JP6032001B2 - Antenna device - Google Patents
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Description
本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device capable of making multiple resonances.
従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献1では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in communication equipment, an antenna device using a radiation electrode and a dielectric block, an antenna device using a switch, and a control voltage source has been proposed to make the resonance frequency of the antenna double resonant.
For example, as a conventional technique using a dielectric block, Patent Document 1 proposes a composite antenna that achieves high efficiency by forming a radiation electrode on a resin molded body and further integrating the dielectric block with an adhesive. .
また、スイッチ,制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献2では、第1の放射電極と、第2の放射電極と、第1の放射電極の途中部と第2の放射電極の基端部との間に介設され、第2の放射電極を第1の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。 Further, as a conventional technique using a switch and a control voltage source, in Patent Document 2, a first radiation electrode, a second radiation electrode, a middle portion of the first radiation electrode, and a base of the second radiation electrode are disclosed. An antenna device has been proposed that includes a switch that is interposed between the end portion and electrically connects or disconnects the second radiation electrode with the first radiation electrode.
しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献1に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のQ値以外にも接着条件(接着剤の厚み、接着面積等)により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献2に記載のようなスイッチ,制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数を切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。
However, the following problems remain in the above-described conventional technology.
That is, in the technique using the dielectric block as described in Patent Document 1, a dielectric block that excites the radiation electrode is used, and it is necessary to design the dielectric block, the radiation electrode pattern, etc. for each device. Depending on design conditions, antenna performance may be degraded, and unstable elements may increase. In addition, since the radiation electrode is formed on the surface of the resin molding, it is necessary to design the radiation electrode pattern on the resin molding. Depending on the communication equipment to be mounted and its application, the antenna design and mold design This is necessary and causes a significant increase in cost. Furthermore, since the dielectric block and the molded resin are integrated with an adhesive, the antenna performance may be degraded or unstable depending on the adhesive conditions (adhesive thickness, adhesive area, etc.) in addition to the adhesive Q value. There is a disadvantage that the number of elements increases.
In addition, in the case of an antenna device using a switch and a control voltage source as described in Patent Document 2, a configuration of a control voltage source, a reactance circuit, and the like are required to switch the resonance frequency with the switch. However, there is a problem in that each device is complicated, there is no degree of freedom in design, and easy antenna adjustment is difficult.
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can flexibly adjust each resonance frequency that has been double-resonated. It is an object of the present invention to provide an antenna device that can be thinned.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第1の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン、第1エレメント及び第2エレメントとを備え、前記第1エレメントが、前記グランドパターンに近接した基端側に給電点が設けられて前記グランドパターンから離間する方向に延在する第1延在部と、該第1延在部の先端から前記グランドパターンに沿って延在する第2延在部とを有し、前記第2エレメントが、前記第1延在部の途中に基端が接続され前記第2延在部に沿って延在する第3延在部と、該第3延在部の先端から前記グランドパターンに向けて延在し先端が該グランドパターンに接続された第4延在部とを有し、前記第1延在部の基端が前記グランドパターンに接続されていることを特徴とする。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. That is, an antenna device according to a first aspect of the present invention includes an insulating substrate body, and a ground pattern, a first element, and a second element each formed by patterning a metal foil on the surface of the substrate body, The element is provided with a feeding point on a proximal end side close to the ground pattern and extends in a direction away from the ground pattern, and the element extends from the distal end of the first extension portion to the ground pattern. A second extension portion extending along the second extension portion, and the second element extends along the second extension portion with a proximal end connected to the middle of the first extension portion. A base part of the first extension part, and a fourth extension part extending from the tip of the third extension part toward the ground pattern and connected to the ground pattern. Is connected to the ground pattern And features.
このアンテナ装置では、基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランドパターン、第1エレメント及び第2エレメントを備えているので、各エレメント間やグランドパターンとの間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。
特に、第2エレメントが、第1延在部の途中に基端が接続され第2延在部に沿って延在する第3延在部と、該第3延在部の先端からグランドパターンに向けて延在し先端が該グランドパターンに接続された第4延在部とを有しているので、第2エレメントとグランドパターンと第1延在部とにより開口パターン部が形成されて第1エレメントを主とする共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。
また、形成された開口パターン部内に発生する浮遊容量によって人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。
In this antenna device, since the ground pattern, the first element, and the second element, each of which is patterned with a metal foil, are provided on the surface of the substrate body, each stray capacitance between each element and between the ground patterns and By effectively utilizing this, it is possible to make a double resonance.
