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JP6464124B2 - Antenna device - Google Patents
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Description

本発明は、誘電体基板を用いて形成されるアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device formed using a dielectric substrate.

誘電体基板上に形成されるアンテナは、例えば、車両や航空機などの移動体においてその周囲を監視するレーダなどに用いられている。この種のアンテナでは、基板表面を伝搬する表面波により基板端などにおいて、メインのアンテナ放射とは異なる輻射が発生し、指向性に乱れが生じることが知られている。   An antenna formed on a dielectric substrate is used in, for example, a radar that monitors the periphery of a moving body such as a vehicle or an aircraft. In this type of antenna, it is known that radiation different from the main antenna radiation is generated at the substrate edge or the like by surface waves propagating on the substrate surface, and the directivity is disturbed.

これに対して、例えば特許文献1には、アンテナで使用する特定の周波数で表面波の伝搬を阻止するバンドギャップを有する構造(以下、EBG)を基板上に形成することで、指向性の乱れを抑制する技術が開示されている。   On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses that the directivity is disturbed by forming a structure (hereinafter referred to as EBG) having a band gap that prevents surface wave propagation at a specific frequency used in an antenna on a substrate. A technique for suppressing the above is disclosed.

特開2003−304113号公報JP 2003-304113 A

ところで、EBGは、基板の表面に六角形の金属小板を周期的に2次元配置し、基板の裏面に形成された金属板と金属で形成されたスルーホールで結線した構造を有する。つまり、EBGを利用する場合、基板にスルーホールを形成する必要があるため、基板の構造が複雑になるという問題があった。また、EBGは、原理的にLC共振を利用して指向性を乱す原因となる表面波の伝搬を阻止するものである。このため、阻止可能な周波数帯が狭く、広帯域のアンテナに適用することが困難であるという問題もあった。   By the way, EBG has a structure in which hexagonal metal platelets are periodically arranged two-dimensionally on the surface of a substrate and are connected by a metal plate formed on the back surface of the substrate and a through hole formed of metal. In other words, when EBG is used, there is a problem that the structure of the substrate becomes complicated because it is necessary to form a through hole in the substrate. In addition, the EBG prevents the propagation of surface waves that cause the directivity to be disturbed by using LC resonance in principle. For this reason, there is a problem that the frequency band that can be blocked is narrow and it is difficult to apply to a broadband antenna.

本発明は、簡易な構成で、表面波の影響を抑制する技術を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the technique which suppresses the influence of a surface wave by simple structure.

本発明のアンテナ装置(1、1a、1b)は、誘電体基板(2)と、地板(3)と、アンテナ部(4)と、付加機能部(5、5a、5b)とを備える。地板は、誘電体基板の一方の面に形成され、アンテナ接地面として作用する。アンテナ部は、誘電体基板の他方の面に形成され、放射素子として作用するアンテナパターンを有する。付加機能部は、アンテナ部の周囲に配置され、予め設定された動作周波数において、波長より小さい寸法に形成された複数の導体パッチを有する。また、付加機能部を構成する複数の導体パッチは、予め設定されたブロック配列方向に沿って並ぶ複数のブロックを形成する。付加機能部を除去した場合のアンテナ特性において、利得が極小となる方位を補償方位として、誘電体基板の表面を伝搬する表面波による導体パッチからの放射波が、補償方位に向けて放射されるように、ブロック間での放射波の位相差が設定されている。   The antenna device (1, 1a, 1b) of the present invention includes a dielectric substrate (2), a ground plane (3), an antenna unit (4), and additional function units (5, 5a, 5b). The ground plane is formed on one surface of the dielectric substrate and acts as an antenna ground plane. The antenna portion is formed on the other surface of the dielectric substrate and has an antenna pattern that functions as a radiating element. The additional function unit includes a plurality of conductor patches arranged around the antenna unit and formed with a size smaller than the wavelength at a preset operating frequency. Further, the plurality of conductor patches constituting the additional function unit form a plurality of blocks arranged along a preset block arrangement direction. In the antenna characteristics when the additional function part is removed, the radiated wave from the conductor patch by the surface wave propagating on the surface of the dielectric substrate is radiated toward the compensation azimuth with the direction where the gain becomes minimum as the compensation azimuth. Thus, the phase difference of the radiation wave between the blocks is set.

