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JP6860906B2 - Omnidirectional small flat antenna device - Google Patents
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Description

本発明は、無指向性を有する小型で平面構造のアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a small, planar structure antenna device having omnidirectionality.

アンテナの小型化は可搬性の観点等から携帯無線端末等に望まれるテーマである。また、無指向性は向きの変化する移動局や、全方向の端末と通信を行う基地局にも望まれる特性である。小型で無指向性を実現可能なアンテナ装置として、平板状の上面導体部と下面導体部の縁に帯状の側面導体部を垂直に接続してなり、上面導体部から側面導体部を経て下面導体部へ至る連続したスリットで構成した通信スロットを設け、上面導体部と下面導体部の間を進行するTEM波に対して、通信スロットの長手方向における経路の一部が交差するようにしたアンテナ装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 Miniaturization of antennas is a desired theme for mobile wireless terminals and the like from the viewpoint of portability and the like. In addition, omnidirectionality is a characteristic that is also desired for mobile stations that change direction and base stations that communicate with terminals in all directions. As a compact and omnidirectional antenna device, a strip-shaped side conductor is vertically connected to the edge of the flat plate-shaped upper surface conductor and the lower surface conductor, and the lower surface conductor is connected from the upper surface conductor to the side conductor. An antenna device in which a communication slot composed of continuous slits leading to a portion is provided so that a part of a path in the longitudinal direction of the communication slot intersects a TEM wave traveling between the upper surface conductor portion and the lower surface conductor portion. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1に記載のアンテナ装置は、水平偏波にて無指向性を実現できる。また、誘電体基板の両面および側面に導体を設けた平面構造にてアンテナ装置本体を構成でき、モノポールアンテナなどに比べて超低姿勢である。しかも、通信スロットは、上面導体部から側面導体部を経て下面導体部へ至るようにスリット開設して構成するので、無指向性を実現できる整合周波数の1波長程度にアンテナ装置の直径を小型化できる。 The antenna device described in Patent Document 1 can realize omnidirectionality with horizontally polarized waves. Further, the antenna device main body can be configured by a planar structure in which conductors are provided on both sides and side surfaces of the dielectric substrate, and the posture is ultra-low as compared with a monopole antenna or the like. Moreover, since the communication slot is configured by opening a slit from the upper surface conductor portion to the lower surface conductor portion via the side conductor portion, the diameter of the antenna device is reduced to about one wavelength of the matching frequency that can realize omnidirectionality. it can.

特開2009−55543号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-55543

しかしながら、上記特許文献1に記載された発明では、基板の直径が約1波長であるため、携帯無線端末としての可搬性や実装性を高めるためには、更なる小型化が望まれる。また、マルチパスの影響や、携帯無線端末の向きの変化を受けても、安定した通信を確保するためには、水平偏波の成分だけでなく、垂直偏波の成分によっても無指向性を実現できることが望ましい。 However, in the invention described in Patent Document 1, since the diameter of the substrate is about one wavelength, further miniaturization is desired in order to improve portability and mountability as a portable wireless terminal. In addition, in order to ensure stable communication even under the influence of multipath and changes in the orientation of mobile wireless terminals, omnidirectionality is provided not only by the horizontally polarized component but also by the vertically polarized component. It is desirable that it can be realized.

そこで、本発明は、目的とする整合周波数の1波長よりも直径を小型化でき、水平偏波だけでなく垂直偏波でも無指向性を実現できる無指向性小型平面アンテナ装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an omnidirectional compact planar antenna device capable of making the diameter smaller than one wavelength of the target matching frequency and realizing omnidirectionality not only in horizontally polarized waves but also in vertically polarized waves. To do.

前記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、対向する二面が平行な板状の誘電体基板と、前記誘電体基板の第1面に所要厚さの導電体で形成され、所要形状の第1スリット部を設けた第1導電層と、前記誘電体基板の第2面に所要厚さの導電体で形成され、所要形状の第2スリット部を設けた第2導電層と、前記誘電体基板の第1面と第2面に直交して誘電体基板の重心を通る仮想中心軸が第1導電層または第2導電層と交差する部位に設ける給電ポートと、前記誘電体基板の外側面あるいは側面近傍に形成され、前記第1導電層と第2導電層とを電気的に連結する導電連結部と、前記導電連結部から導電連結部まで誘電体基板の側面が連続して露出する側面スリット部と、を備え、前記側面スリット部の一方端を前記第1スリット部と連結し、側面スリット部の他方端を前記第2スリット部と連結することで、第1スリット部から側面スリット部を経て第2スリット部に至る長尺な通信スロットを形成し、前記給電ポートから信号を注入あるいは信号を取り出すようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is formed of a plate-shaped dielectric substrate having two opposing surfaces parallel to each other and a conductor having a required thickness on the first surface of the dielectric substrate. A first conductive layer provided with a first slit portion having a required shape, and a second conductive layer formed of a conductor having a required thickness on the second surface of the dielectric substrate and provided with a second slit portion having a required shape. A power supply port provided at a portion where a virtual central axis passing through the center of gravity of the dielectric substrate at right angles to the first and second surfaces of the dielectric substrate intersects the first conductive layer or the second conductive layer, and the dielectric. A conductive connecting portion formed on the outer surface or near the side surface of the substrate and electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer, and the side surface of the dielectric substrate continuous from the conductive connecting portion to the conductive connecting portion. The first slit portion is provided by providing a side slit portion that is exposed, one end of the side slit portion is connected to the first slit portion, and the other end of the side slit portion is connected to the second slit portion. It is characterized in that a long communication slot is formed from the side through the side slit portion to the second slit portion, and a signal is injected or taken out from the power feeding port.

また、請求項2に係る発明は、前記請求項1に記載の無指向性小型平面アンテナ装置において、前記仮想中心軸をそれぞれ通って第1,第2導電層および誘電体基板をn等分(nは2以上の自然数)する等分割面が誘電体基板の側面と交わる部位に、前記導電連結部をそれぞれ設け、前記等分割面によって等分されたn個のスロットアンテナ領域には、それぞれ、同一形状の通信スロットを形成するようにしたことを特徴とする。 Further, according to the second aspect of the present invention, in the omnidirectional small flat antenna device according to the first aspect, the first and second conductive layers and the dielectric substrate are divided into n equal parts through the virtual central axis, respectively. Each of the conductive connecting portions is provided at a portion where the equally divided surface (n is a natural number of 2 or more) intersects the side surface of the dielectric substrate, and the n slot antenna regions equally divided by the equally divided surface are provided with the conductive connecting portions, respectively. It is characterized in that communication slots having the same shape are formed.

また、請求項3に係る発明は、前記請求項1又は請求項2に記載の無指向性小型平面アンテナ装置において、前記第1導電層に設ける第1スリット部と第2導電層に設ける第2スリット部は同一形状であり、前記誘電体基板を挟んで反対称に配置するようにしたことを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the omnidirectional small flat antenna device according to claim 1 or 2, wherein the first slit portion provided in the first conductive layer and the second conductive layer provided in the second conductive layer. The slit portions have the same shape, and are characterized in that they are arranged antisymmetrically with the dielectric substrate interposed therebetween.

また、請求項4に係る発明は、前記請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の無指向性小型平面アンテナ装置において、前記第1スリット部および/または第2スリット部は、少なくとも、側面スリット部に第1端が連結され、他方の第2端が中心方向に延出する所要幅の基端スリットと、前記基端スリットの第2端側へ屈曲状に連結され、誘電体基板の側面と平行に延出する所要幅の屈曲スリットと、を備えることを特徴とする。 Further, in the invention according to claim 4, in the omnidirectional small flat antenna device according to any one of claims 1 to 3, the first slit portion and / or the second slit portion is at least , The first end is connected to the side slit portion, and the other second end is bent-likely connected to the second end side of the base end slit with a base end slit having a required width extending in the central direction, and is a dielectric material. It is characterized by including a bending slit having a required width extending parallel to the side surface of the substrate.

また、請求項5に係る発明は、前記請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の無指向性小型平面アンテナ装置において、前記第1スリット部の形状と、第2スリット部の形状と、側面スリット部のスリット長とを変化させずに、誘電体基板の厚さおよび/または誘電率を変化させることで、整合周波数を変化させるようにしたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the shape of the first slit portion and the shape of the second slit portion in the omnidirectional small flat antenna device according to any one of claims 1 to 4. The matching frequency is changed by changing the thickness and / or the dielectric constant of the dielectric substrate without changing the slit length of the side slit portion.

本発明に係る無指向性小型平面アンテナ装置によれば、目的とする整合周波数の1波長よりも直径を小型化でき、水平偏波だけでなく垂直偏波でも無指向性を実現できる。 According to the omnidirectional small flat antenna device according to the present invention, the diameter can be made smaller than one wavelength of the target matching frequency, and omnidirectionality can be realized not only in horizontally polarized light but also in vertically polarized light.