In particular, the second element includes a third extending portion extending along the second extending portion with a base end connected in the middle of the first extending portion, and a ground pattern from the distal end of the third extending portion. Since the first extending portion extends toward the first end and is connected to the ground pattern, an opening pattern portion is formed by the second element, the ground pattern, and the first extending portion. A resonance frequency different from the resonance frequency mainly composed of elements can be obtained.
In addition, the stray capacitance generated in the formed opening pattern portion can reduce the influence of the human body and peripheral parts.
第2の発明に係るアンテナ装置は、第1の発明において、前記第2延在部の途中に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
また、アンテナ素子と第3延在部との間の浮遊容量により、アンテナ素子自体が直接グランドパターンとの間の浮遊容量を発生することが無く、アンテナ素子とグランドパターンとの間の距離による依存性が少なくなると共に、グランドパターンへの高周波電流を効率的に流すことが可能になる。
An antenna device according to a second invention is characterized in that, in the first invention, an antenna element of a dielectric antenna is connected in the middle of the second extending portion.
That is, in this antenna device, the element length of the loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency can be shortened, the impedance can be increased, and the stray capacitance can be increased. In addition, the size and the antenna characteristics can be improved.
In addition, the stray capacitance between the antenna element and the third extension portion does not cause the stray capacitance between the antenna element and the ground pattern directly, and the dependence due to the distance between the antenna element and the ground pattern. And the high-frequency current to the ground pattern can flow efficiently.
第3の発明に係るアンテナ装置は、第1又は第2の発明において、前記第1延在部の途中に第1受動素子が接続され、前記第3延在部及び前記第4延在部の少なくとも一方に第2受動素子が接続されていると共に、前記第1延在部の基端が第3受動素子を介して前記グランドパターンに接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、形成された開口パターン部に接続された第2受動素子と第3受動素子とにより、並列共振が発生するため、高インピーダンスにできると共に、第1エレメントを主として得られる共振周波数に対するグランドパターンとの間の影響を低減することが可能になる。なお、形成される開口パターン部の開口面積は広い方が望ましい。
An antenna device according to a third invention is the antenna device according to the first or second invention, wherein a first passive element is connected in the middle of the first extension portion, and the third extension portion and the fourth extension portion are connected. A second passive element is connected to at least one, and a base end of the first extending portion is connected to the ground pattern via a third passive element.
That is, in this antenna device, the second passive element and the third passive element connected to the formed opening pattern portion cause parallel resonance, so that high impedance can be achieved, and resonance that can be obtained mainly from the first element. It becomes possible to reduce the influence between the frequency and the ground pattern. It is desirable that the opening pattern portion to be formed has a large opening area.
また、アンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
Further, by selecting the antenna element and the passive element, it is possible to flexibly adjust each resonance frequency, and it is possible to obtain an antenna device capable of making multiple resonances according to design conditions. Thus, since each resonance frequency can be flexibly adjusted in terms of the antenna configuration, the resonance frequency can be switched, and the adjustment location by a passive element or the like can be changed according to the application or device.
In addition, it is possible to design in the plane of the substrate body, and it is possible to reduce the thickness compared to the case of using a conventional dielectric block or resin molded body, and by selecting an antenna element that is a dielectric antenna, Miniaturization and high performance are possible. Further, there is no need for costs due to molds, design changes, etc., and low costs can be realized.
第4の発明に係るアンテナ装置は、第1から第3の発明のいずれかにおいて、前記第1エレメントが、前記第2延在部の先端に第4受動素子を介して基端が接続され前記第2延在部の基端側に向けて前記第2延在部に沿って延在する第5延在部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第1エレメントが、第2延在部の先端に第4受動素子を介して基端が接続され第2延在部の基端側に向けて第2延在部に沿って延在する第5延在部を有しているので、第4受動素子に高インピーダンスとなるものを選択することで、第5延在部の基端から第4受動素子との間で、別の共振周波数を得ることが可能である。
The antenna device according to a fourth invention is the antenna device according to any one of the first to third inventions, wherein the first element is connected to the tip of the second extension portion via a fourth passive element, and It has the 5th extension part extended along with the 2nd extension part toward the base end side of the 2nd extension part, It is characterized by the above-mentioned.
That is, in this antenna device, the first element is connected to the distal end of the second extending portion via the fourth passive element, and the second extending portion toward the proximal end side of the second extending portion. Since it has the 5th extension part extended along, it chooses what becomes a high impedance to the 4th passive element, and it is between the 4th passive element from the base end of the 5th extension part. It is possible to obtain another resonance frequency.