このような構成によれば、複数の導体パッチで構成された付加機能部からの表面反射波を利用することで、EBGと比較して簡易な構成により、付加機能部を除去した場合のアンテナ特性において利得が極小となる補償方位の利得が改善すること、特に帯域幅を広げることができる。   According to such a configuration, the antenna characteristics when the additional function unit is removed by using a surface reflected wave from the additional function unit configured by a plurality of conductor patches with a simple configuration compared to the EBG. In this case, the gain in the compensation direction where the gain becomes minimum can be improved, and in particular, the bandwidth can be widened.

なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   In addition, the code | symbol in the parenthesis described in this column and a claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The technical scope of this invention is shown. It is not limited.

アンテナ装置の正面図となるx−y平面図である。It is xy top view used as the front view of an antenna apparatus. アンテナ装置の側面図となるx−z平面図である。It is xz top view used as the side view of an antenna apparatus. 導電パッチでの反射波の位相を求めた周波数特性について、導電パッチの寸法を様々に変化させて示したグラフである。It is the graph which changed the dimension of the electrically conductive patch about the frequency characteristic which calculated | required the phase of the reflected wave in an electrically conductive patch. 実施例および比較例1,2のブロック間に生じる表面放射波の位相差を示す一覧表である。It is a table | surface which shows the phase difference of the surface radiation wave which arises between the blocks of an Example and Comparative Examples 1 and 2. アンテナ装置全体の放射特性を、付加機能部の有無、付加機能部を構成するアンテナ素子間での表面電流の放射位相差を変化させて求めたシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result which calculated | required the radiation characteristic of the whole antenna apparatus by changing the radiation phase difference of the surface current between the presence or absence of an additional function part, and the antenna elements which comprise an additional function part. アンテナの片側に形成された付加機能部の放射特性を求めたシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result which calculated | required the radiation | emission characteristic of the additional function part formed in the one side of an antenna. アンテナ装置全体の放射特性を、付加機能部の有無、付加機能部の代わりにEBGを設けたものについて求めたシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result which calculated | required the radiation characteristic of the whole antenna apparatus about the presence or absence of an additional function part, and what provided EBG instead of the additional function part. 付加機能部を構成する導体パッチの形状の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the shape of the conductor patch which comprises an additional function part. 付加機能部を構成する導体パッチの形状の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the shape of the conductor patch which comprises an additional function part. 導電パッチでの反射波の位相を求めた周波数特性について、パッチ間のギャップの寸法を様々に変化させて示したグラフである。It is the graph which changed the dimension of the gap between patches about the frequency characteristic which calculated | required the phase of the reflected wave in an electrically conductive patch.

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
[1.構成]
アンテナ装置1は、例えば、車両に搭載され、車両の周辺に存在する各種物標を検出するためのミリ波レーダに使用されるものである。
Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.
[1. Constitution]
The antenna device 1 is used, for example, in a millimeter wave radar that is mounted on a vehicle and detects various targets existing around the vehicle.

アンテナ装置1は、図1および図2に示すように、長方形状の誘電体基板2と、誘電体基板2上に形成された銅パターンを備える。以下では、誘電体基板2の一方の面を基板表面2a、他方の面を基板裏面2bという。また、誘電体基板2の長尺な一方の辺に沿った方向をx軸方向、x軸方向に直行する短尺な他方の辺に沿った方向をy軸方向、基板表面2aの法線方向をz軸方向という。   As shown in FIGS. 1 and 2, the antenna device 1 includes a rectangular dielectric substrate 2 and a copper pattern formed on the dielectric substrate 2. Hereinafter, one surface of the dielectric substrate 2 is referred to as a substrate surface 2a, and the other surface is referred to as a substrate back surface 2b. The direction along one long side of the dielectric substrate 2 is the x-axis direction, the direction along the other short side perpendicular to the x-axis direction is the y-axis direction, and the normal direction of the substrate surface 2a is the normal direction. This is called the z-axis direction.

