JP2022148624A - antenna device - Google Patents

Abstract

To improve communication reliability, and also to make it possible to achieve a higher degree of freedom in wiring pattern design while an antenna is miniaturized.SOLUTION: An antenna device includes a substrate 10 formed of dielectric, an antenna 30 disposed on the substrate 10, and a GND 20 provided on the substrate 10. For the one antenna 30, a plurality of feeding points 50L and 50R and a grounding line 40 for grounding to the GND 20 are provided. The antenna device also includes a switch that switches between the feeding points 50L and 50R to be used from among the plurality of feeding points 50L and 50R, and a transmission/reception circuit that controls switching of the switch.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

Translated fromJapanese

本開示は、アンテナ装置に関するものである。 The present disclosure relates to antenna devices.

無線通信の信号品質、信頼性、及び伝送速度に対する要求が高まっている。例えば、携帯機器では、アンテナ指向性にヌルが存在すると、通信信頼性が低下するおそれがある。よって、ヌルの補完が、携帯機器における無線通信において重要となっている。これに対して、偏波若しくは指向性の異なる複数のアンテナを設置することで、それぞれのアンテナ特性のヌルを補完し、通信信頼性を向上させるダイバーシティアンテナが知られている。 Demands on signal quality, reliability, and transmission speed in wireless communications are increasing. For example, in mobile devices, if there is a null in the antenna directivity, there is a risk that the communication reliability will decrease. Therefore, null interpolation has become important in wireless communication in mobile devices. On the other hand, a diversity antenna is known in which a plurality of antennas with different polarizations or directivities are installed to complement the null characteristics of the respective antennas, thereby improving communication reliability.

しかしながら、複数のアンテナを用いる場合、アンテナの設置スペースが増大してしまう。特に、小型でアンテナの設置スペースの限られる携帯機器においては、設計の自由度が低下してしまう。また、アンテナを小型にするために複数のアンテナ同士の距離を近づけると、アンテナ同士の相互結合が生じてアイソレーションが低下し、インピーダンス整合がずれてしまう問題が生じる。 However, when multiple antennas are used, the installation space for the antennas increases. In particular, the degree of freedom in design is reduced in portable devices that are small and have a limited installation space for the antenna. Further, when the distances between a plurality of antennas are shortened in order to make the antennas smaller, mutual coupling occurs between the antennas, the isolation is lowered, and a problem arises that the impedance matching is deviated.

このような問題を解決する技術として、例えば特許文献１には、第１アンテナユニットおよび第２アンテナユニットの近くに、それぞれ第１結合ギャップ，第２結合ギャップといった無給電素子を備え、アンテナ同士の相互結合を抑制する技術が開示されている。 As a technique for solving such a problem, for example, inPatent Document 1, parasitic elements such as a first coupling gap and a second coupling gap are provided near the first antenna unit and the second antenna unit, respectively, and the antennas are connected to each other. Techniques for suppressing mutual coupling are disclosed.

特開２０１３－２１４９５３号公報JP 2013-214953 A

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、設置する無給電素子の数が増加するため、配線パターンの設計の自由度が低下してしまう問題が生じる。設計の自由度を向上させるためには、アンテナのさらなる小型化が求められる。 However, in the technique disclosed inPatent Document 1, since the number of parasitic elements to be installed increases, there arises a problem that the degree of freedom in designing the wiring pattern decreases. Further miniaturization of the antenna is required in order to improve the degree of freedom in design.

この開示のひとつの目的は、通信信頼性を向上させるとともにアンテナを小型化しつつも、配線パターンの設計の自由度をより高くすることを可能にするアンテナ装置を提供することにある。 One object of the present disclosure is to provide an antenna device that improves communication reliability and makes it possible to reduce the size of the antenna while increasing the degree of freedom in designing the wiring pattern.

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、開示の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。 The above objects are achieved by the combination of features stated in the independent claims, and the subclaims define further advantageous embodiments of the disclosure. The symbols in parentheses described in the claims indicate the corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and do not limit the technical scope of the present disclosure. .

上記目的を達成するために、本開示のアンテナ装置は、誘電体によって形成された基板（１０）と、基板上に配置されたアンテナ（３０）と、基板上に設けられたグランド（２０，２０ｃ）とを備えるアンテナ装置であって、１つのアンテナに対して、複数の給電点（５０，５０Ｌ，５０Ｒ）と、グランドに接地する接地線（４０，４０ａ，４０ｂ）とが設けられ、複数の給電点のうちから用いる給電点を切り替えるスイッチ（７０）と、スイッチの切り替えを制御する制御回路（８０）とを備える。 To achieve the above object, the antenna device of the present disclosure includes a substrate (10) made of a dielectric, an antenna (30) arranged on the substrate, and grounds (20, 20c) provided on the substrate. ), wherein a plurality of feeding points (50, 50L, 50R) and grounding lines (40, 40a, 40b) for grounding are provided for one antenna, and a plurality of A switch (70) for switching a feeding point to be used from among the feeding points and a control circuit (80) for controlling switching of the switch are provided.