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランドパターン、第1エレメント及び第2エレメントを備えているので、各エレメント間及びグランドパターンとの間などで浮遊容量が発生し、少なくとも2つ以上の共振周波数による複共振化が可能になる。
特に、第2エレメントとグランドパターンとにより開口パターン部が形成されて第1エレメントを主とする共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。
また、それぞれのエレメントに接続するアンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能になると共に、小型化および高性能化が可能になる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。
The present invention has the following effects.
According to the antenna device of the present invention, since the ground pattern, the first element, and the second element, each of which is patterned with a metal foil on the surface of the substrate body, are provided, between each element and between the ground patterns, etc. As a result, stray capacitance is generated, and multiple resonances can be achieved with at least two resonance frequencies.
In particular, an opening pattern portion is formed by the second element and the ground pattern, and a resonance frequency different from the resonance frequency mainly composed of the first element can be obtained.
In addition, each resonance frequency can be flexibly adjusted by selecting antenna elements and passive elements to be connected to each element, making it possible to achieve multiple resonances according to design conditions, and to reduce size and increase performance. become.
Therefore, the antenna device of the present invention can easily achieve multiple resonances corresponding to various applications and devices, and can save space.
以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図1から図6を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of an antenna device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態におけるアンテナ装置1は、図1及び図2に示すように、絶縁性の基板本体2と、該基板本体2の表面にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランドパターンGND、第1エレメント3及び第2エレメント4とを備えている。
上記第1エレメント3は、グランドパターンGNDに近接した基端側に給電点FPが設けられてグランドパターンGNDから離間する方向に延在する第1延在部E1と、該第1延在部E1の先端からグランドパターンGNDに沿って延在する第2延在部E2とを有している。
また、上記第2延在部E2の途中には、誘電体アンテナのアンテナ素子ATが接続されている。
なお、グランドパターンGNDに沿った方向とは、対向するグランドパターンGNDの端辺に沿った方向である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 1 according to the present embodiment includes an insulating substrate body 2 and a ground pattern GND formed by patterning a metal foil such as a copper foil on the surface of the substrate body 2. A first element 3 and a second element 4 are provided.
The first element 3 includes a first extending portion E1 provided with a feeding point FP on the proximal end side close to the ground pattern GND and extending in a direction away from the ground pattern GND, and the first extending portion E1. And a second extending portion E2 extending along the ground pattern GND from the front end.
In addition, an antenna element AT of a dielectric antenna is connected in the middle of the second extending portion E2.
The direction along the ground pattern GND is a direction along the end side of the opposing ground pattern GND.
上記第2エレメント4は、第1延在部E1の途中に基端が接続され第2延在部E2に沿って延在する第3延在部E3と、該第3延在部E3の先端からグランドパターンGNDに向けて延在し先端が該グランドパターンGNDに接続された第4延在部E4とを有している。すなわち、第2エレメント4とグランドパターンGNDと第1延在部E1とで囲まれた開口部が形成されており、第2エレメント4とグランドパターンGNDと第1延在部E1とにより開口パターン部を構成している。 The second element 4 includes a third extending portion E3 having a proximal end connected in the middle of the first extending portion E1 and extending along the second extending portion E2, and a distal end of the third extending portion E3. And a fourth extending portion E4 extending from the ground pattern GND toward the ground pattern GND and having a tip connected to the ground pattern GND. That is, an opening surrounded by the second element 4, the ground pattern GND, and the first extending portion E1 is formed, and the opening pattern portion is formed by the second element 4, the ground pattern GND, and the first extending portion E1. Is configured.
また、第1延在部E1の途中には、第1受動素子P1a,P1bが接続されている。さらに、第3延在部E3及び第4延在部E4に第2受動素子P2a,P2bが接続されていると共に、第1延在部E1の基端が第3受動素子P3を介してグランドパターンGNDに接続されている。すなわち、第3延在部E3の基端と第1延在部E1との間に第2受動素子P2aが接続されていると共に、第4延在部E4の基端と第3延在部E3の先端との間に第2受動素子P2bが接続されている。このように、2つの第2受動素子P2a,P2bと第3受動素子P3とにより、π型の共振器を構成している。 In addition, first passive elements P1a and P1b are connected in the middle of the first extending portion E1. Furthermore, the second passive elements P2a and P2b are connected to the third extending part E3 and the fourth extending part E4, and the base end of the first extending part E1 is connected to the ground pattern via the third passive element P3. Connected to GND. That is, the second passive element P2a is connected between the base end of the third extension portion E3 and the first extension portion E1, and the base end of the fourth extension portion E4 and the third extension portion E3. The second passive element P2b is connected to the tip of the first passive element. Thus, the two second passive elements P2a and P2b and the third passive element P3 constitute a π-type resonator.
