明 細 書 アンテナ 技術分野 Description Antenna Technical field
本発明は、 主として通信分野で使用されるアンテナに係わるものであり、 特に周波数の高い通信分野での使用に適している小型アンテナに関するも のである。 背景技術 The present invention relates to an antenna mainly used in the communication field, and particularly to a small antenna suitable for use in a communication field having a high frequency. Background art
本発明のアンテナは広く通信分野で使用できるが、 特にマイクロ波用ァ ンテナとして適しており、 この分野での従来のアンテナとしてはマイクロ ストリップアンテナ、 もしくはパッチアンテナ (平面アンテナ) がある。 この平面アンテナは地導体板と、 この地導体板に重ねた誘電体板と、 この 誘電体板に重ねたストリップまたはパッチ状の金属薄板の給電素子とから 成るが普通である。 プリント基板上に放射素子と給電線とをエッチングェ 程で、 容易に製作でき、 薄型軽量のアンテナとして携帯電話などの小型の 通信装置に使用される。 Although the antenna of the present invention can be widely used in the field of communication, it is particularly suitable as a microwave antenna. Conventional antennas in this field include a microstrip antenna or a patch antenna (plane antenna). This planar antenna usually comprises a ground conductor plate, a dielectric plate superimposed on the ground conductor plate, and a strip or patch-shaped thin metal feed element superposed on the dielectric plate. The radiating element and the feed line can be easily manufactured on the printed circuit board by the etching process, and it is used as a thin and lightweight antenna for small communication devices such as mobile phones.
図 2 0と図 2 1にこの従来の平面アンテナの放射方向水平面内の指向性 を示す。 2.45GHzにおけるビーム幅は 6 0度である。 Fig. 20 and Fig. 21 show the directivity of this conventional planar antenna in the radial horizontal plane. The beam width at 2.45 GHz is 60 degrees.
このアンテナで利得を高くするため複数の放射素子をプリント基板上に 配置し、 個々に給電するようにすると面積が広くなり、 また給電損失も増 加するという問題があった。 高周波においてもセンチ波より低い周波数で は平面アンテナも大きくなり、 高利得にしょうとして上記のようなアレイ 構成にすると、 例えば家屋に設置した場合には外見も大きくなり、 またそ の結果、 構造の強度上にも問題が生じてくる。 When a plurality of radiating elements are arranged on a printed circuit board to increase the gain with this antenna and individually feed power, there is a problem in that the area increases and the feed loss increases. Even at high frequencies, the planar antenna becomes large at frequencies lower than the centimeter wave, and the array configuration described above for high gain increases the appearance, for example, when installed in a house, and as a result, the structure Problems also arise in strength.
本発明の目的は、 利得が高く、 そして小型な通信用アンテナを提供する ことにあり、 また帯域も広く、 指向性の狭い通信用アンテナを提供する。
発明の開示 An object of the present invention is to provide a communication antenna having a high gain and a small size, and a communication antenna having a wide band and a narrow directivity. Disclosure of the invention
上記の目的を達成する本発明のアンテナは、 地導体板と、 この地導体板の 上に配置した金属薄板状の給電素子と、 この給電素子から 0.01〜 0.2波長 程度離して配置した金属薄板状の第 1の無給電素子と、 給電素子から 0.2 ~ 0.8波長、 好ましくは 0.4〜 0.6波長離して配置した金属薄板状の第 2の 無給電素子とから成る成層構造体を備えたアンテナである。 An antenna according to the present invention that achieves the above object has a ground conductor plate, a thin metal plate-shaped feed element disposed on the ground conductor plate, and a thin metal plate disposed about 0.01 to 0.2 wavelength away from the feed element. An antenna provided with a layered structure including the first parasitic element described above and a second metal-plate-shaped parasitic element arranged at a distance of 0.2 to 0.8 wavelength, preferably 0.4 to 0.6 wavelength from the feeding element.
