アンテナ装置
【課題】低背化と高利得化とを両立するアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置1においてエレメント3は、従来からある逆L型アンテナと同様に、棒形状の立設部30と延設部31とからなる。そしてエレメント4は、エレメント3から間隔を置いて立設されている。エレメント3の延設部31と接地ランド20との間に電気容量が寄生し、エレメント3とエレメント4との間にも電気容量が寄生する。そしてエレメント4にも電流が誘起されることで、エレメント4に磁界が発生してインダクタンス成分が形成される。これによりアンテナ装置1全体のインピーダンスにおけるリアクタンス成分を打ち消して50Ω整合を達成することができ、低背化と高利得化をともに実現できる。
【解決手段】アンテナ装置1においてエレメント3は、従来からある逆L型アンテナと同様に、棒形状の立設部30と延設部31とからなる。そしてエレメント4は、エレメント3から間隔を置いて立設されている。エレメント3の延設部31と接地ランド20との間に電気容量が寄生し、エレメント3とエレメント4との間にも電気容量が寄生する。そしてエレメント4にも電流が誘起されることで、エレメント4に磁界が発生してインダクタンス成分が形成される。これによりアンテナ装置1全体のインピーダンスにおけるリアクタンス成分を打ち消して50Ω整合を達成することができ、低背化と高利得化をともに実現できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
社会における通信の重要性が増大するなかで、通信に関わる様々な技術も高性能化が求められている。例えば車両や住宅等に用いられるキーレスリモートシステムやスマートエントリーシステムなどにおいては、低背で高利得のアンテナ装置の開発が求められている。下記特許文献1では、小型化、薄型化を図ったアンテナ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−17250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発信する電磁波の波長の4分の1の長さのモノポール(λ/4モノポール)を折り曲げて低背化したものは逆L型アンテナと呼ばれる。逆L型アンテナ装置においては、低背化と高利得化とがトレードオフの関係にある場合がある。上記特許文献1には逆L型アンテナの例が示されているが、その例では低背化させると容量成分が発生し、50Ω整合のために整合回路を挿入する必要が生じ、結果的に利得低下を招く。
【0005】
図12には上記特許文献1の逆L型のアンテナ装置1’の例が示されている。アンテナ装置1’では、基材上に設けられた給電点から、基材上に立設し、屈曲してから基材と平行に延設されたアンテナエレメントが配置されている。図12(b)は、このアンテナ装置1’の概略図である。同図のとおりアンテナエレメントの水平部分(の先端部分)と基材との間に電気容量(キャパシタンス)成分が発生する。
【0006】
この等価回路が図12(c)に示されている。給電点に接続された50Ωの給電線と整合するために、給電点とアンテナエレメントの間に整合回路を配置する。図12(d)は整合回路を加えた等価回路である。整合回路としてインダクタンス(誘導素子)を用いることにより、容量成分との並列接続で、回路のリアクタンス部分(インピーダンスの虚数部分)をゼロとする。
【0007】
しかし整合回路のインダクタンスは電気抵抗成分ももつため、それによりアンテナ装置1’の利得(ゲイン)は低下する。以上のとおり、従来技術のアンテナ装置1’は、低背化する場合、整合のために低利得化を招いている。したがって低背化と高利得化とが両立するアンテナ装置の開発が望まれる。
【0008】
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、低背化と高利得化とを両立するアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、接地ランドと給電ランドとが同一面上に形成された基板と、前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から立設された棒形状の立設部と、その立設部から屈曲して基板の表面と平行に延設された延設部と、からなる第1エレメントと、前記接地ランドおよび給電ランドのうちの他方から、前記第1エレメントから間隔を置いて立設された棒形状の第2エレメントと、を備え、前記第1エレメントの延設部の先端と前記第2エレメントの先端との間の距離は前記延設部と前記基板の表面との間の距離以下であることを特徴とする。
【0010】