また、第1エレメント3は、第2延在部E2の先端に第4受動素子P4を介して基端が接続され第2延在部E2の基端側に向けて第2延在部E2に沿って延在する第5延在部E5を有している。なお、第5延在部E5は、基端部がグランドパターンGNDから離間する方向に第4受動素子P4から一旦延在してから折れ曲がって第2延在部E2に沿った方向に延在している。すなわち、第5延在部E5は、第4受動素子P4を起点に第2延在部E2から折り返されて延在している。 The first element 3 has a proximal end connected to the distal end of the second extending portion E2 via a fourth passive element P4 and is connected to the second extending portion E2 toward the proximal end side of the second extending portion E2. It has the 5th extension part E5 extended along. The fifth extending portion E5 extends from the fourth passive element P4 once in the direction away from the ground pattern GND and then bends and extends in the direction along the second extending portion E2. ing. In other words, the fifth extending part E5 extends from the second extending part E2 with the fourth passive element P4 as a starting point.
上記第1延在部E1は、その基端部に先端側よりも幅広とされた幅広部E1aを有し、該幅広部E1aの先端部に第3延在部E3が第2受動素子P2aを介して接続されている。また、幅広部E1の基端における給電点FPと第3受動素子P3との接続点は互いに離間して配されている。 The first extending portion E1 has a wide portion E1a that is wider at the base end portion than the distal end side, and the third extending portion E3 has the second passive element P2a at the distal end portion of the wide portion E1a. Connected through. In addition, the connection point between the feeding point FP and the third passive element P3 at the base end of the wide part E1 is arranged away from each other.
上記基板本体2は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
なお、上記給電点FPは、それぞれ高周波回路(図示略)の給電点に接続される。また、グランドパターンGNDの領域には、高周波回路が実装される。
上記各受動素子は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線が採用される。
The board body 2 is a general printed board, and in the present embodiment, a printed board made of glass epoxy resin or the like is employed.
The feed point FP is connected to a feed point of a high frequency circuit (not shown). A high frequency circuit is mounted in the area of the ground pattern GND.
For example, an inductor, a capacitor, a resistor, or a jumper line is used as each passive element.
上記アンテナ素子ATは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図4に示すように、セラミックス等の誘電体21の表面にAg等の導体パターン22が形成されたチップアンテナである。
このアンテナ素子ATは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ATに使用している誘電体21を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。
The antenna element AT is a loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency. For example, as shown in FIG. 4, the antenna element AT is a chip antenna in which a conductor pattern 22 such as Ag is formed on the surface of a dielectric 21 such as ceramics. is there.
As the antenna element AT, elements having different lengths, widths, conductor patterns, and the like may be selected according to the setting of the resonance frequency and the like. Depending on the desired frequency, the dielectric 21 used for the antenna element AT may be a magnetic material or a composite material in which a dielectric and a magnetic material are mixed.
上記第1エレメント3と第2エレメント4とは、互いの間の浮遊容量と、グランドパターンGNDとの間の浮遊容量とを発生可能に、互いに間隔を空けて延在している。
すなわち、図3に示すように、第5延在部E5とアンテナ素子ATとの間の浮遊容量Caと、第5延在部E5と第2延在部E2との間の浮遊容量Cbと、第2延在部E2とグランドパターンGNDとの間の浮遊容量Ccと、アンテナ素子ATと第3延在部E3との間の浮遊容量Cdと、第2延在部E2と第3延在部E3との間の浮遊容量Ceと、第3延在部E3とグランドパターンGNDとの間の浮遊容量Cfとが発生可能である。
The first element 3 and the second element 4 extend at a distance from each other so as to generate a stray capacitance between them and a stray capacitance between the ground pattern GND.
That is, as shown in FIG. 3, the stray capacitance Ca between the fifth extending portion E5 and the antenna element AT, the stray capacitance Cb between the fifth extending portion E5 and the second extending portion E2, The stray capacitance Cc between the second extension portion E2 and the ground pattern GND, the stray capacitance Cd between the antenna element AT and the third extension portion E3, the second extension portion E2, and the third extension portion The stray capacitance Ce between E3 and the stray capacitance Cf between the third extending portion E3 and the ground pattern GND can be generated.
