CN118435461A - 贴片天线以及天线装置 - Google Patents
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Abstract
贴片天线具有:辐射元件;电介质,其位于所述辐射元件的一面之侧;和第1金属体,其位于所述辐射元件的所述一面之侧的相反侧,且位于与所述辐射元件的波源对应的位置,所述辐射元件位于所述电介质与所述第1金属体之间,所述第1金属体在从与所述辐射元件的所述一面垂直的方向观察的俯视观察时,与所述辐射元件的中心不重叠。
Description
技术领域
本发明涉及贴片天线以及天线装置。
背景技术
作为在电介质的一面具有辐射元件的平面天线而具有贴片天线(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-191961号公报
发明内容
然而,因贴片天线的构成会导致从低仰角至高仰角中的至少一部分仰角的轴比恶化,由此,有时为了改善轴比,在辐射元件的上方设置有金属体。
但是,若在辐射元件的上方设置金属体,则在辐射元件与金属体之间产生的寄生电容会变大,贴片天线的阻抗会变化。该结果为,为了使贴片天线在所希望的频带工作,例如需要增大或缩小辐射元件的尺寸。
本发明的一个目的为,抑制贴片天线的输入阻抗的变化。本发明的其他目的根据本说明书的记载而明晰。
本发明的一个方式为一种贴片天线,其中,具有:辐射元件;电介质,其位于所述辐射元件的一面之侧;和第1金属体,其位于所述辐射元件的所述一面之侧的相反侧,且位于与所述辐射元件的波源对应的位置,所述辐射元件位于所述电介质与所述第1金属体之间,所述第1金属体在从与所述辐射元件的所述一面垂直的方向观察的俯视观察时,与所述辐射元件的中心不重叠。
本发明的一个方式为一种天线装置,其具有:壳体;底座,其与所述壳体一同形成收容空间;贴片天线,其收容于所述收容空间内,并应对第1频带的电波;和至少一个天线,其应对与所述第1频带不同的第2频带的电波,所述贴片天线具有:电介质;位于所述电介质的上表面侧的辐射元件;和位于所述辐射元件的波源的上方的第1金属体,所述第1金属体在从与所述辐射元件的上表面垂直的方向观察的俯视观察时,与所述辐射元件的中心不重叠,在所述第1金属体与所述辐射元件之间产生电气耦合。
根据本发明的一个方式,能够抑制贴片天线的输入阻抗的变化。
附图说明
图1是表示车辆用天线装置10的构成的图。
图2A是用于说明贴片天线的图。
图2B是用于说明贴片天线的图。
图2C是用于说明贴片天线的图。
图3是表示车辆用天线装置11的构成的图。
图4是贴片天线35的分解立体图。
图5是贴片天线35的剖视立体图。
图6是表示辐射元件41与金属体46的位置关系一例的图。
图7是表示贴片天线30的特性的图。
图8是表示贴片天线35的特性的图。
图9A是表示辐射元件以及金属体的其他实施方式的一例的图。
图9B是表示辐射元件以及金属体的其他实施方式的一例的图。
图10是表示辐射元件以及金属体的其他实施方式的一例的图。
图11是表示车辆用天线装置12的构成的图。
图12是表示车辆用天线装置13的构成的图。
图13是贴片天线127的立体图。
图14是贴片天线127的分解立体图。
图15是表示贴片天线125的特性的图。
图16是表示贴片天线127的特性的图。
图17是表示车辆用天线装置14的构成的图。
图18是表示车辆用天线装置15的构成的图。
图19是表示车辆用天线装置16的构成的图。
图20A是表示贴片天线的主体部300的一例的图。
图20B是表示贴片天线的主体部300的一例的图。
图21A是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。
图21B是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。
图21C是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。
图21D是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。
图21E是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。
图22是贴片天线502的立体图。
图23是表示贴片天线502的周围的电力线的示意图。
图24A是用于说明馈电线510、511的配置的示意图。
图24B是用于说明馈电线510、511的配置的示意图。
图24C是用于说明馈电线510、511的配置的示意图。
图25是图22的E-E线的剖视立体图。
图26A是用于说明金属底座500以及贴片天线502的一例的图。
图26B是用于说明贴片天线502与屏蔽部件的关系的图。
图27是表示贴片天线502的周围的电力线的示意图。
图28是表示车辆用天线装置17(18、19)的构成的图。
图29是贴片天线600的立体图。
图30是贴片天线600的分解立体图。
图31是贴片天线601的立体图。
图32是贴片天线601的分解立体图。
图33是贴片天线602的立体图。
图34是贴片天线602的分解立体图。
具体实施方式
通过本说明书以及附图的记载,至少以下事项变得明晰。
以下,参照附图说明本发明的优选实施方式。针对各附图中所示的相同或同等的构成要素、部件等标注同一附图标记,并适当省略重复说明。
===车辆用天线装置10===
图1是表示车辆用天线装置10的构成的图。车辆用天线装置10是安装于车辆(未图示)上表面的车顶的装置,构成包括天线底座20、基板21、壳体22、贴片天线30以及天线31~33。在此,“车辆”是指,汽车和工程用设备等的带车轮的乘用物。