これにより本発明に係るアンテナ装置では、従来技術における逆L字型アンテナに対応する第1エレメントに加えて、それと間隔を置いて立設する第2エレメントを備えて、第1エレメントの延設部の先端と第2エレメントの先端との間の距離は第1エレメントの延設部と基板の表面との間の距離以下であるように構成する。したがって第2エレメントを第1エレメントに近接して配置することによって、第1エレメントと第2エレメントとの間を電気的に結合して、第2エレメントにおけるインダクタンス成分によって、アンテナ装置のインピーダンスにおけるリアクタンス部分を打ち消すことができる。よって従来の逆L字型アンテナ装置のように整合回路を必要とせず、高利得化を達成できる。したがって逆L字型によって低背化を達成しつつ、整合回路なしで高利得化も達成するアンテナ装置が実現できる。
【0011】
また前記延設部は前記基板の表面と平行な同一平面内に形成され、その同一平面と前記第2エレメントとは直交するとしてもよい。
【0012】
この発明によれば、延設部を基板の表面と平行な同一平面内に形成するので、低背化にとって好適な形状で、第2エレメントをそれと直交方向に形成するので、第2エレメントを基板と直交方向に安定して配置できる。したがって安定的にエレメントを配置した構造によって、整合回路を必要とせず、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【0013】
また前記立設部は前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から直交方向に立設されたとしてもよい。
【0014】
この発明によれば、第1エレメントの立設部を基板の表面から直交方向に形成するので、第1エレメントを安定して配置できる。したがって安定的にエレメントを配置した構造によって、整合回路を必要とせず、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【0015】
また前記第1エレメントは給電ランドから立設するように形成され、前記第2エレメントは接地ランドから立設するように形成されたとしてもよい。
【0016】
この発明によれば、第1エレメントを給電側、第2エレメントを接地側とする構成において、整合回路を必要とせず、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【0017】
また前記第1エレメントと第2エレメントの少なくとも一方を固定して振動を抑制する固定手段を備えたとしてもよい。
【0018】
この発明によれば、外力が加わった場合にアンテナ装置が振動することが固定手段によって抑制されるので、外力による振動を効果的に抑制して、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施例1のアンテナ装置の(a)斜視図、(b)平面図、および(c)側面図。
【図2】アンテナ装置の等価回路を示す図。
【図3】本発明と従来技術のアンテナ装置におけるS11パラメータの数値例を示す図。
【図4】実施例2のアンテナ装置を示す図。
【図5】実施例3のアンテナ装置を示す図。
【図6】実施例4のアンテナ装置を示す図。
【図7】実施例5のアンテナ装置の(a)斜視図および(b)側面図。
【図8】実施例6のアンテナ装置を示す図。
【図9】実施例7のアンテナ装置を示す図。
【図10】実施例8のアンテナ装置を示す図。
【図11】固定手段の例を示す図。
【図12】従来技術のアンテナ装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明のアンテナ装置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明のアンテナ装置1の(a)斜視図、(b)平面図(アンテナエレメントのみ)(c)側面図である。アンテナ装置1は、例えば自動車車両に装備されて、キーレスリモートシステムやスマートエントリーシステムなどにおける発信装置として用いられるとすればよい。
【0021】
アンテナ装置1は、基板2、エレメント3、4を備える。基板2は、シート状の形状において、図示下面(裏面)側に電気回路がプリントされた回路基板22の図示上面(表面)側に、銅箔などによる導電性を有する接地(GND)ランド20と給電ランド21とが形成されている。
【0022】
エレメント3(第1エレメント)は、従来からある逆L型アンテナと同様に、棒形状の立設部30と延設部31とからなる。立設部30は、給電ランド21内の給電点23から基板面と垂直方向に立設されている。延設部31は、立設部30の図示上方端部から図示横方向に直角に屈曲して、同一平面内で渦を巻く渦巻き形状に延設されている。
【0023】
図1の例では、延設部31の渦巻き形状は直線部分と直角に屈曲する部分とからなる四角の渦巻き形状である。そして延設部31の渦巻き形状は、給電点23が外方にあり、延設部31の先端が内方にあるように形成されている。なお延設部31の形状は図1のものに限定されず、例えば平面視で円形(楕円形)の渦巻き形状でもよい。また渦巻きにおける巻き回数も図1の巻き回数に限定されず、任意の巻き回数でよい。
【0024】
エレメント4(第2エレメント)は、棒形状を有し、エレメント3から間隔を置いて接地ランド20から基板面と直交方向に立設されている。図1の例では、エレメント4はエレメント3の立設部30と同じ高さとされている。またエレメント4の配置位置は、エレメント3の延設部31の渦巻き形状の水平方向の中心位置としている。エレメント3、4は、従来のアンテナエレメントと同様に銅やアルミニウム等の導電性を有する材質で形成すればよい。