本発明に係る無指向性小型平面アンテナ装置の第1実施形態を示し、(a)は無指向性小型平面アンテナ装置の第1面(上面)側を示す斜視図、(b)は無指向性小型平面アンテナ装置の第2面(下面)側を示す斜視図、(c)は無指向性小型平面アンテナ装置の第1スロットアンテナ領域における第1スリット部の詳細形状を示す拡大平面図である。The first embodiment of the omnidirectional small flat antenna device according to the present invention is shown, (a) is a perspective view showing the first surface (upper surface) side of the omnidirectional small flat antenna device, and (b) is omnidirectional. A perspective view showing the second surface (lower surface) side of the small flat antenna device, and (c) is an enlarged plan view showing the detailed shape of the first slit portion in the first slot antenna region of the omnidirectional small flat antenna device. 図1に示す構造の無指向性小型平面アンテナ装置の六面を展開して第1〜第4通信スロットの各形状を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed each shape of the 1st to 4th communication slots by developing six surfaces of the omnidirectional small plane antenna device of the structure shown in FIG. 図1に示す構成の無指向性小型平面アンテナ装置を整合周波数fres=117.6MHzとするように形成した基本構成の設計寸法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the design dimension of the basic structure which formed the omnidirectional small plane antenna device of the structure shown in FIG. 1 so that the matching frequency fres = 117.6 MHz. (a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板厚さhをパラメータとして変化させた場合を示す反射係数|S11|の周波数特性図である。(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板厚さhをパラメータとして変化させた場合を示す放射効率ηradの周波数特性図である。(A) is a frequency characteristic diagram of a reflection coefficient | S11 | showing a case where the substrate thickness h is changed as a parameter in an omnidirectional small flat antenna device having a basic configuration. (B) is a frequency characteristic diagram of radiation efficiency ηrad showing a case where the substrate thickness h is changed as a parameter in an omnidirectional small flat antenna device having a basic configuration. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における整合周波数fres、放射効率最大周波数fη、放射効率最大値ηmaxの基板厚さhに対する依存特性図である。It is a dependency characteristic diagram with respect to the substrate thickness h of the matching frequency fres, the maximum radiation efficiency frequency f η , and the maximum radiation efficiency value η max in the omnidirectional small plane antenna device of the basic configuration. (a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板厚さhをパラメータとして変化させた場合を示す水平偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図である。(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板厚さhをパラメータとして変化させた場合を示す垂直偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図である。(A) is a vertical plane pattern characteristic diagram of the absolute gain Ga of horizontally polarized waves showing the case where the substrate thickness h is changed as a parameter in the omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. (B) is a vertical plane pattern characteristic diagram of an absolute gain Ga of vertically polarized light showing a case where the substrate thickness h is changed as a parameter in an omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. (a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板比誘電率εrをパラメータとして変化させた場合を示す反射係数|S11|の周波数特性図である。(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板比誘電率εrをパラメータとして変化させた場合を示す放射効率ηradの周波数特性図である。(A) is a frequency characteristic diagram of a reflectance coefficient | S11 | showing a case where the substrate relative permittivity εr is changed as a parameter in an omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. (B) is a frequency characteristic diagram of a radiation efficiency ηrad showing a case where the substrate relative permittivity εr is changed as a parameter in an omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における整合周波数fres、放射効率最大周波数fη、放射効率最大値ηmaxの基板比誘電率εrに対する依存特性図である。It is a dependency characteristic diagram with respect to the substrate relative permittivity εr of the matching frequency fres, the maximum radiation efficiency frequency f η , and the maximum radiation efficiency value η max in the omnidirectional small plane antenna device of the basic configuration. (a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板比誘電率εrをパラメータとして変化させた場合を示す水平偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図である。(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置において、基板比誘電率εrをパラメータとして変化させた場合を示す垂直偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図である。(A) is a vertical plane pattern characteristic diagram of an absolute gain Ga of horizontally polarized light showing a case where the substrate relative permittivity εr is changed as a parameter in an omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. (B) is a vertical plane pattern characteristic diagram of an absolute gain Ga of vertically polarized light showing a case where the substrate relative permittivity εr is changed as a parameter in an omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. 図1に示す構成の無指向性小型平面アンテナ装置を整合周波数fres=169.7MHzとするように形成した試作構成の設計寸法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the design dimension of the prototype structure which formed the omnidirectional small plane antenna device of the structure shown in FIG. 1 so that the matching frequency fres = 169.7 MHz. 試作構成の設計寸法に基づいて試作した無指向性小型平面アンテナ装置の第1面(上面)側の外観図である。It is an external view of the 1st surface (upper surface) side of the omnidirectional small plane antenna device prototyped based on the design dimension of the prototype configuration. 試作した無指向性小型平面アンテナ装置で実際に得られた実測結果とシミュレーション結果を示す反射係数|S11|の周波数特性図である。It is a frequency characteristic diagram of the reflection coefficient | S11 | showing the actual measurement result and the simulation result actually obtained by the prototype omnidirectional small plane antenna device. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置と導電性プレートとの配置構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement structure of the omnidirectional small plane antenna device of a basic structure, and a conductive plate. 大きさ無限大の導電性プレートに対する離隔距離Hpをパラメータとして変化させた場合を示す反射係数|S11|の周波数特性図である。It is a frequency characteristic diagram of the reflection coefficient | S11 | which shows the case where the separation distance Hp with respect to the conductive plate of infinite size is changed as a parameter. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における共振周波数fresおよび共振時反射係数|S11|minの離隔距離Hpに対する依存特性図である。It is a dependency characteristic diagram with respect to the separation distance Hp of the resonance frequency fres and the reflection coefficient | S11 | min at the time of resonance in the omnidirectional small plane antenna device of a basic configuration. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における放射効率最大周波数fηおよび最大放射効率ηmaxの離隔距離Hpに対する依存特性図である。It is a dependency characteristic diagram with respect to the separation distance Hp of the maximum radiation efficiency frequency f η and the maximum radiation efficiency η max in the omnidirectional small plane antenna device of the basic configuration. 導電性プレートの幅Wpをパラメータとして変化させた場合を示す反射係数|S11|の周波数特性図である。It is a frequency characteristic diagram of the reflection coefficient | S11 | which shows the case where the width Wp of a conductive plate is changed as a parameter. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における共振周波数fresおよび共振時反射係数|S11|minの導電性プレートの幅Wpに対する依存特性図である。It is a dependency characteristic diagram with respect to the width Wp of the conductive plate of the resonance frequency fres and the reflection coefficient | S11 | min at the time of resonance in the omnidirectional small plane antenna device of a basic configuration. 基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における放射効率最大周波数fηおよび最大放射効率ηmaxの導電性プレートの幅Wpに対する依存特性図である。It is a dependency characteristic diagram with respect to the width Wp of the conductive plate of the maximum radiation efficiency frequency f η and the maximum radiation efficiency η max in the omnidirectional small plane antenna device of the basic configuration. (a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置の第1面(上面)に設けた第1導電層の外表面における瞬時的な電流ベクトル分布図である。(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置の第1面(上面)に設けた第1導電層の内表面における瞬時的な電流ベクトル分布図である。(A) is an instantaneous current vector distribution diagram on the outer surface of the first conductive layer provided on the first surface (upper surface) of the omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. (B) is an instantaneous current vector distribution diagram on the inner surface of the first conductive layer provided on the first surface (upper surface) of the omnidirectional small plane antenna device having a basic configuration. (a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における通信スロットを一部変更した第1改変例である。(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置における通信スロットを一部変更した第2改変例である。(A) is a first modification example in which the communication slot in the omnidirectional small flat antenna device having the basic configuration is partially changed. (B) is a second modification example in which the communication slot in the omnidirectional small flat antenna device having the basic configuration is partially changed. 第2実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the omnidirectional small plane antenna device which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the omnidirectional small plane antenna device which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the omnidirectional small plane antenna device which concerns on 4th Embodiment. (a)は、第5実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の第1構成例を示す概略平面図である。(b)は、第5実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の第2構成例を示す概略平面図である。(A) is a schematic plan view showing a first configuration example of the omnidirectional small plane antenna device according to the fifth embodiment. (B) is a schematic plan view showing a second configuration example of the omnidirectional small plane antenna device according to the fifth embodiment. (a)は、第6実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の第1構成例を示す概略平面図である。(b)は、第6実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の第2構成例を示す概略平面図である。(A) is a schematic plan view showing a first configuration example of the omnidirectional small plane antenna device according to the sixth embodiment. (B) is a schematic plan view showing a second configuration example of the omnidirectional small plane antenna device according to the sixth embodiment. 第7実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the omnidirectional small plane antenna device which concerns on 7th Embodiment. 第8実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置の概略平面図である。It is a schematic plan view of the omnidirectional small plane antenna device which concerns on 8th Embodiment.

次に、添付図面に基づいて、本発明に係る無指向性小型平面アンテナ装置の実施形態につき説明する。 Next, an embodiment of the omnidirectional small planar antenna device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1および図2は、第1実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aを示すものである。無指向性小型平面アンテナ装置1Aは、一辺がW[mm]の略正方形で厚さh[mm]の誘電体基板2と、誘電体基板2の第1面21に形成された第1導電層3と、誘電体基板2の第2面22に形成された第2導電層4で構成される。 1 and 2 show the omnidirectional small planar antenna device 1A according to the first embodiment. The omnidirectional small flat antenna device 1A includes a dielectric substrate 2 having a substantially square side of W [mm] and a thickness of h [mm], and a first conductive layer formed on the first surface 21 of the dielectric substrate 2. 3 and a second conductive layer 4 formed on the second surface 22 of the dielectric substrate 2.

誘電体基板2は、対向する二面が平行な板状の誘電体板より構成するもので、以下の説明では、仮に、第1面21側を上面、第2面22側を下面と呼ぶ場合がある。また、誘電体基板2は、正多角形(正方形)であるから、上面の中心と下面の中心を通る軸線状に必ず重心がある。以下の説明では、誘電体基板2の第1面21と第2面22に直交して重心を通る軸線を仮想中心軸CAと呼ぶ。この仮想中心軸CAが第1導電層3と交差する部位に給電ポート5を設け、この給電ポート5から信号を注入、あるいは信号を取り出す。なお、同軸ケーブルを給電ポート5に接続する場合、同軸ケーブルの外部導体を第1導電層3に、中心導体を第2導電層4にそれぞれ導通させる。また、通信ポート5を第2導電層4側に設けるようにしても良い。 The dielectric substrate 2 is composed of a plate-shaped dielectric plate having two opposing surfaces parallel to each other. In the following description, if the first surface 21 side is referred to as an upper surface and the second surface 22 side is referred to as a lower surface. There is. Further, since the dielectric substrate 2 has a regular polygonal shape (square), the center of gravity always has a center of gravity along the axis passing through the center of the upper surface and the center of the lower surface. In the following description, the axis line orthogonal to the first surface 21 and the second surface 22 of the dielectric substrate 2 and passing through the center of gravity is referred to as a virtual center axis CA. A feeding port 5 is provided at a portion where the virtual central axis CA intersects the first conductive layer 3, and a signal is injected or taken out from the feeding port 5. When the coaxial cable is connected to the power feeding port 5, the outer conductor of the coaxial cable is made conductive to the first conductive layer 3, and the central conductor is made to conduct to the second conductive layer 4. Further, the communication port 5 may be provided on the second conductive layer 4 side.

第1導電層3は、誘電体基板2の第1面21に所要厚さの導電体で形成されるもので、所要形状の上面第1スリット部31、上面第2スリット部32、上面第3スリット部33、上面第4スリット部34を設ける。これら上面第1〜第4スリット部31〜33は、全て同一形状で、第1導電層3の中心点(仮想中心軸CAとの交点)に対して点対称に配置される。 The first conductive layer 3 is formed on the first surface 21 of the dielectric substrate 2 with a conductor having a required thickness, and has a required shape of an upper surface first slit portion 31, an upper surface second slit portion 32, and an upper surface third. A slit portion 33 and a fourth slit portion 34 on the upper surface are provided. The upper surface first to fourth slit portions 31 to 33 all have the same shape and are arranged point-symmetrically with respect to the center point (intersection with the virtual center axis CA) of the first conductive layer 3.

第2導電層4は、誘電体基板2の第2面22に所要厚さの導電体で形成されるもので、所要形状の下面第1スリット部41、下面第2スリット部42、下面第3スリット部43、下面第4スリット部44を設ける。これら上面第1〜第4スリット部31〜33は、全て同一形状で、第1導電層3の中心点(仮想中心軸CAとの交点)に対して点対称に配置される。 The second conductive layer 4 is formed on the second surface 22 of the dielectric substrate 2 with a conductor having a required thickness, and has a required shape of a lower surface first slit portion 41, a lower surface second slit portion 42, and a lower surface third. A slit portion 43 and a lower surface fourth slit portion 44 are provided. The upper surface first to fourth slit portions 31 to 33 all have the same shape and are arranged point-symmetrically with respect to the center point (intersection with the virtual center axis CA) of the first conductive layer 3.

なお、上面第1〜第4スリット部31〜34および下面第1〜第4スリット部41〜44は、第1,第2導電層3,4の一部を除去して形成されるもので、誘電体基板2の外表面が表出した部分である。同様に、誘電体基板2の四側面23も外部に露出しているので、各側面は第1側面スリット部231、第2側面スリット部232、第3側面スリット部233、第4側面スリット部234となる。 The upper surface first to fourth slit portions 31 to 34 and the lower surface first to fourth slit portions 41 to 44 are formed by removing a part of the first and second conductive layers 3 and 4. This is a portion where the outer surface of the dielectric substrate 2 is exposed. Similarly, since the four side surfaces 23 of the dielectric substrate 2 are also exposed to the outside, each side surface has a first side surface slit portion 231 and a second side surface slit portion 232, a third side surface slit portion 233, and a fourth side surface slit portion 234. It becomes.

更に、第1〜第4側面スリット部231〜234の各中心位置には、第1導電層3と第2導電層4とを電気的に連結する第1導電連結部61、第2導電連結部62、第3導電連結部63、第4導電連結部64を形成してある。よって、第1側面スリット部231は、第1導電連結部61を境界として第1側面Aスリット部231aと第1側面Bスリット部231bに分けられ、第2側面スリット部232は、第2導電連結部62を境界として第2側面Aスリット部232aと第2側面Bスリット部232bに分けられ、第3側面スリット部233は、第3導電連結部63を境界として第3側面Aスリット部233aと第3側面Bスリット部233bに分けられ、第4側面スリット部234は、第4導電連結部64を境界として第4側面Aスリット部234aと第4側面Bスリット部234bに分けられる。 Further, at each center position of the first to fourth side surface slit portions 231 to 234, a first conductive connecting portion 61 and a second conductive connecting portion for electrically connecting the first conductive layer 3 and the second conductive layer 4 are provided. 62, the third conductive connecting portion 63, and the fourth conductive connecting portion 64 are formed. Therefore, the first side surface slit portion 231 is divided into a first side surface A slit portion 231a and a first side surface B slit portion 231b with the first conductive connecting portion 61 as a boundary, and the second side surface slit portion 232 is a second conductive connecting portion. The second side surface A slit portion 232a and the second side surface B slit portion 232b are divided with the portion 62 as a boundary, and the third side surface slit portion 233 is divided into the third side surface A slit portion 233a and the third side surface A slit portion 233a with the third conductive connecting portion 63 as a boundary. It is divided into three side surface B slit portions 233b, and the fourth side surface slit portion 234 is divided into a fourth side surface A slit portion 234a and a fourth side surface B slit portion 234b with the fourth conductive connecting portion 64 as a boundary.

なお、本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいては、第1〜第4導電連結部61〜64は、いずれも幅d[mm]の帯状導電層を誘電体基板2の四側面23にそれぞれ形成するものとしたが、導電連結部の構造はこれに限らず、誘電体基板2の四側面23の近傍に形成したスルーホールで第1導電層3と第2導電層4を連結するような導電連結部としても構わない。 In the omnidirectional small flat antenna device 1A of the present embodiment, the first to fourth conductive connecting portions 61 to 64 each have a strip-shaped conductive layer having a width d [mm] on the four side surfaces 23 of the dielectric substrate 2. However, the structure of the conductive connecting portion is not limited to this, and the first conductive layer 3 and the second conductive layer 4 are connected by through holes formed in the vicinity of the four side surfaces 23 of the dielectric substrate 2. Such a conductive connecting portion may be used.

