JP7511791B2

JP7511791B2 - Antenna Device

Info

Publication number: JP7511791B2
Application number: JP2024510618A
Authority: JP
Inventors: 晋平秋元; 真悟山浦; 研悟西本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2024-07-05
Anticipated expiration: 2042-04-27
Also published as: JPWO2023209833A1; WO2023209833A1

Description

本開示は、アンテナ装置に関する。 The present disclosure relates to an antenna device.

レーダ用のアンテナは、アンテナとともに用いられる搭載装置の小型化および薄型化に伴い、小型化が必要となる。薄型で低背なアンテナとしては、パッチアンテナまたはキャビティ付きスロットアンテナがある。 Radar antennas need to be miniaturized as the onboard equipment used with the antennas becomes smaller and thinner. Thin, low-profile antennas include patch antennas and cavity-equipped slot antennas.

例えば特許文献１には、Ｈ状のスロットが形成されたアンテナ導体となる放射板と、そのスロットの中央部の対称位置に設けられた給電点と、開口を有するキャビティであって、前記放射板がその開口に配置されるキャビティと、を備えたキャビティ付きスロットアンテナが開示されている。このキャビティ付きスロットアンテナによれば、交差偏波成分の放射強度を抑制し、主偏波の指向性を向上させることができる。For example, Patent Document 1 discloses a slot antenna with a cavity that includes a radiation plate that serves as an antenna conductor with an H-shaped slot, a power feed point provided symmetrically to the center of the slot, and a cavity with an opening in which the radiation plate is placed. This slot antenna with a cavity can suppress the radiation intensity of the cross-polarized component and improve the directivity of the main polarization.

特開平０１－１７０２０２号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-170202

しかしながら、特許文献１のアンテナによれば、放射板の面に対して平行な方向の指向性利得が低いという問題点があった。However, the antenna of Patent Document 1 had the problem that the directional gain in the direction parallel to the surface of the radiating plate was low.

本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、スロットが設けられたアンテナ導体板の面に対して平行な方向への指向性利得を向上させることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the problems described above, and aims to provide an antenna device that can improve the directional gain in a direction parallel to the surface of the antenna conductor plate in which the slots are provided.

本開示の実施形態によるアンテナ装置は、グランド導体と、前記グランド導体と対向するように配置された、スロットを有する平面状のアンテナ導体と、前記スロットを跨って前記アンテナ導体に設けられた、前記アンテナ導体に給電して前記スロットを励振する２つの給電点と、前記アンテナ導体と前記グランド導体を接続する複数の短絡導体と、を備える。An antenna device according to an embodiment of the present disclosure comprises a ground conductor, a planar antenna conductor having a slot arranged opposite the ground conductor, two feeding points provided on the antenna conductor across the slot for feeding power to the antenna conductor and exciting the slot, and a number of short-circuit conductors connecting the antenna conductor and the ground conductor.

本開示の実施形態によるアンテナ装置によれば、スロットが設けられたアンテナ導体板の面に対して平行な方向への指向性利得を向上させることができる。 According to an antenna device according to an embodiment of the present disclosure, it is possible to improve the directional gain in a direction parallel to the surface of the antenna conductor plate in which the slots are provided.

実施の形態１によるアンテナ装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to a first embodiment; 実施の形態１によるアンテナ装置のＺＸ面のアンテナ特性を示す図である。4 is a diagram showing antenna characteristics in the ZX plane of the antenna device according to the first embodiment; FIG. 実施の形態１によるアンテナ装置のＺＹ面のアンテナ特性を示す図である。4 is a diagram showing antenna characteristics of the antenna device according to the first embodiment in the ZY plane; FIG. 実施の形態１によるアンテナ装置の指向性利得を示す図である。4 is a diagram showing the directional gain of the antenna device according to the first embodiment; FIG. 実施の形態１によるアンテナ装置のアンテナ導体と短絡導体の表面に流れる電流ベクトルの分布を示すシミュレーション図である。5 is a simulation diagram showing the distribution of current vectors flowing on the surfaces of the antenna conductor and the short-circuit conductor of the antenna device according to the first embodiment. FIG. 比較対象のアンテナ装置の概略構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a comparative antenna device. 比較対象のアンテナ装置のＺＸ面のアンテナ特性を示す図である。13 is a diagram showing antenna characteristics in the ZX plane of a comparative antenna device; FIG. 比較対象のアンテナ装置のＺＹ面のアンテナ特性を示す図である。13 is a diagram showing antenna characteristics in the ZY plane of a comparative antenna device; FIG. 比較対象のアンテナ装置の指向性利得を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the directional gain of a comparative antenna device. 比較対象アンテナ装置のアンテナ導体とキャビティ導体の表面に流れる電流ベクトルの分布を示すシミュレーション図である。11 is a simulation diagram showing the distribution of current vectors flowing on the surfaces of the antenna conductor and the cavity conductor of a comparative antenna device. FIG. 実施の形態２によるアンテナ装置の概略構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to a second embodiment. 実施の形態２によるアンテナ装置のＺＸ面のアンテナ特性を示す図である。13 is a diagram showing antenna characteristics in the ZX plane of the antenna device according to the second embodiment. FIG. 実施の形態２によるアンテナ装置のＺＹ面のアンテナ特性を示す図である。13 is a diagram showing antenna characteristics in the ZY plane of the antenna device according to the second embodiment. FIG. 実施の形態２によるアンテナ装置の指向性利得を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the directional gain of the antenna device according to the second embodiment. 実施の形態２によるアンテナ装置のアンテナ導体と短絡導体の表面に流れる電流ベクトルの分布を示すシミュレーション図である。11 is a simulation diagram showing the distribution of current vectors flowing on the surfaces of the antenna conductor and the short-circuit conductor of the antenna device according to the second embodiment. FIG. 実施の形態３によるアンテナ装置の概略構成を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to a third embodiment. 実施の形態４によるアンテナ装置の概略構成を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device according to a fourth embodiment.