【0025】
図2には、アンテナ装置1からの等価回路の導出が示されている。図2(a)のアンテナ装置1は、同図(b)に示すように簡略化される。アンテナ装置1では、図2(b)のとおり、エレメント3(のうちの延設部31)と接地ランド20との間に電気容量が寄生する。またエレメント3とエレメント4との間にも電気容量が寄生する。
【0026】
したがってエレメント3とエレメント4との間が電気的に結合されるので、エレメント3に電流が流れるとエレメント4にも電流が流れる(誘起される)。エレメント4に電流が流れると磁界が発生してインダクタンス成分が形成される。以上により図2(c)の等価回路が得られる。
【0027】
図2(c)でR1はエレメント3の抵抗成分であり、L1はエレメント3が有する寄生インダクタンス成分である。またC1はエレメント3と接地ランド20間の寄生容量(キャパシタンス)成分である。C2はエレメント3とエレメント4の間の寄生容量(キャパシタンス)成分である。L2はエレメント4のインダクタンス成分(寄生インダクタンス)成分である。
【0028】
図2(c)の等価回路においてL2(およびC2)がC1に対して並列に配置されることにより、回路全体のインピーダンスにおいてC1によるリアクタンス成分(インピーダンスの虚数部分)を打ち消す効果をL2(およびC2)は有する。したがってエレメント3、4の形状、位置、寸法などを適切に設計することによってリアクタンス成分を打ち消し、ひいてはアンテナ装置1の50Ω整合を達成することができる。
【0029】
この目的のためにアンテナ装置1においては、エレメント3(の延設部31)の先端とエレメント4の先端との間の距離をa、エレメント3の延設部31と接地ランド20との間の距離をbとしたとき(図1参照)、aをb以下に設定する。すなわち逆L型エレメント(エレメント3)を低背化する(bを小さくする)ほど、エレメント4の先端をエレメント3に近づける(aを小さくする)。これによりエレメント3とエレメント4の電気的結合の度合いが大きくなって、図2(c)におけるL2が大きくなり、リアクタンス成分の打ち消し効果が向上する。
【0030】
以上のとおり本発明のアンテナ装置1では、従来技術のように整合回路を必要とせずに50Ω整合を達成することができるので、整合回路分の利得低下が回避されて、逆L型アンテナにおける低背化と高利得化とが同時に実現できる。なおリアクタンス成分を打ち消すようにインダクタンスL2を調節するには、エレメント3、4の径を同じにせず、エレメント3、4の線径比を調節してもよい。
【0031】
図3には本発明のアンテナ装置1と従来技術のアンテナ装置におけるS11パラメータの数値例が示されている。なお従来技術のアンテナ装置は整合回路がない状態である。周知のとおりS11パラメータが−15dB(デシベル)以下であれば整合が達成されていると考えられる。
【0032】
図3に示されているように、本発明のアンテナ装置1のS11パラメータは発信周波数帯域で−15dB以下となっており、整合が達成されていることがわかる。これに対し従来技術では整合回路がない影響でS11パラメータが−15dB以下となっていない。すなわち従来技術では高利得化を目指すと整合がとれなくなっている。図3の結果は、本発明のアンテナ装置1では、逆L型の構造において整合回路なしでの整合、すなわち高利得化を達成していることを示している。
【0033】
本発明のアンテナ装置は図1の実施例に限定されず、各種の変形が可能である。図4から図10に実施例2から8が示されている。なお図1、図2と同じ符号は同じ部材を示すとして重複する説明は省略する。
【0034】
図4には実施例2のアンテナ装置の(a)平面図、(b)側面図が示されている。実施例2では、エレメント4を基材2から傾斜方向(非直交方向)に立設している。上述のとおり、エレメント4の先端とエレメント3の延設部31の先端との間の距離aを小さくすることが望ましいので、図4の例では、エレメント4の先端が延設部31の先端の方向へ傾斜するように形成している。これによりエレメント3とエレメント4との電気的結合を強くして、リアクタンス成分の打ち消し効果を達成する。
【0035】
図5には実施例3のアンテナ装置の側面図が示されている。実施例3では、エレメント3の立設部30を基材2から傾斜方向(非直交方向)に立設している。本発明のアンテナ装置においては、エレメント3とエレメント4の長さがともに発信周波数(共振周波数)に影響を与えるが、エレメント3の長さは発信周波数に大きな影響を与えるといえる。図5の実施例では、例えば立設部30を直交方向のまま長さを短くするのではなく、エレメント3の長さを変えずに傾斜させて、基板面と延設部31との距離を短くするので、低背化を実現するのに有効である。
【0036】