また、第1〜第4導電連結部61〜64は、誘電体基板2の第1〜第4側面スリット部231〜234の中心部に設けたのは、無指向性小型平面アンテナ装置1Aを4つの領域に等分割するためである。すなわち、仮想中心軸CAをそれぞれ通って第1,第2導電層3,4および誘電体基板2をn等分(nは2以上の自然数)する等分割面が誘電体基板2の側面と交わる部位に、導電連結部をそれぞれ設ければ、等分割面によって等分されたn個のスロットアンテナ領域を形成できるのである。 Further, the first to fourth conductive connecting portions 61 to 64 are provided at the center of the first to fourth side surface slit portions 231 to 234 of the dielectric substrate 2, and the omnidirectional small flat antenna device 1A is provided at the center. This is to divide the area into two equal parts. That is, an equally divided surface that divides the first and second conductive layers 3 and 4 and the dielectric substrate 2 into n equal parts (n is a natural number of 2 or more) passes through the virtual central axis CA, respectively, and intersects the side surface of the dielectric substrate 2. If conductive connecting portions are provided at each of the portions, n slot antenna regions equally divided by the equally divided surfaces can be formed.

本実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aでは、仮想中心軸CAを通って誘電体基板2の第1側面スリット部231に直交する等分割面が無指向性小型平面アンテナ装置1Aの外表面と交わる第1分割線PL1と、仮想中心軸CAを通って誘電体基板2の第2側面スリット部232に直交する等分割面が無指向性小型平面アンテナ装置1Aの外表面と交わる第2分割線PL2と、仮想中心軸CAを通って誘電体基板2の第3側面スリット部233に直交する等分割面が無指向性小型平面アンテナ装置1Aの外表面と交わる第3分割線PL3と、仮想中心軸CAを通って誘電体基板2の第4側面スリット部234に直交する等分割面が無指向性小型平面アンテナ装置1Aの外表面と交わる第4分割線PL4とによって、4つのスロットアンテナ領域を形成する。 In the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the present embodiment, the equally divided surface that passes through the virtual central axis CA and is orthogonal to the first side surface slit portion 231 of the dielectric substrate 2 is outside the omnidirectional small flat antenna device 1A. The first dividing line PL1 intersecting the surface and the equally divided surface passing through the virtual central axis CA and orthogonal to the second side surface slit portion 232 of the dielectric substrate 2 intersect the outer surface of the omnidirectional small flat antenna device 1A. The dividing line PL2 and the third dividing line PL3 in which the equally divided surface that passes through the virtual central axis CA and is orthogonal to the third side slit portion 233 of the dielectric substrate 2 intersects the outer surface of the omnidirectional small flat antenna device 1A. Four slot antennas are provided by the fourth dividing line PL4 in which the equally divided surface orthogonal to the fourth side slit portion 234 of the dielectric substrate 2 passes through the virtual central axis CA and intersects the outer surface of the omnidirectional small flat antenna device 1A. Form a region.

具体的には、第1等分割線PL1と第2等分割線PL2によって区画された第1スロットアンテナ領域11に第1通信スロット11Sを、第2等分割線PL2と第3等分割線PL3によって区画された第2スロットアンテナ領域12に第2通信スロット12Sを、第3等分割線PL3と第4等分割線PL4によって区画された第3スロットアンテナ領域13に第3通信スロット13Sを、第4等分割線PL4と第1等分割線PL1によって区画された第4スロットアンテナ領域14に第4通信スロット14Sをそれぞれ設けるのである。 Specifically, the first communication slot 11S is provided in the first slot antenna region 11 partitioned by the first equal dividing line PL1 and the second equal dividing line PL2, and the second equal dividing line PL2 and the third equal dividing line PL3 provide the first communication slot 11S. A second communication slot 12S is provided in the partitioned second slot antenna area 12, and a third communication slot 13S is provided in the third slot antenna area 13 partitioned by the third equal dividing line PL3 and the fourth equal dividing line PL4. The fourth communication slot 14S is provided in the fourth slot antenna region 14 partitioned by the equal dividing line PL4 and the first equal dividing line PL1, respectively.

第1通信スロット11Sは、第1スロットアンテナ領域11内に設けられている各スリット部(上面第1スリット部31、第1側面Aスリット部231a、第2側面Bスリット部232b、下面第1スリット部41)から構成される。 The first communication slot 11S has each slit portion (upper surface first slit portion 31, first side surface A slit portion 231a, second side surface B slit portion 232b, lower surface first slit) provided in the first slot antenna region 11. It is composed of a part 41).

上面第1スリット部31は、第1側面Aスリット部231aの分割端側(第1導電連結部61の形成側)に第1端31a1が連結され、他方の第2端が第1等分割線PL1に沿って中心方向に延出する幅SW1の基端スリット31aと、この基端スリット31aの第2端側へ屈曲状に連結され、第1側面Aスリット部231aと平行に延出する幅SW2の第1屈曲スリット31bと、この第1屈曲スリット31bの延出端側へ屈曲状に連結され、第2側面Bスリット部232bと平行に延出する幅SW3の第2屈曲スリット31cと、この第2屈曲スリット31cの延出端側へ屈曲状に連結され、第2等分割線PL2に沿って中心から遠ざかるように延出する幅SW4の先端スリット31dから成る。よって、上面第1スリット部31は、誘電体基板2の幅Wに匹敵するスリット長を備えるものとなる。なお、図1(c)に示すように、基端スリット31aのスリット長はSL1、第1屈曲スリット31bのスリット長はSL2、第2屈曲スリット31cのスリット長はSL3、先端スリット31dのスリット長はSL4とする。 In the upper surface first slit portion 31, the first end 31a1 is connected to the split end side (formation side of the first conductive connecting portion 61) of the first side surface A slit portion 231a, and the other second end is the first equal dividing line. A width that extends in parallel with the first side surface A slit portion 231a and is flexibly connected to the base end slit 31a of the width SW1 extending in the central direction along PL1 and to the second end side of the base end slit 31a. The first bending slit 31b of the SW2 and the second bending slit 31c having a width SW3 that is flexedly connected to the extending end side of the first bending slit 31b and extends in parallel with the second side surface B slit portion 232b. It is composed of a tip slit 31d having a width SW4 that is flexedly connected to the extending end side of the second bending slit 31c and extends away from the center along the second equal dividing line PL2. Therefore, the upper surface first slit portion 31 has a slit length comparable to the width W of the dielectric substrate 2. As shown in FIG. 1C, the slit length of the base end slit 31a is SL1, the slit length of the first bending slit 31b is SL2, the slit length of the second bending slit 31c is SL3, and the slit length of the tip slit 31d. Is SL4.

下面第1スリット部41は、第2側面Bスリット部232bの分割端側(第2導電連結部62の形成側)に第1端41a1が連結され、他方の第2端が第4等分割線PL4に沿って中心方向に延出する幅SW1の基端スリット41aと、この基端スリット41aの第2端側へ屈曲状に連結され、第4側面Bスリット部232bと平行に延出する幅SW2の第1屈曲スリット41bと、この第1屈曲スリット41bの延出端側へ屈曲状に連結され、第1側面Aスリット部231aと平行に延出する幅SW3の第2屈曲スリット41cと、この第2屈曲スリット41cの延出端側へ屈曲状に連結され、第1等分割線PL1に沿って中心から遠ざかるように延出する幅SW4の先端スリット41dから成る。よって、下面第1スリット部41も、誘電体基板2の幅Wに匹敵するスリット長を備えるものとなる。 In the lower surface first slit portion 41, the first end 41a1 is connected to the split end side (formation side of the second conductive connecting portion 62) of the second side surface B slit portion 232b, and the other second end is the fourth equal dividing line. The width of the base end slit 41a of the width SW1 extending in the central direction along the PL4 and the width extending in parallel with the fourth side surface B slit portion 232b by being flexibly connected to the second end side of the base end slit 41a. The first bending slit 41b of the SW2 and the second bending slit 41c having a width SW3 that is flexedly connected to the extending end side of the first bending slit 41b and extends in parallel with the first side surface A slit portion 231a. It is composed of a tip slit 41d having a width SW4 that is flexedly connected to the extending end side of the second bending slit 41c and extends away from the center along the first equal dividing line PL1. Therefore, the lower surface first slit portion 41 also has a slit length comparable to the width W of the dielectric substrate 2.

すなわち、図2に示すように、第1スロットアンテナ領域11には、上面第1スリット部31(先端スリット31d→第2屈曲スリット31c→第1屈曲スリット31b→基端スリット31a)から第1側面Aスリット部231aおよび第2側面Bスリット部232bを経て下面第1スリット部41(基端スリット41a→第1屈曲スリット41b→第2屈曲スリット41c→先端スリット41d)に至る長尺な第1通信スロット11Sを構成できる。 That is, as shown in FIG. 2, in the first slot antenna region 11, the first side surface from the upper surface first slit portion 31 (tip slit 31d → second bending slit 31c → first bending slit 31b → base end slit 31a). Long first communication from the A slit portion 231a and the second side surface B slit portion 232b to the lower surface first slit portion 41 (base end slit 41a → first bending slit 41b → second bending slit 41c → tip slit 41d). Slot 11S can be configured.

同様に、第2スロットアンテナ領域12には、上面第2スリット部32(先端スリット32d→第2屈曲スリット32c→第1屈曲スリット32b→基端スリット32a)から第2側面Aスリット部232aおよび第3側面Bスリット部233bを経て下面第2スリット部42(基端スリット42a→第1屈曲スリット42b→第2屈曲スリット42c→先端スリット42d)に至る長尺な第2通信スロット12Sを構成できる。 Similarly, in the second slot antenna region 12, the upper surface second slit portion 32 (tip slit 32d → second bending slit 32c → first bending slit 32b → base end slit 32a) to the second side surface A slit portion 232a and the second A long second communication slot 12S can be formed which reaches the lower surface second slit portion 42 (base end slit 42a → first bending slit 42b → second bending slit 42c → tip slit 42d) through the three side surface B slit portions 233b.

第3スロットアンテナ領域13には、上面第3スリット部33(先端スリット33d→第2屈曲スリット33c→第1屈曲スリット33b→基端スリット33a)から第3側面Aスリット部233aおよび第4側面Bスリット部234bを経て下面第3スリット部43(基端スリット43a→第1屈曲スリット43b→第2屈曲スリット43c→先端スリット43d)に至る長尺な第3通信スロット13Sを構成できる。 In the third slot antenna region 13, the upper surface third slit portion 33 (tip slit 33d → second bending slit 33c → first bending slit 33b → base end slit 33a) to the third side surface A slit portion 233a and the fourth side surface B. A long third communication slot 13S can be formed through the slit portion 234b to the lower surface third slit portion 43 (base end slit 43a → first bending slit 43b → second bending slit 43c → tip slit 43d).

第4スロットアンテナ領域14には、上面第4スリット部34(先端スリット34d→第2屈曲スリット34c→第1屈曲スリット34b→基端スリット34a)から第4側面Aスリット部234aおよび第1側面Bスリット部231bを経て下面第4スリット部44(基端スリット44a→第1屈曲スリット44b→第2屈曲スリット44c→先端スリット44d)に至る長尺な第4通信スロット14Sを構成できる。 In the fourth slot antenna region 14, the upper surface fourth slit portion 34 (tip slit 34d → second bending slit 34c → first bending slit 34b → base end slit 34a) to the fourth side surface A slit portion 234a and the first side surface B. A long fourth communication slot 14S can be formed through the slit portion 231b to the lower surface fourth slit portion 44 (base end slit 44a → first bending slit 44b → second bending slit 44c → tip slit 44d).

上記のように構成した無指向性小型平面アンテナ装置1Aでは、第1〜第4スロットアンテナ領域11〜14に、それぞれ長尺なスロット長を有する第1〜第4通信スロット11S〜114を等間隔に配置したこととなる。スロットアンテナでは、整合周波数の約半波長のスロット長が必要であるが、本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Aでは、誘電体基板2の四側面23をスロット開口として利用すると共に、上面および下面に形成するスリットを適宜折り曲げてスリット長を長くすることで、基板直径の0.1波長程度まで小型化できる。 In the omnidirectional small flat antenna device 1A configured as described above, the first to fourth communication slots 11S to 114 having long slot lengths are equidistantly spaced in the first to fourth slot antenna regions 11 to 14, respectively. It will be placed in. The slot antenna requires a slot length of about half a wavelength of the matching frequency, but in the omnidirectional small flat antenna device 1A of the present embodiment, the four side surfaces 23 of the dielectric substrate 2 are used as slot openings and the upper surface is used. By appropriately bending the slits formed on the lower surface and increasing the slit length, the size can be reduced to about 0.1 wavelength of the substrate diameter.