これによれば、１つのアンテナに対する複数の給電点の何れを用いるか切り替えることにより、異なる偏波若しくは指向性を得ることが可能になる。よって、ヌルの補完を行うことが可能となり、通信信頼性を向上させることが可能になる。また、１つのアンテナに対する複数の給電点の何れを用いるか切り替えることで、ヌルの補完を可能にするので、用いるアンテナの数を減らすことが可能になる。よって、用いるアンテナの数を減らすことが可能になる分だけ、アンテナの小型化が可能になる。他にも、用いるアンテナの数を減らすことが可能になる分だけ、無給電素子を増やす必要がなくなるので、配線パターンの設計の自由度をより高くすることが可能になる。その結果、通信信頼性を向上させるとともにアンテナを小型化しつつも、配線パターンの設計の自由度をより高くすることが可能になる。 According to this, it is possible to obtain different polarizations or directivities by switching which one of the plurality of feeding points for one antenna is used. Therefore, null complement can be performed, and communication reliability can be improved. Also, by switching which one of a plurality of feeding points for one antenna is used, it is possible to supplement nulls, so it is possible to reduce the number of antennas to be used. Therefore, the number of antennas to be used can be reduced, and the size of the antennas can be reduced. In addition, since the number of antennas to be used can be reduced, it is not necessary to increase the number of parasitic elements, so the degree of freedom in wiring pattern design can be increased. As a result, it is possible to increase the degree of freedom in designing the wiring pattern while improving communication reliability and miniaturizing the antenna.

アンテナ装置１の概略的な構成の一例を説明するための平面図である。1 is a plan view for explaining an example of a schematic configuration of anantenna device 1; FIG.アンテナ装置１の概略的な構成の一例を説明するための図である。1 is a diagram for explaining an example of a schematic configuration of anantenna device 1; FIG.実施形態１におけるアンテナ特性のシミュレーション結果を示すスミスチャートの図である。4 is a Smith chart showing simulation results of antenna characteristics inEmbodiment 1. FIG.実施形態１におけるアンテナ特性のシミュレーション結果を示すＶＳＷＲの図である。FIG. 4 is a VSWR diagram showing a simulation result of antenna characteristics inEmbodiment 1;実施形態１におけるアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。FIG. 4 is a diagram of antenna directivity showing simulation results of antenna characteristics inEmbodiment 1;アンテナ装置１ａの概略的な構成の一例を説明するための平面図である。1 is a plan view for explaining an example of a schematic configuration of anantenna device 1a; FIG.実施形態２におけるアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。FIG. 10 is an antenna directivity diagram showing a simulation result of antenna characteristics inEmbodiment 2;アンテナ装置１ｂの概略的な構成の一例を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating an example of a schematic structure of theantenna apparatus 1b.実施形態３におけるアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。FIG. 11 is a diagram of antenna directivity showing a simulation result of antenna characteristics inEmbodiment 3;アンテナ装置１ｃの概略的な構成の一例を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating an example of a schematic structure of theantenna device 1c.実施形態４におけるアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。FIG. 11 is a diagram of antenna directivity showing simulation results of antenna characteristics in Embodiment 4;

図面を参照しながら、開示のための複数の実施形態を説明する。なお、説明の便宜上、複数の実施形態の間において、それまでの説明に用いた図に示した部分と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。同一の符号を付した部分については、他の実施形態における説明を参照することができる。 A number of embodiments for the disclosure are described with reference to the drawings. For convenience of explanation, in some embodiments, parts having the same functions as the parts shown in the drawings used in the explanation so far are denoted by the same reference numerals, and the explanation thereof may be omitted. be. The description in the other embodiments can be referred to for the parts with the same reference numerals.

（実施形態１）
＜アンテナ装置１の概略構成＞
以下、本実施形態について図面を用いて説明する。以下では、図１及び図２を用いて、アンテナ装置１の概略的な構成の一例を説明する。図１では、アンテナ装置１の概略的な平面図を示す。図２では、アンテナ装置１が備える構成のうちの図１で省略した構成を説明するための図を示す。(Embodiment 1)
<Schematic Configuration ofAntenna Device 1>
Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings. An example of a schematic configuration of theantenna device 1 will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. In FIG. 1, a schematic plan view of theantenna device 1 is shown. FIG. 2 shows a diagram for explaining the configuration omitted in FIG.

アンテナ装置１は、基板１０、グランド（以下、ＧＮＤ）２０、アンテナ３０、接地線４０、給電点５０、インピーダンス回路６０、ＲＦスイッチ７０、及び送受信回路８０を備える。アンテナ装置１は、例えば携帯機器に用いられる等すればよい。 Theantenna device 1 includes asubstrate 10 , a ground (hereinafter referred to as GND) 20 , anantenna 30 , aground wire 40 , afeeding point 50 , an impedance circuit 60 , anRF switch 70 and a transmission/reception circuit 80 . Theantenna device 1 may be used, for example, in mobile equipment.

基板１０は、誘電体によって形成される。基板１０は、回路基板である。基板１０は、例えばプリント基板である。基板１０は、平面形状とすればよい。基板１０には、絶縁性を有する基材の面に所定の配線パターンが形成されている。Substrate 10 is formed of a dielectric. Theboard 10 is a circuit board. Thesubstrate 10 is, for example, a printed circuit board. Thesubstrate 10 may have a planar shape. Thesubstrate 10 has a predetermined wiring pattern formed on the surface of an insulating base material.

ＧＮＤ２０は、基板１０上に設けられる。ＧＮＤ２０は、図１に示すように、基板１０の表面の一部に設けられる。ＧＮＤ２０は、基板１０の面方向に拡がるベタパターン（つまり、ベタグランドパターン）とする。ＧＮＤ２０は、例えば銅箔等で形成される構成とすればよい。 AGND 20 is provided on thesubstrate 10 . TheGND 20 is provided on part of the surface of thesubstrate 10, as shown in FIG. TheGND 20 is a solid pattern (that is, a solid ground pattern) extending in the surface direction of thesubstrate 10 . TheGND 20 may be configured to be formed of copper foil or the like, for example.