給電素子の寸法と、 この給電素子から 0.01〜 0.2波長程度離して配置し た金属薄板状の第 1の無給電素子の寸法を若干異ならせることで僅かに中 心周波数の離れた 2つの共振状態が発生し、 総合的な共振としてその共振 帯域が拡大されて広帯域のアンテナとなる。 また、 給電素子から 0.2〜 0.8 波長、 好ましくは 0.4〜 0.6波長離して配置した第 2の無給電素子によつて 放射ビームは狭く絞り込まれ指向性特性と利得が向上する。 成層構造体と なっているので、 面積を広く取るということはない。 Two resonance states with slightly different center frequencies by slightly differentiating the dimensions of the feeder element and the dimensions of the first metal-plate-shaped parasitic element placed at a distance of about 0.01 to 0.2 wavelength from this feeder element Is generated, and the resonance band is expanded as a total resonance, and a wide-band antenna is obtained. Further, the radiation beam is narrowed down by the second parasitic element arranged at a distance of 0.2 to 0.8 wavelength, preferably 0.4 to 0.6 wavelength from the feed element, and the directivity characteristic and the gain are improved. Because it is a stratified structure, it does not take up a large area.
成層構造体は第 2の無給電素子から 0.2〜 0.8波長、好ましくは 0.4〜 0.6 波長離して配置した金属薄板状の第 3の無給電素子を含んでもよい。 この 第 3の無給電素子により指向性は一層の改善を得ることができる。 The layered structure may include a third metal-plate-shaped parasitic element spaced from the second parasitic element by 0.2 to 0.8 wavelength, preferably 0.4 to 0.6 wavelength. The directivity can be further improved by the third parasitic element.
成層構造体は第 3の無給電素子から 0.2〜 0.8波長、好ましくは 0.4〜 0.6 波長づっ離して配置した金属薄板状の無給電素子を含み、 その第 4以降の 無給電素子の数は地導体板の大きさによって決まるビーム絞り効果の収斂 によって決定される。 第 4以降の無給電素子の数を増やすに従ってビーム 幅は狭くなるが、 その絞り込みの効果の程度は非線形的に小さくなり、 最 終的には無給電素子をそれ以上増やす意義はなくなる。 地導体板が大きい 程、 無給電素子の数を増やすことができる。 現実には、 目標とする絞込み 効果に従って、 第 4以降の無給電素子数を決定する。 The layered structure includes a metal-plate-shaped parasitic element arranged at a distance of 0.2 to 0.8 wavelength, preferably 0.4 to 0.6 wavelength from the third parasitic element. It is determined by the convergence of the beam stop effect determined by the size of the plate. Although the beam width becomes narrower as the number of parasitic elements after the fourth increases, the degree of the narrowing effect becomes nonlinearly smaller, and there is no point in increasing the number of parasitic elements further. As the ground conductor plate is larger, the number of parasitic elements can be increased. In reality, the fourth and subsequent parasitic elements are determined according to the target narrowing effect.
給電素子と無給電素子の形はストリップ、 円形もしくは四角形でもよい。 成層構造体を収容する前方開放の金属ケースを備えることにより側方への 電磁波放射を抑制し、 前放射方向へ放射エネルギーを反射させて利得を高 めることができる。 The shape of the feeding element and the parasitic element may be a strip, a circle or a square. By providing a metal case with an open front to accommodate the laminated structure, it is possible to suppress electromagnetic radiation to the side, and to increase the gain by reflecting the radiation energy in the forward radiation direction.
成層構造体の側面に電波吸収体を配置し、 側方への電磁波放射を吸収さ
せることもできる。 A radio wave absorber is placed on the side of the layered structure to absorb electromagnetic radiation to the side. It can also be done.
また、 上記の目的、 特に広帯域と、 小型化を主目的とする本発明のアン テナは、 地導体板と、 この地導体板の上に配置した金属板状の給電素子と、 この給電素子から離して、 もしくは給電素子に密着して配置した誘電体板 と、 この誘電体板から離して、 もしくは誘電体板に密着して配置した金属 板状の無給電素子とから成る成層構造体を備えたアンテナである。 In addition, the antenna of the present invention, which mainly has the above object, particularly, a wide band and a small size, includes a ground conductor plate, a metal plate-shaped feed element disposed on the ground conductor plate, It has a stratified structure consisting of a dielectric plate spaced apart or in close contact with the feeder element, and a metal plate-shaped parasitic element placed apart from or closer to the dielectric plate. Antenna.