图1中,将安装有车辆用天线装置10的车辆的前后方向设为x方向,将与x方向垂直的左右方向设为y方向,将与x方向和y方向垂直的垂正方向设为z方向。另外,从车辆的驾驶席来看,将前侧设为+x方向,将右侧设为+y方向,将天空方向(上方向)设为+z方向。以下,本实施方式中,将车辆用天线装置10的前后、左右、以及上下的各方向设为与车辆的前后、左右、以及上下的方向相同来进行说明。
天线底座20是成为车辆用天线装置10的底面的板状部件。天线底座20是包括作为车辆用天线装置10的接地部发挥功能的金属底座(未图示)的树脂制绝缘底座。天线底座20可以为,例如仅由金属底座构成。
天线底座20虽然设为包括金属底座的绝缘底座,但并不限于此。例如,天线底座20可以仅由金属底座或金属板构成,也可以安装有绝缘底座、或者金属板等其他部件。另外,天线底座20也可以包括绝缘底座和金属板,也可以包括绝缘底座、金属底座和金属板。另外,也可以构成为,不使用绝缘底座,以将金属底座包围的方式使用防水用的垫。
基板21是供后述的贴片天线30等安装的电路基板,设于天线底座20的表面。在基板21上安装有贴片天线30、天线31~33的四个天线。
壳体22是通过将天线底座20覆盖而与天线底座20一同形成供贴片天线30等收容的收容空间的部件(所谓的雷达天线穹顶)。壳体22是具有电磁波透过性的合成树脂(例如ABS树脂)制的壳体,具有前方低且高度随着趋向后方而变高的鲨鱼鳍形状。
贴片天线30例如是用于接收全球测位卫星系统(GNSS:Global NavigationSatellite System)用的L1频段(中心频率:1575.42MHz)、以及L5频段(中心频率:1176.45MHz)的电波的天线。贴片天线30具有由陶瓷等电介质材料形成的电介质40、与L1频段以及L5频段的电波对应的辐射元件41、以及金属体42。随后详细说明金属体42。
天线31是与LTE(Long Term Evolution)等远程通信用的电波对应的天线。天线31例如应对700MHz~5.0GHz频段的电波。
天线32例如是用于接收AM/FM广播用电波的天线。具体地,天线32例如接收522kHz~1710kHz的AM播放用电波和76MHz~108MHz的FM播放用电波。天线32的构成包括电容加载元件50、以及螺旋元件(未图示)。
天线33例如是与V2X(Vehicle-to-Everything)用的电波对应的天线。在车辆用天线装置10上设有上述的四个天线,但并不限于此。例如,可以不设置天线31~33中的任意一个。另外,也可以在车辆用天线装置10中设置更多的天线。
<<<金属体42的详细构造>>>
金属体42是为了提高贴片天线30的轴比而设于辐射元件41的上方的大致正方形的顶板(或者顶部电容板)。本实施方式中,金属体42所具有的形状为,大致正方形的金属体42的一边大于大致正方形的辐射元件41的一边。
在此,“金属体”是指,对金属部件进行加工而形成的部件,例如,在金属板等板状的金属部件之外,还包括板状以外的立体形状的金属部件。另外,在金属体例如作为天线的一部分来使用的情况下,金属体有时称为无馈电元件。另外,“大致正方形”也包括至少一部分的角相对于边斜着切缺而形成的形状、和在边的一部分设有切入(凹部)和突出(凸部)而形成的形状。
在此,金属体42由未图示的保持部件所保持,以使金属体42的几何中心和辐射元件41的几何中心在从辐射元件41的表面垂直(+z方向)观察的俯视观察时重叠。
以下,只要没有特别说明,则将金属体42和辐射元件41的“几何中心”仅称为中心。另外,只要没有特别说明,“俯视观察时”是指,在从辐射元件41的表面(本实施方式中,x-y平面)垂直的+z方向上观察平面的情况。
<<<贴片天线30的寄生电容>>>
图2A是用于说明贴片天线30中的寄生电容的示意图。贴片天线30中,例如金属体42与辐射元件41面对面的面积较大,由此在金属体42与辐射元件41之间产生了比较大的寄生电容。
另外,若为了调整贴片天线30的轴比,例如缩短辐射元件41的表面与金属体42的背面之间的距离D1,则电介质40以及辐射元件41与金属体42之间的寄生电容也变大。该结果为,由于贴片天线30的阻抗也大幅变化,所以为了使贴片天线30在所希望的频带工作,例如需要增大辐射元件41的尺寸。
因此,例如,为了使图1所示的贴片天线30在所希望的频带内恰当工作,有时贴片天线30的尺寸会变大。
<<<贴片天线的波源>>>
然而,对于图2B所示的、由电介质40以及辐射元件41构成的通常的贴片天线,在辐射元件41的中心附近,电流最大,在辐射元件41的外缘的端部(以下有时仅称为端部),电压振幅最大。
该结果为,如图2B示意所示,在辐射元件41的端部与基板21之间产生的电力线会增加,并且辐射元件41的端部成为辐射电磁波(以下仅称为电波)的波源。在此,“波源”是指,辐射元件中电压振幅变大且辐射电波的部位。
通常,当调整贴片天线的轴比时,优选为,将顶板设置在与波源对应的位置(例如从波源辐射的电波的强度高的位置)。因此,本实施方式的贴片天线35(后述)中,例如,如图2C所示,将金属体46配置于波源的上方。虽然详细后述,但金属体46的形状为在俯视观察时将辐射元件41的中心包围的包围形状。因此,通过使用这样的贴片天线35,能够抑制寄生电容的影响。
===车辆用天线装置11(第1实施方式)===
图3是表示包括本实施方式的贴片天线35的车辆用天线装置11的构成图。车辆用天线装置11的构成包括天线底座20、基板21、壳体22、天线31~33、以及贴片天线35。
车辆用天线装置10和车辆用天线装置11中,贴片天线35以外的构成是相同的,由此在此详细说明贴片天线35。
<<<贴片天线35的详细构造>>>