基板裏面2bには、その全面を覆う銅パターンからなる地板3が形成されている。基板表面2aには、x軸方向の中央付近にアンテナ部4が形成され、そのアンテナ部4を挟んでx軸方向の両側には付加機能部5が形成されている。以下では、基板表面2aを放射面ともよぶ。   On the back surface 2b of the substrate, a ground plate 3 made of a copper pattern covering the entire surface is formed. On the substrate surface 2a, an antenna portion 4 is formed near the center in the x-axis direction, and an additional function portion 5 is formed on both sides in the x-axis direction with the antenna portion 4 interposed therebetween. Hereinafter, the substrate surface 2a is also referred to as a radiation surface.

アンテナ部4は、銅パターンにて形成され、矩形状のパッチアンテナ41と、パッチアンテナ41の周囲に形成された地板パターン42とを備える。パッチアンテナ41への給電は、放射される電波の偏波方向が、x軸方向と一致するように行われる。   The antenna unit 4 is formed of a copper pattern, and includes a rectangular patch antenna 41 and a ground plane pattern 42 formed around the patch antenna 41. The patch antenna 41 is fed so that the polarization direction of the radiated radio wave coincides with the x-axis direction.

付加機能部5は、銅パターンにて形成された矩形状の導体パッチPを二次元的に配置することで構成されている。導体パッチPは、正方形状に形成され、その一辺のサイズは、アンテナ装置1の動作周波数における波長λより小さく設定されている。より詳しくは、導体パッチPの一辺のサイズは、3/4波長以下であることが望ましく、ここでは、1/5〜1/3波長程度の大きさのものが用いられている。   The additional function unit 5 is configured by two-dimensionally arranging rectangular conductor patches P formed of a copper pattern. The conductor patch P is formed in a square shape, and the size of one side thereof is set smaller than the wavelength λ at the operating frequency of the antenna device 1. More specifically, the size of one side of the conductor patch P is preferably 3/4 wavelength or less, and here, a size of about 1/5 to 1/3 wavelength is used.

付加機能部5を構成する導体パッチPは、y軸方向に沿って同サイズのものが一列に配置されており、この一列に配置された同サイズの導体パッチPがブロックBを形成する。また、ブロックBは、x軸方向に沿って配列され、各ブロックBを構成する導体パッチPのサイズは、それぞれ異なっている。つまり、ブロック配列方向がx軸方向と一致している。但し、ブロックB内での導体パッチP間のギャップは、ブロック毎に異なる一定のサイズに設定されている。また、ブロックBを跨ぐ導体パッチP間のギャップは、いずれも一定のサイズに設定されている。   The conductor patches P constituting the additional function unit 5 are arranged in a line in the same size along the y-axis direction, and the conductor patches P of the same size arranged in the line form a block B. The blocks B are arranged along the x-axis direction, and the sizes of the conductor patches P constituting each block B are different. That is, the block arrangement direction coincides with the x-axis direction. However, the gap between the conductor patches P in the block B is set to a constant size that is different for each block. In addition, the gap between the conductor patches P straddling the block B is set to a constant size.

付加機能部5は、アンテナ部4の両側に位置する二つの部位51,52で構成されている。これら二つの部位51,52を構成する各ブロックB、ひいては導体パッチPは、アンテナ部4を挟んで対称な構造を有する。以下では、各部位51,52の中で、アンテナ部4に最も近いブロックをB1で表し、以下、各ブロックをブロック中心から順次離れるに従ってB2、B3、…で表すものとする。   The additional function unit 5 includes two parts 51 and 52 located on both sides of the antenna unit 4. Each of the blocks B constituting the two portions 51 and 52, and thus the conductor patch P, has a symmetrical structure with the antenna portion 4 interposed therebetween. In the following, the block closest to the antenna unit 4 among the portions 51 and 52 is represented by B1, and hereinafter, each block is represented by B2, B3,.