空気より誘電率の大きい誘電体板の介在により、 電磁波の波長は空気に おけるより短くなり、 それだけ成層構造体の高さを低減でき、 小型化に寄 与できる。 また、 給電素子の共振と給電素子と誘電体板間における共振の 複数の共振状態が発生し、 総合的な共振としてその共振帯域が拡大されて 広帯域のアンテナとなる。 この場合も給電素子と無給電素子の形状はスト リップ、 円形もしくは四角形であってもよい。 成層構造体を前方開放の金 属ケースに収容して側方への電磁波放射を抑制し、 前方向放射方向へエネ ルギーを反射させて利得を高めることができる。 また、 成層構造体の側面 に電磁波吸収体を配置してもよい。 The presence of a dielectric plate having a dielectric constant higher than that of air makes the wavelength of electromagnetic waves shorter than that of air, which can reduce the height of the stratified structure and contribute to miniaturization. In addition, a plurality of resonance states of the resonance of the feed element and the resonance between the feed element and the dielectric plate occur, and the resonance band is expanded as a total resonance, thereby providing a wide-band antenna. Also in this case, the shape of the feeding element and the parasitic element may be a strip, a circle, or a square. The stratified structure can be housed in a metal case with an open front to suppress electromagnetic radiation to the side and reflect energy in the forward radiation direction to increase the gain. Further, an electromagnetic wave absorber may be arranged on the side surface of the layered structure.
また、 本発明のアンテナは、 地導体板と、 金属薄板状の給電素子と、 金 属薄板状の無給電素子とから成る成層構造体の中心軸に導体もしくは絶縁 体材料の支持棒を取り付け、 または成層構造体の中心軸以外の所与の位置 に絶縁体材料の支持棒を取り付けて成層構造体を一体として固定する。 ま た、 成層構造体の給電素子と無給電素子との間に低誘電率のスぺーサ一を 配置して成層構造体を一体としてもよい。 図面の簡単な説明 Further, in the antenna of the present invention, a support rod made of a conductor or an insulator material is attached to a central axis of a laminated structure including a ground conductor plate, a metal sheet-shaped feeding element, and a metal sheet-shaped parasitic element, Alternatively, a support rod made of an insulating material is attached to a given position other than the central axis of the laminated structure, and the laminated structure is integrally fixed. Further, a low dielectric constant spacer may be arranged between the feeding element and the parasitic element of the layered structure to integrate the layered structure. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は本発明の第 1の実施形態のアンテナの斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of the antenna according to the first embodiment of the present invention.
図 2は給電素子のみのアンテナの反射特性図である。 FIG. 2 is a reflection characteristic diagram of an antenna having only a feed element.
図 3は、 給電素子と無給電素子のアンテナの反射図である。 FIG. 3 is a reflection diagram of a feed element and a parasitic element antenna.
図 4は、 本発明の第 1の実施形態のアンテナの指向特性図である。 図 5は、 本発明の第 1の実施形態のアンテナの指向特性の展開図である。 図 6は、 本発明の第 2の実施形態のアンテナの斜視図である。
図 7は、 本発明の第 2の実施形態のアンテナの指向特性図である。 FIG. 4 is a directional characteristic diagram of the antenna according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a developed view of the directional characteristics of the antenna according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of the antenna according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a directional characteristic diagram of the antenna according to the second embodiment of the present invention.
図 8は、 本発明の第 2の実施形態のアンテナの指向特性の展開図である。 図 9は、 (a ) は本発明の第 2の実施形態のアンテナを金属ケースに収容 した様子を示す側面断面図、 (b )、 (c ) は金属ケースの他の実施例を示す 斜視図、 (d ) は金属板の角度変化と指向特性変化を示す図である。 FIG. 8 is a developed view of the directional characteristics of the antenna according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 9A and 9B are side sectional views showing a state in which the antenna according to the second embodiment of the present invention is housed in a metal case, and FIGS. 9B and 9C are perspective views showing other examples of the metal case. (D) is a diagram showing a change in the angle of the metal plate and a change in the directivity characteristics.