次に、本実施形態のアンテナ装置における各共振周波数について、図を参照して説明する。 Next, each resonance frequency in the antenna device of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
本実施形態のアンテナ装置1では、図5に示すように、周波数の低い方から、第1の共振周波数f1、第2の共振周波数f2及び第3の共振周波数f3の順に3つの周波数帯に複共振化される。
上記第1の共振周波数f1は、第1エレメント3とアンテナ素子ATと第1受動素子P1a,P1b及び第2受動素子P2a,P2bと浮遊容量とで決定される。また、上記第2の共振周波数f2は、アンテナ素子ATと第1受動素子P1a,P1bと第1延在部E1及び第2延在部E2と浮遊容量とで決定される。さらに、上記第3の共振周波数f3は、開口パターン部を構成する第2エレメント4及びグランドパターンGNDと第2受動素子P2a,P2bと浮遊容量とで決定される。
In the antenna device 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the first resonance frequency f1, the second resonance frequency f2, and the third resonance frequency f3 are combined in three frequency bands in order from the lowest frequency. Resonated.
The first resonance frequency f1 is determined by the first element 3, the antenna element AT, the first passive elements P1a and P1b, the second passive elements P2a and P2b, and the stray capacitance. The second resonance frequency f2 is determined by the antenna element AT, the first passive elements P1a and P1b, the first extending part E1, the second extending part E2, and the stray capacitance. Further, the third resonance frequency f3 is determined by the second element 4 and the ground pattern GND, the second passive elements P2a and P2b, and the stray capacitance that form the opening pattern portion.
以下、これら共振周波数について、より詳しく説明する。
「第1の共振周波数f1について」
上記第1の共振周波数f1の周波数は、第1エレメント3、アンテナ素子AT、第1受動素子P1a,P1b、第4受動素子P4及び浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ceにより設定および調整することができる。
また、第1の共振周波数f1のインピーダンス調整は、浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ceの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1a,P1b及び第4受動素子P4の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第1の共振周波数f1は、主に図2中の破線A1の部分で調整される。
Hereinafter, these resonance frequencies will be described in more detail.
“About the first resonance frequency f1”
The frequency of the first resonance frequency f1 is set and adjusted by the first element 3, the antenna element AT, the first passive elements P1a and P1b, the fourth passive element P4, and the stray capacitances Ca, Cb, Cc, Cd, and Ce. be able to.
Further, the impedance adjustment of the first resonance frequency f1 can be performed by setting each of the stray capacitances Ca, Cb, Cc, Cd, and Ce.
Furthermore, the final frequency adjustment can be flexibly performed by selecting the first passive elements P1a and P1b and the fourth passive element P4.
Thus, the first resonance frequency f1 is adjusted mainly at the portion indicated by the broken line A1 in FIG.
「第2の共振周波数f2について」
上記第2の共振周波数f2の周波数は、アンテナ素子AT、第1延在部E1、第2延在部E2、第1受動素子P1a,P1b及び浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ceにより設定および調整することができる。
また、第2の共振周波数f2のインピーダンス調整は、浮遊容量Ca,Cb,Cc,Cd,Ceの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第1受動素子P1a,P1bの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第2の共振周波数f2は、主に図2中の一点鎖線A2の部分で調整される。
“About the second resonance frequency f2”
The frequency of the second resonance frequency f2 is set by the antenna element AT, the first extending part E1, the second extending part E2, the first passive elements P1a and P1b, and the stray capacitances Ca, Cb, Cc, Cd, and Ce. And can be adjusted.
Moreover, the impedance adjustment of the second resonance frequency f2 can be performed by setting each of the stray capacitances Ca, Cb, Cc, Cd, and Ce.
Further, the final frequency adjustment can be flexibly performed by selecting the first passive elements P1a and P1b.
In this way, the second resonance frequency f2 is adjusted mainly at the portion of the alternate long and short dash line A2 in FIG.
「第3の共振周波数f3について」
上記第3の共振周波数f3の周波数は、第1延在部E1、第2エレメント4、グランドパターンGND、第2受動素子P2a,P2b及び浮遊容量Cd,Cfにより設定および調整することができる。
また、第3の共振周波数f3のインピーダンス調整は、浮遊容量Cd,Cfの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第2受動素子P2a,P2bの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第3の共振周波数f3は、主に図2中の二点鎖線A3の部分で調整される。
“About the third resonance frequency f3”
The frequency of the third resonance frequency f3 can be set and adjusted by the first extending portion E1, the second element 4, the ground pattern GND, the second passive elements P2a and P2b, and the stray capacitances Cd and Cf.