以下、添付の図面を参照して、本開示における種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または類似の符号を付された構成要素は、同一または類似の構成または機能を有するものであり、そのような構成要素についての重複する説明は省略する。Various embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that components with the same or similar reference numerals in the drawings have the same or similar configurations or functions, and redundant descriptions of such components will be omitted.

実施の形態１．
図１から図８を参照して、本開示の実施の形態１によるアンテナ装置について説明する。図１は、実施の形態１によるアンテナ装置１０の概略構成を示す図である。図１に示されているように、アンテナ装置１０は、アンテナ導体１１と、給電点１３と、グランド導体１４と、コーナー短絡導体１５と、を備える。なお、本明細書では、アンテナ装置１０（２０～４０）において使用する周波数ｆ（使用目的の周波数帯域の中心周波数）の波長をλとする。 Embodiment 1.
An antenna device according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to Fig. 1 to Fig. 8. Fig. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device 10 according to the first embodiment. As shown in Fig. 1, the antenna device 10 includes an antenna conductor 11, a feeding point 13, a ground conductor 14, and a corner short-circuit conductor 15. In this specification, the wavelength of a frequency f (center frequency of a frequency band to be used) used in the antenna device 10 (20 to 40) is defined as λ.

（アンテナ導体）
アンテナ導体１１は平面上の導体である。一例として、より具体的には、アンテナ導体１１は平板状の金属板である。アンテナ導体１１は、透明導電膜により形成されていてもよい。アンテナ導体１１は、外形が方形または略正方形状に形成され、Ｈ状のスロット１２を有する。アンテナ導体１１は、給電点１３から給電されることにより電波を放射する放射板として機能する。 (Antenna conductor)
The antenna conductor 11 is a planar conductor. More specifically, as an example, the antenna conductor 11 is a flat metal plate. The antenna conductor 11 may be formed of a transparent conductive film. The antenna conductor 11 has a rectangular or substantially square outer shape and has an H-shaped slot 12. The antenna conductor 11 functions as a radiation plate that radiates radio waves when power is supplied from a power supply point 13.

（給電点）
給電点１３は、アンテナ導体１１の中央部におけるスロット１２を挟んだアンテナ導体１１上の対称位置に配置され、アンテナ導体１１への給電を行う。すなわち、給電点１３がスロット１２を跨ってアンテナ導体１１のエッジに設けられ、給電点１３がアンテナ導体１１に給電を行う。これにより、スロット１２が励振される。なお、本実施の形態１ではスロット１２が形成されたアンテナ導体１１のエッジに給電点１３が配置された態様に即して説明するが、インピーダンス整合を容易にするために、給電点１３はスロット１２が形成されたアンテナ導体１１のエッジ中央からスロット１２の軸方向（Ｙ軸方向）に離れた位置に配置されてもよい。 (Power supply point)
The feeding point 13 is disposed at a symmetrical position on the antenna conductor 11 across the slot 12 in the center of the antenna conductor 11, and feeds power to the antenna conductor 11. That is , the feeding point 13 is provided at an edge of the antenna conductor 11 across the slot 12 , and feeds power to the antenna conductor 11. This excites the slot 12. Note that, in the first embodiment, a description will be given of an aspect in which the feeding point 13 is disposed at the edge of the antenna conductor 11 in which the slot 12 is formed, but in order to facilitate impedance matching, the feeding point 13 may be disposed at a position away from the center of the edge of the antenna conductor 11 in which the slot 12 is formed in the axial direction (Y-axis direction) of the slot 12 .

（グランド導体）
グランド導体１４は、平板状の金属板である。グランド導体１４は、アンテナ導体１１と略平行に配置される。すなわち、グランド導体１４とアンテナ導体１１は対向するように配置される。グランド導体１４は地板として機能する。なお、本実施の形態では、グランド導体１４を無限地板として説明するが、グランド導体１４は大地上に設置された有限地板であってもよい。 (Ground conductor)
The ground conductor 14 is a flat metal plate. The ground conductor 14 is disposed substantially parallel to the antenna conductor 11. That is, the ground conductor 14 and the antenna conductor 11 are disposed to face each other. The ground conductor 14 functions as a ground plane. Note that in the present embodiment, the ground conductor 14 is described as an infinite ground plane, but the ground conductor 14 may be a finite ground plane installed on the ground.

（コーナー短絡導体）
コーナー短絡導体１５は、アンテナ導体１１とグランド導体１４を電気的に短絡する複数の棒状の金属である。コーナー短絡導体１５は、アンテナ導体１１の略四隅に４つ配置される。各コーナー短絡導体１５の一端はアンテナ導体１１に接続され、他端はグランド導体１４に接続される。コーナー短絡導体１５は、アンテナ導体１１をグランド導体１４に対して所定間隔で支持する支持部としても機能する。なお、コーナー短絡導体１５は平板状であってもよい。 (Corner short circuit conductor)
The corner short-circuit conductors 15 are multiple rod-shaped metal pieces that electrically short-circuit the antenna conductor 11 and the ground conductor 14. Four corner short-circuit conductors 15 are arranged at approximately the four corners of the antenna conductor 11. One end of each corner short-circuit conductor 15 is connected to the antenna conductor 11, and the other end is connected to the ground conductor 14. The corner short-circuit conductors 15 also function as supports that support the antenna conductor 11 with respect to the ground conductor 14 at a predetermined interval. The corner short-circuit conductors 15 may be flat.