図 1 0は、 図 9 ( a ) のアンテナの指向特性図である。 FIG. 10 is a directional characteristic diagram of the antenna of FIG. 9 (a).
図 1 1は、 図 9 ( a ) のアンテナの指向特性の展開図である。 FIG. 11 is a developed view of the directional characteristics of the antenna of FIG. 9 (a).
図 1 2は、 本発明の第 3の実施形態のアンテナの斜視図である。 FIG. 12 is a perspective view of the antenna according to the third embodiment of the present invention.
図 1 3は、 本発明の第 3の実施形態のアンテナの指向特性図である。 図 1 4は、 本発明の第 3の実施形態のアンテナの指向特性の展開図であ る。 FIG. 13 is a directional characteristic diagram of the antenna according to the third embodiment of the present invention. FIG. 14 is a developed view of the directional characteristics of the antenna according to the third embodiment of the present invention.
図 1 5は、 金属ケースに収容した本発明の第 3の実施形態のアンテナの 指向特性図である。 FIG. 15 is a directional characteristic diagram of the antenna according to the third embodiment of the present invention housed in a metal case.
図 1 6は、 金属ケースに収容した本発明の第 3の実施形態のアンテナの 指向特性の展開図である。 FIG. 16 is a developed view of the directivity characteristics of the antenna according to the third embodiment of the present invention housed in a metal case.
図 1 7は、 本発明の第 4の実施形態のアンテナを示す側面断面図である。 図 1 8は、 本発明の第 5の実施形態のアンテナを示す側面断面図である。 図 1 9は、 本発明の第 6の実施形態のアンテナを示す側面断面図である。 図 2 0は、 従来のパッチアンテナの指向特性図である。 FIG. 17 is a side sectional view showing the antenna according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 18 is a side sectional view showing the antenna according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 19 is a side sectional view showing the antenna according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 20 is a directional characteristic diagram of a conventional patch antenna.
図 2 1は、 従来のパッチアンテナの指向特性の展開図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 21 is a developed view of the directional characteristics of a conventional patch antenna. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
図 1を参照する。 成層薄板アンテナは、 地導体板 1と、 この地導体板の 上に配置した金属薄板状の給電素子 2と、 この給電素子 2から 0.1波長離 して配置した金属薄板状の第 1の無給電素子 3と、 この給電素子 2から 0.5 波長離して配置した金厲薄板状の第 2の無給電素子 4とから成る成層構造 体を備えている。 Refer to FIG. The laminated thin plate antenna includes a ground conductor plate 1, a thin metal plate feed element 2 disposed on the ground conductor plate, and a first thin metal plate parasitic antenna disposed 0.1 wavelength away from the feed element 2. A layered structure including an element 3 and a second metal-free parasitic element 4 in the form of a thin metal plate arranged at a distance of 0.5 wavelength from the feed element 2 is provided.
給電素子 2の寸法と 0.1波長離して配置した第 1の無給電素子 3の寸法 を若干異ならせることで僅かに共振周波数の離れた 2つの共振状態が発生
し、 総合的な共振としてその共振帯域が拡大される。 この空間が 0.01〜 0.2 波長程度の長さである場合において帯域拡張効果が実験により確認されて おり、 また成層構造体の高さの低減にも寄与している。 それは、 給電素子 2のみの反射特性を示す図 2と、 それに第 1の無給電素子 3を装荷した場 合の反射特性を示す図 3を比較することにより明らかである。 By slightly differing the dimensions of the feed element 2 and the dimensions of the first parasitic element 3 that is placed 0.1 wavelength apart, two resonance states slightly separated in resonance frequency occur Then, the resonance band is expanded as a total resonance. Experiments have confirmed the band extension effect when this space is about 0.01 to 0.2 wavelength long, and also contributes to a reduction in the height of the stratified structure. This is evident by comparing FIG. 2 showing the reflection characteristics of only the feed element 2 with FIG. 3 showing the reflection characteristics when the first parasitic element 3 is loaded.