なお、付加機能部5において、導体パッチPはインダクタンス成分を持ち、導体パッチP間のギャップはキャパシタンス成分を持つ。つまり、付加機能部5は、等価回路で表すと、図2に示すように、インダクタンスとキャパシタンスとからなる直列回路がブロックの数だけ直列接続されたものとなる。そして、放射面2aを流れる電流、即ち、放射面2aを伝搬する表面波に対して、インダクタンス成分は位相遅れを、キャパシタンス成分は位相進みを引き起こす。   In the additional function unit 5, the conductor patch P has an inductance component, and the gap between the conductor patches P has a capacitance component. That is, when the additional function unit 5 is represented by an equivalent circuit, as shown in FIG. 2, a series circuit composed of an inductance and a capacitance is connected in series by the number of blocks. The inductance component causes a phase lag and the capacitance component causes a phase advance with respect to a current flowing through the radiation surface 2a, that is, a surface wave propagating through the radiation surface 2a.

この性質を利用して、付加機能部5を構成する各ブロックBiは、以下の(1)〜(3)の条件を満たすような構造に設計される。即ち、(1)反射波の位相特性がブロック中心を挟んで線対称となる。(2)ブロック中心から離れるほど、位相遅れが大きくなる。(3)放射面2aをx軸方向に沿って伝搬する表面波により、付加機能部5から放射される表面放射波の指向性を補償方向に向ける。但し、付加機能部5を有さない基板である通常基板でのアンテナ特性(以下、基本特性)において利得が極小となる方向を補償方向とする。   Using this property, each block Bi constituting the additional function unit 5 is designed to have a structure that satisfies the following conditions (1) to (3). That is, (1) the phase characteristics of the reflected wave are line symmetric with respect to the block center. (2) The phase lag increases as the distance from the block center increases. (3) The directivity of the surface radiation wave radiated from the additional function unit 5 is directed in the compensation direction by the surface wave propagating along the x-axis direction on the radiation surface 2a. However, the direction in which the gain is minimized in the antenna characteristics (hereinafter referred to as basic characteristics) on a normal board that is a board that does not have the additional function unit 5 is defined as a compensation direction.

ここでは、各ブロックBiを構成する導体パッチPのサイズを調整することによって設計される。
[2.設計]
アンテナ装置1の付加機能部5は、例えば、以下のように設計する。
Here, it is designed by adjusting the size of the conductor patch P constituting each block Bi.
[2. design]
The additional function unit 5 of the antenna device 1 is designed as follows, for example.

なお、図3は、設計に使用する反射特性を示したグラフである。具体的には、アンテナの正面方向から到来する到来波に対する導体パッチPでの反射波の位相特性(以下、反射特性)を、付加機能部5を有さない基板である通常基板での反射波の位相を基準として示したものである。但し、導体パッチP間のギャップを1mmに固定し、導体パッチPの一辺のサイズを2.5mm〜3.3mmの間で変化させている。即ち、導体パッチPのサイズを一定とした場合、動作周波数が高くなるほど、位相遅れが大きくなる。また、動作周波数を一定とした場合、導体パッチPのサイズが大きくなるほど、位相遅れが大きくなる。但し、図3では、位相差を−180deg〜180degの範囲で示しているため、位相差−180degと180degとは同一視される。   FIG. 3 is a graph showing reflection characteristics used for design. Specifically, the phase characteristic (hereinafter referred to as reflection characteristic) of the reflected wave at the conductor patch P with respect to the incoming wave coming from the front direction of the antenna is reflected on the normal board that is a board that does not have the additional function unit 5. It is shown on the basis of the phase. However, the gap between the conductor patches P is fixed to 1 mm, and the size of one side of the conductor patch P is changed between 2.5 mm and 3.3 mm. That is, when the size of the conductor patch P is constant, the phase delay increases as the operating frequency increases. When the operating frequency is constant, the phase delay increases as the size of the conductor patch P increases. However, in FIG. 3, since the phase difference is shown in the range of −180 deg to 180 deg, the phase difference −180 deg and 180 deg are regarded as the same.