贴片天线35是与贴片天线30同样地用于接收GNSS用的L1频段以及L5频段的电波的天线。如图4、图5所示,贴片天线35具有电介质40、辐射元件41、保持部件45、以及金属体46。在此,图4是贴片天线35的分解立体图,图5是图3的A-A线中的贴片天线35的剖视立体图。
电介质40由陶瓷等电介质材料形成,当从+z方向观察的x-y平面的俯视观察时为大致正方形的箱状部件。本实施方式中,如图5所示,形成有将电介质40贯穿的贯穿孔72。图5中,仅图示了两个贯穿孔72,但实际中,在电介质40上形成有四个贯穿孔72,以使四条馈电线60分别与辐射元件41的四个馈电点71连接。
在电介质40的背面形成有作为地导体膜(或者,地导体板)发挥功能的导体(未图示),地导体膜例如通过粘接剂和双面胶带安装于基板21的接地部(未图示)。虽然为了方便而省略图示,但形成于基板21的接地部、和天线底座20的金属底座(未图示)电连接,作为车辆用天线装置11的接地部发挥功能。
在电介质40的表面形成有大致正方形的导电性的辐射元件41。辐射元件41是与多个频带(例如L1、L5频段)的电波对应的元件,具有设在与各条边对应的位置上的四个狭缝70、和四个馈电点71。
在此,在辐射元件41形成有狭缝70,但也可以没有狭缝70。另外,辐射元件41包括四个馈电点71,但并不限于此,例如,也可以包括一个或者两个馈电点。而且,辐射元件41也可以是纵向长度和横向长度不同的大致长方形的形状。
在此,“大致长方形”与大致正方形同样地也包括角相对于边斜着切缺而形成的形状等。另外,本实施方式中,适当将大致正方形以及大致长方形总称为“大致四边形”。
在电介质40的表面,以将辐射元件41包围的方式设有树脂制的保持部件45。保持部件45是保持金属体46的大致正方形的框状部件,具有以保持部件45的几何中心(中心)为中心的开口部。但是,保持部件45不限定为框状部件。例如,保持部件45可以不具有开口部,可以为将辐射元件41覆盖的构造,也可以为,多个柱状部件沿着电介质40的端部和外缘部配置的构造。
在保持部件45的表面的与y轴平行的两条边各自的中心附近,形成有沿z轴方向延伸的凸部80a、80b。凸部80a、80b分别是例如为了决定金属体46相对于保持部件45的位置而形成的大致正方体形状的突起。
在此,“边的中心”是指,例如保持部件45的表面的与y轴平行的+x侧的边(或者-x侧的边)与从保持部件45的几何中心(以下仅称为“中心”)通过的x方向上的轴所交叉的位置。
金属体46是用于调整贴片天线35的轴比的顶板。金属体46当金属体46配置于保持部件45时,具有在俯视观察时将辐射元件41的中心包围的包围形状(surrounding shape),一体形成。
本实施方式的金属体46与作为大致正方形的框状部件的保持部件45同样地,具有以金属体46的几何中心(中心)为中心地形成有开口部的大致正方形的框状形状。虽然随后详细说明,但金属体46只要能够对贴片天线35抑制寄生电容,同时调整贴片天线35的轴比即可,由此不限于上述形状。
金属体46中,在与y轴平行的+x侧的边、以及-x侧的边的各自的中心附近,形成有凹部81a、81b。本实施方式中,在保持部件45的凸部80a、80b分别与金属体46的凹部81a、81b嵌合的状态下,金属体46配置于保持部件45的表面。
本实施方式中,若保持部件45、以及金属体46重叠于电介质40之上,则金属体46被保持为,在俯视观察时电介质40的中心与形成于金属体46的开口部的中心重叠。本实施方式中,虽然以使电介质40的中心与金属体46的开口部的中心重叠的方式配置,但电介质40的中心与金属体46的开口部只要重叠即可,也可以并非必须使电介质40的中心与金属体46的中心重叠的构造。
这样地,大致正方形的辐射元件41与大致正方形的金属体46中心大致一致,由此贴片天线35能够更加提高轴比。另外,这样的构成中,例如,与金属体46的中心相对于辐射元件41的中心偏离的情况相比,能够使贴片天线35小型化。
===辐射元件41与金属体46的位置关系===
图6是表示辐射元件41与金属体46的位置关系的示意图。图6的上部是辐射元件41和金属体46的俯视图,图6的下部是B-B线处的剖视图。本实施方式中,将从辐射元件41的表面至金属体46的背面的距离设为距离D2。另外,将俯视观察时辐射元件41外缘与金属体46的内缘之间的距离设为距离D3。
<<<关于距离D2>>>
金属体46是用于调整贴片天线35的轴比的部件,由此,本实施方式中,以使辐射元件41与金属体46电气耦合(具体地,电容结合)的方式设定距离D2。
<<<关于距离D3>>>
本实施方式中,俯视观察时,辐射元件41的中心与金属体46的开口部重叠(包含在开口部的区域内),并且,辐射元件41的中心与金属体46的金属部分不重叠。并且,本实施方式中,俯视观察时,以在辐射元件41、和金属体46的金属部分中产生重叠区域的方式设计金属体46的尺寸。金属体46的金属部分是指,金属体46的除了开口部以外的部分。另外,以下,只要没有特别说明,则金属体46是指,金属体46的金属部分。
具体地,调整金属体46的尺寸,使得在俯视观察时,包围形状的金属体46的内缘与辐射元件41的外缘相比位于辐射元件41的中心侧。在这样的情况下,辐射元件41的外缘与金属体46的内缘之间的距离D3为正(>0)。
然而,若距离D3变长,则金属体46与辐射元件41之间的寄生电容变大。因此,本实施方式中,以当俯视观察时,金属体46与辐射元件41的狭缝70为非重叠(金属体46不覆盖辐射元件41的狭缝70)的方式决定金属体46的形状(距离D3)。通过将金属体46设为这样的形状,能够防止贴片天线35的阻抗大幅变化。在此,狭缝70相当于辐射元件41的“开口部”。
另外,本实施方式的贴片天线35中,距离D3设为正,但并不限于此。具体地,金属体46只要以能够调整贴片天线35的轴比的方式配置于与辐射元件41的波源对应的位置即可。因此,也可以为,以在俯视观察时,辐射元件41的外缘与金属体46的内缘重叠(距离D3为零)的方式调整金属体46的形状。另外,也可以为,以在俯视观察时,辐射元件41与金属体46为非重叠(距离D3为负)的方式调整金属体46的形状。