また、 給電素子 2から 0.5波長離して配置した第 2の無給電素子によつ て放射ビームは狭く絞り込まれ、 指向性特性と利得が改善される。 図 4及 び図 5に示すように、 2.45GHz の放射方向水平面内と垂直面内のビーム幅 は、 共に 44度となっており、 通常の平面アンテナの放射方向水平面内のピ —ム幅 60度に対して著しく改善されている。 この 0.5波長程度の間隔が、 ビーム幅の収束に最も効果があることが実験的によって確認されている。 成層構造体が第 2の無給電素子 4から 0.5波長離して配置した金属薄板 状の第 3の無給電素子 5を含んでいる実施例を図 6に示す。 この第 3の無 給電素子 5により指向特性は一層の改善をみる。 図 7及び図 8に示すよう に、 2.45GHzの放射方向水平面内と垂直面内のビーム幅はともに 37.5度と なって図 1のアンテナの 44度に比してさらに改善されている。 Further, the radiation beam is narrowed down narrowly by the second parasitic element arranged at a distance of 0.5 wavelength from the feed element 2, and the directivity characteristics and the gain are improved. As shown in Fig. 4 and Fig. 5, the beam width in the radiation horizontal plane at 2.45GHz and the beam width in the vertical plane are both 44 degrees, and the beam width in the radiation horizontal plane of a normal planar antenna is 60 degrees. Significant improvement over degree. It has been experimentally confirmed that the interval of about 0.5 wavelength is most effective in converging the beam width. FIG. 6 shows an embodiment in which the layered structure includes a thin metal plate-shaped third parasitic element 5 arranged at a distance of 0.5 wavelength from the second parasitic element 4. The directional characteristics are further improved by the third parasitic element 5. As shown in Fig. 7 and Fig. 8, the beam width in both the horizontal plane and the vertical plane at 2.45GHz is 37.5 degrees, which is further improved compared to the antenna's 44 degrees in Fig. 1.
ビームの一層の絞込みを狙って第 3の無給電素子から 0.5波長離して金 属薄板状の第 4以降の無給電素子を配置してもよいが、 地導体の大きさに は自ずと制限があるので、 その指向特性に認識し得る程の改善は認められ なくなる。 Metal thin plate-shaped fourth and subsequent parasitic elements may be placed 0.5 wavelength away from the third parasitic element to further narrow the beam, but the size of the ground conductor is naturally limited. Therefore, no appreciable improvement in its directional characteristics is observed.
この場合も給電素子と無給電素子の形は四角形としているがストリップも しくは円形でもよい。 Also in this case, the shape of the feeding element and the parasitic element is square, but may be a strip or a circle.
図 9 ( a ) を参照する。 成層構造体を前方開放の金属ケース 6に収容す る。 金属ケース 6は底面の地導体板 1と側面の金属板 6 aからなる構造で ある。 7は給電用コネクタである。 この金属ケースにより側方への電磁波 放射を抑制し、 前方放射方向への放射エネルギーを反射させて利得を高め ることができる。 図 1 0と図 1 1に示すように、 2.45GHzの放射方向水平 面内のビーム幅は 35度、 垂直面内のビーム幅は 43度となっており、 図 6 のアンテナ放射パターンに比して側方、 後方への輻射は顕著に抑制され、
また水平面内のビーム幅 35度は図 6のアンテナの 37.5度よりもさらにビ ームは絞られ、 従ってそれだけ利得も改善されている。 See FIG. 9 (a). The laminated structure is housed in a metal case 6 that is open front. The metal case 6 has a structure including the ground conductor plate 1 on the bottom surface and the metal plate 6a on the side surface. Reference numeral 7 denotes a power supply connector. This metal case suppresses electromagnetic wave radiation to the side and reflects radiant energy in the forward radiation direction to increase the gain. As shown in Figs. 10 and 11, the beam width in the horizontal plane at 2.45 GHz is 35 degrees in the horizontal plane, and the beam width in the vertical plane is 43 degrees. Radiation to the side and rear is significantly suppressed, In addition, the beam width in the horizontal plane of 35 degrees is smaller than that of the antenna of Fig. 6 at 37.5 degrees, and the gain is accordingly improved.