アンテナ導体１１は、長さＬ１が例えば０．４λ程度とする。スロット１２は、長さＬ２が例えば０．３５λ程度、長さＬ３が例えば０．３４λ程度、幅Ｄが例えば０．０１λ程度とする。コーナー短絡導体１５は、長さＬ４が例えば０．０８λ程度とする。The antenna conductor 11 has a length L1 of, for example, about 0.4λ. The slot 12 has a length L2 of, for example, about 0.35λ, a length L3 of, for example, about 0.34λ, and a width D of, for example, about 0.01λ. The corner short-circuit conductor 15 has a length L4 of, for example, about 0.08λ.

次に、図２～図８を参照して、実施の形態１によるアンテナ装置１０の動作について説明をする。図２Ａおよび図２Ｂは、実施の形態１によるアンテナ装置１０のアンテナ特性を示す図であり、周波数ｆにおけるアンテナ装置１０の放射特性をシミュレーションにより求めた結果を示している。図２ＡはＺＸ面の放射パターン、図２ＢはＺＹ面の放射パターンを示す図である。図３は、Ｘ方向（θ＝９０°）およびＺ方向（θ＝０°）の指向性利得を示す図である。図４は、周波数ｆにおけるアンテナ装置１０のアンテナ導体１１とコーナー短絡導体１５の表面に流れる電流ベクトルの分布をシミュレーションにより求めた結果を示している。Next, the operation of the antenna device 10 according to the first embodiment will be described with reference to Figures 2 to 8. Figures 2A and 2B are diagrams showing the antenna characteristics of the antenna device 10 according to the first embodiment, and show the results of simulating the radiation characteristics of the antenna device 10 at frequency f. Figure 2A shows the radiation pattern in the ZX plane, and Figure 2B shows the radiation pattern in the ZY plane. Figure 3 shows the directional gain in the X direction (θ = 90°) and Z direction (θ = 0°). Figure 4 shows the results of simulating the distribution of current vectors flowing on the surfaces of the antenna conductor 11 and corner short-circuit conductor 15 of the antenna device 10 at frequency f.

図５は、実施の形態１によるアンテナ装置１０のアンテナ特性を説明するための、比較対象のアンテナ装置１０Ｃの概略構成を示す図である。アンテナ装置１０Ｃの実施の形態によるアンテナ装置１０との構成上の差異は、アンテナ装置１０Ｃではキャビティ導体１６がアンテナ導体１１を囲うように設けられている点である。なお、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｄの寸法は、アンテナ装置１０およびアンテナ装置１０Ｃの両者について同じであるものとする。図６は、アンテナ装置１０Ｃのアンテナ特性を示す図であり、図６ＡはＺＸ面の放射パターン、図６ＢはＺＹ面の放射パターンを示す図である。図７は、Ｘ方向およびＺ方向の指向性利得を示す図である。図８は、アンテナ装置１０Ｃのアンテナ導体１１とキャビティ導体１６の表面に流れる電流ベクトル分布をシミュレーションにより求めた結果を示している。 Figure 5 is a diagram showing the schematic configuration of a comparative antenna device 10C for explaining the antenna characteristics of the antenna device 10 according to the first embodiment. The difference in configuration between the antenna device 10C and the antenna device 10 according to the embodiment is that the cavity conductor 16 is arranged to surround the antenna conductor 11 in the antenna device 10C. The dimensions L1, L2, L3, L4, and D are assumed to be the same for both the antenna device 10 and the antenna device 10C. Figure 6 is a diagram showing the antenna characteristics of the antenna device 10C, where Figure 6A shows the radiation pattern in the ZX plane and Figure 6B shows the radiation pattern in the ZY plane. Figure 7 is a diagram showing the directional gain in the X direction and the Z direction. Figure 8 shows the result of simulating the current vector distribution flowing on the surfaces of the antenna conductor 11 and the cavity conductor 16 of the antenna device 10C.

比較対象のアンテナ装置１０Ｃは、図６Ｂに示されるように、スロット１２の軸方向であるＹ軸を中心にほぼ無指向性の放射パターンを示すアンテナ特性を有する。図８に示されるように、電流ベクトルの向きはＸ方向にそろっており、スロット１２が無限地板上に配置された磁流ダイポールのように振る舞うため、図６Ｂに示されるような放射パターンになる。As shown in Fig. 6B, the comparative antenna device 10C has antenna characteristics that show a nearly omnidirectional radiation pattern centered on the Y axis, which is the axial direction of the slot 12. As shown in Fig. 8, the current vectors are aligned in the X direction, and the slot 12 behaves like a magnetic current dipole placed on an infinite ground plane, resulting in a radiation pattern as shown in Fig. 6B.

これに対し、実施の形態１によるアンテナ装置１０は、図２Ａに示されるように、θ＝４５°でヌルとなるようなアンテナ特性を有する。また、図３に示されるように、Ｘ方向（θ＝９０°）の指向性利得が６．９ｄＢｉであり、図７に示される比較対象のＸ方向（θ＝９０°）の指向性利得４．３ｄＢｉに比べて２．６ｄＢｉ高い。これは、図４に示されるように、アンテナ導体１１の中心部に流れる電流ベクトルとは逆の向きにコーナー短絡導体１５の表面にＺ方向への電流ベクトルが発生しており、コーナー短絡導体１５が約半波長離れたアレー素子として動作するため、Ｘ方向（θ＝９０°）の指向性利得が比較対象に比べて向上するからである。In contrast, the antenna device 10 according to embodiment 1 has antenna characteristics that are null at θ=45°, as shown in Fig. 2A. Also, as shown in Fig. 3, the directional gain in the X direction (θ=90°) is 6.9 dBi, which is 2.6 dBi higher than the directional gain of the comparison target in Fig. 7, which is 4.3 dBi in the X direction (θ=90°). This is because, as shown in Fig. 4, a current vector in the Z direction is generated on the surface of the corner short-circuit conductor 15 in the opposite direction to the current vector flowing in the center of the antenna conductor 11, and the corner short-circuit conductor 15 operates as an array element about half a wavelength away, so that the directional gain in the X direction (θ=90°) is improved compared to the comparison target.