另外,例如在贴片天线35的寄生电容小的情况下,也可以为,在俯视观察时,金属体46与狭缝70重叠。
===关于贴片天线30的特性===
图7是表示车辆用天线装置10的贴片天线30的VSWR(Voltage Standing WaveRatio;电压驻波比)与频率的关系的图。图7中,当使辐射元件41与金属体42之间的距离D1从D1=7mm(实线)变化为D1=2mm(虚线)时,寄生电容会增加。该结果为,贴片天线30的阻抗变化,L1频段以及L5频段的各自中VSWR为最小的频率变高。
因此,为了在将距离D1设为2mm的同时使贴片天线30在所希望的频带域内工作,例如需要再次调整辐射元件41的尺寸。
===关于贴片天线35的特性===
图8是表示车辆用天线装置11的贴片天线35的VSWR与频率的关系的图。图8中,即使在使辐射元件41与金属体42之间的距离D2从D2=7mm(实线)变化为D2=2mm(虚线)的情况下,VSWR的特性也几乎不会变化。
因此,例如,贴片天线35中,即使在将距离D2例如设为2mm的情况下,也能够抑制贴片天线35的阻抗变化。因此,贴片天线35中,能够在抑制对贴片天线35的阻抗的影响的同时,调整轴比。
===贴片天线35的其他实施方式===
<<<金属体的其他实施方式>>>
本实施方式的金属体46具有将辐射元件41的中心完全包围的包围形状,但并不限于此。例如,如图9A所示,包围形状的金属体49也可以为,包括四个金属板90a~90d,在金属板90a~90d之间具有间隙部,将辐射元件41的中心包围。
在此,金属体49在金属板90a、90d之间、在金属板90a、90d之间、在金属板90a、90d之间、在金属板90a、90d之间,分别具有间隔部。然而,金属体49也可以构成为,相邻的金属板90a~90d中的至少一处由导体等连接。在这样的情况下,距离D3例如能够由金属板90a的辐射元件41的中心侧的边与辐射元件41的外缘所规定。
如图9A所示,金属体49的金属部分(即,金属板90a~90d)只要具有没有覆盖辐射元件41的中心且配置于与辐射元件41的波源对应的位置的形状即可。通过设为这样的配置,能够抑制贴片天线的阻抗的变化。
<<<辐射元件以及金属体的其他实施方式>>>
另外,本实施方式中,辐射元件41设为大致正方形,但并不限于此,例如,也可以为圆形、椭圆形、包括大致正方形以及大致长方形的大致四边形以外的大致多边形。例如,图9B中表示具有馈电点75的圆形的辐射元件51。
相对于这样的辐射元件51,可以使用将辐射元件51的中心以圆形包围的包围形状的金属体91。该情况下,距离D3能够由金属体91的内缘和辐射元件51的外缘规定。
这样地,金属体可以为,例如圆形、椭圆形、大致四边形以外的大致多边形的包围形状。并且,金属体优选为具有如下形状:在俯视观察时,将辐射元件的中心包围,且与辐射元件的波源(端部)重叠。
上述那样地,“金属体将辐射元件的中心包围”可以为,例如,如图6所示,金属体将辐射元件的中心无间隙地完全包围,也可以为,如图9A所示,多个金属部件含带间隙部将辐射元件的中心包围。这样的情况下,多个金属部件相当于“金属体”。在此,多个金属部件含带间隙部将辐射元件的中心包围的状态也包括,例如,不具有图9A的金属板90a~90d中的任意一个金属板的状态。
另外,在金属体被使用于与线偏振波对应的辐射元件的情况下,金属体仅具备在电波从辐射元件的波源辐射的方向上即可。因此,这样的情况下,金属体并非必须为包围形状。假设,在图9A中,仅在辐射元件41的x轴方向的边上具有波源的情况下,金属板90a~90d中仅具有两个金属板90b、90d即可。即使在这样的情况下,也能够获得与本实施方式同样的效果。
<<<辐射元件包括两个电极的情况>>>
图10是表示包括两个电极的辐射元件92与金属体96的关系的示意图。辐射元件92具有大致正方形状的导体图案(金属图案)93(第1电极)、和将导体图案(金属图案)93包围的包围形状的导体图案(金属图案)94(第2电极)。在导体图案93与导体图案94之间,形成有作为不具有导电性图案的区域(电介质40的表面露出的区域)的开口部95。
在这样的情况下,金属体96优选具有如下形状:在俯视观察时,与辐射元件92的外侧的导体图案93重叠,同时与开口部95为非重叠。通过将金属体96设为这样的形状,能够缩小辐射元件92与金属体96之间的寄生电容,由此能够抑制贴片天线的阻抗的变化。
<<<其他>>>
本实施方式中,贴片天线构成为,由电介质和辐射元件构成的主体部为一层,但并不限于此,也可以为层叠型和多层型的贴片天线。这样的情况下,只要按照上述条件(例如D3>0)相对于设于贴片天线的最上层的辐射元件配置金属体即可。随后详细说明层叠型和多层型的贴片天线。
===车辆用天线装置12===
图11是表示车辆用天线装置12的构成的图。车辆用天线装置12的构成包括壳体22、天线底座100、金属底座110、天线120、126、无馈电元件121、122、贴片天线125、基板130~132。
天线底座100是与壳体22一同形成收容空间、且成为车辆用天线装置13的底面的板状部件。天线底座100例如是树脂制的绝缘底座,作为接地部发挥功能的金属底座110通过多个螺丝(未图示)安装。天线底座100是与天线底座20同样的,由此省略详细说明。
天线120是用于V2X通信的垂直偏振波用的单极天线。天线120是作为接地型的单极天线工作的金属制的棒状部件,设于基板130。基板130设于金属底座110。