なお、本実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aでは、第1導電層3に設ける上面第1〜第4スリット部31〜34と、第2導電層4に設ける下面第1〜第4スリット部41〜44は全て同一形状であり、誘電体基板2を挟んでそれぞれ反対称に配置されるものとした。斯くすれば、図2に示すように、上面第1〜第4スリット部31〜34が形成される第1導電層3と、下面第1〜第4スリット部41〜44が形成される第2導電層4とは、同一形状となるので、第1導電層3と第2導電層4を同一のエッチング用マスクで形成できるという利点がある。無論、上面第1〜第4スリット部31〜34の形状と下面第1〜第4スリット部41〜44の形状は、必ずしも同一にする必要は無く、スリット幅SWやスリット長SLが上面と下面で異なるようにしても構わない。 In the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the present embodiment, the upper surface first to fourth slit portions 31 to 34 provided in the first conductive layer 3 and the lower surface first to fourth provided in the second conductive layer 4 are provided. The slit portions 41 to 44 all have the same shape, and are arranged antisymmetrically with the dielectric substrate 2 interposed therebetween. In this way, as shown in FIG. 2, the first conductive layer 3 on which the upper surface first to fourth slit portions 31 to 34 are formed and the second conductive layer 3 on which the lower surface first to fourth slit portions 41 to 44 are formed are formed. Since the conductive layer 4 has the same shape, there is an advantage that the first conductive layer 3 and the second conductive layer 4 can be formed by the same etching mask. Of course, the shapes of the upper surface first to fourth slit portions 31 to 34 and the shapes of the lower surface first to fourth slit portions 41 to 44 do not necessarily have to be the same, and the slit width SW and the slit length SL are the upper surface and the lower surface. It does not matter if they are different.

図3に示すのは、基板幅W=300[mm]、基板厚さh=16[mm]、基板比誘電率εr=2.17の誘電体基板2をベースに、分割数n=4で整合周波数fres=117.6[MHz]の無指向性小型平面アンテナ装置1Aを、有限要素法シミュレーションソフトウェアHFSS(Ansys社)を用いて設計した例である。第1〜第4通信スロット11S〜114のスロット全長は約870mmで、整合周波数の波長λresの約0.341倍である。整合周波数の波長λresに対して、基板幅Wは0.118倍に抑制できていることが分かる。なお、以下の説明では、この設計寸法に基づく無指向性小型平面アンテナ装置1Aを基本構成と呼ぶ。 FIG. 3 shows a dielectric substrate 2 having a substrate width W = 300 [mm], a substrate thickness h = 16 [mm], and a substrate relative permittivity εr = 2.17, with a number of divisions n = 4. This is an example of designing an omnidirectional small planar antenna device 1A having a matching frequency fres = 117.6 [MHz] using the finite element method simulation software HFSS (Ansys). The total length of the first to fourth communication slots 11S to 114 is about 870 mm, which is about 0.341 times the wavelength λres of the matching frequency. It can be seen that the substrate width W can be suppressed to 0.118 times the wavelength λres of the matching frequency. In the following description, the omnidirectional small planar antenna device 1A based on this design dimension is referred to as a basic configuration.

基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいて、誘電体基板2の厚さ(基板厚さh)が及ぼす影響について、図4〜図6に基づき説明する。 The influence of the thickness of the dielectric substrate 2 (substrate thickness h) in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration will be described with reference to FIGS. 4 to 6.

基本構成の基板厚さhを16mmから変化させた場合のアンテナ特性を図4に示す。図4(a)は、反射係数|S11|の周波数特性であり、図4(b)は放射効率ηradの周波数特性を示す。基本構成の基板厚さh=16[mm]の場合、反射係数|S11|が−10dB以下となる周波数比帯域は約0.42%と狭帯域である。そして、誘電体基板2の基板厚hが薄くなるほど、整合周波数帯域が狭くなることがわかる。ただし、基板厚さhを変えた場合に、各寸法を最適化することによって整合が改善される可能性がある。また、基本構成の基板厚さh=16[mm]の時、整合周波数fres=117.6[MHz]であり、誘電体基板2の基板幅W=300[mm]は、整合周波数の波長λres=2551[mm]の0.118倍である。基板厚さhを半分の8mmに薄くすると、整合周波数fres=96.3[MHz]と0.82倍に低周波数化し、誘電体基板2の基板幅Wは約0.96λresになるが、ηradは−3.0dBに劣化することが分かる。 FIG. 4 shows the antenna characteristics when the substrate thickness h of the basic configuration is changed from 16 mm. FIG. 4A shows the frequency characteristics of the reflection coefficient | S11 |, and FIG. 4B shows the frequency characteristics of the radiation efficiency ηrad. When the substrate thickness h = 16 [mm] of the basic configuration, the frequency ratio band in which the reflectance coefficient | S11 | is −10 dB or less is a narrow band of about 0.42%. It can be seen that the thinner the substrate thickness h of the dielectric substrate 2, the narrower the matching frequency band. However, when the substrate thickness h is changed, the alignment may be improved by optimizing each dimension. Further, when the substrate thickness h = 16 [mm] of the basic configuration, the matching frequency fres = 117.6 [MHz], and the substrate width W = 300 [mm] of the dielectric substrate 2 is the wavelength λres of the matching frequency. = 0.118 times of 2551 [mm]. When the substrate thickness h is reduced to half, 8 mm, the matching frequency is reduced to 96.3 [MHz], which is 0.82 times lower, and the substrate width W of the dielectric substrate 2 is about 0.96 λres, but ηrad. Is found to deteriorate to -3.0 dB.

この図4より、誘電体基板2の基板厚さhを変化させると整合周波数fresは変化するが、整合がとれる周波数が必ず存在する状態が維持されていることが分かる。また、放射効率ηradも基板厚さhを変化させることで変化していることが分かる。そこで、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける整合周波数fres、放射効率最大周波数fη、放射効率最大値ηmaxの基板厚さhに対する依存特性を図5に示す。 From FIG. 4, it can be seen that the matching frequency fres changes when the substrate thickness h of the dielectric substrate 2 is changed, but the state in which the matching frequency always exists is maintained. It can also be seen that the radiation efficiency ηrad also changes by changing the substrate thickness h. Therefore, FIG. 5 shows the dependence characteristics of the matching frequency fres, the maximum radiation efficiency frequency f η , and the maximum radiation efficiency value η max on the substrate thickness h in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration.

図5より、放射効率ηradが最大となる放射効率最大周波数fηは、整合周波数fresにほぼ一致したまま変化することが分かる。基板厚さhを小さくすると整合周波数fresが低くなるので、アンテナ本体の小型化に有効である。逆に、誘電体基板2の基板厚さhを小さくしても、整合周波数fresを変えないためには、アンテナ径(誘電体基板2の幅W)を小さくすればよいので、無指向性小型平面アンテナ装置1Aは更に小型、軽量となる。ただし、放射効率最大周波数fηにおける最大放射効率ηmaxは、基板厚さhが小さくなるにしたがって低下する。 From FIG. 5, it can be seen that the maximum radiation efficiency frequency f η at which the radiation efficiency η rad is maximum changes while substantially matching the matching frequency fres. When the substrate thickness h is reduced, the matching frequency fres is lowered, which is effective in reducing the size of the antenna body. On the contrary, in order not to change the matching frequency fres even if the substrate thickness h of the dielectric substrate 2 is reduced, the antenna diameter (width W of the dielectric substrate 2) may be reduced, so that the omnidirectional compactness is small. The planar antenna device 1A is even smaller and lighter. However, the maximum radiation efficiency ηmax at the maximum radiation efficiency frequency f η decreases as the substrate thickness h decreases.

図6(a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいて、誘電体基板2の基板厚さhをパラメータとして変化させた場合における水平偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図であり、図6(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいて、誘電体基板2の基板厚さhをパラメータとして変化させた場合における垂直偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図である。無指向性小型平面アンテナ装置1Aは水平面内において水平偏波および垂直偏波のどちらもほぼ無指向性である。ただし、水平偏波が垂直偏波より約10dB強く、誘電体基板2の基板厚さhが薄くなるほど交差偏波識別度が大きくなり、垂直偏波の割合が小さくなることが分かる。 FIG. 6A is a vertical plane pattern characteristic diagram of the absolute gain Ga of horizontally polarized light when the substrate thickness h of the dielectric substrate 2 is changed as a parameter in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration. FIG. 6B shows the vertical plane of the absolute gain Ga of vertically polarized light when the substrate thickness h of the dielectric substrate 2 is changed as a parameter in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration. It is a pattern characteristic diagram. The omnidirectional small plane antenna device 1A is substantially omnidirectional in both horizontally and vertically polarized waves in the horizontal plane. However, it can be seen that the horizontally polarized light is about 10 dB stronger than the vertically polarized light, and the thinner the substrate thickness h of the dielectric substrate 2, the larger the cross polarization discrimination degree and the smaller the ratio of the vertically polarized light.

次に、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいて、誘電体基板2を構成する誘電体の比誘電率εrが及ぼす影響について、図7〜図9に基づき説明する。 Next, in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration, the influence of the relative permittivity εr of the dielectric constituting the dielectric substrate 2 will be described with reference to FIGS. 7 to 9.

基本構成の基板比誘電率εrを2.17から変化させた場合のアンテナ特性を図7に示す。図7(a)は、反射係数|S11|の周波数特性であり、図7(b)は放射効率ηradの周波数特性を示す。図7より、基板比誘電率εrを変化させることで整合周波数fresは変化するが、整合が得られる周波数が必ず存在し続けることが分かる。 FIG. 7 shows the antenna characteristics when the substrate relative permittivity εr of the basic configuration is changed from 2.17. FIG. 7A shows the frequency characteristics of the reflection coefficient | S11 |, and FIG. 7B shows the frequency characteristics of the radiation efficiency ηrad. From FIG. 7, it can be seen that the matching frequency fres changes by changing the substrate relative permittivity εr, but the frequency at which matching can be obtained always continues to exist.

また、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける整合周波数fres、放射効率最大周波数fη、放射効率最大値ηmaxの基板比誘電率εrに対する依存特性を図8に示す。図8より、放射効率最大周波数fηは整合周波数fresにほぼ一致し、基板比誘電率εrを大きくすることにより低くなるが、放射効率ηradも低下することが分かる。基板比誘電率εr=6の高誘電率材料を用いることにより、整合周波数fresを117.6[MHz]から77.2[MHz]に低周波数化できる反面、放射効率ηradも−5.9[dB]に劣化してしまう。 Further, FIG. 8 shows the dependence characteristics of the matching frequency fres, the maximum radiation efficiency frequency f η , and the maximum radiation efficiency value η max on the substrate relative permittivity εr in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration. From FIG. 8, it can be seen that the maximum radiation efficiency frequency f η substantially coincides with the matching frequency fres and is lowered by increasing the substrate relative permittivity εr, but the radiation efficiency ηrad is also reduced. By using a high dielectric constant material with a substrate relative permittivity εr = 6, the matching frequency fres can be lowered from 117.6 [MHz] to 77.2 [MHz], but the radiation efficiency ηrad is also -5.9 [. It deteriorates to [dB].

図9(a)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいて、誘電体基板2の基板比誘電率εrをパラメータとして変化させた場合における水平偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図であり、図9(b)は、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいて、誘電体基板2の基板比誘電率εrをパラメータとして変化させた場合における垂直偏波の絶対利得Gaの垂直面パターン特性図である。無指向性小型平面アンテナ装置1Aは水平面内において水平偏波および垂直偏波のどちらもほぼ無指向性である。また、誘電体基板2の基板比誘電率εrを高めると、基板厚さhを薄くした場合と同様に、交差偏波識別度が高まることが分かる。 FIG. 9A shows the vertical plane pattern characteristic of the absolute gain Ga of horizontally polarized light when the substrate relative permittivity εr of the dielectric substrate 2 is changed as a parameter in the omnidirectional small plane antenna device 1A having the basic configuration. FIG. 9B shows the absolute gain Ga of vertically polarized light when the substrate relative permittivity εr of the dielectric substrate 2 is changed as a parameter in the omnidirectional small planar antenna device 1A having the basic configuration. It is a vertical plane pattern characteristic diagram. The omnidirectional small plane antenna device 1A is substantially omnidirectional in both horizontally and vertically polarized waves in the horizontal plane. Further, it can be seen that when the substrate relative permittivity εr of the dielectric substrate 2 is increased, the degree of cross-polarization discrimination is increased as in the case where the substrate thickness h is reduced.