Further, the impedance adjustment of the third resonance frequency f3 can be performed by setting each of the stray capacitances Cd and Cf.
Further, the final frequency adjustment can be flexibly performed by selecting the second passive elements P2a and P2b.
In this way, the third resonance frequency f3 is adjusted mainly at the portion of the two-dot chain line A3 in FIG.
なお、各共振周波数f1,f2,f3における最終的なインピーダンス調整は、第3受動素子P3の選択によりグランドパターンGND側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、フレキシブルに行うことが可能である。 The final impedance adjustment at each of the resonance frequencies f1, f2, and f3 can be flexibly performed by controlling the flow of the high-frequency current flowing to the ground pattern GND side by selecting the third passive element P3. .
このように本実施形態のアンテナ装置1では、基板本体2の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランドパターンGND、第1エレメント3及び第2エレメント4を備えているので、各エレメント間やグランドパターンGNDとの間などの各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。 As described above, the antenna device 1 according to the present embodiment includes the ground pattern GND, the first element 3 and the second element 4 each formed by patterning a metal foil on the surface of the substrate body 2. By effectively utilizing each stray capacitance such as between the ground pattern GND and the ground pattern GND, a double resonance can be achieved.
特に、第2エレメント4が、第1延在部E1の途中に基端が接続され第2延在部E2に沿って延在する第3延在部E3と、該第3延在部E3の先端からグランドパターンGNDに向けて延在し先端が該グランドパターンGNDに接続された第4延在部E4とを有しているので、第2エレメント4とグランドパターンGNDと第1延在部E1とにより開口パターン部が形成されて第1エレメント3を主とする共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。
また、形成された開口パターン部内に発生する浮遊容量によって人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。
In particular, the second element 4 includes a third extending portion E3 having a proximal end connected in the middle of the first extending portion E1 and extending along the second extending portion E2, and the third extending portion E3. Since it has the 4th extension part E4 extended toward the ground pattern GND from the front-end | tip and connected to this ground pattern GND, the 2nd element 4, the ground pattern GND, and the 1st extension part E1 Thus, an opening pattern portion is formed, and a resonance frequency different from the resonance frequency mainly composed of the first element 3 can be obtained.
In addition, the stray capacitance generated in the formed opening pattern portion can reduce the influence of the human body and peripheral parts.
また、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ATによってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
さらに、アンテナ素子ATと第3延在部E3との間の浮遊容量Cdにより、アンテナ素子AT自体が直接グランドパターンGNDとの間の浮遊容量を発生することが無く、アンテナ素子ATとグランドパターンGNDとの間の距離による依存性が少なくなると共に、グランドパターンGNDへの高周波電流を効率的に流すことが可能になる。
In addition, the antenna element AT, which is a loading element that does not self-resonate at a desired resonance frequency, can shorten the element length, increase the impedance, and increase the stray capacitance. It is possible to improve the antenna characteristics.
Further, the stray capacitance Cd between the antenna element AT and the third extending portion E3 does not cause the stray capacitance between the antenna element AT and the ground pattern GND directly, and the antenna element AT and the ground pattern GND. , And the high-frequency current to the ground pattern GND can be efficiently passed.
また、形成された開口パターン部に接続された第2受動素子P2a,P2bと第3受動素子P3とにより、並列共振が発生するため、高インピーダンスにできると共に、第1エレメント3を主として得られる共振周波数に対するグランドパターンGNDとの間の影響を低減することが可能になる。
また、アンテナ素子および各受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
In addition, since the second passive elements P2a and P2b and the third passive element P3 connected to the formed opening pattern portion generate parallel resonance, the resonance can be obtained with high impedance and mainly the first element 3. It becomes possible to reduce the influence between the frequency and the ground pattern GND.
Further, by selecting the antenna element and each passive element, it is possible to flexibly adjust each resonance frequency, and it is possible to obtain an antenna device capable of making multiple resonances according to design conditions. Thus, since each resonance frequency can be flexibly adjusted in terms of the antenna configuration, the resonance frequency can be switched, and the adjustment location by a passive element or the like can be changed according to the application or device.
また、基板本体2の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナである各アンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。 In addition, the design can be performed within the plane of the substrate body 2, and the thickness can be reduced as compared with the case where a conventional dielectric block or resin molding is used, and each antenna element that is a dielectric antenna can be selected. Thus, miniaturization and high performance can be achieved. Further, there is no need for costs due to molds, design changes, etc., and low costs can be realized.