无馈电元件121、122是用于在使天线120的前方(+x方向)的增益增加的同时改善指向性的元件。无馈电元件121是,相对于天线120而作为所谓的导波器发挥功能的棒状金属体,与天线120相比设置于前方。无馈电元件122a~122c分别是,相对于天线120作为所谓的反射器发挥功能的棒状金属体,与天线120相比设置于后方。
贴片天线125与贴片天线30同样地是与GNSS用的L1、L5频段对应的天线,安装于设在金属底座110上的基板131。贴片天线125具有电介质40、辐射元件41、以及金属体42、140。
贴片天线125中,相对于贴片天线30的构成(电介质40、辐射元件41、以及金属体42)追加了金属体140。金属体140是与金属体42同样地,为了进一步调整贴片天线125的轴比而设的顶板。
金属体140以使金属体140的背面以距离D10从金属体42的表面离开的方式由保持部件(未图示)保持。金属体140也与金属体42同样地,具有比辐射元件41的面积大且大致正方形的形状。
天线126是用于V2X通信的垂直偏振波用的相控阵天线(collinear antennaarray),安装于设在金属底座110上的基板132。
车辆用天线装置12中,为了改善贴片天线125的轴比,两个金属体42、140设于辐射元件41的上方,但根据金属体42、140的位置,有时例如以金属体140为起因的寄生电容会变大。在图12所示的车辆用天线装置13中,包括如下贴片天线,该贴片天线抑制寄生电容的影响,阻抗的变化不依赖金属体的位置而较小。
===车辆用天线装置13(第2实施方式)===
图12是本实施方式的车辆用天线装置13的立体图。车辆用天线装置13的构成包括壳体22、天线底座100、金属底座110、天线120、126、无馈电元件121、122、贴片天线127、基板130~132。
若对图12的车辆用天线装置13与图11的车辆用天线装置12进行比较,则贴片天线127以外的构成是相同的。因此,在此说明贴片天线127。
<<<贴片天线127>>>
贴片天线127与贴片天线35同样地,是与GNSS用的L1频段以及L5频段的电波对应的天线。图13是贴片天线127的放大图,图14是贴片天线127的分解立体图。
贴片天线127具有电介质40、辐射元件41、保持部件45、47、以及金属体46、48。当贴片天线127设置于基板131时,与贴片天线35同样地,四条馈电线145分别与辐射元件41的四个馈电点71连接。
在此,相对于图4的具有一个金属体46的贴片天线35,贴片天线127进一步设有保持部件47以及金属体48。因此,在此以保持部件47以及金属体48为中心进行说明。
保持部件47是由树脂形成的框状部件,设于第一个金属体46的表面。在保持部件47的背面中,在与y轴平行的两条边各自的中心附近,形成有凹部82a、和凹部82b(图中未图示)。
本实施方式中,凹部82a、82b被设计为,当保持部件47设于金属体46的表面时,在俯视观察时,凹部82a、82b分别与凹部84a、84b重叠。
该结果为,若保持部件45、金属体46以及保持部件47重叠,则凹部81a、82a相对于凸部80a嵌合,凹部81b、82b相对于凸部80b嵌合。
另外,保持部件47的表面中,在与y轴平行的两条边各自的中心附近,形成有凸部83a、83b。金属体48与金属体46同样地,是包围形状的部件(顶板),在与y轴平行的+x侧的边、以及-x侧的边各自的中心附近,形成有凹部84a、84b。
本实施方式中,在保持部件47的凸部83a、83b分别与金属体48的凹部84a、84b嵌合的状态下,金属体48配置于保持部件47的表面。因此,保持部件47的中心与金属体48的中心大致一致。
然而,本实施方式的第一层的保持部件45以使保持部件45的中心与辐射元件41的中心一致的方式设于电介质40之上。因此,保持部件45以使辐射元件41的中心与金属体46的中心一致的方式保持金属体46。
另外,第二层的保持部件47也以使保持部件47的中心与金属体46的中心一致的方式设于金属体46之上。因此,保持部件47以使金属体46的中心与金属体48的中心一致的方式保持金属体48。
贴片天线127这样地构成为,大致正方形的辐射元件41、金属体46、48的中心全都大致一致,由此能够更加提高轴比。另外,这样的构成中,例如,与辐射元件41以及金属体46、48各自的中心偏离的情况相比,能够使贴片天线127小型化。
在此,金属体46相当于在与辐射元件41的上表面(相当于表面)垂直的方向上设置得离辐射元件41最近的“第1金属体”。另外,金属体48相当于在与辐射元件41的上表面垂直的方向上设置得离金属体46最近的“第2金属体”。因此,金属体46设于辐射元件41与金属体48之间。另外,保持部件45相当于“第1保持部件”,保持部件47相当于“第2保持部件”。
===关于贴片天线125的特性===
图15是表示车辆用天线装置12的贴片天线125的VSWR与频率的关系的图。图15中表示当使辐射元件41与金属体42之间的距离D1=7mm(实线)变化为D1=2mm(虚线)时的特性。在此,金属体42与金属体140之间的距离D10为,D10=6.7mm。
如根据图15所知那样,若缩短距离D1,则不仅以金属体42为起因的寄生电容增加,基于金属体140产生的寄生电容也增加。该结果为,贴片天线30的阻抗大幅变化,L1频段以及L5频段各自中VSWR为最小的频率变高。
因此,例如为了在将距离D1设为2mm的同时使贴片天线125在所希望的频带域内工作,例如需要调整辐射元件41的尺寸。
===关于贴片天线127的特性===
图16是表示车辆用天线装置13的贴片天线127的VSWR与频率的关系的图。在此,贴片天线127的金属体46的表面与金属体48的背面之间的距离D20为,例如D20=6.7mm。
图16中,即使在使辐射元件41与金属体42之间的距离D2从D2=7mm(实线)变化为D2=2mm(虚线)的情况下,VSWR的特性的变化也比图15的情况小。