以上のように、無指向性小型平面アンテナ装置1Aを構成する誘電体基板2の基板厚さhを薄くすること、基板比誘電率εrを大きくすることにより、整合周波数fresを低周波数化することができる。等価的にこれらの設計変更によりアンテナ本体の小型化が可能である反面、整合周波数帯域は狭くなる。なお、通信スロットを設けるスロットアンテナ領域の分割数nを4よりも小さくすれば、各通信スロットのスロット長をアンテナ寸法に対して相対的に長くすることができるので、整合周波数fresの低周波数化が可能と考えられる。よって、スロットアンテナ領域の分割数nを小さくすれば、整合周波数fresを保ったままアンテナ本体を小型化することができる。 As described above, the matching frequency fres is lowered by reducing the substrate thickness h of the dielectric substrate 2 constituting the omnidirectional small planar antenna device 1A and increasing the substrate relative permittivity εr. Can be done. Equivalently, these design changes make it possible to reduce the size of the antenna body, but narrow the matching frequency band. If the number of divisions n of the slot antenna area in which the communication slot is provided is made smaller than 4, the slot length of each communication slot can be made relatively long with respect to the antenna size, so that the matching frequency fres can be lowered. Is considered possible. Therefore, if the number of divisions n of the slot antenna region is reduced, the antenna body can be miniaturized while maintaining the matching frequency fres.

図10に示すのは、基板幅W=120[mm]、基板厚さh=1.588[mm]、基板比誘電率εr=2.17の誘電体基板2をベースに、分割数n=4で整合周波数fres=169.7[MHz]の無指向性小型平面アンテナ装置1Aを、HFSSを用いて設計した例である。整合周波数の波長λresに対して、基板幅Wは0.068倍と、基本構成と比べて小さく、放射効率ηradの計算値は−4.3[dB]である。なお、以下の説明では、この設計寸法に基づく無指向性小型平面アンテナ装置1Aを試作構成と呼ぶ。 FIG. 10 shows the number of divisions n = based on the dielectric substrate 2 having a substrate width W = 120 [mm], a substrate thickness h = 1.588 [mm], and a substrate relative permittivity εr = 2.17. This is an example of designing an omnidirectional small planar antenna device 1A having a matching frequency fres = 169.7 [MHz] in No. 4 using HFSS. The substrate width W is 0.068 times smaller than the wavelength λres of the matching frequency, which is smaller than the basic configuration, and the calculated value of the radiation efficiency ηrad is -4.3 [dB]. In the following description, the omnidirectional small planar antenna device 1A based on this design dimension is referred to as a prototype configuration.

図11は、試作構成の設計寸法に基づいて試作した無指向性小型平面アンテナ装置1Aの第1面(上面)側の外観を示す。なお、第1〜第4導電連結部61〜64は、3[mm]幅の銅テープを半田付けして構成してある。図12は、この試作アンテナで実際に得られた実測結果と、有限要素法による電磁界解析シミュレータHFSS(Ansys社)にて行ったシミュレーション結果を示す反射係数|S11|の周波数特性図である。多少のずれはあるものの、試作構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおいてもほぼ設計周波数で整合が得られ、整合動作が確認できた。なお、計算より良い整合が得られているが、試作精度が低いためにn=4の対称性が崩れているのが原因と考えられる。 FIG. 11 shows the appearance of the omnidirectional small planar antenna device 1A prototyped based on the design dimensions of the prototype configuration on the first surface (upper surface) side. The first to fourth conductive connecting portions 61 to 64 are configured by soldering a copper tape having a width of 3 [mm]. FIG. 12 is a frequency characteristic diagram of the reflectance coefficient | S11 | showing the actual measurement results actually obtained by this prototype antenna and the simulation results performed by the electromagnetic field analysis simulator HFSS (Ansys) by the finite element method. Although there was some deviation, matching was obtained at almost the design frequency even in the omnidirectional small planar antenna device 1A of the prototype configuration, and the matching operation was confirmed. Although better matching than the calculation is obtained, it is considered that the cause is that the symmetry of n = 4 is broken due to the low accuracy of the trial production.

上述したように、本実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aは低姿勢であるが、上面と下面の両方に跨がる通信スロットを備えるので、アンテナ収容筐体などの導電体に接触させた状態で無指向性小型平面アンテナ装置1Aを設置すると、特性が劣化すると考えられる。そこで、携帯無線機などの筐体に近接設置する場合を想定して、導体平板へ近接することの影響について説明する。図13は、平坦で幅Wpの導電性プレート7から離隔距離Hpだけ離して無指向性小型平面アンテナ装置1Aを平行に配置した状態を示す。 As described above, the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the present embodiment has a low profile, but has a communication slot that straddles both the upper surface and the lower surface, so that it comes into contact with a conductor such as an antenna accommodating housing. If the omnidirectional small flat antenna device 1A is installed in this state, the characteristics are considered to deteriorate. Therefore, the effect of being close to the conductor flat plate will be described on the assumption that it is installed close to the housing of a portable radio or the like. FIG. 13 shows a state in which the omnidirectional small flat antenna device 1A is arranged in parallel at a distance of Hp from the conductive plate 7 which is flat and has a width of Wp.

まず、導電性プレート7の幅Wp=∞とし、無限大の導電性プレート7から基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aまでの離隔距離Hpを変化させた場合のアンテナ特性(反射係数|S11|の周波数特性)の変化を図14に示す。基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける共振周波数fresおよび共振時反射係数|S11|minの離隔距離Hpに対する依存特性図を図15に示す。基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける放射効率最大周波数fηおよび最大放射効率ηmaxの離隔距離Hpに対する依存特性を図16に示す。 First, the width Wp of the conductive plate 7 is set to ∞, and the antenna characteristics (reflection coefficient | S11) when the separation distance Hp from the infinite conductive plate 7 to the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration is changed. The change in (frequency characteristic of |) is shown in FIG. FIG. 15 shows a characteristic diagram of dependence of the resonance frequency fres and the reflection coefficient at resonance | S11 | min on the separation distance Hp in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration. FIG. 16 shows the dependence characteristics of the maximum radiation efficiency frequency f η and the maximum radiation efficiency η max on the separation distance Hp in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration.

無指向性小型平面アンテナ装置1Aが導電性プレート7に近接すると、まず共振時反射係数|S11|minの増加が起こり、次に共振周波数fresが高周波数化することが分かる。離隔距離Hpが400[mm](約0.16λres)まで近づいても、導電性プレート7がない状態で整合がとれる周波数fres=117.6MHzにおいて|S11|<−6dBの整合周波数が維持されることが分かる。また、無指向性小型平面アンテナ装置1Aが導電性プレート7に近づくと、整合の劣化だけでなく、放射効率ηradが劣化することが分かる。離隔距離Hpが200mmに狭まると、放射効率ηradは−4.7dBにまで劣化する。さらに、離隔距離Hpが200mm以下に狭まると、急激に整合周波数fresや放射効率最大周波数fηが変化する。 It can be seen that when the omnidirectional small flat antenna device 1A approaches the conductive plate 7, the reflectance coefficient | S11 | min at resonance first increases, and then the resonance frequency fres increases. Even if the separation distance Hp approaches 400 [mm] (about 0.16λres), the matching frequency of | S11 | <-6 dB is maintained at the frequency fres = 117.6 MHz that can be matched without the conductive plate 7. You can see that. Further, it can be seen that when the omnidirectional small flat antenna device 1A approaches the conductive plate 7, not only the matching is deteriorated but also the radiation efficiency ηrad is deteriorated. When the separation distance Hp is narrowed to 200 mm, the radiation efficiency ηrad deteriorates to -4.7 dB. Further, when the separation distance Hp is narrowed to 200 mm or less, the matching frequency fres and the maximum radiation efficiency frequency f η suddenly change.

次に、導電性プレート7の厚さは1mmとし、無指向性小型平面アンテナ装置1Aとの離隔距離Hpを50mm(約0.02λres)に固定し、正方形の導電性プレート7のプレート幅Wpを変化させた場合のアンテナ特性(反射係数|S11|の周波数特性)の変化を図17に示す。基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける共振周波数fresおよび共振時反射係数|S11|minのプレート幅Wpに対する依存特性図を図18に示す。基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける放射効率最大周波数fηおよび最大放射効率ηmaxのプレート幅Wpに対する依存特性を図19に示す。 Next, the thickness of the conductive plate 7 is set to 1 mm, the separation distance Hp from the omnidirectional small flat antenna device 1A is fixed to 50 mm (about 0.02λres), and the plate width Wp of the square conductive plate 7 is set. FIG. 17 shows a change in the antenna characteristics (frequency characteristics of the reflection coefficient | S11 |) when the antenna characteristics are changed. FIG. 18 shows a characteristic diagram of dependence of the resonance frequency fres and the reflectance coefficient at resonance | S11 | min on the plate width Wp in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration. FIG. 19 shows the dependence characteristics of the maximum radiation efficiency frequency f η and the maximum radiation efficiency η max on the plate width Wp in the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration.

無指向性小型平面アンテナ装置1Aが導電性プレート7に近接(離隔距離Hp=50mm)していても、プレート幅Wp=150[mm](約0.059λres)のとき、導電性プレート7がない状態で整合がとれる周波数fres=117.6[MHz]において|S11|<−8dBの整合が維持できることが分かる。プレート幅Wpが200[mm]まで大きくなると、導電性プレート7がない状態で整合がとれる周波数fres=117.6[MHz]において|S11|>−3dBに劣化する。プレート幅Wpがさらに大きくなると、整合周波数fresの高周波化が急激である。 Even if the omnidirectional small flat antenna device 1A is close to the conductive plate 7 (separation distance Hp = 50 mm), there is no conductive plate 7 when the plate width Wp = 150 [mm] (about 0.059 λres). It can be seen that the matching of | S11 | <-8 dB can be maintained at the frequency fres = 117.6 [MHz] that can be matched in the state. When the plate width Wp increases to 200 [mm], it deteriorates to | S11 |> -3 dB at a frequency fres = 117.6 [MHz] that can be matched without the conductive plate 7. When the plate width Wp is further increased, the matching frequency fres is rapidly increased.

図17〜図19より、導体近接によるアンテナ特性劣化は、反射係数|S11|や放射効率ηradの劣化というよりも、整合周波数fresのずれによるものが大きいことが分かる。したがって、導体近接による整合周波数fresのずれを考慮して整合周波数をあらかじめ低周波数側にずらして設計することが、導体近接対策として有効と考えられる。 From FIGS. 17 to 19, it can be seen that the deterioration of the antenna characteristics due to the proximity of the conductor is more due to the deviation of the matching frequency fres than the deterioration of the reflection coefficient | S11 | and the radiation efficiency ηrad. Therefore, it is considered effective as a countermeasure against conductor proximity to design by shifting the matching frequency to the low frequency side in advance in consideration of the deviation of the matching frequency fres due to the proximity of the conductor.

ここで、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1A(基板厚さh=16[mm]、整合周波数fres=118[MHz])における電流分布をベクトル表示で図20に示す。 Here, the current distribution in the omnidirectional small planar antenna device 1A (board thickness h = 16 [mm], matching frequency fres = 118 [MHz]) having the basic configuration is shown in vector representation in FIG. 20.

図20(a)は、無指向性小型平面アンテナ装置1Aの第1面(上面)に設けた第1導電層3の外表面に流れる電流分布を示し、図20(b)は、無指向性小型平面アンテナ装置1Aの第1面(上面)に設けた第1導電層3の内表面(誘電体基板2の第1面に接している面)に流れる電流分布を示す。第1導電層3の外表面および内表面の何れにおいても、上面第1〜第4スリット部31〜34の縁と第1導電層3の外縁に強い電流が流れている。一方、内表面の中央部では放射状に電流が流れ、外表面の中央部では回転方向に電流が流れており、この回転方向の電流が水平偏波放射に関与していると考えられる。なお、アンテナ構造の反対称性より、第2導電層4の表面側と内面側には、図20(a),(b)とは反対称に電流が流れている。 FIG. 20A shows the current distribution flowing on the outer surface of the first conductive layer 3 provided on the first surface (upper surface) of the omnidirectional small flat antenna device 1A, and FIG. 20B shows omnidirectionality. The current distribution flowing on the inner surface (the surface in contact with the first surface of the dielectric substrate 2) of the first conductive layer 3 provided on the first surface (upper surface) of the small flat antenna device 1A is shown. A strong current flows through the edges of the upper surface first to fourth slits 31 to 34 and the outer edge of the first conductive layer 3 on both the outer surface and the inner surface of the first conductive layer 3. On the other hand, a current flows radially in the central portion of the inner surface, and a current flows in the rotational direction in the central portion of the outer surface, and it is considered that the current in the rotational direction is involved in the horizontally polarized radiation. Due to the anti-symmetry of the antenna structure, a current flows on the surface side and the inner surface side of the second conductive layer 4 in an antisymmetric manner with respect to FIGS. 20A and 20B.