図6には実施例4のアンテナ装置の側面図が示されている。実施例4は実施例2と実施例3との組み合わせである。すなわち図6のエレメント4は、図4のようにエレメント4の先端がエレメント3の延設部31の先端側に傾斜するように配置されている。また図6のエレメント3は、図5のように立設部30が基材2から傾斜方向(非直交方向)に立設している。これにより図6のアンテナ装置は、エレメント3とエレメント4との電気的結合を強くしてリアクタンス成分を良好に打ち消し、かつエレメント3の長さを変えずに低背化を実現する。
【0037】
図7から図10には実施例5から8のアンテナ装置の側面図が示されている。実施例5から8では、実施例1から4での給電エレメントと非給電エレメントとを入れ替える。実施例1から4では、エレメント3を給電エレメントとし、エレメント4を非給電エレメントとした。これに対し実施例5から8では、エレメント4を給電エレメントとし、エレメント3を非給電エレメントとした。これに伴い、図7(a)に示されているように、基材2の図示表面において、エレメント4の根元付近に給電ランド21を形成し、それ以外の領域を接地ランド20を形成する。すなわち実施例5から8では、エレメント3(第1エレメント)が接地ランドから立設するように形成され、エレメント4(第2エレメント)が給電ランドから立設するように形成されている。
【0038】
図7に示された実施例5のアンテナ装置では、図1のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント4およびエレメント3の立設部30をともに基材2から直交方向に立設する。この構成によっても、逆L型アンテナにおける整合回路なしの整合と高利得化とが実現できる。
【0039】
図8に示された実施例6のアンテナ装置では、図4のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント3の立設部30は基材2から直交方向に立設し、エレメント4の先端はエレメント3の延設部31の先端方向に傾斜させる。この構成によっても、エレメント4の傾斜によりエレメント3とエレメント4との電気的結合が強くなり、リアクタンス成分の打ち消し効果が良好に達成される。
【0040】
図9に示された実施例7のアンテナ装置では、図5のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント4は基材2から直交方向に立設し、エレメント3の立設部30は基材2から傾斜方向に立設する。この構成によっても、エレメント3の長さを変えずに低背化を実現する。
【0041】
図10に示された実施例8のアンテナ装置では、図6のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント4の先端はエレメント3の延設部31の先端方向に傾斜させ、エレメント3の立設部30は基材2から傾斜方向に立設する。この構成によっても、エレメント3とエレメント4との電気的結合を強くしてリアクタンス成分を良好に打ち消し、かつエレメント3の長さを変えずに低背化を実現する。
【0042】
次に図11を説明する。実施例1から実施例8のアンテナ装置では、その形状から、エレメント3、エレメント4に外力が伝わると振動が発生する可能性があった。そこで図11では、エレメント3、エレメント4を樹脂による固定部材5に埋設して、基材2に固定している。これにより、効果的に振動が抑制される。なお樹脂材としては、低誘電率の樹脂を用いることがアンテナ性能の面で好適である。なお固定部材5は、図11のようにエレメント3、エレメント4の両方を固定せず、エレメント3、エレメント4のうち少なくとも一方を固定するとしてもよい。
【符号の説明】
【0043】
1 アンテナ装置
2 基材
3、4 アンテナエレメント
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
社会における通信の重要性が増大するなかで、通信に関わる様々な技術も高性能化が求められている。例えば車両や住宅等に用いられるキーレスリモートシステムやスマートエントリーシステムなどにおいては、低背で高利得のアンテナ装置の開発が求められている。下記特許文献1では、小型化、薄型化を図ったアンテナ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−17250号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発信する電磁波の波長の4分の1の長さのモノポール(λ/4モノポール)を折り曲げて低背化したものは逆L型アンテナと呼ばれる。逆L型アンテナ装置においては、低背化と高利得化とがトレードオフの関係にある場合がある。上記特許文献1には逆L型アンテナの例が示されているが、その例では低背化させると容量成分が発生し、50Ω整合のために整合回路を挿入する必要が生じ、結果的に利得低下を招く。
【0005】
図12には上記特許文献1の逆L型のアンテナ装置1’の例が示されている。アンテナ装置1’では、基材上に設けられた給電点から、基材上に立設し、屈曲してから基材と平行に延設されたアンテナエレメントが配置されている。図12(b)は、このアンテナ装置1’の概略図である。同図のとおりアンテナエレメントの水平部分(の先端部分)と基材との間に電気容量(キャパシタンス)成分が発生する。