成層構造体を収容する金属ケースについて説明する。 図 9 ( a ) を参照 する。 成層構造体底面の地導体板 1の形状は、 矩形のほかに円形、 多角形 など各種形状にしてもよい。 また、 地導体板の形状は、 平面もしくは曲面 とすることができる。 金属板 6 aは、 成層構造体底面の地導体板 1の延長 方向から傾斜角度 0 ( 0は 0 ° < 0≤9 0 ° の範囲) を成し、 その形状は 平面もしくは曲面とすることができる。 この金属板 6 aの高さ、 および傾 斜角度 0を調整することで、 所望の指向特性を得ることができる。 また、 成層構造体底面の地導体板 1と金属板 6 a をヒンジ構造、 蛇腹構造、 ボー ルジョイント構造など各種接合方法で接合することで、 傾斜角度 Θを可変 にし、 容易に指向特性を変更することができる。 さらに金属板 6 a をスラ イドガイド、 スライドウェイ、 スライドレールなどを利用した各種スライ ド構造でスライドさせることで、 金属板 6 aの高さを可変にし、 容易に指 向特性を変更することができる。 金属ケースの材質は特に限定されるもの ではないが、 1 . 0 X 1 0— 5 [ Ω ' cm]以下の体積抵抗率の導電体である金 属ゃ金属複合材料が好ましい。 The metal case that houses the layered structure will be described. See Fig. 9 (a). The shape of the ground conductor plate 1 on the bottom of the layered structure may be various shapes such as a circle, a polygon, and the like, in addition to a rectangle. In addition, the shape of the ground conductor plate can be flat or curved. The metal plate 6a has an inclination angle 0 (0 is in the range of 0 ° <0 ≤ 90 °) from the extension direction of the ground conductor plate 1 on the bottom of the laminated structure, and its shape may be flat or curved. it can. By adjusting the height of the metal plate 6a and the tilt angle 0, desired directional characteristics can be obtained. In addition, by connecting the ground conductor plate 1 and the metal plate 6a on the bottom of the laminated structure by various joining methods such as hinge structure, bellows structure, and ball joint structure, the inclination angle Θ can be changed and the directivity characteristics can be easily changed. can do. Furthermore, by sliding the metal plate 6a with various slide structures using slide guides, slide ways, slide rails, etc., the height of the metal plate 6a can be changed, and the pointing characteristics can be easily changed. . The material of the metal case is not particularly limited, 1. 0 X 1 0- 5 [Ω 'cm] metals Ya metal composite is a conductor of the following volume resistivity are preferred.
図 9 ( b ) は金属ケースの 1実施例を示す斜視図で、 金属ケースは前方 が開放された四角錐台の形状となっており、 隣接する金属板 6 aの端部は 全て接合されている。 金属板 6 aの傾斜角度 0 (図 9 ( d ) 参照) は成層 構造体底面の地導体板の延長方向から 0 ° < 0≤ 9 0 ° の範囲である。 金 属板の形状は平面もしくは曲面にしてもよい。 また、 成層構造体を収容す る底面の地導体板が、 矩形のほかに円形、 多角形など各種形状にしてもよ い。 また、 地導体板の形状は、 平面もしくは曲面とすることができる。 図 9 ( c ) は金属板 6 aどうしの端部が接合されていない形状の実施例を 示す斜視図である。 このとき隣接する金属板 6 aどうしが全て接合されて いても、 あるいは接合されていなくても指向特性に変化はない。 本実施例 の金属板 6 aは、 四角形であり、 金属板 6 aの傾斜角度 0 (図 9 ( d ) 参 照) は成層構造体底面の地導体板の延長方向から 0 ° < 0≤9 0 ° の範囲
である。 金属板 6 aの長さと給電素子の長さとの比は 1 : 1以上が好まし レ 金属板 6 aを接合する必要がないので製造しやすく、 製造コストを低 減させることができる。 この金属板 6 aの高さ、 および傾斜角度 0を調整 することで、 所望の指向特性を得ることができる。 また、 金属板 6 aの高 さ、 および傾斜角度 0を可変できる構造にすることで、 容易に指向特性を 変更することができる。 Fig. 9 (b) is a perspective view showing one embodiment of the metal case. The metal case has the shape of a truncated square pyramid with an open front, and the ends of adjacent metal plates 6a are all joined. I have. The inclination angle 0 of the metal plate 6a (see Fig. 9 (d)) is in the range of 0 ° <0 ≤ 90 ° from the extension direction of the ground conductor plate on the bottom of the stratified structure. The shape of the metal plate may be flat or curved. In addition, the ground conductor plate on the bottom surface for accommodating the stratified structure may have various shapes such as a circle, a