因此,例如,贴片天线127中,即使在将距离D2例如设为2mm的情况下,也能够抑制贴片天线127的阻抗变化。因此,贴片天线127中,能够抑制对贴片天线127的阻抗的影响,同时调整轴比。
===车辆用天线装置14(第3实施方式)===
图17是表示本实施方式的车辆用天线装置14的构成的图。车辆用天线装置14的构成包括壳体22、天线底座100、金属底座110、天线120、126、128、无馈电元件121、122、贴片天线127、以及基板130~132、135。图17中,为了便于构成的理解,省略了贴片天线127中的保持部件45、47。
车辆用天线装置14相对于图12的车辆用天线装置13,追加了天线128。因此,在此以天线128为中心进行说明。
天线128例如是用于接收AM/FM广播用的电波的天线,具有保持架160、螺旋元件(线圈)161、以及电容加载元件162。天线128也可以是,例如接收DAB(Digital AudioBroadcast)波带的其他带域,例如L-Band(1452MHz~1492MHz)等信号的天线。
保持架160是对螺旋元件161以及电容加载元件162进行保持的树脂制部件,安装于金属底座110。在保持架160的圆柱状部分安装有螺旋元件161。并且,螺旋元件161的一端与设于金属底座110的基板135电连接,螺旋元件161的另一端与电容加载元件162电连接。
电容加载元件162是与螺旋元件161一同在所希望的频带共振的元件。电容加载元件162的构成包括分别安装于保持架160的上部的左右侧面的多个金属体。
图17中,为了方便,仅图示了保持架160的上部的左侧的多个金属体,但在右侧,与左侧同样的多个金属体也安装于保持架160。另外,本实施方式中,包括将电容加载元件162的左右的多个金属体连接的金属板(未图示)。
若在这样的车辆用天线装置14上配置贴片天线127,则贴片天线127的特性(例如轴比)有时会受到例如天线128的影响。但是,在贴片天线127上,在波源的上方设有金属体46、48,由此能够调整贴片天线127的轴比。
另外,金属体46、48具有将辐射元件41的中心包围的包围形状,由此能够抑制贴片天线127的阻抗的变化。
===车辆用天线装置15(第4实施方式)===
图18是表示本实施方式的车辆用天线装置15的构成的图。车辆用天线装置15的构成包括壳体22、天线底座100、金属底座110、天线126、128、贴片天线127、129、以及基板131、132、135、136。图18中,为了便于构成的理解,省略了贴片天线127中的保持部件45、47。
车辆用天线装置15代替图17的车辆用天线装置13的天线120等,追加了贴片天线129。因此,在此以贴片天线129为中心进行说明。
贴片天线129例如是用于接收卫星数字广播播放服务(SDARS:Satellite DigitalAudio Radio Service)用的2.3GHz频段的电波的天线。贴片天线129具有电介质170、辐射元件171以及金属体172,安装于金属底座110的表面的基板136。
本实施方式中的电介质170、辐射元件171、以及金属体172分别例如与上述的贴片天线30的电介质40、辐射元件41、以及金属体42同样,由此,在此省略详细说明。
这样地,在具有多个天线的车辆用天线装置15的情况下,贴片天线127有时会受到来自其他天线的影响。本实施方式中,贴片天线127构成为,将辐射元件41的中心包围的包围形状的金属体46、48设于辐射元件41的上方。因此,能够抑制贴片天线127的阻抗的变化,同时调整贴片天线127的轴比。
===车辆用天线装置16(第5实施方式)===
图19是表示本实施方式的车辆用天线装置16的构成的图。车辆用天线装置16的构成包括壳体22、天线底座100、金属底座110、贴片天线127、天线200、以及基板131、137。图19中,为了便于构成的理解,省略了贴片天线127中的保持部件45、47。
天线200是用于V2X通信的垂直偏振波用的天线,安装于设在金属底座110上的基板137。
即使这样的车辆用天线装置16,也与其他实施方式同样地,贴片天线127能够抑制阻抗的变化,同时调整轴比。
===其他===
<<<电波的辐射方向>>>
本实施方式的贴片天线35设为,电波的辐射强度强烈的方向(与波源对应的方向)为+z方向,但并不限于此。例如,也可以构成为,包括贴片天线的电波的辐射强度强烈的方向为+x方向的辐射元件。在这样的情况下,只要将金属体配置于从辐射元件的表面在+x方向上离开的位置,则能够获得与本实施方式同样的效果。
<<<保持部件45、47>>>
另外,保持部件45、47是框状部件,但只要能够以使金属体46、48的位置成为所希望的位置的方式保持,则可以为任何形状(例如支承金属体的四角的支柱)。另外,例如可以为,作为保持部件,例如由树脂形成,使用实心的基台,保持金属体46、48。
而且,也可以为,在壳体22的内侧的一部分安装金属体46、48,将金属体46、48的位置设为所希望的位置。在这种情况下,壳体22相当于“保持部件”。
<<<层叠型的贴片天线>>>
本实施方式中,贴片天线35中,电介质40和辐射元件41仅设有一个,但并不限于此。例如,在将电介质40作为第1电介质,将设于第1电介质的表面的辐射元件41设为第1辐射元件的情况下,也可以包括设于第1辐射元件的上方的第2电介质和设于第2电介质的表面的第2辐射元件。
或者,也可以构成为,具有电介质40和设于电介质40的表面且在其表面以及背面具有辐射元件的其他电介质。也就是说,电介质以及辐射元件的数量不限于一个,可以为两个以上,也可以为层叠型和多层型的构造。