アンテナ３０は、図１に示すように、基板１０上に配置される。アンテナ３０は、基板１０上に印刷又はエッチングによって形成されたパターンアンテナとすればよい。なお、アンテナ３０は、チップアンテナであってもよい。以下では、アンテナ３０がパターンアンテナである場合を例に挙げて説明を続ける。アンテナ３０は、基板１０上に複数配置される構成としてもよいが、基板１０上に１つ配置される構成が好ましい。これは、アンテナ装置１をより小型化することが可能になるためである。以下では、基板１０上にアンテナ３０が１つ配置される場合を例に挙げて説明を続ける。 Theantenna 30 is arranged on thesubstrate 10 as shown in FIG. Theantenna 30 may be a pattern antenna formed on thesubstrate 10 by printing or etching. Note that theantenna 30 may be a chip antenna. Below, the case where theantenna 30 is a pattern antenna is mentioned as an example, and description is continued. A plurality ofantennas 30 may be arranged on thesubstrate 10, but a configuration in which one antenna is arranged on thesubstrate 10 is preferable. This is because theantenna device 1 can be made more compact. Below, the case where oneantenna 30 is arranged on the board|substrate 10 is mentioned as an example, and description is continued.

アンテナ３０は、図１に示すように、逆Ｆ型アンテナを、Ｆ形状がお互い鏡像の関係になるように背中合わせに並べて２つ繋げた形状とすればよい。つまり、アンテナ３０は、ある軸を対称線として左右対称の形状となっている。図１の例では、アンテナ３０の対称線をＳｌで示している。図１では、アンテナ３０は、対称線Ｓｌに対して左右対称の形状となっている。 As shown in FIG. 1, theantenna 30 may have a shape in which two inverted F-shaped antennas are connected back-to-back so that the F-shapes are mirror images of each other. In other words, theantenna 30 has a symmetrical shape with a certain axis as a line of symmetry. In the example of FIG. 1, the line of symmetry of theantenna 30 is indicated by Sl. In FIG. 1, theantenna 30 has a symmetrical shape with respect to the line of symmetry Sl.

接地線４０は、アンテナ３０をＧＮＤ２０に接地する線である。接地線４０は、パターン線とすればよい。図１の例では、接地線４０は、対称線Ｓｌに対して左右対称の形状となっている。また、図１の例では、接地線４０のＧＮＤ２０に接地する位置が、対称線Ｓｌに対して左右のいずれにも偏っていない位置となっている。言い換えると、接地線４０が対称線Ｓｌの中心を通るように設けている。また、ＧＮＤ２０のベタパターンも、対称線Ｓｌに対して左右対称の形状となっている。接地線４０は、１つのアンテナ３０に対して複数であってもよいが、１つであることが好ましい。これは、接地線４０の数が少ない方が配線パターンの設計の自由度が高くなるためである。Ground line 40 is a line that groundsantenna 30 toGND 20 . Theground line 40 may be a pattern line. In the example of FIG. 1, theground line 40 has a symmetrical shape with respect to the line of symmetry Sl. In addition, in the example of FIG. 1, the grounding position of thegrounding line 40 to theGND 20 is not biased to the left or right with respect to the line of symmetry Sl. In other words, theground line 40 is provided so as to pass through the center of the line of symmetry Sl. Further, the solid pattern of theGND 20 is also symmetrical with respect to the line of symmetry Sl. Although a plurality ofgrounding wires 40 may be provided for oneantenna 30, onegrounding wire 40 is preferable. This is because the fewer the number ofground lines 40, the higher the degree of freedom in designing the wiring pattern.

給電点５０は、アンテナ３０と給電線とを電気的に接続する点である。給電点５０は、１つのアンテナ３０に対して複数設けられる。図１の例では、対称線Ｓｌに対して左右対称の位置にそれぞれ、給電点５０Ｌと給電点５０Ｒとが設けられる。対称線Ｓｌの左側については、給電点５０Ｌから給電点５０Ｌが設けられていないアンテナ３０の左側の端部までの長さが、およそ電波の波長λとする。対称線Ｓｌの右側については、給電点５０Ｒから給電点５０Ｒが設けられていないアンテナ３０の右側の端部までの長さが、およそ電波の波長λとする。図１の例では、１つのアンテナ３０に給電点５０が２つ設けられる場合を例に示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、１つのアンテナ３０に給電点５０が３つ以上設けられる構成としてもよい。なお、給電点５０は、１つのアンテナ３０に対して左右対称に設けられることが好ましい。 Thefeeding point 50 is a point that electrically connects theantenna 30 and the feeding line. A plurality of feedingpoints 50 are provided for oneantenna 30 . In the example of FIG. 1, a feeding point 50L and a feeding point 50R are provided at symmetrical positions with respect to the line of symmetry Sl. On the left side of the line of symmetry Sl, the length from the feeding point 50L to the left end of theantenna 30 where the feeding point 50L is not provided is approximately the wavelength λ of the radio wave. On the right side of the line of symmetry Sl, the length from the feeding point 50R to the right end of theantenna 30 where the feeding point 50R is not provided is approximately the wavelength λ of the radio wave. In the example of FIG. 1, the case where twofeeding points 50 are provided on oneantenna 30 is shown as an example, but the present invention is not necessarily limited to this. For example, oneantenna 30 may be configured to have three or more feeding points 50 . In addition, it is preferable that thefeeding point 50 is provided symmetrically with respect to oneantenna 30 .