以上説明したように、本実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aは、目的とする整合周波数fresの波長λresの0.1倍程度のアンテナ幅で構成でき、しかも低姿勢で、無指向性を有する。したがって、誘電体基板2の厚さを薄くすることにより、放射効率の劣化と狭帯域化が伴うものの、アンテナ本体の小型、軽量化が可能である。なお、整合周波数帯域は約1%以下と狭帯域であるものの、隣接システムとの干渉を抑える必要性の高い通信アプリケーションでは、その狭帯域を活かすことができる。 As described above, the omnidirectional small planar antenna device 1A according to the present embodiment can be configured with an antenna width of about 0.1 times the wavelength λres of the target matching frequency fres, and has a low attitude and is omnidirectional. Has sex. Therefore, by reducing the thickness of the dielectric substrate 2, the antenna body can be made smaller and lighter, although the radiation efficiency is deteriorated and the band is narrowed. Although the matching frequency band is as narrow as about 1% or less, the narrow band can be utilized in a communication application in which there is a high need to suppress interference with an adjacent system.

加えて、無指向性小型平面アンテナ装置1Aの主偏波は水平偏波であるが、約−10dBの垂直偏波を有する。したがって、両偏波にある程度の感度を有する無指向性小型平面アンテナ装置1Aは、通常のループアンテナのように指向性が一つの偏波面に制限されないので、この特性に適した通信アプリケーションがあると考えられる。 In addition, the main polarization of the omnidirectional small plane antenna device 1A is horizontal polarization, but has a vertical polarization of about -10 dB. Therefore, the omnidirectional small plane antenna device 1A having a certain sensitivity to both polarizations is not limited to one polarization plane unlike a normal loop antenna, and therefore, there is a communication application suitable for this characteristic. Conceivable.

さらに、無指向性小型平面アンテナ装置1Aは、整合周波数fresの波長λresの約0.16倍の離隔距離までなら導電性プレート7に近接しても、|S11|<−6dBの整合が維持できる。また、整合周波数fresのずれが整合劣化の主因であるので、近接設置物による整合周波数の高周波化をキャンセルするように、整合周波数を低くずらして無指向性小型平面アンテナ装置1Aを設計することが有効と考えられる。 Further, the omnidirectional small flat antenna device 1A can maintain the matching of | S11 | <-6 dB even if it approaches the conductive plate 7 up to a separation distance of about 0.16 times the wavelength λres of the matching frequency fres. .. Further, since the deviation of the matching frequency fres is the main cause of the matching deterioration, it is possible to design the omnidirectional small planar antenna device 1A by shifting the matching frequency low so as to cancel the increase in the matching frequency due to the nearby installation. It is considered to be effective.

また、無指向性小型平面アンテナ装置1Aに設ける通信スロットの形状も、必要とされる特性に応じて適宜変更して構わない。例えば、図21(a)に示す無指向性小型平面アンテナ装置1A′は、第1実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aの第1改変例であり、上面第1スリット31′の先端スリット31d′、上面第2スリット32′の先端スリット32d′、上面第3スリット33′の先端スリット33d′、上面第4スリット34′の先端スリット34d′、下面第1スリット41′の先端スリット41d′、下面第2スリット42′の先端スリット42d′、下面第3スリット43′の先端スリット43d′、下面第4スリット44′の先端スリット44d′を、全て中心方向へ延出させた構造である。また、図21(b)に示す無指向性小型平面アンテナ装置1A″は、第1実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aの第2改変例であり、上面第1スリット31′の第2屈曲スリット31c′、上面第2スリット32′の第2屈曲スリット32c′、上面第3スリット33′の第2屈曲スリット33c′、上面第4スリット34′の第2屈曲スリット34c′、下面第1スリット41′の第2屈曲スリット41c′、下面第2スリット42′の第2屈曲スリット42c′、下面第3スリット43′の第2屈曲スリット43c′、下面第4スリット44′の第2屈曲スリット44c′を、全て先端とし、等分割線にほぼ平行に設ける先端スリットを設けない構造である。 Further, the shape of the communication slot provided in the omnidirectional small flat antenna device 1A may be appropriately changed according to the required characteristics. For example, the omnidirectional small flat antenna device 1A'shown in FIG. 21A is a first modification of the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the first embodiment, and is the tip of the upper surface first slit 31'. Slit 31d', tip slit 32d'of the upper surface second slit 32', tip slit 33d' of the upper surface third slit 33', tip slit 34d' of the upper surface fourth slit 34', tip slit 41d of the lower surface first slit 41' ′, The tip slit 42d ′ of the lower surface second slit 42 ′, the tip slit 43d ′ of the lower surface third slit 43 ′, and the tip slit 44d ′ of the lower surface fourth slit 44 ′ are all extended toward the center. .. Further, the omnidirectional small flat antenna device 1A "shown in FIG. 21B is a second modification of the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the first embodiment, and is a second modification of the upper surface first slit 31'. 2 Bending slit 31c ′, 2nd bending slit 32c ′ of upper surface 2nd slit 32 ′, 2nd bending slit 33c ′ of upper surface 3rd slit 33 ′, 2nd bending slit 34c ′ of upper surface 4th slit 34 ′, lower surface first The second bending slit 41c'of the 1 slit 41', the second bending slit 42c' of the lower surface second slit 42', the second bending slit 43c' of the lower surface third slit 43', and the second bending of the lower surface fourth slit 44'. The structure is such that the slits 44c'are all at the tip, and the tip slit provided substantially parallel to the equidistant line is not provided.

図22に示すのは、第2実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Bである。本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Bも、第1〜第4スロットアンテナ領域11〜14にそれぞれ長尺なスロット長を有する第1〜第4通信スロット11S〜114を等間隔に配置する構造である。これに加えて、第1スロットアンテナ領域11においては、第2側面Bスリット部232bの上縁と連なる上縁第1スリット部351を第1導電層3に設けると共に、第1側面Aスリット部231aの下縁と連なる下縁第1スリット部451を設ける。同様に、第2スロットアンテナ領域12においては、第3側面Bスリット部233bの上縁と連なる上縁第2スリット部352を第1導電層3に設けると共に、第2側面Aスリット部232aの下縁と連なる下縁第2スリット部452を設ける。第3スロットアンテナ領域13においては、第4側面Bスリット部234bの上縁と連なる上縁第3スリット部353を第1導電層3に設けると共に、第3側面Aスリット部233aの下縁と連なる下縁第3スリット部453を設ける。第4スロットアンテナ領域14においては、第1側面Bスリット部231bの上縁と連なる上縁第4スリット部354を第1導電層3に設けると共に、第4側面Aスリット部234aの下縁と連なる下縁第4スリット部454を設ける。 FIG. 22 shows the omnidirectional small planar antenna device 1B according to the second embodiment. Also in the omnidirectional small flat antenna device 1B of the present embodiment, the first to fourth communication slots 11S to 114 having long slot lengths are arranged at equal intervals in the first to fourth slot antenna regions 11 to 14, respectively. It is a structure. In addition to this, in the first slot antenna region 11, an upper edge first slit portion 351 connected to the upper edge of the second side surface B slit portion 232b is provided on the first conductive layer 3, and the first side surface A slit portion 231a is provided. A lower edge first slit portion 451 connected to the lower edge is provided. Similarly, in the second slot antenna region 12, an upper edge second slit portion 352 that is connected to the upper edge of the third side surface B slit portion 233b is provided on the first conductive layer 3, and is below the second side surface A slit portion 232a. A lower edge second slit portion 452 that is continuous with the edge is provided. In the third slot antenna region 13, an upper edge third slit portion 353 connected to the upper edge of the fourth side surface B slit portion 234b is provided in the first conductive layer 3, and is connected to the lower edge of the third side surface A slit portion 233a. A lower edge third slit portion 453 is provided. In the fourth slot antenna region 14, an upper edge fourth slit portion 354 connected to the upper edge of the first side surface B slit portion 231b is provided in the first conductive layer 3, and is connected to the lower edge of the fourth side surface A slit portion 234a. A lower edge fourth slit portion 454 is provided.

図23に示すのは、第3実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Cである。本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Cでは、誘電体基板2の四つ角に第1〜第4導電連結部61〜64をそれぞれ設けることで、略三角形状の第1〜第4スロットアンテナ領域11〜14を形成したものである。第1スロットアンテナ領域11においては、第1導電層3に設けた上面第1スリット部31から第1側面スリット部231を経て第2導電層4に設けた下面第1スリット部41に連なる第1通信スロット11Sが形成される。同様に、第2スロットアンテナ領域12においては、第1導電層3に設けた上面第2スリット部32から第2側面スリット部232を経て第2導電層4に設けた下面第2スリット部42に連なる第2通信スロット12Sが形成される。第2スロットアンテナ領域12においては、第1導電層3に設けた上面第2スリット部32から第2側面スリット部232を経て第2導電層4に設けた下面第2スリット部42に連なる第2通信スロット12Sが形成される。第3スロットアンテナ領域13においては、第1導電層3に設けた上面第3スリット部33から第3側面スリット部233を経て第2導電層4に設けた下面第3スリット部43に連なる第3通信スロット13Sが形成される。第4スロットアンテナ領域14においては、第1導電層3に設けた上面第4スリット部34から第4側面スリット部234を経て第2導電層4に設けた下面第4スリット部44に連なる第4通信スロット14Sが形成される。なお、無指向性小型平面アンテナ装置1Cの第1〜第4スロットアンテナ領域11〜14は、誘電体基板2の四側縁を長辺とする三角形状であることから、上面第1〜第4スリット部31〜34および下面第1〜第4スリット部41〜44は、基端スリットから屈曲スリットを経て先端スリットへ連なる形状となる。また、上面第1〜第4スリット部31〜34および下面第1〜第4スリット部41〜44の屈曲スリットは、その途中でスリット幅が異なる段差構造としても良い。 FIG. 23 shows the omnidirectional small planar antenna device 1C according to the third embodiment. In the omnidirectional small flat antenna device 1C of the present embodiment, by providing the first to fourth conductive connecting portions 61 to 64 at the four corners of the dielectric substrate 2, a substantially triangular first to fourth slot antenna region is provided. 11 to 14 are formed. In the first slot antenna region 11, the first slit portion 31 provided on the first conductive layer 3 is connected to the lower surface first slit portion 41 provided on the second conductive layer 4 via the first side slit portion 231. The communication slot 11S is formed. Similarly, in the second slot antenna region 12, the upper surface second slit portion 32 provided in the first conductive layer 3 passes through the second side surface slit portion 232 to the lower surface second slit portion 42 provided in the second conductive layer 4. A series of second communication slots 12S are formed. In the second slot antenna region 12, the second slit portion 32 provided on the first conductive layer 3 is connected to the lower surface second slit portion 42 provided on the second conductive layer 4 via the second side slit portion 232. The communication slot 12S is formed. In the third slot antenna region 13, a third slit portion 33 provided on the first conductive layer 3 is connected to a third slit portion 43 on the lower surface provided in the second conductive layer 4 through the third slit portion 33 on the upper surface and the slit portion 233 on the third side surface. The communication slot 13S is formed. In the fourth slot antenna region 14, the fourth slit portion 34 provided on the first conductive layer 3 is connected to the lower surface fourth slit portion 44 provided on the second conductive layer 4 via the fourth slit portion 34 on the upper surface and the slit portion 234 on the fourth side surface. The communication slot 14S is formed. Since the first to fourth slot antenna regions 11 to 14 of the omnidirectional small flat antenna device 1C have a triangular shape with the four side edges of the dielectric substrate 2 as long sides, the upper surfaces of the first to fourth slots are first to fourth. The slit portions 31 to 34 and the lower surface first to fourth slit portions 41 to 44 have a shape extending from the base end slit to the tip end slit through the bending slit. Further, the bent slits of the upper surface first to fourth slit portions 31 to 34 and the lower surface first to fourth slit portions 41 to 44 may have a stepped structure having different slit widths in the middle.