【0006】
この等価回路が図12(c)に示されている。給電点に接続された50Ωの給電線と整合するために、給電点とアンテナエレメントの間に整合回路を配置する。図12(d)は整合回路を加えた等価回路である。整合回路としてインダクタンス(誘導素子)を用いることにより、容量成分との並列接続で、回路のリアクタンス部分(インピーダンスの虚数部分)をゼロとする。
【0007】
しかし整合回路のインダクタンスは電気抵抗成分ももつため、それによりアンテナ装置1’の利得(ゲイン)は低下する。以上のとおり、従来技術のアンテナ装置1’は、低背化する場合、整合のために低利得化を招いている。したがって低背化と高利得化とが両立するアンテナ装置の開発が望まれる。
【0008】
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、低背化と高利得化とを両立するアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を達成するために、本発明に係るアンテナ装置は、接地ランドと給電ランドとが同一面上に形成された基板と、前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から立設された棒形状の立設部と、その立設部から屈曲して基板の表面と平行に延設された延設部と、からなる第1エレメントと、前記接地ランドおよび給電ランドのうちの他方から、前記第1エレメントから間隔を置いて立設された棒形状の第2エレメントと、を備え、前記第1エレメントの延設部の先端と前記第2エレメントの先端との間の距離は前記延設部と前記基板の表面との間の距離以下であることを特徴とする。
【0010】
これにより本発明に係るアンテナ装置では、従来技術における逆L字型アンテナに対応する第1エレメントに加えて、それと間隔を置いて立設する第2エレメントを備えて、第1エレメントの延設部の先端と第2エレメントの先端との間の距離は第1エレメントの延設部と基板の表面との間の距離以下であるように構成する。したがって第2エレメントを第1エレメントに近接して配置することによって、第1エレメントと第2エレメントとの間を電気的に結合して、第2エレメントにおけるインダクタンス成分によって、アンテナ装置のインピーダンスにおけるリアクタンス部分を打ち消すことができる。よって従来の逆L字型アンテナ装置のように整合回路を必要とせず、高利得化を達成できる。したがって逆L字型によって低背化を達成しつつ、整合回路なしで高利得化も達成するアンテナ装置が実現できる。
【0011】
また前記延設部は前記基板の表面と平行な同一平面内に形成され、その同一平面と前記第2エレメントとは直交するとしてもよい。
【0012】
この発明によれば、延設部を基板の表面と平行な同一平面内に形成するので、低背化にとって好適な形状で、第2エレメントをそれと直交方向に形成するので、第2エレメントを基板と直交方向に安定して配置できる。したがって安定的にエレメントを配置した構造によって、整合回路を必要とせず、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【0013】
また前記立設部は前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から直交方向に立設されたとしてもよい。
【0014】
この発明によれば、第1エレメントの立設部を基板の表面から直交方向に形成するので、第1エレメントを安定して配置できる。したがって安定的にエレメントを配置した構造によって、整合回路を必要とせず、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【0015】
また前記第1エレメントは給電ランドから立設するように形成され、前記第2エレメントは接地ランドから立設するように形成されたとしてもよい。
【0016】
この発明によれば、第1エレメントを給電側、第2エレメントを接地側とする構成において、整合回路を必要とせず、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【0017】
また前記第1エレメントと第2エレメントの少なくとも一方を固定して振動を抑制する固定手段を備えたとしてもよい。
【0018】
この発明によれば、外力が加わった場合にアンテナ装置が振動することが固定手段によって抑制されるので、外力による振動を効果的に抑制して、低背化と高利得化とを達成するアンテナ装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施例1のアンテナ装置の(a)斜視図、(b)平面図、および(c)側面図。
【図2】アンテナ装置の等価回路を示す図。
【図3】本発明と従来技術のアンテナ装置におけるS11パラメータの数値例を示す図。
【図4】実施例2のアンテナ装置を示す図。
【図5】実施例3のアンテナ装置を示す図。
【図6】実施例4のアンテナ装置を示す図。
【図7】実施例5のアンテナ装置の(a)斜視図および(b)側面図。