インピーダンス回路６０は、インピーダンス整合（つまり、マッチング）のための、集中定数を用いた回路である。インピーダンス回路６０としては、集中定数回路を用いればよい。インピーダンス回路６０は、マッチングのために給電点５０近傍に設けられる。インピーダンス回路６０は、複数の給電点５０のそれぞれに対して設けられる。図１の例では、給電点５０Ｌに対してインピーダンス回路６０Ｌが設けられ、給電点５０Ｒに対してインピーダンス回路６０Ｒが設けられる。複数のインピーダンス回路６０は、対称線Ｓｌに対して左右対称に設けられていることが好ましい。これは、インピーダンス整合を容易にするためである。図１の例では、対称線Ｓｌに対して左右対称の位置にそれぞれ、インピーダンス回路６０Ｌとインピーダンス回路６０Ｒとが設けられる。また、複数のインピーダンス回路６０は、それらのインピーダンス回路６０の定数が対称線Ｓｌに対して左右対称になっていることが好ましい。図１の例では、インピーダンス回路６０Ｌとインピーダンス回路６０Ｒとの定数が対称線Ｓｌに対して左右対称になっていることが好ましい。これは、インピーダンス整合を容易にするためである。 The impedance circuit 60 is a lumped-constant circuit for impedance matching (that is, matching). A lumped constant circuit may be used as the impedance circuit 60 . An impedance circuit 60 is provided near thefeed point 50 for matching. An impedance circuit 60 is provided for each of the plurality of feeding points 50 . In the example of FIG. 1, an impedance circuit 60L is provided for the feeding point 50L, and an impedance circuit 60R is provided for the feeding point 50R. The plurality of impedance circuits 60 are preferably provided symmetrically with respect to the line of symmetry Sl. This is to facilitate impedance matching. In the example of FIG. 1, an impedance circuit 60L and an impedance circuit 60R are provided at symmetrical positions with respect to the line of symmetry Sl. Moreover, it is preferable that the constants of the plurality of impedance circuits 60 are symmetrical with respect to the line of symmetry Sl. In the example of FIG. 1, it is preferable that the constants of the impedance circuit 60L and the impedance circuit 60R are bilaterally symmetrical with respect to the line of symmetry Sl. This is to facilitate impedance matching.

スイッチ７０は、複数の給電点５０のうちから用いる給電点５０を切り替えるスイッチである。図１の例では、給電点５０Ｌと給電点５０Ｒとのいずれを用いるかを切り替える。スイッチ７０としては例えばＲＦスイッチを用いればよい。スイッチ７０は、電子式のＲＦスイッチとすればよい。スイッチ７０は、図２に示すように、各給電点５０Ｌ，５０Ｒの給電線に接続される構成とすればよい。スイッチ７０については、基板１０のアンテナ３０が配置される側の面（以下、表面）に設けられる構成としてもよいし、その面と逆側の裏面に設けられる構成としてもよい。 Theswitch 70 is a switch that switches thefeeding point 50 to be used from among the plurality of feeding points 50 . In the example of FIG. 1, switching is made between the feeding point 50L and the feeding point 50R. An RF switch, for example, may be used as theswitch 70 .Switch 70 may be an electronic RF switch. Theswitch 70, as shown in FIG. 2, may be configured to be connected to the power supply lines of the power supply points 50L and 50R. Theswitch 70 may be provided on the surface of thesubstrate 10 on which theantenna 30 is arranged (hereinafter referred to as the front surface), or may be provided on the back surface opposite to that surface.

送受信回路８０は、スイッチ７０を制御する。送受信回路８０が制御回路に相当する。送受信回路８０は、スイッチ７０に制御信号を出力することで、スイッチ７０を制御すればよい。送受信回路８０は、スイッチ７０を制御することで、複数の給電点５０のうちから用いる給電点５０を切り替える。送受信回路８０は、スイッチ７０を介して給電点５０と電気的に接続される。送受信回路８０は、信号を無線送信するための変調回路、アンテナ３０が受信した電波から信号を復調する復調回路、アンテナ３０が受信した電波から受信感度を特定する回路等も備えているものとすればよい。 The transmitting/receivingcircuit 80 controls theswitch 70 . The transmission/reception circuit 80 corresponds to the control circuit. The transmission/reception circuit 80 may control theswitch 70 by outputting a control signal to theswitch 70 . The transmitting/receivingcircuit 80 switches thefeeding point 50 to be used from among the plurality of feedingpoints 50 by controlling theswitch 70 . Transmitting/receivingcircuit 80 is electrically connected to feedingpoint 50 viaswitch 70 . The transmitting/receivingcircuit 80 also includes a modulation circuit for wirelessly transmitting a signal, a demodulation circuit for demodulating the signal from the radio wave received by theantenna 30, a circuit for specifying the reception sensitivity from the radio wave received by theantenna 30, and the like. Just do it.

送受信回路８０は、例えば周期的に、複数の給電点５０のうちから用いる給電点５０を逐次切り替えさせればよい。また、送受信回路８０は、複数の給電点５０別の受信感度を全て特定し終えた場合には、受信感度の最も高くなる給電点５０を用いるようにスイッチ７０を切り替えさせればよい。 The transmitting/receivingcircuit 80 may switch thefeeding point 50 to be used among the plurality of feedingpoints 50 periodically, for example. Further, when all the reception sensitivities of the plurality of feedingpoints 50 have been specified, the transmission/reception circuit 80 may switch theswitch 70 so as to use thefeeding point 50 with the highest reception sensitivity.

＜アンテナ特性のシミュレーション結果＞
続いて、図１，図２で示したアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果の一例を、図３～図５を用いて説明する。図３～５の例では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に準拠した通信に用いられる２．４ＧＨｚの電波についてのアンテナ特性のシミュレーション結果を示す。図３は、アンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果を示すスミスチャートの図である。図３の円の水平軸が複素反射係数の実数部、垂直軸が虚数部を表す。図４は、アンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果を示す電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲ）の図である。図４の縦軸がＶＳＷＲ、横軸が周波数を表す。図５は、アンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。図３～図５のＡ，Ｂは、給電点５０Ｌ，５０Ｒをそれぞれ用いた場合の例を示している。<Results of simulation of antenna characteristics>
Next, an example of simulation results of antenna characteristics of theantenna 30 shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. The examples of FIGS. 3 to 5 show simulation results of antenna characteristics for radio waves of 2.4 GHz used for communication conforming to Bluetooth (registered trademark). FIG. 3 is a Smith chart showing simulation results of the antenna characteristics of theantenna 30. As shown in FIG. The horizontal axis of the circle in FIG. 3 represents the real part of the complex reflection coefficient, and the vertical axis represents the imaginary part. FIG. 4 is a diagram of a voltage standing wave ratio (hereinafter referred to as VSWR) showing simulation results of the antenna characteristics of theantenna 30. As shown in FIG. The vertical axis in FIG. 4 represents VSWR, and the horizontal axis represents frequency. FIG. 5 is an antenna directivity diagram showing a simulation result of the antenna characteristics of theantenna 30. In FIG. A and B of FIGS. 3 to 5 show examples of using the feeding points 50L and 50R, respectively.