また、第1エレメント3が、第2延在部E2の先端に第4受動素子P4を介して基端が接続され第2延在部E2の基端側に向けて第2延在部E2に沿って延在する第5延在部E5を有しているので、第4受動素子P4に高インピーダンスとなるものを選択することで、第5延在部E5の基端から第4受動素子P4との間で、別の共振周波数を得ることが可能である。 In addition, the first element 3 is connected to the distal end of the second extending portion E2 via the fourth passive element P4, and is connected to the second extending portion E2 toward the proximal end side of the second extending portion E2. Since it has the 5th extension part E5 extended along, selecting what becomes a high impedance as the 4th passive element P4 makes it 4th passive element P4 from the base end of the 5th extension part E5. It is possible to obtain another resonance frequency between
次に、本実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例について、VSWR特性(電圧定在波比)を測定した結果と、各共振周波数での放射パターンについて測定した結果とを、図5及び図6を参照して説明する。 Next, with respect to an example in which the antenna device of this embodiment was actually manufactured, the results of measuring the VSWR characteristics (voltage standing wave ratio) and the results of measuring the radiation pattern at each resonance frequency are shown in FIG. This will be described with reference to FIG.
なお、これらの測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第1受動素子P1a:L=2.7nHのインダクタ
第1受動素子P1b:L=3.3nHのインダクタ
第2受動素子P2a:C=0.4pFのコンデンサ
第2受動素子P2b:C=0.5pFのコンデンサ
第3受動素子P3 :L=2.7nHのインダクタ
第4受動素子P4 :L=22nHのインダクタ
In these measurements, the following passive elements were used.
First passive element P1a: L = 2.7 nH inductor First passive element P1b: L = 3.3 nH inductor Second passive element P2a: C = 0.4 pF capacitor Second passive element P2b: C = 0.5 pF Capacitor third passive element P3: inductor with L = 2.7 nH fourth passive element P4: inductor with L = 22 nH
この測定結果からわかるように、第1〜第3の共振周波数f1〜f3が、以下の表1に示すように、良好な帯域幅を有して得られている。
なお、第1の共振周波数f1の周波数帯は1575MHz、第2の共振周波数f2の周波数帯は2442MHz、第3の共振周波数f3の周波数帯は5470MHzである。
The frequency band of the first resonance frequency f1 is 1575 MHz, the frequency band of the second resonance frequency f2 is 2442 MHz, and the frequency band of the third resonance frequency f3 is 5470 MHz.
次に、上記実施例のアンテナ装置について、第1の共振周波数f1、第2の共振周波数f2及び第3の共振周波数f3での放射パターンについて測定した結果を、図6に示す。
なお、第2延在部E2の基端から先端に向かう延在方向(アンテナ素子ATの延在方向)を−Y方向とし、第1延在部E1の基端から先端に向かう延在方向を−X方向とし、基板本体2表面に対する垂直方向をZ方向とした。この際のZX面に対する垂直偏波、水平偏波及び電力利得を測定した。
Next, FIG. 6 shows the measurement results of the radiation patterns at the first resonance frequency f1, the second resonance frequency f2, and the third resonance frequency f3 for the antenna device of the above example.
The extending direction from the proximal end of the second extending portion E2 to the distal end (the extending direction of the antenna element AT) is defined as the -Y direction, and the extending direction from the proximal end of the first extending portion E1 to the distal end is defined as the -Y direction. The −X direction was used, and the direction perpendicular to the surface of the substrate body 2 was the Z direction. At this time, vertical polarization, horizontal polarization, and power gain with respect to the ZX plane were measured.
この結果、ZX面における第1の共振周波数f1の平均電力利得は−5.6dBiであり、第2の共振周波数f2の平均電力利得は−5.7dBiであり、第3の共振周波数f3の平均電力利得は−2.9dBiであった。 As a result, the average power gain of the first resonance frequency f1 in the ZX plane is -5.6 dBi, the average power gain of the second resonance frequency f2 is -5.7 dBi, and the average of the third resonance frequency f3 The power gain was -2.9 dBi.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では、第2延在部にアンテナ素子を設けているが、第5延在部にアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be added in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above embodiment, the antenna element is provided in the second extending portion. However, the antenna element may be provided in the fifth extending portion to shorten the element, thereby reducing the size of the entire apparatus. .