まず、基準となるブロックBiの導体パッチPのサイズを任意に定める。次に、サイズが決まったブロックに隣接するブロックの導体パッチのサイズを、図3に示された関係を利用して、所定の動作周波数において予め設定された位相差が得られるように設定する。これにより得られるのは、表面波の伝搬遅延が考慮されていない反射波の位相であるため、表面放射波の位相を求めるには、表面波の伝搬遅延を考慮した補正が必要となる。以下、これを順次繰り返すことで、すべてのブロックBiの導体パッチPのサイズを設計する。   First, the size of the conductor patch P of the reference block Bi is arbitrarily determined. Next, the size of the conductor patch of the block adjacent to the block whose size is determined is set so as to obtain a preset phase difference at a predetermined operating frequency using the relationship shown in FIG. As a result, the phase of the reflected wave that does not take the propagation delay of the surface wave into consideration is obtained. Therefore, in order to obtain the phase of the surface radiation wave, a correction in consideration of the propagation delay of the surface wave is required. Hereinafter, the size of the conductor patch P of all the blocks Bi is designed by sequentially repeating this.

[3.効果]
以上詳述した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(3A)アンテナ装置1では、放射面2aを伝搬する表面波に基づいて付加機能部5を構成する導体パッチPから放射される表面放射波を利用して、基本特性において利得が極小となる方位の利得を持ち上げている。これによりアンテナ装置1全体でのアンテナ特性を向上させること、特に帯域幅を広げることができる。
[3. effect]
According to the first embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(3A) In the antenna device 1, using the surface radiation wave radiated from the conductor patch P constituting the additional function unit 5 based on the surface wave propagating on the radiation surface 2a, the direction in which the gain is minimized in the basic characteristics Lifting the gain. As a result, the antenna characteristics of the entire antenna device 1 can be improved, and in particular, the bandwidth can be widened.

(3B)アンテナ装置1では、付加機能部5は、放射面2aに形成された導体パッチPにより構成され、EBGを利用する従来技術とは異なり導体パッチPと基板裏面2bに形成された地板3を接続するスルーホールを設ける必要がないため、装置構成を簡易なものとすることができる。   (3B) In the antenna device 1, the additional function unit 5 is configured by the conductor patch P formed on the radiation surface 2a, and unlike the conventional technique using EBG, the ground plate 3 formed on the conductor patch P and the substrate back surface 2b. Since there is no need to provide a through hole for connecting the device, the device configuration can be simplified.

(3C)アンテナ装置1では、複数の導体パッチPで構成されたブロックB間の位相差を利用して、表面反射波の放射方向を調整している。このため、LC共振によって表面波の阻止帯域幅、ひいてはアンテナの使用帯域幅が決まるEBGを利用した従来技術と比較して、広帯域なアンテナを実現することができる。   (3C) In the antenna device 1, the radiation direction of the surface reflected wave is adjusted by using the phase difference between the blocks B configured by the plurality of conductor patches P. For this reason, a broadband antenna can be realized as compared with the prior art using EBG, in which the surface wave rejection bandwidth, and hence the use bandwidth of the antenna, is determined by LC resonance.