図３に示すように、スミスチャートにおいて、Ａ，Ｂのいずれの例でも、軌跡が中心付近に描かれる。よって、２．４ＧＨｚ付近でインピーダンス整合できているといえる。また、図４に示すように、ＶＳＷＲにおいて、Ａ，Ｂのいずれの例でも、２．４ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが小さい値をとる。よって、この点でも、２．４ＧＨｚ付近でインピーダンス整合できているといえる。さらに、図６に示すように、Ａ，Ｂのそれぞれの例での指向性がお互いの指向性のヌルを補完できている。よって、アンテナ３０の指向性のヌルの補完ができており、１つのアンテナ３０でダイバーシティアンテナと同様の役割を十分に果たしている。 As shown in FIG. 3, in the Smith chart, the trajectory is drawn near the center in both examples A and B. FIG. Therefore, it can be said that impedance matching is achieved near 2.4 GHz. Moreover, as shown in FIG. 4, in both examples A and B, the VSWR takes a small value near 2.4 GHz. Therefore, in this respect as well, it can be said that impedance matching is achieved near 2.4 GHz. Furthermore, as shown in FIG. 6, the directivity in each example of A and B can complement each other's directivity nulls. Therefore, the directivity null of theantenna 30 can be complemented, and thesingle antenna 30 can sufficiently perform the same role as a diversity antenna.

＜実施形態１のまとめ＞
実施形態１の構成によれば、１つのアンテナ３０に対する複数の給電点５０Ｌ，５０Ｒの何れを用いるか切り替えることにより、異なる偏波若しくは指向性を得ることが可能になる。よって、ヌルの補完を行うことが可能となり、通信信頼性を向上させることが可能になる。また、１つのアンテナ３０に対する複数の給電点５０Ｌ，５０Ｒの何れを用いるか切り替えることで、ヌルの補完を可能にするので、用いるアンテナ３０の数を減らすことが可能になる。よって、用いるアンテナ３０の数を減らすことが可能になる分だけ、アンテナ３０の小型化が可能になる。つまり、アンテナ３０の設置面積を小型化することが可能になる。他にも、用いるアンテナ３０の数を減らすことが可能になる分だけ、無給電素子を増やす必要がなくなるので、配線パターンの設計の自由度をより高くすることが可能になる。その結果、通信信頼性を向上させるとともにアンテナを小型化しつつも、配線パターンの設計の自由度をより高くすることが可能になる。小型でアンテナの設置スペースの限られる携帯機器においては、特にアンテナの小型化が望まれる。よって、実施形態１の構成は、携帯機器に適用することがより好ましい。<Summary ofEmbodiment 1>
According to the configuration ofEmbodiment 1, it is possible to obtain different polarized waves or directivities by switching which one of the plurality of feeding points 50L and 50R for oneantenna 30 is used. Therefore, null complement can be performed, and communication reliability can be improved. Further, by switching which one of the plurality of feeding points 50L and 50R for oneantenna 30 is used, it is possible to supplement nulls, so it is possible to reduce the number ofantennas 30 to be used. Therefore, the size of theantennas 30 can be reduced to the extent that the number ofantennas 30 to be used can be reduced. That is, it becomes possible to reduce the installation area of theantenna 30 . In addition, since the number ofantennas 30 to be used can be reduced, there is no need to increase the number of parasitic elements, so the degree of freedom in wiring pattern design can be increased. As a result, it is possible to increase the degree of freedom in designing the wiring pattern while improving communication reliability and miniaturizing the antenna. In mobile devices that are small and have a limited installation space for antennas, miniaturization of antennas is desired. Therefore, it is more preferable to apply the configuration of the first embodiment to mobile devices.

なお、実施形態１では、アンテナ装置１にアンテナ３０を１つ備える場合を例に挙げて説明したが、アンテナ装置１にアンテナ３０を複数備える場合であっても、給電点を１つのアンテナに１つしか設けない構成に比べれば、ヌルの補完をしつつアンテナを小型化することが可能になる。よって、給電点を１つのアンテナに１つしか設けない構成に比べれば、通信信頼性を向上させるとともにアンテナを小型化しつつも、配線パターンの設計の自由度をより高くすることが可能になる。 In the first embodiment, the case where theantenna device 1 is provided with oneantenna 30 has been described as an example. Compared to a configuration in which only one antenna is provided, it is possible to make the antenna smaller while complementing the null. Therefore, compared to a configuration in which only one feed point is provided for one antenna, it is possible to increase the degree of freedom in wiring pattern design while improving communication reliability and reducing the size of the antenna.