図24に示すのは、第4実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Dである。本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Dでは、円形の誘電体基板2Dを用い、その上面に円形の第1導電層3Dを、下面に円形の第2導電層4Dを設け、略扇形の第1〜第4スロットアンテナ領域11〜14を形成したものである。円形の誘電体基板2Dは正多角形の基板と同様に、上面の中心と下面の中心を通る軸線状に必ず重心があるので、仮想中心軸を通るように等分割することができる。なお、焦点が2つある楕円形の基板にも仮想中心軸が存在するが、同一形状に等分割することはできないので、水平方向無指向性を実現する上で障害になると考えられる。しかしながら、端末ケースのサイズ等から正円形状の誘電体基板を使用した無指向性小型平面アンテナ装置1Dを収納できない場合、長軸と短軸の差が小さい楕円形の誘電体基板を用いて無指向性小型平面アンテナ装置1Dを作れば、無指向性に近い特性を得られる可能性がある。 FIG. 24 shows the omnidirectional small planar antenna device 1D according to the fourth embodiment. In the omnidirectional small flat antenna device 1D of the present embodiment, a circular dielectric substrate 2D is used, a circular first conductive layer 3D is provided on the upper surface thereof, and a circular second conductive layer 4D is provided on the lower surface thereof. The first to fourth slot antenna regions 11 to 14 are formed. Like the regular polygonal substrate, the circular dielectric substrate 2D always has a center of gravity along the axis passing through the center of the upper surface and the center of the lower surface, so that it can be equally divided so as to pass through the virtual central axis. Although an elliptical substrate having two focal points also has a virtual central axis, it cannot be equally divided into the same shape, which is considered to be an obstacle in realizing horizontal omnidirectionality. However, if the omnidirectional small flat antenna device 1D using a perfect circular dielectric substrate cannot be accommodated due to the size of the terminal case, etc., an elliptical dielectric substrate with a small difference between the major axis and the minor axis is used. If the directional small flat antenna device 1D is made, there is a possibility that characteristics close to omnidirectional can be obtained.

上記無指向性小型平面アンテナ装置1Dの第1スロットアンテナ領域11においては、第1導電層3Dに設けた上面第1スリット部31から円弧状の第1側面スリット部231を経て第2導電層4Dに設けた下面第1スリット部41に連なる第1通信スロット11Sが形成される。同様に、第2スロットアンテナ領域12においては、第1導電層3Dに設けた上面第2スリット部32から円弧状の第2側面スリット部232を経て第2導電層4Dに設けた下面第2スリット部42に連なる第2通信スロット12Sが形成される。第2スロットアンテナ領域12においては、第1導電層3Dに設けた上面第2スリット部32から円弧状の第2側面スリット部232を経て第2導電層4Dに設けた下面第2スリット部42に連なる第2通信スロット12Sが形成される。第3スロットアンテナ領域13においては、第1導電層3Dに設けた上面第3スリット部33から円弧状の第3側面スリット部233を経て第2導電層4Dに設けた下面第3スリット部43に連なる第3通信スロット13Sが形成される。第4スロットアンテナ領域14においては、第1導電層3Dに設けた上面第4スリット部34から円弧状の第4側面スリット部234を経て第2導電層4Dに設けた下面第4スリット部44に連なる第4通信スロット14Sが形成される。なお、無指向性小型平面アンテナ装置1Cの第1〜第4スロットアンテナ領域11〜14は、それぞれ扇形であることから、上面第1〜第4スリット部31〜34および下面第1〜第4スリット部41〜44は、基端スリットから屈曲スリットを経て先端スリットへ連なる形状で、各屈曲スリットは、第1〜第4側面スリット部231〜234に沿った円弧形状である。また、各屈曲スリットの途中でスリット幅が異なる段差構造としても良い。 In the first slot antenna region 11 of the omnidirectional small flat antenna device 1D, the second conductive layer 4D passes through the arc-shaped first side slit portion 231 from the upper surface first slit portion 31 provided in the first conductive layer 3D. The first communication slot 11S connected to the lower surface first slit portion 41 provided in the above is formed. Similarly, in the second slot antenna region 12, the lower surface second slit provided in the second conductive layer 4D via the arc-shaped second side surface slit portion 232 from the upper surface second slit portion 32 provided in the first conductive layer 3D. A second communication slot 12S connected to the unit 42 is formed. In the second slot antenna region 12, the upper surface second slit portion 32 provided in the first conductive layer 3D passes through the arc-shaped second side surface slit portion 232 to the lower surface second slit portion 42 provided in the second conductive layer 4D. A series of second communication slots 12S are formed. In the third slot antenna region 13, the upper surface third slit portion 33 provided in the first conductive layer 3D passes through the arc-shaped third side surface slit portion 233 to the lower surface third slit portion 43 provided in the second conductive layer 4D. A series of third communication slots 13S are formed. In the fourth slot antenna region 14, the upper surface fourth slit portion 34 provided in the first conductive layer 3D passes through the arc-shaped fourth side surface slit portion 234 to the lower surface fourth slit portion 44 provided in the second conductive layer 4D. A series of fourth communication slots 14S are formed. Since the first to fourth slot antenna regions 11 to 14 of the omnidirectional small flat antenna device 1C are fan-shaped, respectively, the upper surface first to fourth slit portions 31 to 34 and the lower surface first to fourth slits are The portions 41 to 44 have a shape extending from the base end slit through the bending slit to the tip slit, and each bending slit has an arc shape along the first to fourth side surface slit portions 231 to 234. Further, a step structure having a different slit width in the middle of each bending slit may be used.

図25(a)に示すのは、第5実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Eで、分割数nを6としたものである。本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Eでは、六角形の誘電体基板2Eを用い、その上面に六角形の第1導電層3Eを、下面に六角形の第2導電層4Eを設け、各辺の中央部に第1〜第6導電連結部61〜66を設けることで、第1〜第6スロットアンテナ領域11〜16に等分割したものである。第1〜第6スロットアンテナ領域11〜16には、それぞれ第1〜第6通信スロット11S〜16Sが設けられるが、各通信スロットのスリット長はアンテナ径に対してあまり長くとることができない。図25(b)に示す無指向性小型平面アンテナ装置1E′は、第5実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Eの改変例で、各角部に第1〜第6導電連結部61〜66を設けることで、第1〜第6スロットアンテナ領域11〜16に等分割したものである。この無指向性小型平面アンテナ装置1E′においても、各通信スロットのスリット長はアンテナ径に対してあまり長くとることができない。このため、分割数nが4より大きい無指向性小型平面アンテナ装置1E,1E′では、第1実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aと比較して、アンテナ本体の小型・軽量化に不利であると考えられる。 FIG. 25A shows the omnidirectional small planar antenna device 1E according to the fifth embodiment, in which the number of divisions n is 6. In the omnidirectional small flat antenna device 1E of the present embodiment, a hexagonal dielectric substrate 2E is used, a hexagonal first conductive layer 3E is provided on the upper surface thereof, and a hexagonal second conductive layer 4E is provided on the lower surface thereof. By providing the first to sixth conductive connecting portions 61 to 66 in the central portion of each side, the antenna regions 11 to 16 are equally divided into the first to sixth slot antenna regions. The first to sixth slot antenna regions 11 to 16 are provided with the first to sixth communication slots 11S to 16S, respectively, but the slit length of each communication slot cannot be made so long with respect to the antenna diameter. The omnidirectional small flat antenna device 1E'shown in FIG. 25B is a modified example of the omnidirectional small flat antenna device 1E according to the fifth embodiment, and the first to sixth conductive connecting portions 61 are connected to each corner. By providing ~ 66, the antenna regions 11 to 16 are equally divided into the first to sixth slot antenna regions. Even in this omnidirectional small flat antenna device 1E', the slit length of each communication slot cannot be made very long with respect to the antenna diameter. Therefore, in the omnidirectional small flat antenna devices 1E and 1E'in which the number of divisions n is larger than 4, the antenna body can be made smaller and lighter than the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the first embodiment. It is considered to be disadvantageous.

一方、図26に示すのは、第6実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Fで、分割数nを3としたものである。本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Fでは、三角形の誘電体基板2Fを用い、その上面に三角形の第1導電層3Fを、下面に三角形の第2導電層4Fを設け、各辺の中央部に第1〜第3導電連結部61〜63を設けることで、第1〜第3スロットアンテナ領域11〜13に等分割したものである。第1〜第3スロットアンテナ領域11〜13には、それぞれ第1〜第3通信スロット11S〜13Sが設けられ、各通信スロットのスリット長はアンテナ径に対して長くとることができる。図26(b)に示す無指向性小型平面アンテナ装置1F′は、第6実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Fの改変例で、各角部に第1〜第3導電連結部61〜63を設けることで、第1〜第3スロットアンテナ領域11〜13に等分割したものである。この無指向性小型平面アンテナ装置1F′においても、各通信スロットのスリット長はアンテナ径に対して長くとることができる。このため、分割数nが4より小さい無指向性小型平面アンテナ装置1F,1F′では、第1実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Aと比較して、アンテナ本体の小型・軽量化に有利であると考えられる。 On the other hand, FIG. 26 shows the omnidirectional small flat antenna device 1F according to the sixth embodiment, in which the number of divisions n is 3. In the omnidirectional small flat antenna device 1F of the present embodiment, a triangular dielectric substrate 2F is used, a triangular first conductive layer 3F is provided on the upper surface thereof, and a triangular second conductive layer 4F is provided on the lower surface thereof. By providing the first to third conductive connecting portions 61 to 63 in the central portion, the antenna regions are equally divided into the first to third slot antenna regions 11 to 13. The first to third slot antenna regions 11 to 13 are provided with the first to third communication slots 11S to 13S, respectively, and the slit length of each communication slot can be made longer than the antenna diameter. The omnidirectional small flat antenna device 1F'shown in FIG. 26B is a modified example of the omnidirectional small flat antenna device 1F according to the sixth embodiment, and the first to third conductive connecting portions 61 are connected to each corner. By providing ~ 63, the antenna regions 1 to 3 are equally divided into the first to third slot antenna regions 11 to 13. Even in this omnidirectional small flat antenna device 1F', the slit length of each communication slot can be made longer than the antenna diameter. Therefore, in the omnidirectional small flat antenna devices 1F and 1F'in which the number of divisions n is smaller than 4, the antenna body can be made smaller and lighter than the omnidirectional small flat antenna device 1A according to the first embodiment. It is considered to be advantageous.

図27に示すのは、第7実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Gで、分割数nを2としたものである。本実施形態の無指向性小型平面アンテナ装置1Gでは、四角形の誘電体基板2を用い、対向する二辺の各中央部に第1,第2導電連結部61,62を設けることで、第1,第2スロットアンテナ領域11,12に等分割したものである。第1スロットアンテナ領域に設けられる第1通信スロット11Sは、第1導電層3に設けた上面第1スリット部31から第1側面Aスリット部231a、第2側面スリット部232、第3側面Bスリット部233bを経て第2導電層4に設けた下面第1スリット部41に連なるものである。第2スロットアンテナ領域に設けられる第2通信スロット12Sは、第1導電層3に設けた上面第2スリット部32から第3側面Aスリット部233a、第4側面スリット部234、第1側面Bスリット部231bを経て第2導電層4に設けた下面第2スリット部42に連なるものである。 FIG. 27 shows the omnidirectional small planar antenna device 1G according to the seventh embodiment, in which the number of divisions n is 2. In the omnidirectional small flat antenna device 1G of the present embodiment, a quadrangular dielectric substrate 2 is used, and first and second conductive connecting portions 61 and 62 are provided at the central portions of the two opposing sides. , The second slot antenna area 11 and 12 are equally divided. The first communication slot 11S provided in the first slot antenna region has the upper surface first slit portion 31 provided in the first conductive layer 3 to the first side surface A slit portion 231a, the second side surface slit portion 232, and the third side surface B slit. It is connected to the lower surface first slit portion 41 provided in the second conductive layer 4 via the portion 233b. The second communication slot 12S provided in the second slot antenna region has the upper surface second slit portion 32 provided in the first conductive layer 3 to the third side surface A slit portion 233a, the fourth side surface slit portion 234, and the first side surface B slit. It is connected to the lower surface second slit portion 42 provided in the second conductive layer 4 via the portion 231b.