以上のように、実施の形態１に係るアンテナ装置１０によれば、Ｈ状のスロット１２が形成され、外形が略正方形状に形成された平板状のアンテナ導体１１と、スロット１２の中央部における対称位置に配置され、アンテナ導体への給電する給電点１３と、アンテナ導体１１と略平行に配置されたグランド導体１４と、アンテナ導体１１の略四隅に４つ配置され、一端はアンテナ導体に接続され、他端はグランド導体に接続されたコーナー短絡導体１５とを備えたので、コーナー短絡導体１５からの放射を利用できるため、アンテナ導体１１の平面に対して平行な方向（Ｘ方向）への指向性利得を高めることができる。As described above, the antenna device 10 according to the first embodiment includes an H-shaped slot 12, a flat antenna conductor 11 having an outer shape formed in a substantially square shape, a power supply point 13 arranged symmetrically in the center of the slot 12 and supplying power to the antenna conductor, a ground conductor 14 arranged substantially parallel to the antenna conductor 11, and four corner short-circuit conductors 15 arranged at substantially the four corners of the antenna conductor 11, one end of which is connected to the antenna conductor and the other end of which is connected to the ground conductor. Since radiation from the corner short-circuit conductors 15 can be utilized, the directional gain in the direction parallel to the plane of the antenna conductor 11 (X direction) can be increased.

また、実施の形態１のアンテナ装置１０の構成を低周波帯レーダ用の大型アンテナに適用することにより、低周波帯レーダ用の大型アンテナを水平に設置することができるため、景観を損なうことなく、設置が容易なアンテナ装置を得ることができる。 In addition, by applying the configuration of the antenna device 10 of embodiment 1 to a large antenna for a low-frequency band radar, the large antenna for a low-frequency band radar can be installed horizontally, thereby obtaining an antenna device that is easy to install without spoiling the scenery.

さらに、実施の形態１のアンテナ装置によれば、アンテナ導体に透明導電膜を用いることで、景観を改善できるアンテナ装置を得ることができる。 Furthermore, according to the antenna device of embodiment 1, an antenna device that can improve the appearance can be obtained by using a transparent conductive film for the antenna conductor.

実施の形態２．
上記実施の形態１のアンテナ装置１０は、水平方向への放射を向上するようにしたものである。次に、図９から図１２を参照して、垂直方向への放射を抑制できるアンテナ装置２０を実施の形態２として示す。 Embodiment 2.
The antenna device 10 of the first embodiment is designed to improve radiation in the horizontal direction. Next, an antenna device 20 capable of suppressing radiation in the vertical direction will be described as a second embodiment with reference to Figs. 9 to 12.

図９は、実施の形態２によるアンテナ装置２０の概略構成を示す図である。図１と同様の構成については、視認性を向上させるために図示を省略している。実施の形態１によるアンテナ装置１０の構成との差異は、アンテナ装置２０は、アンテナ導体１１とグランド導体１４を接続するエッジ短絡導体２１をアンテナ導体１１の±Ｘ側の両端中央部に１つずつ更に備える点である。換言すると、アンテナ装置２０は、平面視において、２つのコーナー短絡導体１５と１つのエッジ短絡導体２１とを結ぶ想像線が、Ｈ状のスリット１２の両側のスリットを接続する交差スリットと平行となるように、２つのエッジ短絡導体２１をＨ状のスリット１２の両側のスリットから等距離の位置に備える。その他の構成については同様であり、アンテナ装置２０も、アンテナ導体１１と、給電点１３と、グランド導体１４と、コーナー短絡導体１５と、を備える。アンテナ装置２０におけるＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｄの寸法も、アンテナ装置１０のそれらと同じである。9 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device 20 according to embodiment 2. The same configuration as that of FIG. 1 is omitted in order to improve visibility. The difference from the configuration of the antenna device 10 according to embodiment 1 is that the antenna device 20 further includes an edge short-circuit conductor 21 that connects the antenna conductor 11 and the ground conductor 14 at the center of both ends of the antenna conductor 11 on the ±X side. In other words, the antenna device 20 includes two edge short-circuit conductors 21 at positions equidistant from the slits on both sides of the H-shaped slit 12 so that an imaginary line connecting the two corner short-circuit conductors 15 and one edge short-circuit conductor 21 is parallel to the cross slit connecting the slits on both sides of the H-shaped slit 12 in a plan view. The other configurations are the same, and the antenna device 20 also includes an antenna conductor 11, a feed point 13, a ground conductor 14, and a corner short-circuit conductor 15. The dimensions L1, L2, L3, L4, and D in the antenna device 20 are also the same as those in the antenna device 10.

図１０Ａおよび図１０Ｂは、は、実施の形態２によるアンテナ装置２０のアンテナ特性を示す図であり、周波数ｆにおけるアンテナ装置２０の放射特性をシミュレーションにより求めた結果を示している。図１０ＡはＺＸ面の放射パターン、図１０ＢはＺＹ面の放射パターンを示す図である。図１１は、Ｘ方向（θ＝９０°）およびＺ方向（θ＝０°）の指向性利得を示す図である。図１２は、周波数ｆにおけるアンテナ装置２０のアンテナ導体１１、コーナー短絡導体１５およびエッジ短絡導体２１の表面に流れる電流ベクトルの分布をシミュレーションにより求めた結果を示している。 Figures 10A and 10B are diagrams showing the antenna characteristics of the antenna device 20 according to embodiment 2, and show the results of simulating the radiation characteristics of the antenna device 20 at frequency f. Figure 10A shows the radiation pattern in the ZX plane, and Figure 10B shows the radiation pattern in the ZY plane. Figure 11 shows the directional gain in the X direction (θ = 90°) and Z direction (θ = 0°). Figure 12 shows the results of simulating the distribution of current vectors flowing on the surfaces of the antenna conductor 11, corner short-circuit conductor 15, and edge short-circuit conductor 21 of the antenna device 20 at frequency f.