また、実施形態１に示すアンテナ装置１は、複数の給電点５０を持つものの、アンテナ３０が給電点５０ごとに独立しているわけではない。よって、アンテナ３０が給電点５０ごとに独立したダイバーシティアンテナと比べて、インピーダンス整合が困難になりやすい。しかしながら、実施形態１の構成では、アンテナ３０のパターンの形状，インピーダンス回路６０の形状，インピーダンス回路の定数を、アンテナ３０の対称線に対して左右対称とするので、インピーダンス整合を容易に行うことが可能になる。その結果、アンテナ３０を介して伝達されるエネルギーの伝達損失を低減することが可能になる。 Further, although theantenna device 1 shown inEmbodiment 1 has a plurality of feeding points 50, theantenna 30 is not independent for eachfeeding point 50. FIG. Therefore, compared to a diversity antenna in which theantenna 30 is independent for eachfeeding point 50, impedance matching tends to be difficult. However, in the configuration ofEmbodiment 1, the shape of the pattern of theantenna 30, the shape of the impedance circuit 60, and the constants of the impedance circuit are symmetrical with respect to the line of symmetry of theantenna 30, so impedance matching can be easily performed. be possible. As a result, it becomes possible to reduce the transmission loss of the energy transmitted through theantenna 30. FIG.

（実施形態２）
実施形態１では、接地線４０が、対称線Ｓｌに対して左右対称の形状となっている構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、以下の実施形態２の構成としてもよい。以下では、実施形態２の一例について図を用いて説明する。(Embodiment 2)
In the first embodiment, thegrounding wire 40 has a symmetrical shape with respect to the line of symmetry Sl, but the configuration is not necessarily limited to this. For example, the configuration ofEmbodiment 2 below may be used. An example of the second embodiment will be described below with reference to the drawings.

実施形態２のアンテナ装置１ａは、基板１０、ＧＮＤ２０、アンテナ３０、接地線４０ａ、給電点５０、インピーダンス回路６０、ＲＦスイッチ７０、及び送受信回路８０を備える。実施形態２のアンテナ装置１ａは、接地線４０の代わりに接地線４０ａを備える点を除けば、実施形態１のアンテナ装置１と同様である。接地線４０ａは、図６に示すように、対称線Ｓｌに対して左右非対称の形状となっている点を除けば、実施形態１の接地線４０と同様である。 Theantenna device 1a ofEmbodiment 2 includes asubstrate 10, aGND 20, anantenna 30, aground line 40a, afeeding point 50, an impedance circuit 60, anRF switch 70, and a transmission/reception circuit 80. Theantenna device 1a of the second embodiment is the same as theantenna device 1 of the first embodiment except that thegrounding wire 40a is replaced with thegrounding wire 40a. Theground wire 40a is the same as theground wire 40 of the first embodiment, except that theground wire 40a has a left-right asymmetrical shape with respect to the line of symmetry Sl, as shown in FIG.

実施形態２の構成によれば、接地線４０ａの形状を対称線Ｓｌに対して左右非対称の形状に変形させる程度に応じて、インピーダンス整合及びアンテナ３０の指向性の偏りのずれる程度を調整することが可能になる。これにより、さらなるヌルの補完が可能になる。 According to the configuration of the second embodiment, the impedance matching and the degree of deviation of the directivity of theantenna 30 are adjusted according to the extent to which the shape of theground line 40a is deformed into a left-right asymmetrical shape with respect to the symmetry line Sl. becomes possible. This allows further null completion.

ここで、実施形態２におけるアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果の一例を示す。図７は、実施形態２におけるアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。図７のＡ，Ｂは、給電点５０Ｌ，５０Ｒをそれぞれ用いた場合の例を示している。 Here, an example of a simulation result of the antenna characteristics of theantenna 30 inEmbodiment 2 is shown. FIG. 7 is an antenna directivity diagram showing simulation results of the antenna characteristics of theantenna 30 according to the second embodiment. FIGS. 7A and 7B show examples in which feeding points 50L and 50R are used, respectively.

図７に示すように、実施形態２の構成によれば、Ａ，Ｂのそれぞれの例での指向性がお互いの指向性のヌルを補完できている。実施形態２の構成によれば、実施形態１の構成に比べて、ヌルの補完を大幅に向上させるものではないものの、アンテナ３０の設置面積を変えることなく、インピーダンス整合にほとんど影響を与えない範囲で指向性の偏りをずらすことが可能となる。 As shown in FIG. 7, according to the configuration of the second embodiment, the directivity in each example of A and B can complement each other's directivity nulls. According to the configuration of the second embodiment, although it does not greatly improve null complementation as compared to the configuration of the first embodiment, it does not change the installation area of theantenna 30 and does not affect the impedance matching. , it is possible to shift the directivity bias.

（実施形態３）
実施形態１では、接地線４０のＧＮＤ２０に接地する位置が、対称線Ｓｌに対して左右のいずれにも偏っていない構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、以下の実施形態３の構成としてもよい。以下では、実施形態３の一例について図を用いて説明する。(Embodiment 3)
In the first embodiment, the grounding position of thegrounding wire 40 to theGND 20 is not biased to either the left or the right with respect to the line of symmetry Sl, but this is not necessarily the case. For example, the configuration ofEmbodiment 3 below may be used. An example of the third embodiment will be described below with reference to the drawings.