また、上述したようにアンテナ素子を接続してエレメントの一部とすることが好ましいが、アンテナ素子を接続せずに、銅箔等の金属箔のみで延在した第2延在部でも構わない。この際、高インピーダンス化するために、第2延在部の少なくとも一部を他の部分よりも幅狭の細いパターンにしたり、ジグザグに折り返しながら全体として一定方向に延在するミアンダパターンとしたりすることが好ましい。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。
In addition, as described above, it is preferable to connect the antenna element to be a part of the element, but the second extending portion that is extended only by a metal foil such as a copper foil may be used without connecting the antenna element. . At this time, in order to increase the impedance, at least a part of the second extension part is formed into a narrow pattern narrower than the other parts, or a meander pattern extending in a certain direction as a whole while being folded back zigzag. It is preferable.
Furthermore, when there is a margin in the substrate size, a part of the element may be replaced with a pattern in which a linear or plate-like metal is folded. Moreover, you may make it the pattern swirled in shapes, such as a spiral shape, using a through hole with respect to the front and back of the same board | substrate body.
1…アンテナ装置、2…基板本体、3…第1エレメント、4…第2エレメント、AT…アンテナ素子、E1…第1延在部、E2…第2延在部、E3…第3延在部、E4…第4延在部、E5…第5延在部、GND…グランドパターン、P1a,P1b…第1受動素子、P2a.P2b…第2受動素子、P3…第3受動素子、P4…第4受動素子、FP…給電点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Antenna apparatus, 2 ... Board | substrate main body, 3 ... 1st element, 4 ... 2nd element, AT ... Antenna element, E1 ... 1st extension part, E2 ... 2nd extension part, E3 ... 3rd extension part , E4 ... fourth extension, E5 ... fifth extension, GND ... ground pattern, P1a, P1b ... first passive element, P2a. P2b ... second passive element, P3 ... third passive element, P4 ... fourth passive element, FP ... feed point
Claims (3)
該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン、第1エレメント及び第2エレメントとを備え、
前記第1エレメントが、前記グランドパターンに近接した基端側に給電点が設けられて前記グランドパターンから離間する方向に延在する第1延在部と、該第1延在部の先端から前記グランドパターンに沿って延在する第2延在部とを有し、
前記第2エレメントが、前記第1延在部の途中に基端が接続され前記第2延在部に沿って延在する第3延在部と、該第3延在部の先端から前記グランドパターンに向けて延在し先端が該グランドパターンに接続された第4延在部とを有し、
前記第1延在部の基端が前記グランドパターンに接続され、
前記第1エレメントが、前記第2延在部の先端に第4受動素子を介して基端が接続され前記グランドパターンから離間する方向に一旦延在してから前記第2延在部の基端側に向けて前記第2延在部に沿って延在する第5延在部を有し、
前記第1延在部は、その基端部に先端側よりも幅広とされた幅広部を有し、
前記幅広部が、前記給電点よりも前記第4延在部側において前記グランドパターンに接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 An insulating substrate body;
A ground pattern patterned with a metal foil on the surface of the substrate body, a first element and a second element,
The first element is provided with a feeding point on a proximal end side close to the ground pattern and extends in a direction away from the ground pattern, and from the tip of the first extension portion, the first element A second extending portion extending along the ground pattern,
The second element includes a third extending portion extending along the second extending portion with a base end connected in the middle of the first extending portion, and the ground from the distal end of the third extending portion. A fourth extension part extending toward the pattern and having a tip connected to the ground pattern;
A base end of the first extending portion is connected to the ground pattern ;
The first element has a proximal end connected to the distal end of the second extending portion via a fourth passive element and extends in a direction away from the ground pattern, and then the proximal end of the second extending portion. A fifth extending portion extending along the second extending portion toward the side;
The first extending portion has a wide portion that is wider at the base end portion than the distal end side,
The antenna device according to claim 1, wherein the wide portion is connected to the ground pattern on the fourth extending portion side with respect to the feeding point .
前記第2延在部の途中に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 The antenna device according to claim 1,
An antenna device, wherein an antenna element of a dielectric antenna is connected in the middle of the second extending portion.
前記第1延在部の途中に第1受動素子が接続され、
前記第3延在部及び前記第4延在部の少なくとも一方に第2受動素子が接続されていると共に、前記第1延在部の基端が第3受動素子を介して前記グランドパターンに接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device according to claim 1 or 2,
A first passive element is connected in the middle of the first extension part,
A second passive element is connected to at least one of the third extension part and the fourth extension part, and a base end of the first extension part is connected to the ground pattern via a third passive element. An antenna device characterized by being made.
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