polygon, and the like in addition to the rectangle. In addition, the shape of the ground conductor plate can be flat or curved. FIG. 9 (c) is a perspective view showing an embodiment in which the ends of the metal plates 6a are not joined. At this time, there is no change in the directivity even if the adjacent metal plates 6a are all joined or not joined. The metal plate 6a of this embodiment is rectangular, and the inclination angle 0 of the metal plate 6a (see FIG. 9 (d)) is 0 ° <0≤9 from the extension direction of the ground conductor plate on the bottom of the laminated structure. 0 ° range It is. The ratio of the length of the metal plate 6a to the length of the power supply element is preferably 1: 1 or more. Since it is not necessary to join the metal plate 6a, it is easy to manufacture, and the manufacturing cost can be reduced. By adjusting the height of the metal plate 6a and the inclination angle 0, desired directional characteristics can be obtained. In addition, the directivity can be easily changed by using a structure in which the height and the inclination angle 0 of the metal plate 6a can be changed.
図 9 ( d ) に示すように、 金属板の角度を調整することにより、 所望の 指向特性に変えることができる。 As shown in FIG. 9 (d), the desired directivity can be changed by adjusting the angle of the metal plate.
成層構造体底面の地導体板形状にもよるが、 金属板 6 a は所望の特性に より必要枚数が決まる。 電磁波放射が不必要な方向には、 金属板 6 a を設 けることで電磁波放射を抑制することができる。 Although it depends on the shape of the ground conductor plate on the bottom of the laminated structure, the required number of metal plates 6a is determined by desired characteristics. The electromagnetic radiation can be suppressed by providing the metal plate 6a in the direction where electromagnetic radiation is not required.
成層構造体の側面に電磁波吸収体を配置し、 側方への電磁波放射を吸収 させるようにしてもよい。 電磁波吸収体としてフェライトなどの磁性体を 含入した樹脂膜等が使用できる。 An electromagnetic wave absorber may be arranged on the side surface of the layered structure to absorb electromagnetic wave radiation to the side. A resin film containing a magnetic material such as ferrite can be used as the electromagnetic wave absorber.
特に広帯域と、 小型高利得化を目的とする本発明の成層薄板アンテナは、 図 1 2に示すように、 地導体板 1と、 この地導体板の上に配置した金属薄 板状の給電素子 2と、 この給電素子 2から離して配置した比較的厚い誘電 体板 8と、 この誘電体板 8に密着して配置した金属薄板状の無給電素子 4 から成る成層構造体を備えている。 図 1 2では比較的厚い誘電体板 8は給 電素子 2から離して配置しているが、 給電素子に密着してもよい。 誘電体 板 8を給電素子 2から適当な距離だけ離して配置すると帯域が広がる。 ま た、 設計上の都合からビームを絞る無給電素子 4を誘電体板 8から離して 配置することもある。 In particular, as shown in FIG. 12, the laminated thin plate antenna of the present invention for the purpose of achieving a wide band, small size, and high gain includes a ground conductor plate 1 and a metal thin plate-shaped feed element disposed on the ground conductor plate. 2, a layered structure including a relatively thick dielectric plate 8 disposed apart from the feed element 2, and a thin metal plate parasitic element 4 disposed in close contact with the dielectric plate 8. In FIG. 12, the relatively thick dielectric plate 8 is arranged away from the power supply element 2, but may be in close contact with the power supply element. When the dielectric plate 8 is arranged at an appropriate distance from the feed element 2, the band is widened. In addition, the parasitic element 4 for narrowing the beam may be arranged away from the dielectric plate 8 for design reasons.