実施の形態２によるアンテナ装置２０のアンテナ特性について説明する。図１０Ａに示されるように、Ｚ方向（θ＝０°）の放射パターンが凹んでいる。また、図１１に示されるように、Ｚ方向（θ＝０°）の指向性利得が－１０ｄＢｉであり、図７に示される比較対象のＺ方向（θ＝０°）の－１．９ｄＢｉの指向性利得に比べて８．１ｄＢｉ低い。また、図１１に示されるように、Ｘ方向（θ＝９０°）の指向性利得が６．２ｄＢｉであり、図７に示される比較対象のＸ方向（θ＝９０°）の４．３ｄＢｉの指向性利得に比べて１．９ｄＢｉ高い。これは、図１２に示されるように、実施の形態１によるアンテナ装置１０と同様に、コーナー短絡導体１５およびエッジ短絡導体２１が約１／４波長離れたアレー素子として動作するため、Ｘ方向（θ＝９０°）の指向性利得を向上させていることによるものである。さらに、エッジ短絡導体２１が追加的に加わったことでアンテナ導体１１の中心部に流れる電流ベクトルと逆向きの電流ベクトルがアンテナ導体１１上に発生するので、Ｚ方向（θ＝０°）の指向性利得を比較対象に比べて抑制させることができる。The antenna characteristics of the antenna device 20 according to the second embodiment will be described. As shown in FIG. 10A, the radiation pattern in the Z direction (θ=0°) is concave. Also, as shown in FIG. 11, the directional gain in the Z direction (θ=0°) is -10 dBi, which is 8.1 dBi lower than the directional gain of -1.9 dBi in the Z direction (θ=0°) of the comparison object shown in FIG. 7. Also, as shown in FIG. 11, the directional gain in the X direction (θ=90°) is 6.2 dBi, which is 1.9 dBi higher than the directional gain of 4.3 dBi in the X direction (θ=90°) of the comparison object shown in FIG. 7. This is because, as shown in FIG. 12, the corner short-circuit conductor 15 and the edge short-circuit conductor 21 operate as array elements about 1/4 wavelength apart, as in the antenna device 10 according to the first embodiment, improving the directional gain in the X direction (θ=90°). Furthermore, by adding the edge short-circuiting conductor 21, a current vector opposite to the current vector flowing in the center of the antenna conductor 11 is generated on the antenna conductor 11, so that the directional gain in the Z direction (θ = 0°) can be suppressed compared to the comparison target.

以上のように、実施の形態２によるアンテナ装置２０によれば、アンテナ導体１１の±Ｘ側の両端中央部に１つずつ短絡導体を備えたので、水平方向への指向性利得をより高く、かつ垂直方向への指向性利得をより低くすることができる。As described above, according to the antenna device 20 of embodiment 2, one short-circuit conductor is provided at the center of each end of the ±X side of the antenna conductor 11, thereby making it possible to increase the directional gain in the horizontal direction and decrease the directional gain in the vertical direction.

さらに、実施の形態１のアンテナ装置と同様、アンテナ導体に透明導電膜を用いてもよい。これにより、景観を改善できるアンテナ装置を得ることができる。 Furthermore, as with the antenna device of embodiment 1, a transparent conductive film may be used for the antenna conductor. This makes it possible to obtain an antenna device that can improve the appearance.

実施の形態３．
上記実施の形態１のアンテナ装置１０は、水平方向への放射を向上するようにしたものである。次に、図１３を参照して、動作周波数帯域を広げることができるアンテナ装置３０を実施の形態３として示す。 Embodiment 3.
The antenna device 10 of the first embodiment is designed to improve radiation in the horizontal direction. Next, an antenna device 30 capable of widening the operating frequency band will be shown as a third embodiment with reference to FIG.

図１３は、実施の形態３によるアンテナ装置３０の概略構成を示す図である。実施の形態１によるアンテナ装置１０の構成との差異は、アンテナ装置３０は、ボウタイ形状のスロット３２を有するアンテナ導体３１を備える点である。その他の構成については同様であり、アンテナ装置３０も、給電点１３と、グランド導体１４と、コーナー短絡導体１５と、を備える。 Figure 13 is a diagram showing the schematic configuration of an antenna device 30 according to embodiment 3. The difference from the configuration of antenna device 10 according to embodiment 1 is that antenna device 30 includes an antenna conductor 31 having a bowtie-shaped slot 32. The rest of the configuration is similar, and antenna device 30 also includes a feed point 13, a ground conductor 14, and a corner short-circuit conductor 15.

図１３に示されているように、スロット３２の幅は給電点１３から±Ｙ側に向かって幅がテーパ状に広がっており、スロット３２の形状はボウタイ形状になっている。アンテナ装置３０は、スロット幅が広いスロット３２を有するアンテナ導体３１を備えるが、その他の構成については実施の形態１のアンテナ装置１０と同様であるので、アンテナ装置３０の動作についてはアンテナ装置１０と同様に考えることができる。また、一般的に、スロットをテーパ状に広げることでアンテナ装置として広帯域化ができることが知られている。13, the width of the slot 32 tapers from the feed point 13 toward the ±Y side, and the shape of the slot 32 is a bowtie shape. The antenna device 30 includes an antenna conductor 31 having a slot 32 with a wide slot width, but other configurations are similar to the antenna device 10 of embodiment 1, so the operation of the antenna device 30 can be considered to be similar to that of the antenna device 10. It is also generally known that the bandwidth of an antenna device can be broadened by widening the slot in a tapered shape.