実施形態３のアンテナ装置１ｂは、基板１０、ＧＮＤ２０、アンテナ３０、接地線４０ｂ、給電点５０、インピーダンス回路６０、ＲＦスイッチ７０、及び送受信回路８０を備える。実施形態３のアンテナ装置１ｂは、接地線４０の代わりに接地線４０ｂを備える点を除けば、実施形態１のアンテナ装置１と同様である。接地線４０ｂは、ＧＮＤ２０に接地する位置が、対称線Ｓｌに対して左右いずれかに偏っている。図８の例では、接地線４０ｂのＧＮＤ２０に接地する位置が、対称線Ｓｌに対して右側に偏っている。接地線４０ｂは、ＧＮＤ２０に接地する位置が対称線Ｓｌに対して左右いずれかに偏っている点を除けば、実施形態１の接地線４０と同様である。 Theantenna device 1b ofEmbodiment 3 includes asubstrate 10, aGND 20, anantenna 30, aground line 40b, afeeding point 50, an impedance circuit 60, anRF switch 70, and a transmission/reception circuit 80. Theantenna device 1b of the third embodiment is the same as theantenna device 1 of the first embodiment except that aground wire 40b is provided instead of theground wire 40. FIG. Theground line 40b is biased to the left or right with respect to the line of symmetry Sl at the position where it is grounded to theGND 20 . In the example of FIG. 8, the position where theground line 40b is grounded to theGND 20 is biased to the right with respect to the line of symmetry Sl. Theground line 40b is the same as theground line 40 of the first embodiment, except that theground line 40b is grounded to theGND 20 at a left or right side with respect to the line of symmetry Sl.

実施形態３の構成によれば、接地線４０ｂのＧＮＤ２０に接地する位置を対称線Ｓｌに対して左右のいずれかに偏らせる程度に応じて、インピーダンス整合及びアンテナ３０の指向性の偏りのずれる程度を調整することが可能になる。これにより、さらなるヌルの補完が可能になる。 According to the configuration of the third embodiment, according to the degree to which the grounding position of thegrounding wire 40b to theGND 20 is biased to the left or right with respect to the line of symmetry Sl, the degree of deviation of the impedance matching and the bias of the directivity of theantenna 30 can be adjusted. This allows further null completion.

ここで、実施形態３におけるアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果の一例を示す。図９は、実施形態３におけるアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。図９のＡ，Ｂは、給電点５０Ｌ，５０Ｒをそれぞれ用いた場合の例を示している。 Here, an example of a simulation result of the antenna characteristics of theantenna 30 inEmbodiment 3 is shown. FIG. 9 is an antenna directivity diagram showing simulation results of the antenna characteristics of theantenna 30 according to the third embodiment. FIGS. 9A and 9B show examples in which feeding points 50L and 50R are used, respectively.

図９に示すように、実施形態３の構成によれば、Ａ，Ｂのそれぞれの例での指向性がお互いの指向性のヌルを補完できている。実施形態３の構成によれば、実施形態１の構成に比べて、ヌルの補完を大幅に向上させるものではないものの、アンテナ３０の設置面積を変えることなく、インピーダンス整合にほとんど影響を与えない範囲で指向性の偏りをずらすことが可能となる。また、実施形態３の構成によれば、接地線４０ｂのＧＮＤ２０に接地する位置を、対称線Ｓｌに対して左右いずれかに１ｍｍ程度ずらすことで、実施形態２の構成よりも大きく指向性を偏らせることが可能になる。 As shown in FIG. 9, according to the configuration of the third embodiment, the directivity in each example of A and B can complement each other's directivity nulls. According to the configuration of the third embodiment, although it does not significantly improve null complementation as compared to the configuration of the first embodiment, it does not change the installation area of theantenna 30 and does not affect the impedance matching. , it is possible to shift the directivity bias. Further, according to the configuration of the third embodiment, by shifting the position of thegrounding wire 40b to be grounded to theGND 20 by about 1 mm to the left or right with respect to the line of symmetry Sl, the directivity is more biased than the configuration of the second embodiment. It becomes possible to

（実施形態４）
実施形態１では、ＧＮＤ２０のベタパターンが、対称線Ｓｌに対して左右対称の形状となっている構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、以下の実施形態４の構成としてもよい。以下では、実施形態４の一例について図を用いて説明する。(Embodiment 4)
Although the solid pattern of theGND 20 has a shape symmetrical with respect to the line of symmetry Sl in the first embodiment, it is not necessarily limited to this. For example, the configuration of Embodiment 4 below may be used. An example of the fourth embodiment will be described below with reference to the drawings.

実施形態４のアンテナ装置１ｃは、基板１０、ＧＮＤ２０ｃ、アンテナ３０、接地線４０、給電点５０、インピーダンス回路６０、ＲＦスイッチ７０、及び送受信回路８０を備える。実施形態４のアンテナ装置１ｃは、ＧＮＤ２０の代わりにＧＮＤ２０ｃを備える点を除けば、実施形態１のアンテナ装置１と同様である。ＧＮＤ２０ｃは、図１０に示すように、ベタパターンが対称線Ｓｌに対して左右非対称の形状となっている点を除けば、実施形態１のＧＮＤ２０と同様である。 Anantenna device 1c of Embodiment 4 includes asubstrate 10, aGND 20c, anantenna 30, aground line 40, afeeding point 50, an impedance circuit 60, anRF switch 70, and a transmission/reception circuit 80. Theantenna device 1c of Embodiment 4 is the same as theantenna device 1 ofEmbodiment 1, except thatGND 20c is provided instead ofGND 20. FIG. TheGND 20c is the same as theGND 20 of the first embodiment, except that the solid pattern has a laterally asymmetrical shape with respect to the line of symmetry Sl, as shown in FIG.

実施形態４の構成によれば、ＧＮＤ２０ｃのベタパターンを対称線Ｓｌに対して左右非対称の形状に変形させる程度に応じて、インピーダンス整合及びアンテナ３０の指向性の偏りのずれる程度を調整することが可能になる。これにより、さらなるヌルの補完が可能になる。 According to the configuration of the fourth embodiment, it is possible to adjust the degree of impedance matching and deviation of the directivity bias of theantenna 30 according to the degree to which the solid pattern of theGND 20c is deformed into a left-right asymmetrical shape with respect to the line of symmetry Sl. be possible. This allows further null completion.