[4.実験]
ブロックB間での表面放射波の位相差(以下、放射位相差)を60degに設定した実施例、付加機能部5のない通常基板を用いた比較例1、放射位相差を90degに設定した比較例2、付加機能部5の代わりにEBG構造を有する部位を設けた比較例3について、シミュレーションを行った結果について説明する。但し、動作周波数は24.15GHzとした。なお、図4は、ブロックB1を基準とした各ブロックの放射位相を、比較例1,2および実施例について示した一覧表である。
[4. Experiment]
Example in which phase difference of surface radiation wave between blocks B (hereinafter referred to as radiation phase difference) is set to 60 deg, Comparative Example 1 using a normal substrate without additional function unit 5, comparison in which radiation phase difference is set to 90 deg The result of having performed simulation about the comparative example 3 which provided the site | part which has an EBG structure instead of the example 2 and the additional function part 5 is demonstrated. However, the operating frequency was 24.15 GHz. FIG. 4 is a table showing the radiation phases of the respective blocks with respect to the block B1 for the comparative examples 1 and 2 and the examples.

図5に示すように、比較例1では、反射方位40〜45deg付近(以下、補償方位)に、利得が極小となるアンテナ特性(即ち、基本特性)を有する。これに対して実施例では、比較例1と比較して、補償方位の利得が改善されることで、帯域幅が広がり、且つ、サイドローブが抑圧されたアンテナ特性を有する。また、放射位相差が実施例とは異なる値に設定された比較例2では、比較例1と比較しても帯域幅が狭くかつサイドローブが抑圧されていないアンテナ特性となる。つまり、付加機能部5の放射位相差は、基本特性に応じて適宜最適化する必要があることがわかる。   As shown in FIG. 5, Comparative Example 1 has an antenna characteristic (that is, a basic characteristic) at which the gain is minimized in the vicinity of the reflection azimuth 40 to 45 deg (hereinafter, compensation azimuth). In contrast, the embodiment has an antenna characteristic in which the gain of the compensation direction is improved and the bandwidth is widened and the side lobes are suppressed as compared with the comparative example 1. Further, in the comparative example 2 in which the radiation phase difference is set to a value different from that of the embodiment, even when compared with the comparative example 1, the antenna characteristics are narrow and the side lobes are not suppressed. That is, it can be seen that the radiation phase difference of the additional function unit 5 needs to be optimized appropriately according to the basic characteristics.

図6は、付加機能部5を構成する部位51,52の一方について、単体でのアンテナ特性を、シミュレーションによって求めた結果である。この図6のグラフとこれを左右反転させたグラフとを加算合成したものが図5の実施例および比較例2となる。   FIG. 6 shows the result of the simulation of the single antenna characteristic of one of the parts 51 and 52 constituting the additional function unit 5. The example of FIG. 5 and the comparative example 2 are obtained by adding and synthesizing the graph of FIG.

図7に示すように、付加機能部5を有する実施例では、付加機能部5より複雑なEBG構造を用いた比較例3と比較して、利得および帯域幅の面で同等以上のアンテナ特性が得られることがわかる。つまり、EBG構造を利用するアンテナ装置と同等の効果を、より簡易な構成にて実現することができる。   As shown in FIG. 7, in the embodiment having the additional function unit 5, compared with the comparative example 3 using the EBG structure that is more complicated than the additional function unit 5, the antenna characteristics that are equal to or higher in terms of gain and bandwidth are obtained. It turns out that it is obtained. That is, an effect equivalent to that of the antenna device using the EBG structure can be realized with a simpler configuration.

[5.他の実施形態]
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
[5. Other Embodiments]
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can implement in various deformation | transformation.