以上のように、実施の形態３によるアンテナ装置３０はボウタイ状のスロット３２を有するアンテナ導体３１を備えるので、アンテナ装置３０は、実施の形態１によるアンテナ装置１０の効果に加えて、インピーダンス特性が広帯域化されるという効果を奏する。なお、実施の形態２のように６本の短絡導体を備えるようにアンテナ装置３０を変形した場合であっても、広帯域化を図ることは可能である。As described above, the antenna device 30 according to the third embodiment includes the antenna conductor 31 having the bowtie-shaped slot 32, and therefore the antenna device 30 has the effect of broadening the impedance characteristics in addition to the effect of the antenna device 10 according to the first embodiment. It should be noted that even if the antenna device 30 is modified to include six short-circuit conductors as in the second embodiment, it is still possible to achieve a broadband characteristic.

実施の形態４．
上記実施の形態１のアンテナ装置１０は、アンテナ導体１１として平板状の導体を用いる。次に、図１４を参照して、アンテナ導体が線状導体によって格子状に構成された態様のアンテナ装置４０を実施の形態４として示す。 Embodiment 4.
The antenna device 10 of the first embodiment uses a flat conductor as the antenna conductor 11. Next, with reference to Fig. 14, an antenna device 40 in which the antenna conductor is configured in a lattice shape by linear conductors is shown as a fourth embodiment.

図１４は、実施の形態４によるアンテナ装置４０の概略構成を示す図である。実施の形態１によるアンテナ装置１０の構成との第１の差異は、アンテナ装置４０は、アンテナ導体１１に代えてアンテナ導体４１を備える点である。アンテナ導体４１は、格子の一辺が１／１０λ以下となるように複数の線状導体を格子状に形成することにより作製することができる。このようにアンテナ導体４１を作製することにより、アンテナ導体４１を、アンテナ導体１１のようなスロット付き金属平板と電気的に等価なアンテナ導体とすることができる。なお、線状導体は金属パイプ等のような太さを持った柱状導体であってもよい。 Figure 14 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device 40 according to embodiment 4. The first difference from the configuration of the antenna device 10 according to embodiment 1 is that the antenna device 40 includes an antenna conductor 41 instead of the antenna conductor 11. The antenna conductor 41 can be fabricated by forming a plurality of linear conductors into a lattice shape so that one side of the lattice is 1/10λ or less. By fabricating the antenna conductor 41 in this manner, the antenna conductor 41 can be an antenna conductor electrically equivalent to a metal plate with slots such as the antenna conductor 11. The linear conductor may be a columnar conductor having a thickness such as a metal pipe.

また、実施の形態１によるアンテナ装置１０の構成との第２の差異は、アンテナ装置４０は、グランド導体１４に代えて、網目サイズが１/１００λ以下の十分に細かい網状のグランド導体４２を備える点である。The second difference from the configuration of the antenna device 10 according to embodiment 1 is that the antenna device 40 has a sufficiently fine mesh-like ground conductor 42 with a mesh size of 1/100λ or less instead of the ground conductor 14.

アンテナ導体４１が格子状で、グランド導体４２が網状であっても、アンテナ装置４０の電気的特性は実施の形態１によるアンテナ装置１０の電気的特性と変わらないため、アンテナ装置４０の動作についてはアンテナ装置１０と同様に考えることができる。Even though the antenna conductor 41 is lattice-shaped and the ground conductor 42 is mesh-shaped, the electrical characteristics of the antenna device 40 are the same as those of the antenna device 10 according to embodiment 1, and therefore the operation of the antenna device 40 can be considered to be similar to that of the antenna device 10.

また、格子状および網状の構成を採用することにより、アンテナ装置４０を低周波帯レーダ用のアンテナとして用いた場合に、アンテナ装置４０の組立、分解、および運搬が容易となり、設置性を向上させることができる。 In addition, by adopting a lattice and mesh configuration, when the antenna device 40 is used as an antenna for low-frequency band radar, the antenna device 40 can be easily assembled, disassembled, and transported, improving installability.

以上のように、実施の形態４によるアンテナ装置４０によれば、複数の線状導体を格子状に形成したアンテナ導体４１と網状のグランド導体４２を備えるので、実施の形態１によるアンテナ装置の効果に加えて、設置性を向上させることができる。なお、実施の形態４によるアンテナ装置４０を、実施の形態２のように６本の短絡導体を備えるように、または実施の形態３のようにボウタイ形状のスロットを有するように変形してもよい。このように変形した場合であっても、変形により得られるアンテナ装置の電気的特性はアンテナ装置４０の電気的特性と変わらないため、設置性の向上を図ることが可能である。As described above, according to the antenna device 40 of the fourth embodiment, the antenna conductor 41 is formed by forming a plurality of linear conductors into a lattice shape, and the mesh-shaped ground conductor 42 is provided, so that in addition to the effect of the antenna device of the first embodiment, the ease of installation can be improved. The antenna device 40 of the fourth embodiment may be modified to include six short-circuit conductors as in the second embodiment, or to include a bowtie-shaped slot as in the third embodiment. Even in such a modification, the electrical characteristics of the antenna device obtained by the modification are the same as those of the antenna device 40, so that the ease of installation can be improved.

＜付記＞
以上で説明した種々の実施形態のいくつかの側面について、以下のとおりまとめる。 <Additional Notes>
Certain aspects of the various embodiments described above are summarized below.

（付記１）
付記１のアンテナ装置は、グランド導体（１４；４２）と、前記グランド導体と対向するように配置された、スロットを有する平面状のアンテナ導体（１１；３１；４１）と、前記スロットを跨って前記アンテナ導体に設けられた、前記アンテナ導体に給電して前記スロットを励振する２つの給電点（１３）と、前記アンテナ導体と前記グランド導体を接続する複数の短絡導体（１５；２１）と、を備える。 (Appendix 1)
The antenna device of Supplementary Note 1 comprises a ground conductor (14; 42), a planar antenna conductor (11; 31; 41) having a slot arranged opposite the ground conductor, two feeding points (13) provided on the antenna conductor across the slot for feeding power to the antenna conductor to excite the slot, and a plurality of short-circuit conductors (15; 21) connecting the antenna conductor and the ground conductor.