并且,在包括第1以及第2电介质和第1以及第2辐射元件的层叠型构造中,可以在最上方的第2辐射元件的上侧设置本实施方式所说明的多个金属体46、48。在这种情况下,包括第1以及第2电介质、第1以及第2辐射元件、和多个金属体46、48的构成相当于层叠型的贴片天线。
层叠型的贴片天线中,第1辐射元件和第2辐射元件可以在彼此不同的频带中工作。这样地,即使为电介质以及辐射元件的数量为多个的层叠型的贴片天线,也能够获得与本实施方式同样的效果。
图20A、20B是表示层叠型的贴片天线的主体部300的一例的图。层叠型的贴片天线例如是与GNSS用的两个不同频带的电波(例如L1、L2频段的电波)对应的天线。
如作为俯视图的图20A和作为侧视图的图20B的所示,主体部300的构成包括电介质310、311、以及辐射元件320、321。
电介质310是例如与图1的贴片天线30的电介质40同样的部件,设置于基板330。在此,基板330是在背面形成有图案(未图示)的电路基板。
另外,在电介质310的表面形成有大致正方形的导电性的辐射元件320。主体部300中,电介质310(第1电介质)以及辐射元件320(第1辐射元件)构成为,应对第1频率(例如L2频段的频率)。
在辐射元件320的表面设置有电介质311,在电介质311的表面设置有辐射元件321。在此,电介质311(第2电介质)、以及辐射元件321(第2辐射元件)是,主体部300中的应对与第1频率不同的第2频率(例如L1频段的频率)对应的构成。
并且,相对于这样的主体部300,与贴片天线125、127同样地,可以在辐射元件321的上方设置两个金属体。通过设置这样的两个金属体,与贴片天线125、127同样地,能够改善包括主体部300的层叠型贴片天线的轴比。
==贴片天线与接地部件的关系==
然而,若将贴片天线配置于作为接地部发挥功能的接地部件的大致中央,则贴片天线的轴比会提高。在此,“接地部件”只要是作为接地部发挥功能的部件即可,例如可以是金属底座、金属板(所谓的金属平板)、由金属底座以及金属板组合而成的部件。
另外,接地部件的“大致中央”例如包括当俯视观察时看到的接地部件的几何中心,是比所配置的贴片天线的面积(例如当俯视观察贴片天线时看到的面积)小的区域。为了更加改善轴比,优选为,以使贴片天线的几何中心与接地部件的几何中心在俯视观察时重叠的方式相对于接地部件配置贴片天线。
图21A~21E是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。图21A~21E的各自中,上部是俯视图,下部是D-D线处的剖视图。
图21A中,在成为接地部件的金属底座400的表面设有基板401。另外,在基板401的表面设有贴片天线402。在此,贴片天线402以在俯视观察时四边形状的贴片天线402的几何中心与四边形状的金属底座400的几何中心重叠的方式设置。
图21B中,在成为接地部件的金属板410的表面设有贴片天线411。图21B中,贴片天线411也以在俯视观察时四边形状的贴片天线411的几何中心与四边形状的金属板410的几何中心重叠的方式配置。
图21C中,金属底座420和金属板421以作为一个接地部发挥功能的方式连接。另外,在金属底座420的表面设有贴片天线422。在此,贴片天线422也以在俯视观察时使四边形状的贴片天线422的几何中心与由金属底座420以及金属板421形成的接地部件(四边形状)的几何中心重叠的方式配置。
图21D中表示在中央部具有金属底座430的树脂底座431。另外,在金属底座430的表面设有贴片天线432。在此,在俯视观察时,贴片天线432也以使四边形状的贴片天线432的几何中心与四边形状的金属底座430的几何中心重叠的方式配置于金属底座430之上。
图21E中表示在中央部的纸面左侧具有金属底座440的树脂底座441。与图21D的情况同样地,贴片天线442以使四边形状的贴片天线442的几何中心与四边形状的金属底座440的几何中心重叠的方式配置于金属底座440之上。
通过在图21A~21E所例举的位置配置贴片天线,能够抑制贴片天线的指向性的歪曲,提高轴比。图21A~21E中,为了方便,分别将贴片天线以及接地部件(例如金属底座)画为四边形,但并不限于此,可以为任何形状。在此,只要以使俯视观察时的贴片天线的几何中心成为接地部件的“大致中央”,优选为,与几何中心重叠的方式配置贴片天线即可。
另外,图21A~21E中的贴片天线不限于由通常的电介质以及辐射元件构成的贴片天线。例如,也可以是图3的贴片天线35、和具有图20A、20B的层叠型的主体部300的贴片天线。
==关于馈电线的配置==
图22是贴片天线的一例的立体图。图22的贴片天线例如包含于与图12同样的车辆用天线装置,但在此为了方便,仅图示贴片天线周边的构成。具体地,图22中,描绘有金属底座500、基板501、贴片天线502、馈电线510、511以及螺丝520~523。
金属底座500与图12的天线装置13的金属底座110同样地,是作为接地部发挥功能的板状部件,基板501通过五个螺丝(螺丝520~523、以及螺丝524(后述))安装。另外,在金属底座500上,以能够将馈电线510、511(后述)与车辆用天线装置的外部的装置连接的方式设有将金属底座500贯穿的开口530。
基板501与图12的基板131同样地,是在背面形成有图案(未图示)并供贴片天线502配置的电路基板。贴片天线502例如是与GNSS的L1频段以及L2频段对应的天线,具有电介质550以及辐射元件350。辐射元件350与辐射元件41同样,由此在此省略详细说明。
馈电线510、511是将贴片天线502与车辆用天线装置的外部的装置连接的同轴线缆。馈电线510、511的各自的内导体(未图示)经由从电介质550的导通孔(未图示)或设于电介质550的贯穿孔通过的导体(未图示)等,与辐射元件350的馈电点361连接,外导体(未图示)例如与基板501的背面的接地部分连接。