ここで、実施形態４におけるアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果の一例を示す。図１１は、実施形態４におけるアンテナ３０のアンテナ特性のシミュレーション結果を示すアンテナ指向性の図である。図１１のＡ，Ｂは、給電点５０Ｌ，５０Ｒをそれぞれ用いた場合の例を示している。 Here, an example of the simulation result of the antenna characteristics of theantenna 30 in Embodiment 4 is shown. FIG. 11 is an antenna directivity diagram showing simulation results of the antenna characteristics of theantenna 30 according to the fourth embodiment. FIGS. 11A and 11B show examples of using feeding points 50L and 50R, respectively.

図１１に示すように、実施形態４の構成によれば、Ａ，Ｂのそれぞれの例での指向性がお互いの指向性のヌルを補完できている。実施形態４の構成によれば、実施形態１の構成に比べて、ヌルの補完を大幅に向上させるものではないものの、アンテナ３０の設置面積を変えることなく、インピーダンス整合にほとんど影響を与えない範囲で指向性の偏りをずらすことが可能となる。実施形態４の構成は、実施形態２，３の構成と比較して、インピーダンス整合への影響が小さい。また、実施形態４の構成は、基板１０上のアンテナ３０以外の回路パターンの都合に応じて採用することが容易である。 As shown in FIG. 11, according to the configuration of the fourth embodiment, the directivity in each example of A and B can complement each other's directivity nulls. According to the configuration of the fourth embodiment, although it does not significantly improve null complementation as compared to the configuration of the first embodiment, it does not change the installation area of theantenna 30 and does not affect the impedance matching. , it is possible to shift the directivity bias. The configuration of the fourth embodiment has less influence on impedance matching than the configurations of the second and third embodiments. Also, the configuration of the fourth embodiment can be easily adopted according to the convenience of the circuit patterns other than theantenna 30 on thesubstrate 10 .

なお、本開示は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present disclosure.

１ アンテナ装置、１０ 基板、２０，２０ｃ ＧＮＤ（グランド）、３０ アンテナ、４０，４０ａ，４０ｂ 接地線、５０，５０Ｌ，５０Ｒ 給電点、６０，６０Ｌ，６０Ｒ インピーダンス回路、７０ スイッチ、８０ 送受信回路（制御回路）1 antenna device, 10 substrate, 20, 20c GND (ground), 30 antenna, 40, 40a, 40b ground wire, 50, 50L, 50R feeding point, 60, 60L, 60R impedance circuit, 70 switch, 80 transmission/reception circuit (control circuit)

Claims (8)

Translated fromJapanese

誘電体によって形成された基板（１０）と、
前記基板上に配置されたアンテナ（３０）と、
前記基板上に設けられたグランド（２０，２０ｃ）とを備えるアンテナ装置であって、
１つの前記アンテナに対して、複数の給電点（５０，５０Ｌ，５０Ｒ）と、前記グランドに接地する接地線（４０，４０ａ，４０ｂ）とが設けられ、
複数の前記給電点のうちから用いる前記給電点を切り替えるスイッチ（７０）と、
前記スイッチの切り替えを制御する制御回路（８０）とを備えるアンテナ装置。a substrate (10) formed of a dielectric;
an antenna (30) disposed on the substrate;
An antenna device comprising grounds (20, 20c) provided on the substrate,
A plurality of feeding points (50, 50L, 50R) and ground lines (40, 40a, 40b) connected to the ground are provided for one antenna,
a switch (70) for switching the feeding point to be used from among the plurality of feeding points;
and a control circuit (80) for controlling switching of the switch. 請求項１に記載のアンテナ装置であって、
前記基板上に配置されたアンテナが１つであるアンテナ装置。The antenna device according to claim 1,
An antenna device, wherein the number of antennas arranged on the substrate is one. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナは、ある軸を対称線として左右対称の形状となっているアンテナ装置。The antenna device according to claim 1 or 2,
The antenna device has a symmetrical shape with a certain axis as a line of symmetry. 請求項３に記載のアンテナ装置であって、
前記接地線（４０ａ）は、前記対称線に対して左右非対称の形状となっているアンテナ装置。The antenna device according to claim 3,
The antenna device, wherein the ground line (40a) has a left-right asymmetrical shape with respect to the line of symmetry. 請求項３又は４に記載のアンテナ装置であって、
前記接地線（４０ｂ）は、前記グランドに接地する位置が、前記対称線に対して左右いずれかに偏っているアンテナ装置。The antenna device according to claim 3 or 4,
The antenna device according to claim 1, wherein the ground line (40b) has a grounded position that is biased to the left or right with respect to the line of symmetry. 請求項３～５のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
前記グランド（２０ｃ）は、前記対称線に対して左右非対称の形状となっているアンテナ装置。The antenna device according to any one of claims 3 to 5,
The ground (20c) is an antenna device having a left-right asymmetrical shape with respect to the line of symmetry. 請求項３～６のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
複数の前記給電点に対してそれぞれインピーダンス回路（６０，６０Ｌ，６０Ｒ）が設けられており、
複数の前記インピーダンス回路は、前記対称線に対して左右対称に設けられているアンテナ装置。The antenna device according to any one of claims 3 to 6,
An impedance circuit (60, 60L, 60R) is provided for each of the plurality of feeding points,
The antenna device, wherein the plurality of impedance circuits are provided symmetrically with respect to the line of symmetry. 請求項３～７のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
複数の前記給電点に対してそれぞれインピーダンス回路（６０，６０Ｌ，６０Ｒ）が設けられており、
複数の前記インピーダンス回路は、それらのインピーダンス回路の定数が前記対称線に対して左右対称になっているアンテナ装置。The antenna device according to any one of claims 3 to 7,
An impedance circuit (60, 60L, 60R) is provided for each of the plurality of feeding points,
The antenna device according to claim 1, wherein the plurality of impedance circuits have symmetrical constants with respect to the line of symmetry.

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