（付記２）
付記２のアンテナ装置は、付記１に記載されたアンテナ装置であって、前記アンテナ導体は方形である。 (Appendix 2)
The antenna device of Supplementary Note 2 is the antenna device described in Supplementary Note 1, wherein the antenna conductor is rectangular.

（付記３）
付記３のアンテナ装置は、付記１または２に記載されたアンテナ装置であって、前記複数の短絡導体は、前記アンテナ導体の４隅に１本ずつ配置された４本のコーナー短絡導体（１５）を含む。 (Appendix 3)
The antenna device of Supplementary Note 3 is the antenna device described in Supplementary Note 1 or 2, wherein the plurality of short-circuiting conductors include four corner short-circuiting conductors (15) arranged one at each of the four corners of the antenna conductor.

（付記４）
付記４のアンテナ装置は、付記１から３のいずれか１つに記載されたアンテナ装置であって、前記スロットはＨ状に形成されている。 (Appendix 4)
The antenna device of Supplementary Note 4 is the antenna device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, wherein the slot is formed in an H-shape.

（付記５）
付記５のアンテナ装置は、付記４に記載されたアンテナ装置であって、前記複数の短絡導体は、前記４本のコーナー短絡導体（１５）と、前記４本のコーナー短絡導体から等距離にある２本のエッジ短絡導体（２１）であって、前記２本のエッジ短絡導体は、平面視において、前記２本のエッジ短絡導体のうちの１つと前記４本のコーナー短絡導体のうちの２つとを結ぶ想像線が、Ｈ状に形成されたスロットの両側のスリットを接続する交差スリットと平行となるように配置されている。 (Appendix 5)
The antenna device of Appendix 5 is the antenna device described in Appendix 4, wherein the multiple short-circuiting conductors are the four corner short-circuiting conductors (15) and two edge short-circuiting conductors (21) equidistant from the four corner short-circuiting conductors, and the two edge short-circuiting conductors are arranged such that, in a planar view, an imaginary line connecting one of the two edge short-circuiting conductors and two of the four corner short-circuiting conductors is parallel to an intersecting slit connecting the slits on both sides of the H-shaped slot.

（付記６）
付記６のアンテナ装置は、付記１から３のいずれか１つに記載されたアンテナ装置であって、前記スロットはボウタイ状に形成されている。 (Appendix 6)
The antenna device of Supplementary Note 6 is the antenna device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, wherein the slot is formed in a bowtie shape.

（付記７）
付記７のアンテナ装置は、付記１から３のいずれか１つに記載されたアンテナ装置であって、前記アンテナ導体は透明導電膜である。 (Appendix 7)
The antenna device of Supplementary Note 7 is the antenna device according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, wherein the antenna conductor is a transparent conductive film.

（付記８）
付記８のアンテナ装置は、付記１に記載されたアンテナ装置であって、前記グランド導体（４２）は、網状の導体であり、前記アンテナ導体（４１）は、複数の線状導体が格子状に配置された、スロット付き金属平板と電気的に等価な導体である。 (Appendix 8)
The antenna device of Supplementary Note 8 is the antenna device described in Supplementary Note 1, wherein the ground conductor (42) is a mesh conductor, and the antenna conductor (41) is a conductor electrically equivalent to a slotted metal plate in which a plurality of linear conductors are arranged in a lattice pattern.

（付記９）
付記９のアンテナ装置は、付記８に記載されたアンテナ装置であって、前記アンテナ導体は方形である。 (Appendix 9)
The antenna device of Supplementary Note 9 is the antenna device described in Supplementary Note 8, wherein the antenna conductor is rectangular.

（付記１０）
付記１０のアンテナ装置は、付記８または９に記載されたアンテナ装置であって、前記複数の短絡導体は、前記アンテナ導体の４隅に１本ずつ配置された４本のコーナー短絡導体（１５）を含む。 (Appendix 10)
The antenna device of Supplementary Note 10 is the antenna device described in Supplementary Note 8 or 9, wherein the plurality of short-circuiting conductors include four corner short-circuiting conductors (15) arranged one at each of the four corners of the antenna conductor.

（付記１１）
付記１１のアンテナ装置は、付記８から１０のいずれか１つに記載されたアンテナ装置であって、前記スロットはＨ状に形成されている。 (Appendix 11)
The antenna device of Supplementary Note 11 is the antenna device according to any one of Supplementary Notes 8 to 10, wherein the slot is formed in an H-shape.

（付記１２）
付記１２のアンテナ装置は、付記１１に記載されたアンテナ装置であって、前記複数の短絡導体は、前記４本のコーナー短絡導体（１５）と、前記４本のコーナー短絡導体から等距離にある２本のエッジ短絡導体（２１）であって、前記２本のエッジ短絡導体は、平面視において、前記２本のエッジ短絡導体のうちの１つと前記４本のコーナー短絡導体のうちの２つとを結ぶ想像線が、Ｈ状に形成されたスロットの両側のスリットを接続する交差スリットと平行となるように配置されている。 (Appendix 12)
The antenna device of Appendix 12 is the antenna device described in Appendix 11, wherein the plurality of short-circuiting conductors are the four corner short-circuiting conductors (15) and two edge short-circuiting conductors (21) equidistant from the four corner short-circuiting conductors, and the two edge short-circuiting conductors are arranged such that, in a planar view, an imaginary line connecting one of the two edge short-circuiting conductors and two of the four corner short-circuiting conductors is parallel to an intersecting slit connecting the slits on both sides of an H-shaped slot.