誘電体板 8の介在により電磁波の波長は空気中におけるよりも短くなり、 それだけ成層構造体の高さを低減でき、 小型化に寄与できる。 また、 給電 素子の共振と給電素子と誘電体板間における共振の複数の共振状態が発生 し、 総合的な共振としてその共振帯域が拡大される。 図 1 3と図 1 4にそ の特性を示している。 ここでは、 誘電体板 8を給電素子 2から約 0.5cm離 して配置しており、 2.45GHzで水平面内のビーム幅は 38.5度、 垂直面内で
のビーム幅は 71度となっている。 さらに、 図 1 5と図 1 6は、 前方開放の 金属ケースに収容した場合のアンテナ特性を示す。 この図 1 5と図 1 6か ら明らかなように、 側方と後方への輻射は顕著に抑制されている。 なお、 2.45GHzで水平面内のビーム幅は 45度、 垂直面内でのビーム幅は 50度で ある。 Due to the interposition of the dielectric plate 8, the wavelength of the electromagnetic wave becomes shorter than that in the air, so that the height of the stratified structure can be reduced and the size can be reduced. In addition, a plurality of resonance states of the resonance of the feed element and the resonance between the feed element and the dielectric plate occur, and the resonance band is expanded as a total resonance. Figures 13 and 14 show the characteristics. Here, the dielectric plate 8 is arranged at a distance of about 0.5 cm from the feeder element 2, the beam width in the horizontal plane is 38.5 degrees at 2.45 GHz, and the beam width is 38.5 degrees in the vertical plane. Has a beam width of 71 degrees. Figures 15 and 16 show the antenna characteristics when housed in a metal case that is open front. As is clear from Figs. 15 and 16, radiation to the side and rear is significantly suppressed. At 2.45 GHz, the beam width in the horizontal plane is 45 degrees, and the beam width in the vertical plane is 50 degrees.
図 1 7に示す本発明の第 4の実施形態のアンテナは、 地導体板 1と給電 素子 2と無給電素子 3, 4, 5とから成る成層構造体の周縁部に 4本の絶 縁体支持棒 9を取り付けて成層構造体を一体として固定したものである。 図 1 8に示す本発明の第 5の実施形態のアンテナは、 成層構造体の中心軸 に導電体支持棒 1 0を取り付けて成層構造体を一体として固定したもので ある。 図 1 9に示す本発明の第 6の実施形態のアンテナは、 地導体板 1と 給電素子 2と無給電素子 3, 4 , 5との間に低誘電率のスぺ一サー 1 1を 配置して成層構造体を一体としたものである。 この第 6の実施形態におい てはさらに、 図 1 7または図 1 8に示したように、 絶縁体支持棒 9または 導電体支持棒 1 0を取り付けて成層構造体を固定することもできる。 また、 これらの成層構造体を例えば図 9のように金属ケースに収納してもよい。 産業上の利用可能性 The antenna according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 17 has four insulators at the periphery of a layered structure including a ground conductor plate 1, a feed element 2, and parasitic elements 3, 4, and 5. The stratified structure is integrally fixed with the support rod 9 attached thereto. The antenna according to the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. 18 has a structure in which a conductor supporting rod 10 is attached to the central axis of the layered structure and the layered structure is integrally fixed. In the antenna according to the sixth embodiment of the present invention shown in FIG. 19, a low-permittivity spacer 11 is arranged between a ground conductor plate 1, a feed element 2, and parasitic elements 3, 4, 5. Then, the stratified structure is integrated. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 17 or FIG. 18, an insulator support rod 9 or a conductor support rod 10 can be attached to fix the layered structure. Further, these laminated structures may be housed in a metal case as shown in FIG. 9, for example. Industrial applicability
本発明により通信用アンテナの利得を高くすることができると共に、 小型 化にも有効である。 また帯域も広く、 ビーム幅も狭くできるので、 指向性 を高めることもできる。
According to the present invention, the gain of the communication antenna can be increased, and it is also effective for miniaturization. In addition, since the bandwidth is wide and the beam width can be narrow, directivity can be improved.