【図8】実施例6のアンテナ装置を示す図。
【図9】実施例7のアンテナ装置を示す図。
【図10】実施例8のアンテナ装置を示す図。
【図11】固定手段の例を示す図。
【図12】従来技術のアンテナ装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明のアンテナ装置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明のアンテナ装置1の(a)斜視図、(b)平面図(アンテナエレメントのみ)(c)側面図である。アンテナ装置1は、例えば自動車車両に装備されて、キーレスリモートシステムやスマートエントリーシステムなどにおける発信装置として用いられるとすればよい。
【0021】
アンテナ装置1は、基板2、エレメント3、4を備える。基板2は、シート状の形状において、図示下面(裏面)側に電気回路がプリントされた回路基板22の図示上面(表面)側に、銅箔などによる導電性を有する接地(GND)ランド20と給電ランド21とが形成されている。
【0022】
エレメント3(第1エレメント)は、従来からある逆L型アンテナと同様に、棒形状の立設部30と延設部31とからなる。立設部30は、給電ランド21内の給電点23から基板面と垂直方向に立設されている。延設部31は、立設部30の図示上方端部から図示横方向に直角に屈曲して、同一平面内で渦を巻く渦巻き形状に延設されている。
【0023】
図1の例では、延設部31の渦巻き形状は直線部分と直角に屈曲する部分とからなる四角の渦巻き形状である。そして延設部31の渦巻き形状は、給電点23が外方にあり、延設部31の先端が内方にあるように形成されている。なお延設部31の形状は図1のものに限定されず、例えば平面視で円形(楕円形)の渦巻き形状でもよい。また渦巻きにおける巻き回数も図1の巻き回数に限定されず、任意の巻き回数でよい。
【0024】
エレメント4(第2エレメント)は、棒形状を有し、エレメント3から間隔を置いて接地ランド20から基板面と直交方向に立設されている。図1の例では、エレメント4はエレメント3の立設部30と同じ高さとされている。またエレメント4の配置位置は、エレメント3の延設部31の渦巻き形状の水平方向の中心位置としている。エレメント3、4は、従来のアンテナエレメントと同様に銅やアルミニウム等の導電性を有する材質で形成すればよい。
【0025】
図2には、アンテナ装置1からの等価回路の導出が示されている。図2(a)のアンテナ装置1は、同図(b)に示すように簡略化される。アンテナ装置1では、図2(b)のとおり、エレメント3(のうちの延設部31)と接地ランド20との間に電気容量が寄生する。またエレメント3とエレメント4との間にも電気容量が寄生する。
【0026】
したがってエレメント3とエレメント4との間が電気的に結合されるので、エレメント3に電流が流れるとエレメント4にも電流が流れる(誘起される)。エレメント4に電流が流れると磁界が発生してインダクタンス成分が形成される。以上により図2(c)の等価回路が得られる。
【0027】
図2(c)でR1はエレメント3の抵抗成分であり、L1はエレメント3が有する寄生インダクタンス成分である。またC1はエレメント3と接地ランド20間の寄生容量(キャパシタンス)成分である。C2はエレメント3とエレメント4の間の寄生容量(キャパシタンス)成分である。L2はエレメント4のインダクタンス成分(寄生インダクタンス)成分である。
【0028】
図2(c)の等価回路においてL2(およびC2)がC1に対して並列に配置されることにより、回路全体のインピーダンスにおいてC1によるリアクタンス成分(インピーダンスの虚数部分)を打ち消す効果をL2(およびC2)は有する。したがってエレメント3、4の形状、位置、寸法などを適切に設計することによってリアクタンス成分を打ち消し、ひいてはアンテナ装置1の50Ω整合を達成することができる。
【0029】
この目的のためにアンテナ装置1においては、エレメント3(の延設部31)の先端とエレメント4の先端との間の距離をa、エレメント3の延設部31と接地ランド20との間の距離をbとしたとき(図1参照)、aをb以下に設定する。すなわち逆L型エレメント(エレメント3)を低背化する(bを小さくする)ほど、エレメント4の先端をエレメント3に近づける(aを小さくする)。これによりエレメント3とエレメント4の電気的結合の度合いが大きくなって、図2(c)におけるL2が大きくなり、リアクタンス成分の打ち消し効果が向上する。
【0030】
以上のとおり本発明のアンテナ装置1では、従来技術のように整合回路を必要とせずに50Ω整合を達成することができるので、整合回路分の利得低下が回避されて、逆L型アンテナにおける低背化と高利得化とが同時に実現できる。なおリアクタンス成分を打ち消すようにインダクタンスL2を調節するには、エレメント3、4の径を同じにせず、エレメント3、4の線径比を調節してもよい。
【0031】
図3には本発明のアンテナ装置1と従来技術のアンテナ装置におけるS11パラメータの数値例が示されている。なお従来技術のアンテナ装置は整合回路がない状態である。周知のとおりS11パラメータが−15dB(デシベル)以下であれば整合が達成されていると考えられる。