(5A)上記実施形態では、ブロックBを跨ぐ導体パッチP間のギャップを一定とし、導体パッチPのサイズを変化させることで反射波および放射波の位相を調整しているが、これに限定されるものではない。例えば、図8に示すアンテナ装置1aのように、付加機能部5aの各部位51a,52aを構成するすべてのブロックBで導体パッチPのサイズを同じものとし、ブロックBを跨ぐ導体パッチP間のギャップを変化させることで反射波および放射波の位相を調整してもよい。また、図9に示すアンテナ装置1bのように、付加機能部5bの各部位51b,52bを構成する導体パッチPを螺旋状パターンで構成し、この螺旋状パターンのパターン幅を、ブロックB毎に変化させることで反射波および放射波の位相を調整してもよい。また、これらの手法を組み合わせて反射波および放射波の位相を調整してもよい。   (5A) In the above embodiment, the gap between the conductor patches P straddling the block B is made constant, and the phases of the reflected wave and the radiated wave are adjusted by changing the size of the conductor patch P. However, the present invention is not limited to this. It is not something. For example, as in the antenna device 1a shown in FIG. 8, the size of the conductor patch P is the same in all the blocks B constituting the portions 51a, 52a of the additional function unit 5a, and the conductor patches P straddling the block B are between the conductor patches P. You may adjust the phase of a reflected wave and a radiation wave by changing a gap. Further, like the antenna device 1b shown in FIG. 9, the conductor patch P constituting each part 51b, 52b of the additional function unit 5b is configured in a spiral pattern, and the pattern width of this spiral pattern is set for each block B. The phase of the reflected wave and the radiated wave may be adjusted by changing the phase. Moreover, you may adjust the phase of a reflected wave and a radiation wave combining these methods.

(3B)上記実施形態では、付加機能部5の設計を図3に示すグラフを用いて行っているが、導体パッチP間のギャップを変化させることで反射波や放射波の位相を調整する場合、図3に示すグラフの変わりに、図10に示すグラフを用いて、付加機能部5の設計を行えばよい。なお、図10では、導体パッチPのサイズを2.9mm×2.9mmに固定し、導体パッチ間のギャップを0.16mm〜0.2mmの範囲で変化させた場合のそれぞれについて、通常基板に対する位相差の周波数特性を求めたものである。図示されているように、動作周波数が一定であればギャップを大きくするほど、また、ギャップが一定であれば動作周波数を高くするほど位相遅延が大きくなることがわかる。   (3B) In the above embodiment, the additional function unit 5 is designed using the graph shown in FIG. 3, but the phase of the reflected wave or the radiated wave is adjusted by changing the gap between the conductor patches P. Instead of the graph shown in FIG. 3, the additional function unit 5 may be designed using the graph shown in FIG. In FIG. 10, the size of the conductor patch P is fixed to 2.9 mm × 2.9 mm, and the gap between the conductor patches is changed in the range of 0.16 mm to 0.2 mm with respect to the normal substrate. The frequency characteristics of the phase difference are obtained. As shown in the figure, it can be seen that the phase delay increases as the operating frequency is constant and the gap increases, and the operating frequency increases as the gap is constant.

(3C)上記実施形態における1つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、1つの構成要素が有する1つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、1つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される1つの機能を、1つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。   (3C) A plurality of functions of one constituent element in the above embodiment may be realized by a plurality of constituent elements, or a single function of one constituent element may be realized by a plurality of constituent elements. . Further, a plurality of functions possessed by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element, or one function realized by a plurality of constituent elements may be realized by one constituent element. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claim are embodiment of this invention.

(3D)上述したアンテナ装置の他、当該アンテナ装置を構成要素とするシステムなど、種々の形態で本発明を実現することもできる。   (3D) In addition to the antenna device described above, the present invention can be realized in various forms such as a system including the antenna device as a component.

1,1a,1b…アンテナ装置、2…誘電体基板、2a…基板表面/放射面、2b…基板裏面、3…地板、4…アンテナ部、5,5a,5b…付加機能部、41…パッチアンテナ、42…地板パターン、B…ブロック、P…導体パッチ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b ... Antenna apparatus, 2 ... Dielectric board | substrate, 2a ... Substrate surface / radiation surface, 2b ... Substrate back surface, 3 ... Ground plane, 4 ... Antenna part, 5, 5a, 5b ... Additional function part, 41 ... Patch Antenna, 42 ... ground plane pattern, B ... block, P ... conductor patch.