（付記１３）
付記１３のアンテナ装置は、付記８から１０のいずれか１つに記載されたアンテナ装置であって、前記スロットはボウタイ状に形成されている。 (Appendix 13)
The antenna device of Supplementary Note 13 is the antenna device according to any one of Supplementary Notes 8 to 10, wherein the slot is formed in a bowtie shape.

なお、実施形態を組み合わせたり、各実施形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It is possible to combine embodiments, or modify or omit each embodiment as appropriate.

高周波帯レーダであれば、用いるアンテナの物理サイズが小形であるため、利得が高い放射方向がレーダ対象物を向くようにアンテナを配置することは可能である。しかしながら、海洋レーダに用いられるような低周波帯レーダであれば、用いるアンテナの物理サイズが大形であるため、利得が高い放射方向がレーダ対象物を向くようにアンテナを配置することが困難である。例えば、特許文献１のアンテナ装置の放射板が設けられた面がレーダ対象物を向くようにアンテナを配置することが困難である。本開示のアンテナ装置によれば、スロットが設けられたアンテナ導体板に対して平行な方向への指向性利得が従来よりも向上されているので、アンテナ導体板に対して平行な方向の放射をレーダ対象物に照射することができる。このように、本開示のアンテナ装置は、海洋レーダ等の低周波帯レーダのアンテナ装置として用いることができる。In the case of a high-frequency band radar, the physical size of the antenna used is small, so it is possible to arrange the antenna so that the radiation direction with high gain faces the radar target. However, in the case of a low-frequency band radar such as that used for marine radar, the physical size of the antenna used is large, so it is difficult to arrange the antenna so that the radiation direction with high gain faces the radar target. For example, it is difficult to arrange the antenna so that the surface on which the radiation plate of the antenna device of Patent Document 1 is provided faces the radar target. According to the antenna device of the present disclosure, the directional gain in the direction parallel to the antenna conductor plate with the slots is improved compared to the conventional case, so that radiation in the direction parallel to the antenna conductor plate can be irradiated to the radar target. In this way, the antenna device of the present disclosure can be used as an antenna device for low-frequency band radar such as marine radar.

１０アンテナ装置、１０Ｃアンテナ装置、１１アンテナ導体、１２スロット、１３給電点、１４グランド導体、１５コーナー短絡導体、１６キャビティ導体、２０アンテナ装置、２１エッジ短絡導体、３０アンテナ装置、３１アンテナ導体、３２スロット、４０アンテナ装置、４１アンテナ導体、４２グランド導体。 10 Antenna device, 10C Antenna device, 11 Antenna conductor, 12 Slot, 13 Feed point, 14 Ground conductor, 15 Corner short-circuiting conductor, 16 Cavity conductor, 20 Antenna device, 21 Edge short-circuiting conductor, 30 Antenna device, 31 Antenna conductor, 32 Slot, 40 Antenna device, 41 Antenna conductor, 42 Ground conductor.

Claims

A ground conductor;
a planar antenna conductor having a slot, the planar antenna conductor being disposed so as to face the ground conductor;
a feeding point provided on the antenna conductor across the slot, for feeding power to the antenna conductor to excite the slot;
a plurality of short-circuit conductors connecting the antenna conductor and the ground conductor;
Equipped with
The slot is H-shaped .
Antenna device.

The antenna device according to claim 1, wherein the antenna conductor is rectangular.

The plurality of short-circuit conductors include four corner short-circuit conductors arranged at four corners of the antenna conductor,
3. An antenna device according to claim 2.

The plurality of short-circuiting conductors include the four corner short-circuiting conductors and two edge short-circuiting conductors equidistant from the four corner short-circuiting conductors,
The two edge short-circuiting conductors are arranged such that, in a plan view, an imaginary line connecting one of the two edge short-circuiting conductors and two of the four corner short-circuiting conductors is parallel to an intersecting slit connecting the slits on both sides of the H-shaped slot.
4. An antenna device according to claim 3 .

A ground conductor;
a planar antenna conductor having a slot, the planar antenna conductor being disposed so as to face the ground conductor;
a feeding point provided on the antenna conductor across the slot, for feeding power to the antenna conductor to excite the slot;
a plurality of short-circuit conductors connecting the antenna conductor and the ground conductor;
Equipped with
The slot is formed in a bowtie shape .
Antenna device.

The antenna device according to claim 3 , wherein the antenna conductor is a transparent conductive film.

The antenna device according to claim 5 , wherein the antenna conductor is a transparent conductive film.

the ground conductor is a mesh conductor,
The antenna conductor is a conductor electrically equivalent to a slotted metal plate, in which a plurality of linear conductors are arranged in a lattice pattern.
2. The antenna device according to claim 1.

The antenna device according to claim 8, wherein the antenna conductor is rectangular.

The plurality of short-circuit conductors include four corner short-circuit conductors arranged at four corners of the antenna conductor,
10. An antenna device according to claim 9.

The plurality of short-circuiting conductors include the four corner short-circuiting conductors and two edge short-circuiting conductors equidistant from the four corner short-circuiting conductors,
The two edge short-circuiting conductors are arranged such that, in a plan view, an imaginary line connecting one of the two edge short-circuiting conductors and two of the four corner short-circuiting conductors is parallel to an intersecting slit connecting the slits on both sides of the H-shaped slot.
11. An antenna device according to claim 10 .

A ground conductor;
a planar antenna conductor having a slot, the planar antenna conductor being disposed so as to face the ground conductor;
a feeding point provided on the antenna conductor across the slot, for feeding power to the antenna conductor to excite the slot;
a plurality of short-circuit conductors connecting the antenna conductor and the ground conductor;
Equipped with
The slot is formed in a bowtie shape;
the ground conductor is a mesh conductor,
The antenna conductor is a conductor electrically equivalent to a slotted metal plate, in which a plurality of linear conductors are arranged in a lattice pattern.
Antenna device.

The antenna device according to claim 12, wherein the antenna conductor is rectangular.