【0032】
図3に示されているように、本発明のアンテナ装置1のS11パラメータは発信周波数帯域で−15dB以下となっており、整合が達成されていることがわかる。これに対し従来技術では整合回路がない影響でS11パラメータが−15dB以下となっていない。すなわち従来技術では高利得化を目指すと整合がとれなくなっている。図3の結果は、本発明のアンテナ装置1では、逆L型の構造において整合回路なしでの整合、すなわち高利得化を達成していることを示している。
【0033】
本発明のアンテナ装置は図1の実施例に限定されず、各種の変形が可能である。図4から図10に実施例2から8が示されている。なお図1、図2と同じ符号は同じ部材を示すとして重複する説明は省略する。
【0034】
図4には実施例2のアンテナ装置の(a)平面図、(b)側面図が示されている。実施例2では、エレメント4を基材2から傾斜方向(非直交方向)に立設している。上述のとおり、エレメント4の先端とエレメント3の延設部31の先端との間の距離aを小さくすることが望ましいので、図4の例では、エレメント4の先端が延設部31の先端の方向へ傾斜するように形成している。これによりエレメント3とエレメント4との電気的結合を強くして、リアクタンス成分の打ち消し効果を達成する。
【0035】
図5には実施例3のアンテナ装置の側面図が示されている。実施例3では、エレメント3の立設部30を基材2から傾斜方向(非直交方向)に立設している。本発明のアンテナ装置においては、エレメント3とエレメント4の長さがともに発信周波数(共振周波数)に影響を与えるが、エレメント3の長さは発信周波数に大きな影響を与えるといえる。図5の実施例では、例えば立設部30を直交方向のまま長さを短くするのではなく、エレメント3の長さを変えずに傾斜させて、基板面と延設部31との距離を短くするので、低背化を実現するのに有効である。
【0036】
図6には実施例4のアンテナ装置の側面図が示されている。実施例4は実施例2と実施例3との組み合わせである。すなわち図6のエレメント4は、図4のようにエレメント4の先端がエレメント3の延設部31の先端側に傾斜するように配置されている。また図6のエレメント3は、図5のように立設部30が基材2から傾斜方向(非直交方向)に立設している。これにより図6のアンテナ装置は、エレメント3とエレメント4との電気的結合を強くしてリアクタンス成分を良好に打ち消し、かつエレメント3の長さを変えずに低背化を実現する。
【0037】
図7から図10には実施例5から8のアンテナ装置の側面図が示されている。実施例5から8では、実施例1から4での給電エレメントと非給電エレメントとを入れ替える。実施例1から4では、エレメント3を給電エレメントとし、エレメント4を非給電エレメントとした。これに対し実施例5から8では、エレメント4を給電エレメントとし、エレメント3を非給電エレメントとした。これに伴い、図7(a)に示されているように、基材2の図示表面において、エレメント4の根元付近に給電ランド21を形成し、それ以外の領域を接地ランド20を形成する。すなわち実施例5から8では、エレメント3(第1エレメント)が接地ランドから立設するように形成され、エレメント4(第2エレメント)が給電ランドから立設するように形成されている。
【0038】
図7に示された実施例5のアンテナ装置では、図1のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント4およびエレメント3の立設部30をともに基材2から直交方向に立設する。この構成によっても、逆L型アンテナにおける整合回路なしの整合と高利得化とが実現できる。
【0039】
図8に示された実施例6のアンテナ装置では、図4のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント3の立設部30は基材2から直交方向に立設し、エレメント4の先端はエレメント3の延設部31の先端方向に傾斜させる。この構成によっても、エレメント4の傾斜によりエレメント3とエレメント4との電気的結合が強くなり、リアクタンス成分の打ち消し効果が良好に達成される。
【0040】
図9に示された実施例7のアンテナ装置では、図5のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント4は基材2から直交方向に立設し、エレメント3の立設部30は基材2から傾斜方向に立設する。この構成によっても、エレメント3の長さを変えずに低背化を実現する。
【0041】
図10に示された実施例8のアンテナ装置では、図6のアンテナ装置において、エレメント3を非給電エレメントに、エレメント4を給電エレメントに変更する。すなわちエレメント3は接地しエレメント4に給電する状態で、エレメント4の先端はエレメント3の延設部31の先端方向に傾斜させ、エレメント3の立設部30は基材2から傾斜方向に立設する。この構成によっても、エレメント3とエレメント4との電気的結合を強くしてリアクタンス成分を良好に打ち消し、かつエレメント3の長さを変えずに低背化を実現する。