第1通信スロット11Sの上面第1スリット部31は、第1側面Aスリット部231aに第1端が連結され、他方の第2端が中心方向に延出する所要幅の基端スリット31と、基端スリット31の第2端側へ屈曲状に連結され、第1側面Aスリット部231aと平行に延出する所要幅の第1屈曲スリット31bと、第1屈曲スリット31bの延出端へ屈曲状に連結され、第2側面スリット部232と平行に延出する第2屈曲スリット31cと、第2屈曲スリット31cの延出端へ屈曲状に連結され、第3側面Bスリット部233bと平行に延出する第3屈曲スリット31dと、第3屈曲スリット31dの延出端側へ屈曲状に連結され、中心から遠ざかるように延出する先端スリット31eよりなる。よって、上面第1スリット部31は、基板全周の1/2近いスリット長となる。なお、第2屈曲スリット31cは、スリット幅と第2側面スリット部232からの離隔距離が異なる第2屈曲前段スリット31c1と第2屈曲後段スリット31c2からなる段差構造である。 The upper surface first slit portion 31 of the first communication slot 11S has a base end slit 31 having a required width in which the first end is connected to the first side surface A slit portion 231a and the other second end extends in the central direction. A first bent slit 31b having a required width that is bent and connected to the second end side of the base end slit 31 and extends in parallel with the first side surface A slit portion 231a, and bent to the extending end of the first bent slit 31b. The second bent slit 31c which is connected in a shape and extends parallel to the second side surface slit portion 232 and the second bent slit 31c which is bent and connected to the extending end of the second bent slit 31c and is parallel to the third side surface B slit portion 233b. It is composed of a third bending slit 31d that extends and a tip slit 31e that is flexibly connected to the extending end side of the third bending slit 31d and extends away from the center. Therefore, the upper surface first slit portion 31 has a slit length of nearly 1/2 of the entire circumference of the substrate. The second bending slit 31c has a stepped structure including a second bending front slit 31c1 and a second bending rear slit 31c2 having different slit widths and separation distances from the second side surface slit portion 232.

説明を省略した上面第2スリット部32および下面第1,第2スリット部41,42は、全て上面第1スリット部31と同一形状であるから、それぞれ基板全周の1/2近いスリット長を備えるので、第1,第2通信スロット11S、12Sの各スロット長は、分割数n=4とした基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aにおける第1〜第4通信スロット11S〜14Sの各スロット長と比べて非常に長いものとなる。したがって、分割数nを2とした無指向性小型平面アンテナ装置1Gでは、基本構成の無指向性小型平面アンテナ装置1Aと比較して、アンテナ寸法を変えずに低周波数化を実現できると考えられる。 Since the upper surface second slit portion 32 and the lower surface first and second slit portions 41 and 42, which are not described, all have the same shape as the upper surface first slit portion 31, each has a slit length close to 1/2 of the entire circumference of the substrate. Since each of the first and second communication slots 11S and 12S is provided, each of the first to fourth communication slots 11S to 14S in the omnidirectional small flat antenna device 1A having a basic configuration in which the number of divisions n = 4 is provided. It is very long compared to the slot length. Therefore, it is considered that the omnidirectional small flat antenna device 1G having the number of divisions n of 2 can realize lower frequency without changing the antenna dimensions as compared with the omnidirectional small flat antenna device 1A having the basic configuration. ..

そこで、アンテナ寸法を変えずに、n=4の無指向性小型平面アンテナ装置1Aから、n=2の無指向性小型平面アンテナ装置1Gに変える設計変更をシミュレートしたところ、無指向性小型平面アンテナ装置1Aでの整合周波数fres=128MHzから無指向性小型平面アンテナ装置1Gでは整合周波数fres=69MHzとなる結果を得られた。分割数nを4から2へ半分にすると、整合周波数fresも約半分に低周波数化できるのである。 Therefore, when we simulated a design change from the omnidirectional small flat antenna device 1A with n = 4 to the omnidirectional small flat antenna device 1G with n = 2 without changing the antenna dimensions, we simulated the omnidirectional small flat surface. From the matching frequency fres = 128 MHz in the antenna device 1A, the matching frequency fres = 69 MHz was obtained in the omnidirectional small flat antenna device 1G. When the number of divisions n is halved from 4 to 2, the matching frequency fres can also be reduced to about half.

また、無指向性小型平面アンテナ装置1Aと同じ整合周波数を得られるように無指向性小型平面アンテナ装置1Gを設計するのであれば、無指向性小型平面アンテナ装置1Aで用いる基板の約半分のサイズ(基板幅がW/2)の誘電体基板2で無指向性小型平面アンテナ装置1Gを構成できると考えられるので、面積、体積、重量は約1/4に小型・軽量化が可能である。 Further, if the omnidirectional small flat antenna device 1G is designed so that the same matching frequency as the omnidirectional small flat antenna device 1A can be obtained, the size is about half the size of the substrate used in the omnidirectional small flat antenna device 1A. Since it is considered that the omnidirectional compact flat antenna device 1G can be configured by the dielectric substrate 2 having a substrate width of W / 2, the area, volume, and weight can be reduced to about 1/4.

以上のことから、小さなnで設計を行うことは小型化に有効であると考えられる。図28に示すのは、分割数n=1とした第8実施形態に係る無指向性小型平面アンテナ装置1Hである。n=1の場合、アンテナ領域を2以上に等分割しないので、第1通信スロット11Sが形成される第1スロットアンテナ領域11のみとなる。ただし、第1導電層3と第2導電層4とを電気的に接続する導電連結部6を設けることで、誘電体基板2の側面が分割され、上面第1スリット部31は導電連結部6の一側近傍にて第1側面Aスリット部231aに連なり、下面第1スリット部41は導電連結部6の他側近傍にて第1側面Bスリット部231bに連なる。すなわち、無指向性小型平面アンテナ装置1Hの第1通信スロット11Sは、上面第1スリット部31から第1側面Aスリット部231a、第2側面スリット部232、第3側面スリット部233、第4側面スリット部234、第1側面Bスリット部231bを経て下面第1スリット部41に至る長尺なスロット長を得ることができる。 From the above, it is considered that designing with a small n is effective for miniaturization. FIG. 28 shows the omnidirectional small planar antenna device 1H according to the eighth embodiment in which the number of divisions n = 1. When n = 1, since the antenna area is not equally divided into two or more, only the first slot antenna area 11 in which the first communication slot 11S is formed is formed. However, by providing the conductive connecting portion 6 that electrically connects the first conductive layer 3 and the second conductive layer 4, the side surface of the dielectric substrate 2 is divided, and the upper surface first slit portion 31 is the conductive connecting portion 6. It is connected to the first side surface A slit portion 231a in the vicinity of one side, and the lower surface first slit portion 41 is connected to the first side surface B slit portion 231b in the vicinity of the other side of the conductive connecting portion 6. That is, the first communication slot 11S of the omnidirectional small flat antenna device 1H has the upper surface first slit portion 31 to the first side surface A slit portion 231a, the second side surface slit portion 232, the third side surface slit portion 233, and the fourth side surface. A long slot length can be obtained from the slit portion 234 and the first side surface B slit portion 231b to the lower surface first slit portion 41.

なお、一般にアンテナを小型化すると、放射効率が低下することが知られている。すなわち、分割数nを小さくすれば、アンテナ本体の小型化を実現できる反面、実用的な放射効率が得られなくなる可能性もあるので、目的とする整合周波数と十分な放射効率を得るのに適切な分割数nを選択することが望ましい。 It is generally known that the radiation efficiency decreases when the antenna is miniaturized. That is, if the number of divisions n is reduced, the size of the antenna body can be reduced, but practical radiation efficiency may not be obtained. Therefore, it is appropriate to obtain the target matching frequency and sufficient radiation efficiency. It is desirable to select a number of divisions n.

以上、本発明に係る無指向性小型平面アンテナ装置を実施形態に基づき説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りにおいて実現可能な全ての無指向性小型平面アンテナ装置を権利範囲として包摂するものである。 The omnidirectional small planar antenna device according to the present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention is not limited to these embodiments, unless the configuration described in the claims is changed. All omnidirectional small plane antenna devices that can be realized in the above are included in the scope of rights.

1A 無指向性小型平面アンテナ装置(第1実施形態)
11〜14 第1〜第4スロットアンテナ領域
11S〜14S 第1〜第4通信スロット
2 誘電体基板
21 第1面(上面)
22 第2面(下面)
23 四側面
3 第1導電層
31〜34 上面第1〜第4スリット部
4 第4導電層
41〜44 下面第1〜第4スリット部
5 給電ポート
61〜64 第1〜第4導電連結部
1A omnidirectional small flat antenna device (first embodiment)
11-14 1st to 4th slot antenna area 11S-14S 1st to 4th communication slots 2 Dielectric substrate 21 1st surface (upper surface)
22 Second surface (lower surface)
23 Four side surfaces 3 First conductive layer 31 to 34 Upper surface first to fourth slits 4 Fourth conductive layer 41 to 44 Lower surfaces first to fourth slits 5 Power supply ports 61 to 64 First to fourth conductive connecting parts

Claims (5)

対向する二面が平行な板状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の第1面に所要厚さの導電体で形成され、所要形状の第1スリット部を設けた第1導電層と、
前記誘電体基板の第2面に所要厚さの導電体で形成され、所要形状の第2スリット部を設けた第2導電層と、
前記誘電体基板の第1面と第2面に直交して誘電体基板の重心を通る仮想中心軸が第1導電層または第2導電層と交差する部位に設ける給電ポートと、
前記誘電体基板の外側面あるいは側面近傍に形成され、前記第1導電層と第2導電層とを電気的に連結する導電連結部と、
前記導電連結部から導電連結部まで誘電体基板の側面が連続して露出する側面スリット部と、
を備え、
前記側面スリット部の一方端を前記第1スリット部と連結し、側面スリット部の他方端を前記第2スリット部と連結することで、第1スリット部から側面スリット部を経て第2スリット部に至る長尺な通信スロットを形成し、前記給電ポートから信号を注入あるいは信号を取り出すようにしたことを特徴とする無指向性小型平面アンテナ装置。
A plate-shaped dielectric substrate with two parallel surfaces facing each other,
A first conductive layer formed of a conductor having a required thickness on the first surface of the dielectric substrate and provided with a first slit portion having a required shape.
A second conductive layer formed of a conductor having a required thickness on the second surface of the dielectric substrate and provided with a second slit portion having a required shape.
A power supply port provided at a portion where the virtual center axis passing through the center of gravity of the dielectric substrate orthogonal to the first surface and the second surface of the dielectric substrate intersects the first conductive layer or the second conductive layer.
A conductive connecting portion formed near the outer surface or the side surface of the dielectric substrate and electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer.
A side slit portion in which the side surface of the dielectric substrate is continuously exposed from the conductive connecting portion to the conductive connecting portion,
With
By connecting one end of the side slit portion to the first slit portion and connecting the other end of the side slit portion to the second slit portion, the first slit portion passes through the side slit portion to the second slit portion. An omnidirectional small flat antenna device characterized in that a long communication slot is formed so as to inject or take out a signal from the power feeding port.
前記仮想中心軸をそれぞれ通って第1,第2導電層および誘電体基板をn等分(nは2以上の自然数)する等分割面が誘電体基板の側面と交わる部位に、前記導電連結部をそれぞれ設け、
前記等分割面によって等分されたn個のスロットアンテナ領域には、それぞれ、同一形状の通信スロットを形成するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の無指向性小型平面アンテナ装置。
The conductive connecting portion is located at a portion where an equally divided surface that divides the first and second conductive layers and the dielectric substrate into n equal parts (n is a natural number of 2 or more) passing through the virtual central axis and intersects the side surface of the dielectric substrate. Each
The omnidirectional small planar antenna device according to claim 1, wherein communication slots having the same shape are formed in each of the n slot antenna regions equally divided by the equally divided surfaces.
前記第1導電層に設ける第1スリット部と第2導電層に設ける第2スリット部は同一形状であり、前記誘電体基板を挟んで反対称に配置するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無指向性小型平面アンテナ装置。 The claim is characterized in that the first slit portion provided in the first conductive layer and the second slit portion provided in the second conductive layer have the same shape and are arranged antisymmetrically with the dielectric substrate interposed therebetween. 1 or the omnidirectional small planar antenna device according to claim 2. 前記第1スリット部および/または第2スリット部は、少なくとも、
側面スリット部に第1端が連結され、他方の第2端が中心方向に延出する所要幅の基端スリットと、
前記基端スリットの第2端側へ屈曲状に連結され、誘電体基板の側面と平行に延出する所要幅の屈曲スリットと、
を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の無指向性小型平面アンテナ装置。
The first slit portion and / or the second slit portion is at least
A base end slit having a required width in which the first end is connected to the side slit portion and the other second end extends in the central direction,
A bending slit having a required width that is bent and connected to the second end side of the base end slit and extends parallel to the side surface of the dielectric substrate.
The omnidirectional small planar antenna device according to any one of claims 1 to 3, wherein the omnidirectional small planar antenna device is provided.
前記第1スリット部の形状と、第2スリット部の形状と、側面スリット部のスリット長とを変化させずに、誘電体基板の厚さおよび/または誘電率を変化させることで、整合周波数を変化させるようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の無指向性小型平面アンテナ装置。 By changing the thickness and / or the dielectric constant of the dielectric substrate without changing the shape of the first slit portion, the shape of the second slit portion, and the slit length of the side slit portion, the matching frequency can be adjusted. The omnidirectional small planar antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is changed.
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