JP2006128898A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射導体板が金属平板からなるパッチアンテナ構造のアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device having a patch antenna structure in which a radiating conductor plate is a metal flat plate.
放射導体板が金属平板からなるアンテナ装置は、誘電体基板に放射導体をパターン形成して構成される通常のパッチアンテナに比べて安価に製造できるという利点がある。特に、板金パッチアンテナと略称される構成のものは、放射導体板に対して給電を行う給電端子と放射導体板を支える複数の取付脚とが、該放射導体板を含む金属平板の切り起こし片によって形成されているため、製造コストを大幅に低減できると共に所要の機械的強度を確保しやすく、それゆえ車載用の小型アンテナなどとして好適な高い実用性が見込まれている(例えば、特許文献1参照)。 An antenna device in which the radiation conductor plate is a metal flat plate has an advantage that it can be manufactured at a lower cost than a normal patch antenna configured by patterning a radiation conductor on a dielectric substrate. In particular, in the configuration abbreviated as a sheet metal patch antenna, a feed plate that feeds power to the radiation conductor plate and a plurality of mounting legs that support the radiation conductor plate are cut and raised pieces of a metal flat plate including the radiation conductor plate. Therefore, the manufacturing cost can be greatly reduced and the required mechanical strength can be easily ensured. Therefore, high practicality suitable as a small vehicle-mounted antenna is expected (for example, Patent Document 1). reference).
図6はかかる従来の板金パッチアンテナを示す平面図、図7は図6のVII−VII線に沿う断面図である。これらの図にアンテナ装置(板金パッチアンテナ)は、外形が円形で中央部に開口11aを有する金属平板からなる放射導体板11と、この放射導体板11の内周縁部(開口11aの周縁部)を基端として下方へ突出する複数の取付脚12と、放射導体板11内の所定位置から下方へ突出する給電端子13と、各取付脚12および給電端子13を介して放射導体板11を保持しているプリント基板14とを備えており、プリント基板14の上面のほぼ全面に形成されている銅箔等の接地導体層15が所定の間隔を存して放射導体板11と対向している。また、プリント基板14の下面には、ビアホール14aを介して接地導体層15に導通された複数のランド16と、接地導体層15には導通されていない給電用のランド17とがパターン形成されている。なお、放射導体板11と各取付脚12および給電端子13は一枚の金属板をプレス加工して一括形成されたものである。
FIG. 6 is a plan view showing such a conventional sheet metal patch antenna, and FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. In these drawings, the antenna device (sheet metal patch antenna) has a
図7に示すように、取付脚12の先端部(下端部)はプリント基板14のビアホール14aを貫通してランド16に半田付けされているので、各取付脚12は放射導体板11を機械的に支えているだけでなく、接地導体層15に導通された短絡端子として動作する。また、給電端子13の先端部(下端部)はランド17において図示せぬ同軸ケーブルの内部導体と共に半田付けされており、この給電端子13を介して放射導体板11に所定の高周波信号が供給されるようになっている。このように放射導体板11の内周縁部に短絡端子(取付脚12)を配設した構成とすることで、給電端子13を開口11aの外側に配置させることができるため、各取付脚12に所要の長さを確保する設計が容易となる。
ところで、上述した従来のアンテナ装置(板金パッチアンテナ)のように、放射導体板11を機械的に支える複数の取付脚12が接地導体層15に導通されている構成の場合、各取付脚12の基端は電位がほぼゼロとなるため、放射導体板11を流れる高周波電流の経路長を該取付脚12によって増大させることはできない。それゆえ、かかる従来のアンテナ装置は、共振長を長くして共振周波数を下げることが容易でなく、小型化が促進しにくいという問題があった。
By the way, in the case of a configuration in which a plurality of mounting
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、板金製の放射導体板を有して小型化が促進しやすいパッチアンテナ構造のアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide an antenna device having a patch antenna structure that has a radiating conductor plate made of sheet metal and that can be easily reduced in size. is there.
前記目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、外形が略円形または略正多角形で中央部に開口を有する金属平板からなる放射導体板と、この放射導体板と所定の間隔を存して対向する接地導体層が形成された基板と、前記放射導体板の内周部を基端として前記基板側へ突出する金属片からなる複数の取付脚とを備え、前記複数の取付脚の先端部を前記接地導体層とは導通されない箇所で前記基板に固定することにより、前記放射導体板が前記複数の取付脚を介して前記基板に保持されるように構成した。 In order to achieve the above object, in the antenna device of the present invention, there is provided a radiating conductor plate made of a metal flat plate having a substantially circular shape or a substantially regular polygon and having an opening in the center, and a predetermined distance from the radiating conductor plate. And a plurality of mounting legs made of metal pieces projecting toward the board with the inner periphery of the radiation conductor plate as a base end, and tips of the plurality of mounting legs. The radiating conductor plate is held on the substrate via the plurality of mounting legs by fixing the portion to the substrate at a location where it is not electrically connected to the ground conductor layer.