Claims (5)

誘電体基板(2)と、
前記誘電体基板の一方の面に形成され、アンテナ接地面として作用する地板(3)と、
前記誘電体基板の他方の面に形成され、放射素子として作用するアンテナパターンを有するアンテナ部(4)と、
前記アンテナ部の周囲に配置され、予め設定された動作周波数において、波長より小さい寸法に形成された複数の導体パッチを有する付加機能部(5、5a、5b)と、
を備え、
前記付加機能部を構成する複数の導体パッチは、予め設定されたブロック配列方向に沿って並ぶ複数のブロックを形成し、
前記付加機能部は、前記誘電体基板の表面を伝搬する表面波による前記導体パッチからの放射波を補償方位に向けて放射させるために必要な、前記ブロック間での前記放射波の位相差が実現されるように、前記ブロック毎に、前記導体パッチの寸法を異ならせること、前記隣接するブロック毎に、前記ブロックを跨いで隣接する前記導体パッチ間の間隔を異ならせること、及び、前記導体パッチを螺旋状パターンで構成し、前記ブロック毎に、前記螺旋状パターンのパターン幅を異ならせることのうち、少なくとも一つを行うことにより、前記導体パッチが有するインダクタンス成分、及び前記導体パッチ間が有するキャパシタンス成分が設定され、
前記補償方位は、前記付加機能部を除去した場合のアンテナ特性において、利得が極小となる方位である、
アンテナ装置(1、1a、1b)。
A dielectric substrate (2);
A ground plane (3) formed on one surface of the dielectric substrate and acting as an antenna ground plane;
An antenna part (4) having an antenna pattern formed on the other surface of the dielectric substrate and acting as a radiating element;
An additional function part (5, 5a, 5b) having a plurality of conductor patches arranged around the antenna part and having a smaller size than the wavelength at a preset operating frequency;
With
The plurality of conductor patches constituting the additional function unit forms a plurality of blocks arranged along a preset block arrangement direction,
The additional function unit has a phase difference of the radiated wave between the blocks necessary for radiating the radiated wave from the conductor patch toward the compensation direction due to the surface wave propagating on the surface of the dielectric substrate. As realized, the size of the conductor patch is varied for each block, the interval between the adjacent conductor patches across the block is varied for each adjacent block, and the conductor The patch is configured in a spiral pattern, and by performing at least one of making the pattern width of the spiral pattern different for each block, the inductance component of the conductor patch and the gap between the conductor patches are reduced. A capacitance component having
The compensation azimuth is an azimuth in which gain is minimized in antenna characteristics when the additional function unit is removed.
Antenna device (1, 1a, 1b).
請求項1に記載のアンテナ装置において、
前記ブロックは、前記ブロック配列方向における前記誘電体基板の中心であるブロック中心から離れるほど前記放射波の位相が遅れ位相となる
アンテナ装置。
The antenna device according to claim 1,
In the antenna device, the phase of the radiated wave becomes a lagging phase as the block moves away from the center of the block which is the center of the dielectric substrate in the block arrangement direction.
請求項1または請求項2に記載のアンテナ装置において、
前記ブロックは、前記反射波の位相特性が前記ブロック中心を挟んで対称となるように設定されている
アンテナ装置。
In the antenna device according to claim 1 or 2 ,
The block is set such that the phase characteristics of the reflected wave are symmetrical with respect to the block center.
請求項3に記載のアンテナ装置において、
前記ブロック配列方向と前記アンテナ部の偏波方向とが一致している
アンテナ装置。
The antenna device according to claim 3 , wherein
The antenna device in which the block arrangement direction and the polarization direction of the antenna unit coincide.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のアンテナ装置において、
前記導体パッチの寸法は、3/4波長以下である
アンテナ装置。
In the antenna device according to any one of claims 1 to 4 ,
The size of the conductor patch is 3/4 wavelength or less. Antenna device.
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