【0042】
次に図11を説明する。実施例1から実施例8のアンテナ装置では、その形状から、エレメント3、エレメント4に外力が伝わると振動が発生する可能性があった。そこで図11では、エレメント3、エレメント4を樹脂による固定部材5に埋設して、基材2に固定している。これにより、効果的に振動が抑制される。なお樹脂材としては、低誘電率の樹脂を用いることがアンテナ性能の面で好適である。なお固定部材5は、図11のようにエレメント3、エレメント4の両方を固定せず、エレメント3、エレメント4のうち少なくとも一方を固定するとしてもよい。
【符号の説明】
【0043】
1 アンテナ装置
2 基材
3、4 アンテナエレメント
【特許請求の範囲】
【請求項1】
接地ランドと給電ランドとが同一面上に形成された基板と、
前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から立設された棒形状の立設部と、その立設部から屈曲して基板の表面と平行に延設された延設部と、からなる第1エレメントと、
前記接地ランドおよび給電ランドのうちの他方から、前記第1エレメントから間隔を置いて立設された棒形状の第2エレメントと、
を備え、前記第1エレメントの延設部の先端と前記第2エレメントの先端との間の距離は前記延設部と前記基板の表面との間の距離以下であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項2】
前記延設部は前記基板の表面と平行な同一平面内に形成され、その同一平面と前記第2エレメントとは直交する請求項1に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記立設部は前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から直交方向に立設された請求項1又は2に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第1エレメントは給電ランドから立設するように形成され、前記第2エレメントは接地ランドから立設するように形成された請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記第1エレメントと第2エレメントの少なくとも一方を固定して振動を抑制する固定手段を備えた請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
【請求項1】
接地ランドと給電ランドとが同一面上に形成された基板と、
前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から立設された棒形状の立設部と、その立設部から屈曲して基板の表面と平行に延設された延設部と、からなる第1エレメントと、
前記接地ランドおよび給電ランドのうちの他方から、前記第1エレメントから間隔を置いて立設された棒形状の第2エレメントと、
を備え、前記第1エレメントの延設部の先端と前記第2エレメントの先端との間の距離は前記延設部と前記基板の表面との間の距離以下であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項2】
前記延設部は前記基板の表面と平行な同一平面内に形成され、その同一平面と前記第2エレメントとは直交する請求項1に記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記立設部は前記接地ランドおよび給電ランドのうちの一方から直交方向に立設された請求項1又は2に記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記第1エレメントは給電ランドから立設するように形成され、前記第2エレメントは接地ランドから立設するように形成された請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記第1エレメントと第2エレメントの少なくとも一方を固定して振動を抑制する固定手段を備えた請求項1乃至4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2012−235429(P2012−235429A)
【公開日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−104545(P2011−104545)
【出願日】平成23年5月9日(2011.5.9)
【出願人】(000004695)株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年5月9日(2011.5.9)
【出願人】(000004695)株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】(000004260)株式会社デンソー (27,639)
【Fターム(参考)】
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