このように放射導体板の内周部から基板側へ突出する複数の取付脚が、接地導体層とは非導通状態で基板に固定されていると、給電時にインダクタとして動作することになる各取付脚は電位がゼロにはならないので、高周波電流の経路長が該取付脚により増大して共振周波数が低くなる。そのため、このアンテナ装置は小型化が促進しやすく、また、このアンテナ装置は放射導体板や各取付脚が板金製なので、安価に製造できると共に所要の機械的強度が確保しやすい。 In this way, when the plurality of mounting legs protruding from the inner periphery of the radiating conductor plate to the board side are fixed to the board in a non-conductive state with respect to the ground conductor layer, each mounting which operates as an inductor during power feeding Since the potential of the leg does not become zero, the path length of the high-frequency current is increased by the mounting leg, and the resonance frequency is lowered. Therefore, the antenna device can be easily reduced in size, and the antenna device can be manufactured at low cost and the required mechanical strength can be easily ensured because the radiation conductor plate and the mounting legs are made of sheet metal.
上記の構成において、前記放射導体板に対して給電を行う給電端子を備えており、この給電端子と前記複数の取付脚がいずれも、前記放射導体板と連続する金属片を前記基板側へ折り返して形成されたものであれば、一枚の金属板をプレス加工して放射導体板と各取付脚および給電端子を一括形成することが可能となるため、製造コストの一層の低減が図れて好ましい。また、この場合において、取付脚の基端と前記開口との間に放射導体板の内周部が存する構成にしておけば、放射導体板内の一部を切り起こして各取付脚を形成することができるため、給電端子を開口内に位置させて各取付脚に所要の長さを確保する設計が容易となる。 In the above configuration, a power supply terminal for supplying power to the radiation conductor plate is provided, and each of the power supply terminal and the plurality of mounting legs folds back a metal piece continuous to the radiation conductor plate to the substrate side. Is preferably formed by pressing a single metal plate to collectively form the radiation conductor plate, each mounting leg, and the power supply terminal. . In this case, if the inner periphery of the radiation conductor plate exists between the base end of the attachment leg and the opening, a part of the radiation conductor plate is cut and raised to form each attachment leg. Therefore, it is easy to design to secure a required length for each mounting leg by positioning the power supply terminal in the opening.
また、上記の構成において、前記基板に前記接地導体層に対して非導通な複数のランドがパターン形成されており、これらランドに前記複数の取付脚の先端部を半田付けした場合、各取付脚を簡単かつ確実に基板に固定することができるため、組立性の向上が図れて好ましい。 Further, in the above configuration, when a plurality of lands that are non-conductive with the ground conductor layer are patterned on the substrate, and the tips of the plurality of mounting legs are soldered to the lands, Can be easily and reliably fixed to the substrate, which is preferable because the assemblability can be improved.
本発明のアンテナ装置は、放射導体板の内周部から基板側へ突出する複数の取付脚が、接地導体層とは非導通状態で基板に固定されているため、高周波電流の経路長が取付脚により増大して共振周波数が低くなり、小型化が促進しやすくなっている。また、放射導体板や各取付脚が板金製なので、このアンテナ装置は安価に製造できると共に、所要の機械的強度が確保しやすい。 In the antenna device of the present invention, a plurality of mounting legs protruding from the inner peripheral portion of the radiation conductor plate to the substrate side are fixed to the substrate in a non-conductive state with respect to the ground conductor layer. The resonance frequency is increased by the legs, and miniaturization is facilitated. In addition, since the radiation conductor plate and each mounting leg are made of sheet metal, the antenna device can be manufactured at low cost and required mechanical strength can be easily ensured.
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図1は本発明の第1実施形態例に係るアンテナ装置(板金パッチアンテナ)の平面図、図2は図1のII−II線に沿う断面図である。 1 is a plan view of an antenna device (sheet metal patch antenna) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is taken along line II-II in FIG. It is sectional drawing.
