けられた樹脂層を有する
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子は、それぞれ、柱状の導電体である
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1アンテナ素子、前記第2アンテナ素子及び前記第1反射器は、前記第1面と前記第2面との間に設けられる、
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1アンテナ素子及び前記第2アンテナ素子の径が、前記第1面に垂直な方向に沿って周期的に異なる
請求項14に記載のアンテナ装置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19830004 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2020528823 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19830004 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |