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JP2014042142A - Antenna unit - Google Patents

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JP2014042142A
JP2014042142A JP2012183200A JP2012183200A JP2014042142A JP 2014042142 A JP2014042142 A JP 2014042142A JP 2012183200 A JP2012183200 A JP 2012183200A JP 2012183200 A JP2012183200 A JP 2012183200A JP 2014042142 A JP2014042142 A JP 2014042142A
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JP
Japan
Prior art keywords
antenna
casing
planar antenna
antenna unit
upper side
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012183200A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kawada
章弘 川田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
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Abstract

【課題】ラフな設計でも良好に指向性を制御可能なアンテナユニットを提供する。
【解決手段】平面アンテナと、平面アンテナの面を前面に向けて収容する略直方体の金属製のケーシングと、を有し、ケーシングは、前面が開口しているとともに、上下左右側面のうち1面が開口しており、平面アンテナとケーシングの開口した側面を挟む2側面および背面との距離aが、目的周波数の波長をλとして、それぞれλ/6≦a≦λ/2.2である。また、平面アンテナとケーシングの開口した側面に対向する側面との処理bが、λ/20≦b≦λ/4としてもよい。
【選択図】図1
Provided is an antenna unit capable of controlling directivity even with a rough design.
A planar antenna and a substantially rectangular parallelepiped metal casing that accommodates the surface of the planar antenna toward the front surface. The casing has an open front surface and one of the top, bottom, left, and right side surfaces. The distances a between the two side surfaces sandwiching the open side surface of the planar antenna and the casing and the back surface are λ / 6 ≦ a ≦ λ / 2.2, where λ is the wavelength of the target frequency. Further, the processing b between the planar antenna and the side surface facing the opened side surface of the casing may be λ / 20 ≦ b ≦ λ / 4.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、反射器と平面アンテナとを備えたアンテナユニットに関する。   The present invention relates to an antenna unit including a reflector and a planar antenna.

Wi−Fi、Bluetooth(登録商標)など、2450MHz帯を用いた各種の通信システムが実用化され、広く普及している。このため、同じ2450MHz帯を用いる機器が近くに設置され、両機器のアンテナが相互に相手方向に指向性を有する場合がある。このような場合、一方のアンテナから放射された電波が、他方のアンテナにとっては不要電磁波となり通信品質の低下につながってしまうという問題が生じていた。   Various communication systems using the 2450 MHz band, such as Wi-Fi and Bluetooth (registered trademark), have been put into practical use and are widely spread. For this reason, devices using the same 2450 MHz band may be installed nearby, and the antennas of both devices may have directivity in the direction of the other party. In such a case, there has been a problem that radio waves radiated from one antenna become unnecessary electromagnetic waves for the other antenna, leading to deterioration in communication quality.

そこで、アンテナエレメント以外に金属部材を設け、アンテナの指向性を制御する提案がなされている(たとえば特許文献1)。   Therefore, a proposal has been made to provide a metal member in addition to the antenna element to control the directivity of the antenna (for example, Patent Document 1).

特開2010−161612号公報JP 2010-161612 A

特許文献1のアンテナは以下の構成を有する。金属筐体としてアンテナ基板が収容される導波管接続部と、導波管接続部から引き出され、互いに異なる開口幅を有する2つの導波管とを有する。2つの導波管のうちどちらに電磁波を通過させるかを切り換えることにより、アンテナに指向性を持たせ、且つその指向性を切り換えることを可能にしている。   The antenna of Patent Document 1 has the following configuration. As a metal casing, there are a waveguide connection portion in which an antenna substrate is accommodated, and two waveguides drawn from the waveguide connection portion and having different opening widths. By switching which one of the two waveguides allows the electromagnetic wave to pass through, the antenna can have directivity and the directivity can be switched.

しかし、特許文献1のアンテナは、金属筐体を導波管として機能させるために、目的周波数の波長に応じた正確な寸法にする必要があり、クリティカルな設計を要する。ほぼ金属筐体に囲まれた状態でアンテナが設置されるため、アンテナが受ける金属筐体の影響が大きく調整が必要であり、アンテナ単独の設計では特性を十分保証できないという問題点があった。   However, the antenna of Patent Document 1 needs to have a critical dimension in accordance with the wavelength of the target frequency in order to make the metal casing function as a waveguide, and requires a critical design. Since the antenna is installed in a state of being substantially surrounded by a metal casing, the influence of the metal casing received by the antenna is large and adjustment is necessary, and there is a problem that the characteristics cannot be sufficiently guaranteed by the design of the antenna alone.

この発明は、ラフな設計でも良好に指向性を制御可能なアンテナユニットを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an antenna unit that can control directivity even with a rough design.

本発明のアンテナユニットは、平面アンテナと、該平面アンテナの面を前面に向けて収容する略直方体の金属製のケーシングと、を有し、前記ケーシングは、前記前面が開口しているとともに、上下左右側面のうち1面が開口しており、前記平面アンテナと前記ケーシングの前記開口した側面を挟む2側面および背面との距離aが、目的周波数の波長をλとして、それぞれλ/6≦a≦λ/2.2であることを特徴とする。   An antenna unit according to the present invention includes a planar antenna and a substantially rectangular parallelepiped metal casing that accommodates the planar antenna with its surface facing the front surface. One of the left and right side surfaces is open, and the distance a between the planar antenna and the two side surfaces sandwiching the opened side surface of the casing and the back surface is λ / 6 ≦ a ≦ λ / 2.2.

前記距離aを、λ/6≦a≦λ/4の範囲としてもよい。   The distance a may be in a range of λ / 6 ≦ a ≦ λ / 4.

また、前記平面アンテナと前記ケーシングの前記開口した側面に対向する側面との処理bを、λ/20≦b≦λ/4としてもよい。   Further, the treatment b between the planar antenna and the side surface of the casing facing the opened side surface may be set to λ / 20 ≦ b ≦ λ / 4.

さらに、前記平面アンテナが、エレメントが形成される側の辺である上辺および該上辺を挟む左辺および右辺を有するグラウンドパターンと、前記上辺から縦方向に形成され頂部で左右の分岐を有する縦エレメントと、前記縦エレメントの左側に形成され前記縦エレメントの前記左分岐に接続された左横エレメントと、前記縦エレメントの右側に形成され前記縦エレメントの前記右分岐に接続された右横エレメントと、一端が前記左横エレメントに接続され他端が前記グラウンドパターンに接続される左ショートスタブと、一端が前記右横エレメントに接続され他端が前記グラウンドパターンに接続される右ショートスタブと、が平面上に形成され、前記左右の横エレメントは、縦横比率が2倍よりも小さい平板状であり、前記左ショートスタブは、前記グラウンドパターンの前記上辺の左端に接続され、前記右ショートスタブは、前記グラウンドパターンの前記上辺の右端に接続されているアンテナを、90度旋回させて、前記左右横エレメントが上下に縦に連なるように設置されたものであってもよい。   Further, the planar antenna has an upper side which is a side on which the element is formed, a ground pattern having a left side and a right side sandwiching the upper side, and a vertical element which is formed in a vertical direction from the upper side and has left and right branches at the top. A left horizontal element formed on the left side of the vertical element and connected to the left branch of the vertical element; a right horizontal element formed on the right side of the vertical element and connected to the right branch of the vertical element; and one end A left short stub whose one end is connected to the left lateral element and the other end is connected to the ground pattern, and a right short stub whose one end is connected to the right lateral element and the other end is connected to the ground pattern. The left and right lateral elements are in the form of a flat plate whose aspect ratio is less than twice, and the left shorts Is connected to the left end of the upper side of the ground pattern, and the right short stub rotates the antenna connected to the right end of the upper side of the ground pattern by 90 degrees so that the left and right lateral elements move up and down. It may be installed so as to be vertically connected.

上記平面アンテナの左右のショートスタブが、前記左右の横エレメントから前記上辺の左右端に至る間、蛇行するように形成されたものであってもよい。   The left and right short stubs of the planar antenna may be formed to meander between the left and right lateral elements and the left and right ends of the upper side.

この発明によれば、正面および一側面に開口部を有するケーシングに平面アンテナを収容し、アンテナとケーシングとの間の距離を信号波長λに対して所定長としているため、ラフな設計でも良好に指向性を制御することが可能になる。   According to the present invention, the planar antenna is accommodated in the casing having the opening on the front surface and one side surface, and the distance between the antenna and the casing is set to the predetermined length with respect to the signal wavelength λ. It becomes possible to control directivity.

この発明の実施形態であるアンテナユニットの斜視図The perspective view of the antenna unit which is embodiment of this invention アンテナユニットに内蔵される平面アンテナの構成図Configuration diagram of the planar antenna built in the antenna unit 平面アンテナの放射効率を示す図Diagram showing radiation efficiency of planar antenna 平面アンテナの前後方向への指向特性を示す図The figure which shows the directivity characteristic to the front and rear direction of the plane antenna 平面アンテナの上下方向への指向特性を示す図The figure which shows the directivity characteristic to the up-down direction of a plane antenna アンテナユニットのケーシング内での平面アンテナの配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of the planar antenna in the casing of an antenna unit 平面アンテナとケーシングとの距離に応じたアンテナユニットの入力インピーダンスを示す図The figure which shows the input impedance of the antenna unit according to the distance of a planar antenna and a casing アンテナユニットの前後方向への指向特性を示す図Diagram showing the directional characteristics of the antenna unit in the front-rear direction アンテナユニットの上下方向への指向特性を示す図Diagram showing the directional characteristics of the antenna unit in the vertical direction アンテナユニットが内蔵されるサウンドバーの設置形態を示す図The figure which shows the installation form of the sound bar where the antenna unit is built ケーシングの他の実施形態を示す図The figure which shows other embodiment of a casing

図面を参照してこの発明の実施形態であるアンテナユニット10について説明する。図1はアンテナユニット10の斜視図である。図2はアンテナユニット10に内蔵される平面アンテナ20のパターンを示す図である。   An antenna unit 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the antenna unit 10. FIG. 2 is a diagram showing a pattern of the planar antenna 20 built in the antenna unit 10.

図1に示すように、アンテナユニット10は金属製のケーシング30とその内部に収納された平面アンテナ20を有している。これらは、これらを支持するプリント基板である親基板31上に実装されている。ケーシング30は、略直方体で上側面板30U,背面板30B,左側面板30L,右側面板30Rを有し、前面および下側面が開口している。平面アンテナは図2に示すようなプリント基板上に形成されたT型アンテナである。なお、このアンテナユニット10は、たとえば、図10に示すサウンドバー1に内蔵される。サウンドバー1とは、テレビ受像機2の前面下方に設置される外付けスピーカシステムである。サウンドバー1は、2450MHz帯の電波を用いて制御信号やオーディオ信号を受信する。また、近年のテレビ受像機2は、Wi−Fi通信機能を備えており、テレビ受像機2の前方方向に2450MHz帯の電磁波を放射する。なお、アンテナユニット10は、ケーシング30の開口部が非導電部材のプラスチックなどで覆われてもよく、サウンドバー10などの樹脂製の筐体に収納されてもよい。   As shown in FIG. 1, the antenna unit 10 has a metal casing 30 and a planar antenna 20 housed therein. These are mounted on a parent substrate 31 which is a printed circuit board that supports them. The casing 30 is a substantially rectangular parallelepiped and includes an upper side plate 30U, a back plate 30B, a left side plate 30L, and a right side plate 30R, and the front and lower sides are open. The planar antenna is a T-type antenna formed on a printed board as shown in FIG. The antenna unit 10 is built in, for example, the sound bar 1 shown in FIG. The sound bar 1 is an external speaker system installed below the front surface of the television receiver 2. The sound bar 1 receives a control signal and an audio signal using a 2450 MHz band radio wave. Further, the recent television receiver 2 has a Wi-Fi communication function, and radiates a 2450 MHz band electromagnetic wave in the forward direction of the television receiver 2. Note that the antenna unit 10 may have an opening of the casing 30 covered with a non-conductive plastic member or the like, or may be housed in a resin casing such as the sound bar 10.

図2はアンテナユニット10に内蔵される平面アンテナ20の線路パターンを示す図である。平面アンテナ20は、誘電体の回路基板100上に貼付された銅箔をエッチング等でパターン形成することによって作成された平面状のパターンアンテナである。回路基板100は、たとえば、ガラスエポキシFR4(εr=4)の1mm厚のものを用いればよい。   FIG. 2 is a diagram showing a line pattern of the planar antenna 20 built in the antenna unit 10. The planar antenna 20 is a planar pattern antenna created by patterning a copper foil affixed on a dielectric circuit board 100 by etching or the like. As the circuit board 100, for example, glass epoxy FR4 (εr = 4) having a thickness of 1 mm may be used.

グラウンドパターン101は、誘電体基板100表面の右側全幅にわたって略長方形に生成される。グラウンドパターン101の左辺中央に給電点110が設けられ、給電点10から左方に縦エレメント111が取り出される。縦エレメント111は、給電点110から真っ直ぐ左行し、先端で上下に分岐して上下のアンテナエレメント112U,Dに接続される。これにより、平面アンテナ20は垂直型のT型アンテナの形状をなす。上下のアンテナエレメント112U,Dは、縦エレメント111を軸として対称であるため、以下、上側のアンテナエレメント112Uについて説明する。   The ground pattern 101 is generated in a substantially rectangular shape over the entire right side width of the surface of the dielectric substrate 100. A feeding point 110 is provided at the center of the left side of the ground pattern 101, and the vertical element 111 is taken out from the feeding point 10 to the left. The vertical element 111 goes straight to the left from the feeding point 110, branches up and down at the tip, and is connected to the upper and lower antenna elements 112U and 112D. As a result, the planar antenna 20 has the shape of a vertical T-type antenna. Since the upper and lower antenna elements 112U and 112D are symmetrical about the vertical element 111, the upper antenna element 112U will be described below.

上側のアンテナエレメント112Uは、主エレメント113Uおよびショートスタブ114Uを有している。主エレメント113Uは略長方形に形成される。ショートスタブ114Uは、左右に蛇行しながら上左進し、グラウンドパターン101の左上端でグラウンドパターン101に接続される。主エレメント113Uを幅広にすることで、グラウンドパターン101との間に比較的大きい静電容量を持つことができ、平面アンテナ20を容量装荷型アンテナにしている。また、端部のショートスタブ114Uは、上下方向への電波放射に寄与している。左ショートスタブ114Uは、徐々にパターン幅が狭くなるように形成されているが、パターン幅も任意である。平面アンテナ20の目的とする共振周波数(波長)にあわせた電気長および幅に調整されればよい。なお、ショートスタブ114Uを、徐々に幅を狭めながら主エレメント113Uからグラウンドパターン101に到達させたことにより、グラウンドパターン101のサイズ変更に対して特性がクリティカルでなくなることが、実験で判明している。   The upper antenna element 112U has a main element 113U and a short stub 114U. The main element 113U is formed in a substantially rectangular shape. The short stub 114U moves up and left while meandering left and right, and is connected to the ground pattern 101 at the upper left end of the ground pattern 101. By making the main element 113U wide, a relatively large capacitance can be provided between the main element 113U and the ground pattern 101, and the planar antenna 20 is a capacitively loaded antenna. Also, the short stub 114U at the end contributes to radio wave radiation in the vertical direction. The left short stub 114U is formed so that the pattern width gradually becomes narrow, but the pattern width is also arbitrary. What is necessary is just to adjust to the electrical length and width | variety matched with the resonance frequency (wavelength) which the planar antenna 20 makes into the objective. It has been experimentally found that the characteristics of the short stub 114U are made less critical with respect to the size change of the ground pattern 101 by causing the main element 113U to reach the ground pattern 101 while gradually reducing the width. .

以上は上側のアンテナエレメント112Uについて説明したが、下側のアンテナエレメント112Dは、上下が反転するのみで上側アンテナエレメント112Uと同形状であるため説明は省略する。   Although the upper antenna element 112U has been described above, the lower antenna element 112D has the same shape as the upper antenna element 112U, only being inverted up and down, and the description thereof will be omitted.

以上の形状のアンテナ1を適切な寸法で形成して、共振周波数を目的周波数である2.45GHz付近に設定すると以下のような特性が得られる。   When the antenna 1 having the above shape is formed with an appropriate size and the resonance frequency is set in the vicinity of the target frequency of 2.45 GHz, the following characteristics are obtained.

図3は、2.45GHz近辺の周波数に共振させたアンテナ1の放射効率を示す図である。この図によれば、2.4〜2.5GHzの帯域において放射効率が74%以上であり、λ/2ダイポールアンテナと同等の利得を得ることができている。このように、アンテナ1は、目的の2.45GHz帯を含む広い周波数帯で効率よく電磁界が放射されていることが判る。   FIG. 3 is a diagram showing the radiation efficiency of the antenna 1 resonated at a frequency near 2.45 GHz. According to this figure, the radiation efficiency is 74% or more in the band of 2.4 to 2.5 GHz, and a gain equivalent to that of the λ / 2 dipole antenna can be obtained. Thus, it can be seen that the electromagnetic field is efficiently radiated from the antenna 1 in a wide frequency band including the target 2.45 GHz band.

また、平面アンテナ20は、単独で図4、図5に示す指向特性を有する。なお、これらの図は2.45GHzの水平偏波特性を示し、ゲイン値はアイソトロピックアンテナを基準とする値(dBi)で示している。図4は、平面アンテナ20の前後方向の指向特性を示す図である。平面アンテナ20は単独では、前後方向に8の字特性の双指向性の特性を有している。最大ゲインは1.8dBiであり、ほぼダイポールアンテナと同等のゲインが得られている。図5は、平面アンテナ20の垂直方向の指向特性を示す図である。XY平面においては、全方位に高いゲインを示している。   In addition, the planar antenna 20 has directivity characteristics shown in FIGS. 4 and 5 independently. These figures show the horizontal polarization characteristics of 2.45 GHz, and the gain value is shown as a value (dBi) with reference to the isotropic antenna. FIG. 4 is a diagram illustrating the directivity characteristics of the planar antenna 20 in the front-rear direction. The planar antenna 20 alone has a bi-directional characteristic having a figure-eight characteristic in the front-rear direction. The maximum gain is 1.8 dBi, and a gain almost equal to that of the dipole antenna is obtained. FIG. 5 is a diagram showing the directivity characteristics of the planar antenna 20 in the vertical direction. In the XY plane, a high gain is shown in all directions.

図6は、ケーシング30(上側面板30U,背面板30B,左側面板30L,右側面板30R)内における平面アンテナ20の配置を示す図である。同図(A)は平面図、同図(B)は正面図である。なお、同図(A)の平面図では、上側面板30Uを図示せず内部構造を示している。   FIG. 6 is a view showing the arrangement of the planar antenna 20 in the casing 30 (upper side plate 30U, back plate 30B, left side plate 30L, right side plate 30R). FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a front view. In the plan view of FIG. 3A, the upper side plate 30U is not shown and the internal structure is shown.

平面アンテナ20からケーシング30の左右側面板30L,30Rおよび背面板30Bまでの距離をa、平面アンテナ20からケーシング30の上側面板30Uまでの距離をb、さらに、平面アンテナ20からケーシング30の前面開口端までの距離をcとすると、これらのa,b,cが以下のような寸法範囲になるように平面アンテナ20を配置することが好適である。   The distance from the planar antenna 20 to the left and right side plates 30L, 30R and the back plate 30B of the casing 30 is a, the distance from the planar antenna 20 to the upper side plate 30U of the casing 30 is b, and the front opening of the casing 30 is from the planar antenna 20 When the distance to the end is c, it is preferable to arrange the planar antenna 20 so that a, b, c are in the following size range.

a:λ/6〜λ/4程度(2450MHz帯の場合、20mm〜30mm程度)
なお、左側面、右側面、背面のaはそれぞれ同じでなくても良い。
b:λ/20〜λ/4程度(2450MHz帯の場合、6mm〜30mm程度)
c:λ/20程度(2450MHz帯の場合、6mm程度)
a: about λ / 6 to λ / 4 (in the case of 2450 MHz band, about 20 mm to 30 mm)
The left side, right side, and back side a may not be the same.
b: about λ / 20 to λ / 4 (in the case of 2450 MHz band, about 6 mm to 30 mm)
c: about λ / 20 (in the case of 2450 MHz band, about 6 mm)

a,bは、平面アンテナ20の放射特性やインピーダンスマッチングに影響を与えるため、λ/4の寸法に設定されることが望ましい。ただし、上下方向の放射が不要な場合、bをλ/20程度まで小さくすることが可能である。また、平面アンテナ20として図2〜図5に示したように広帯域のアンテナを使用することで、a,bの寸法範囲に上記のようなマージンを与えることが可能になった。   Since a and b affect the radiation characteristics and impedance matching of the planar antenna 20, it is desirable to set the dimension to λ / 4. However, when vertical radiation is not necessary, b can be reduced to about λ / 20. Further, by using a broadband antenna as shown in FIGS. 2 to 5 as the planar antenna 20, it is possible to give the above margin to the dimension range of a and b.

また、cの大小は、斜め方向からの不要電磁波の遮蔽と前方方向への放射指向性に影響を与える。広範囲の放射指向性を確保するためにはcを短くすることが好適であり、斜め後方からの不要電磁波の遮蔽性能を考慮しておおよそλ/20程度が好適である。ただし、電波の放射指向性を狭くし、FB比を大きくしたい場合には、cをより大きくしてもよい。   The size of c affects the shielding of unnecessary electromagnetic waves from the oblique direction and the radiation directivity in the forward direction. In order to ensure a wide range of radiation directivity, it is preferable to shorten c, and about λ / 20 is preferable in consideration of the shielding performance of unnecessary electromagnetic waves from obliquely behind. However, if it is desired to reduce the radiation directivity of radio waves and increase the FB ratio, c may be increased.

ケーシング30は、2450MHzの周波数に対して十分大きく高周波的にグラウンドとみなせるため、アンテナ側からみた金属筐体のインピーダンスZinは、平面アンテナ20を極小ダイポールアンテナとみなして次式で近似することができる。   Since the casing 30 is sufficiently large with respect to a frequency of 2450 MHz and can be regarded as a ground in terms of high frequency, the impedance Zin of the metal casing viewed from the antenna side can be approximated by the following equation, assuming that the planar antenna 20 is a minimal dipole antenna. .

Zin=j120π・(2π/λ)・a・tan((2π/λ)・a)
ここで、aは上記のケーシング30との距離(m)であり、aを変化させたときのZinの変化を図7のグラフに示す。
Zin = j120π · (2π / λ) · a · tan ((2π / λ) · a)
Here, a is the distance (m) from the casing 30 described above, and the change in Zin when a is changed is shown in the graph of FIG.

a<λ/4(約30.6mm)のときは、Zinが正値、すなわち誘導性インピーダンスであり、平面アンテナ20から放射された電磁波の位相が、ケーシング30上でλ/4遅れ、ケーシング30が反射器のように作用する。また、a>λ/4のときは、Zinが負値、すなわち容量性インピーダンスであり、平面アンテナ20から放射された電磁波の位相が、ケーシング30上でλ/4進むが、ケーシング30が高周波的にグラウンドとみなされるため導波器的な作用はない。   When a <λ / 4 (about 30.6 mm), Zin is a positive value, that is, inductive impedance, and the phase of the electromagnetic wave radiated from the planar antenna 20 is delayed by λ / 4 on the casing 30. Acts like a reflector. When a> λ / 4, Zin is a negative value, that is, capacitive impedance, and the phase of the electromagnetic wave radiated from the planar antenna 20 advances by λ / 4 on the casing 30, but the casing 30 has a high frequency. Since it is regarded as ground, there is no director effect.

図7のグラフから解るように、Zinが、自由空間インピーダンス(120π≒377Ω)とほぼ一致するのは、aの値が約16.8mm(約λ/7.3)のときである。したがって、ケーシング30を反射器として機能させるには、Zinの値がこれよりも大きい誘導性インピーダンスを持つようにaの値を設計すればよい。ただし、好適には、上述したように、λ/6≦a≦λ/4の範囲で設計するとよい。ただし、aがλ/4を超えてZinが容量性になっても、λ/4≦a≦λ/2.2の範囲内ではインピーダンスの値が十分に大きい(300Ω以上)ため、ケーシング30を反射板として機能させることも可能である。   As can be seen from the graph of FIG. 7, Zin substantially coincides with the free space impedance (120π≈377Ω) when the value of a is about 16.8 mm (about λ / 7.3). Therefore, in order for the casing 30 to function as a reflector, the value of a may be designed so that the value of Zin has an inductive impedance larger than this. However, it is preferable to design within the range of λ / 6 ≦ a ≦ λ / 4 as described above. However, even if a exceeds λ / 4 and Zin becomes capacitive, the impedance value is sufficiently large (300Ω or more) within the range of λ / 4 ≦ a ≦ λ / 2.2. It is also possible to function as a reflector.

aを上に述べた範囲内の値に設計することにより、ケーシング30は反射器として機能し、平面アンテナ20から放射された電磁波はケーシング30で反射されて開口面から放射される。このように、ケーシング30は、aが、20mm(λ/6)≦a≦56mm(λ/2.2)となる範囲内で設計すればよいため、空洞共振器や導波管よりもラフな設計が可能である。   By designing a to a value within the above-described range, the casing 30 functions as a reflector, and the electromagnetic wave radiated from the planar antenna 20 is reflected by the casing 30 and radiated from the opening surface. Thus, since the casing 30 may be designed within a range where a is 20 mm (λ / 6) ≦ a ≦ 56 mm (λ / 2.2), it is rougher than the cavity resonator or the waveguide. Design is possible.

図8、図9は、図2〜図5に示す平面アンテナ20を内蔵し、寸法a,bおよびcを、それぞれλ/6、λ/20およびλ/20とした場合のアンテナユニット10の指向特性を示す図である。これらの図は2.45GHzの水平偏波特性を示し、ゲイン値はアイソトロピックアンテナを基準とする値(dBi)で示している。図8はアンテナユニット10の前後方向(水平面)の指向特性を示す図、図9はアンテナユニット10の垂直方向の指向特性を示す図である。   8 and 9 show the directivity of the antenna unit 10 when the planar antenna 20 shown in FIGS. 2 to 5 is built in and the dimensions a, b and c are λ / 6, λ / 20 and λ / 20, respectively. It is a figure which shows a characteristic. These figures show the horizontal polarization characteristics of 2.45 GHz, and the gain value is indicated by a value (dBi) based on the isotropic antenna. FIG. 8 is a diagram showing the directional characteristics of the antenna unit 10 in the front-rear direction (horizontal plane), and FIG. 9 is a diagram showing the directional characteristics of the antenna unit 10 in the vertical direction.

図8において、水平面アンテナユニット10の前方向すなわちケーシング30の開口面方向に指向性を持った電波が放射されており、且つ左右方向にも広い指向性を有している。逆にケーシング30で遮蔽されている後方へのゲインは小さく電波が放射されていない。   In FIG. 8, radio waves having directivity are radiated in the front direction of the horizontal antenna unit 10, that is, in the opening surface direction of the casing 30, and also have wide directivity in the left-right direction. On the contrary, the gain to the back which is shielded by the casing 30 is small and no radio wave is radiated.

図9において、上側面側はケーシング30によって遮蔽されているため、電波の放射が抑制されている。一方、下方向および左右方向へは効率よく放射されている。なお、右方向の利得の落ち込みは平面アンテナ20のグラウンドパターン101によるものである。なお、上側面を開口し下側面を遮蔽すれば、図9の上下を逆転した特性が得られる。   In FIG. 9, since the upper side is shielded by the casing 30, the emission of radio waves is suppressed. On the other hand, the light is radiated efficiently in the downward direction and the left-right direction. Note that the decrease in gain in the right direction is due to the ground pattern 101 of the planar antenna 20. If the upper side surface is opened and the lower side surface is shielded, the characteristics obtained by reversing the top and bottom of FIG. 9 can be obtained.

図10は、アンテナユニット10を内蔵したサウンドバー1の設置形態を示す図である。テレビ台4の上にテレビ受像機2が設置され、その手前のテレビ台4上にサウンドバー1が設置される。また、テレビ台4の内部には独立したサブウーファユニット3が設置される。サウンドバー1は、左右に左右チャンネルのスピーカ11L,11Rを有するとともに、中央にセンタスピーカ12を有する。そして、中央やや左よりにアンテナユニット10が設けられている。また、サブウーファユニット3には、サブウーファスピーカ15が設けられている。また、テレビ受像機2の画面下方にはWi−Fi用のアンテナ2Aが設けられており、アンテナユニット10は、テレビ受像機のアンテナ2Aから放射される電磁波を背後から浴びることになる。アンテナユニット10は、上に述べた構成を備えていることにより、背後から電磁波を受けてもこれを効率よく遮断し、また背後のアンテナ2Aに対して強く電磁波を放射することもない。   FIG. 10 is a diagram showing an installation form of the sound bar 1 incorporating the antenna unit 10. The television receiver 2 is installed on the television stand 4, and the sound bar 1 is installed on the television stand 4 in front of it. An independent subwoofer unit 3 is installed inside the TV stand 4. The sound bar 1 includes left and right channel speakers 11L and 11R on the left and right, and a center speaker 12 in the center. The antenna unit 10 is provided slightly from the center left. The subwoofer unit 3 is provided with a subwoofer speaker 15. Further, a Wi-Fi antenna 2A is provided below the screen of the television receiver 2, and the antenna unit 10 receives electromagnetic waves radiated from the antenna 2A of the television receiver from behind. Since the antenna unit 10 has the above-described configuration, even if it receives an electromagnetic wave from the back, the antenna unit 10 efficiently blocks the electromagnetic wave and does not radiate the electromagnetic wave strongly to the antenna 2A behind.

また、図11は、本発明のアンテナユニット10のケーシング30の変形例を示す図である。このアンテナユニット10のケーシング30は、左右側面板30L,30R、および、上側面板30Uの前方開口端に、外方向に広がるフランジ300L,300R,300Uを設けた。これらフランジ300L,300R,300Uを設けたことにより、前方方向に広い指向性を確保しつつ、背後からの不要電磁波のケーシング30のエッジによる回折を遮断して後方の指向特性をより良好にすることができる。   Moreover, FIG. 11 is a figure which shows the modification of the casing 30 of the antenna unit 10 of this invention. The casing 30 of the antenna unit 10 is provided with flanges 300L, 300R, and 300U that extend outward at the front opening ends of the left and right side plates 30L and 30R and the upper side plate 30U. By providing these flanges 300L, 300R, and 300U, while ensuring wide directivity in the forward direction, the diffraction of the unnecessary electromagnetic wave from behind by the edge of the casing 30 is cut off to improve the backward directivity. Can do.

この実施形態では、ケーシング30に収容される平面アンテナ20をプリント基板100上に形成したパターンアンテナとしたが、この発明の平面アンテナはパターンアンテナに限定されない。また、ケーシング30の素材は金属に限定されない。また、アンテナユニット10(平面アンテナ20)の目的周波数は2450MHz帯に限定されない。より高くても低くてもよい。各部の寸法をその目的周波数に応じて設計すればよい。   In this embodiment, the planar antenna 20 accommodated in the casing 30 is a pattern antenna formed on the printed circuit board 100, but the planar antenna of the present invention is not limited to the pattern antenna. Further, the material of the casing 30 is not limited to metal. The target frequency of the antenna unit 10 (planar antenna 20) is not limited to the 2450 MHz band. It can be higher or lower. What is necessary is just to design the dimension of each part according to the target frequency.

1 サウンドバー(外付けスピーカシステム)
2 テレビ受像機
2A Wi−Fiアンテナ
10 アンテナユニット
20 平面アンテナ
30 ケーシング
30L 左側面板
30R 右側面板
30U 上側面板
30B 背面板
31 親基板
100 プリント基板
101 グラウンドパターン
110 給電点
111 垂直エレメント
113U,D 主エレメント
114U,D ショートスタブ
300L,300R,300U フランジ
1 Sound bar (external speaker system)
2 TV receiver 2A Wi-Fi antenna 10 Antenna unit 20 Planar antenna 30 Casing 30L Left side plate 30R Right side plate 30U Upper side plate 30B Rear plate 31 Parent substrate 100 Printed circuit board 101 Ground pattern 110 Feed point 111 Vertical element 113U, D Main element 114U , D Short stub 300L, 300R, 300U Flange

Claims (5)

平面アンテナと、該平面アンテナの面を前面に向けて収容する略直方体の金属製のケーシングと、
を有し、
前記ケーシングは、前記前面が開口しているとともに、上下左右側面のうち1面が開口しており、
前記平面アンテナと前記ケーシングの前記開口した側面を挟む2側面および背面との距離aが、目的周波数の波長をλとして、それぞれλ/6≦a≦λ/2.2である
アンテナユニット。
A planar antenna, and a substantially rectangular parallelepiped metal casing that accommodates the surface of the planar antenna toward the front surface;
Have
The casing has an opening on the front surface and one of the top, bottom, left and right side surfaces,
A distance a between the planar antenna and the two side surfaces sandwiching the opened side surface of the casing and the rear surface is λ / 6 ≦ a ≦ λ / 2.2, where λ is the wavelength of the target frequency.
前記距離aが、λ/6≦a≦λ/4である請求項1に記載のアンテナユニット。   The antenna unit according to claim 1, wherein the distance a is λ / 6 ≦ a ≦ λ / 4. 前記平面アンテナと前記ケーシングの前記開口した側面に対向する側面との処理bが、λ/20≦b≦λ/4である請求項1または請求項2に記載のアンテナユニット。   3. The antenna unit according to claim 1, wherein a process b between the planar antenna and a side surface of the casing facing the opened side surface satisfies λ / 20 ≦ b ≦ λ / 4. 前記平面アンテナは、
エレメントが形成される側の辺である上辺および該上辺を挟む左辺および右辺を有するグラウンドパターンと、前記上辺から縦方向に形成され頂部で左右の分岐を有する縦エレメントと、前記縦エレメントの左側に形成され前記縦エレメントの前記左分岐に接続された左横エレメントと、前記縦エレメントの右側に形成され前記縦エレメントの前記右分岐に接続された右横エレメントと、一端が前記左横エレメントに接続され他端が前記グラウンドパターンに接続される左ショートスタブと、一端が前記右横エレメントに接続され他端が前記グラウンドパターンに接続される右ショートスタブと、が平面上に形成され、
前記左右の横エレメントは、縦横比率が2倍よりも小さい平板状であり、前記左ショートスタブは、前記グラウンドパターンの前記上辺の左端に接続され、前記右ショートスタブは、前記グラウンドパターンの前記上辺の右端に接続されているアンテナを、
90度旋回させて、前記左右横エレメントが上下に縦に連なるように設置されたものである請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のアンテナユニット。
The planar antenna is
A ground pattern having an upper side which is a side on which an element is formed, a left side and a right side sandwiching the upper side, a vertical element which is formed in a vertical direction from the upper side and has left and right branches, and a left side of the vertical element A left horizontal element formed and connected to the left branch of the vertical element, a right horizontal element formed on the right side of the vertical element and connected to the right branch of the vertical element, and one end connected to the left horizontal element A left short stub whose other end is connected to the ground pattern and a right short stub whose one end is connected to the right lateral element and the other end is connected to the ground pattern are formed on a plane,
The left and right lateral elements have a flat plate shape with an aspect ratio smaller than twice, the left short stub is connected to the left end of the upper side of the ground pattern, and the right short stub is the upper side of the ground pattern. Connect the antenna connected to the right end of
The antenna unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the antenna unit is installed so as to turn 90 degrees and the left and right lateral elements are vertically connected vertically.
前記左右のショートスタブは、前記左右の横エレメントから前記上辺の左右端に至る間、蛇行するように形成されている請求項4に記載のアンテナユニット。   The antenna unit according to claim 4, wherein the left and right short stubs are formed to meander between the left and right lateral elements and the left and right ends of the upper side.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017164059A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 ヤマハ株式会社 Antenna
CN109149060A (en) * 2018-08-15 2019-01-04 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 Steerable antenna mould group and electronic device with steerable antenna mould group
US10954808B2 (en) 2015-06-03 2021-03-23 Mitsubishi Power, Ltd. Sealing device and rotary machine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11330848A (en) * 1998-05-20 1999-11-30 Ntt Mobil Commun Network Inc Base station antenna device
JP2005203878A (en) * 2004-01-13 2005-07-28 Toshiba Corp ANTENNA DEVICE AND PORTABLE RADIO COMMUNICATION DEVICE
WO2007091578A1 (en) * 2006-02-08 2007-08-16 Nec Corporation Antenna device and communication apparatus employing same
JP2008177668A (en) * 2007-01-16 2008-07-31 Toshiba Corp Antenna device
JP2009182385A (en) * 2008-01-29 2009-08-13 Taiyo Yuden Co Ltd Antenna device, communication device, and computer
JP2010135907A (en) * 2008-12-02 2010-06-17 Toshiba Corp Antenna apparatus and wireless communication system
JP2011130210A (en) * 2009-12-17 2011-06-30 Toshiba Corp Antenna apparatus and wireless apparatus

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11330848A (en) * 1998-05-20 1999-11-30 Ntt Mobil Commun Network Inc Base station antenna device
JP2005203878A (en) * 2004-01-13 2005-07-28 Toshiba Corp ANTENNA DEVICE AND PORTABLE RADIO COMMUNICATION DEVICE
WO2007091578A1 (en) * 2006-02-08 2007-08-16 Nec Corporation Antenna device and communication apparatus employing same
JP2008177668A (en) * 2007-01-16 2008-07-31 Toshiba Corp Antenna device
JP2009182385A (en) * 2008-01-29 2009-08-13 Taiyo Yuden Co Ltd Antenna device, communication device, and computer
JP2010135907A (en) * 2008-12-02 2010-06-17 Toshiba Corp Antenna apparatus and wireless communication system
JP2011130210A (en) * 2009-12-17 2011-06-30 Toshiba Corp Antenna apparatus and wireless apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10954808B2 (en) 2015-06-03 2021-03-23 Mitsubishi Power, Ltd. Sealing device and rotary machine
WO2017164059A1 (en) * 2016-03-22 2017-09-28 ヤマハ株式会社 Antenna
JP2017175275A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 ヤマハ株式会社 antenna
US10916848B2 (en) 2016-03-22 2021-02-09 Yamaha Corporation Antenna
CN109149060A (en) * 2018-08-15 2019-01-04 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 Steerable antenna mould group and electronic device with steerable antenna mould group
CN109149060B (en) * 2018-08-15 2020-06-30 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 Controllable antenna module and electronic device with same

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