これらの図に示すアンテナ装置は、外形が四隅を切除した正方形状で中央部に開口1aを有する金属平板からなる放射導体板1と、この放射導体板1の内周縁部(開口1aの周縁部)を基端として下方へ突出する4本の取付脚2と、放射導体板1から開口1a内の所定位置へ延びる突片1bの先端を基端として下方へ突出する給電端子3と、各取付脚2および給電端子3を介して放射導体板1を保持しているプリント基板4とを備えており、プリント基板4の上面のほぼ全面に形成されている銅箔等の接地導体層5が所定の間隔を存して放射導体板1と対向している。また、プリント基板4の下面には、4本の取付脚2の先端部(下端部)が半田付けされる4個のランド6と、給電端子3の先端部(下端部)が半田付けされる給電用のランド7とがパターン形成されている。これらのランド6,7は接地導体層5とは導通されておらず、各ランド6は電気的に孤立しており、ランド7には図示せぬ同軸ケーブルの内部導体が半田付けされる。このプリント基板4にはまた、各取付脚2の先端部や給電端子3の先端部を貫通させるために複数の透孔4aが穿設されている。
The antenna apparatus shown in these drawings includes a radiating conductor plate 1 made of a metal plate having a square shape with four corners cut out and having an
なお、このアンテナ装置の放射導体板1と各取付脚2および給電端子3は、一枚の金属板をプレス加工して一括形成されたものである。つまり、各取付脚2と給電端子3はいずれも、放射導体板1と連続する金属片をプリント基板4側へ折り返して形成されたものである。
Note that the radiation conductor plate 1, each mounting
かかる構成のアンテナ装置は、放射導体板1から延出する各取付脚2と給電端子3とがプリント基板4のランド6,7にそれぞれ半田付けされているので、これら取付脚2や給電端子3を介して放射導体板1がプリント基板4に確実に保持されている。また、この放射導体板1の2箇所の隅部は、縮退分離素子として機能する大きめの切欠き1cとなっている。したがって、所定の間隔を存して接地導体層5と対向している放射導体板1の給電点に給電端子3を介して所定の高周波信号を供給することにより、このアンテナ装置は円偏波パッチアンテナとして動作させることができる。
In the antenna device having such a configuration, the
このように本実施形態例に係るアンテナ装置は、放射導体板1の内周縁部から下方へ突出する複数の取付脚2が、接地導体層5とは非導通状態でプリント基板4に半田付けされているので、給電時にインダクタとして動作することになる各取付脚2は電位がゼロにはならず、それゆえ高周波電流の経路長が取付脚2により増大して共振周波数が低くなる。したがって、このアンテナ装置は、小型化が促進しやすい板金パッチアンテナとなっている。また、このアンテナ装置は、一枚の金属板をプレス加工して放射導体板1と各取付脚2および給電端子3を一括形成することができると共に、各取付脚2や給電端子3を半田付けするためのランド6,7が予めプリント基板4に形成されていて組立性が良好であることから、極めて安価に製造することができ、所要の機械的強度も確保しやすい。
As described above, in the antenna device according to this embodiment, the plurality of mounting
図3は本発明の第2実施形態例に係るアンテナ装置(板金パッチアンテナ)の平面図、図4は図3のIV−IV線に沿う断面図、図5は該アンテナ装置の板金部分の展開図であって、図1および図2と対応する部分には同一符号を付してあるため、重複する説明は省略する。 3 is a plan view of an antenna device (sheet metal patch antenna) according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a development of the sheet metal portion of the antenna device. In the figure, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図3および図4に示すアンテナ装置は、各取付脚2の基端と開口1aとの間に放射導体板1の内周部を介在させている点が、前述した第1実施形態例と大きく異なっており、その他の構成は基本的に同等である。すなわち、このアンテナ装置では、図5に示すように、各取付脚2が放射導体板1内の一部を切り起こした金属片からなり、これら取付脚2の基端側(一点鎖線で示す位置)を略直角に折り返して形成されている。このような構成にすると、給電端子3を開口1a内に位置させて各取付脚2に所要の長さを確保する設計が容易となる。
The antenna device shown in FIGS. 3 and 4 is greatly different from the first embodiment described above in that the inner peripheral portion of the radiation conductor plate 1 is interposed between the base end of each
なお、上述した各実施形態例では、金属平板からなる放射導体板の外形が正方形状の場合について説明したが、放射導体板の面内方向(方位角方向)での無指向性が確保できれば他の形状であってもよい。したがって、放射導体板の外形は略円形または略正多角形であればよい。 In each of the above-described embodiments, the case where the outer shape of the radiation conductor plate made of a metal flat plate is a square shape has been described. However, the non-directionality in the in-plane direction (azimuth angle direction) of the radiation conductor plate can be ensured. The shape may also be Therefore, the outer shape of the radiation conductor plate may be substantially circular or substantially regular polygonal.
1 放射導体板
1a 開口
2 取付脚
3 給電端子
4 プリント基板
5 接地導体層
6,7 ランド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008187351A (en) * | 2007-01-29 | 2008-08-14 | Nippon Soken Inc | Patch antenna |
| JP2011519247A (en) * | 2008-04-29 | 2011-06-30 | ミシュラン ルシェルシュ エ テクニーク ソシエテ アノニム | In-plane RFID antenna |
| JP2013135262A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Casio Comput Co Ltd | Antenna device and electronic apparatus |
| WO2019039408A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-28 | 株式会社デンソー | Antenna device |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070806 |