在此,设为两条馈电线510、511与四个馈电点361连接,但并不限于此。例如,在辐射元件具有两个馈电点的情况下,馈电线510、511可以与两个馈电点连接。另外,虽然详细后述,但本实施方式中,基板501的接地部分与金属底座500电连接。
然而,当贴片天线502工作时,贴片天线502的辐射元件350与金属底座500之间的电场会变化。图23是表示贴片天线502与金属底座500之间的电力线的示意图。如图23所示,与贴片天线502连接的馈电线510、511受到电场的影响。该结果为,有时馈电线510、511分别根据电场的影响而产生泄漏电流。
假设,馈电线510、511中的馈电线510比馈电线511更多地受到电场的影响的情况下,馈电线510所产生的泄漏电流变大。该结果为,贴片天线502的指向性恶化。
因此,本实施方式中,以使馈电线510、511各自受到的电场的影响相等的方式配置馈电线510和馈电线511。
图24A~24C是说明基板501的背面中的馈电线的配置的示意图。图24A是从-z方向观察图22的金属底座500的示意图,首先,参照图24A,说明馈电线的配置。
图24A~24C的示意图中,为了方便,图示为,在俯视观察时四边形状的贴片天线502的几何中心与四边形状的基板501的几何中心重叠,但并不限于此。
连接部560、561分别是供安装于基板501的背面的馈电线510、511的内导体连接的导电性部件。在此,连接部560和连接部561在基板501的背面中,相对于从贴片天线502的几何中心通过的x方向上的轴而配置在对称位置。
并且,图22(图24A)的实施方式中,馈电线510和馈电线511从连接部560、561至开口530,以相对于从贴片天线502的几何中心通过的x方向上的轴成为对称的方式配置。通过设为这样的配置,能够使连接部560、561从贴片天线502的电场受到的影响大致相等。
在此,将馈电线510和馈电线511的配置设为相对于从贴片天线502的几何中心通过的x方向上的轴为“对称”,但只要使馈电线510、511各自受到的电场的影响大致相等即可。因此,馈电线510和馈电线511可以为,相对于从贴片天线502的几何中心通过的x方向上的轴为大致对称,使得电场的影响大致相等。
另外,来自贴片天线502的电场根据离贴片天线502的距离而变小。因此,只要使馈电线510和馈电线511中的例如电场的影响比较大的引脚部分大致对称地配置即可。在此,“馈电线的引脚部分”是指,馈电线中,例如从连接部至馈电线以直线状引出的部位(馈电线弯折的部位)为止的部分。
图24B以及图24C是表示馈电线510、511的其他配置的一例的图。即使为这样的配置,馈电线510、511所受到的电场的影响大致相等,由此也能够改善贴片天线502的指向性。
==关于基板501的接地功能的强化==
然而,为了抑制电场对馈电线510、511的影响而有效的是,强化以覆盖馈电线510、511的一部分的方式设置的基板501的接地功能。因此,图22的实施方式中,在基板501的四个角的螺丝520、522~524的基础上,还设有螺丝521,由此,缩小金属底座500与基板501的接地部之间的阻抗。
图25是图22的实施方式的E-E线中的剖视立体图。在此,在基板501的背面安装有未图示的各种元件(例如电容器和线圈)。因此,在金属底座500形成有大致正方体形状的凹陷的空间570,使得在安装有这些元件的状态下,基板501安装于金属底座500。
在空间570的四个角形成有支承基板501的支承部580、582~584。而且,在本实施方式中,在支承部580与支承部582之间,形成有支承基板501并用于强化基板501的接地功能的支承部581。
另外,在支承部580~584,分别形成有与导电性的螺丝520~524对应的螺丝孔。因此,当在支承部580~584支承基板501的状态下安装螺丝520~524之后,基板501与金属底座500固定。
在此,在基板501的供螺丝520~524安装的部位和由支承部580~584支承的部位形成有导电性的接地部(未图示)。因此,当在金属底座500支承有基板501的状态下安装导电性的螺丝520~524之后,金属底座500和基板501会电连接。
另外,在图22以及图25的实施方式中,在形成于支承部580与支承部581之间的区域(第1区域)内配置有馈电线510(第1馈电线),在形成于支承部581与支承部582之间的区域(第2区域)内配置有馈电线511(第2馈电线)。
因此,馈电线510、511的一部分均通过接地功能由螺丝521以及支承部581强化后的基板501所覆盖。该结果为,本实施方式中,能够抑制电场对馈电线510、511的影响。另外,由于基板501的接地功能得到强化,所以也能够抑制来自馈电线510、511的噪声(例如辐射噪声)的影响。
本实施方式中,通过在支承部580~584的螺丝孔内安装螺丝520~524,而使基板501与金属底座500固定,但并不限于此。例如,也可以相对于支承部580~584将基板501通过钎焊等直接固定。即使在这样的情况下,也能够获得与使用螺丝的情况同样的效果。
==关于屏蔽==
图25等中,说明了为了抑制对馈电线510、511的影响或者来自馈电线510、511的影响而强化基板501的接地功能的情况,但例如,如图26B所示,也可以使用屏蔽部件。
图26A以及图26B是用于说明贴片天线502与屏蔽部件的关系的图。图26A中表示不具有屏蔽部件的状态,图26B中表示具有屏蔽部件的状态。图26B的屏蔽部件以外的构成例如与图22等相同,由此以屏蔽部件为中心进行说明。
屏蔽部件590是在金属底座500的表面中以将馈电线510、511和开口530覆盖的方式设置的金属性的板。另外,屏蔽部件590例如通过导电性的螺丝(未图示)与金属底座500电连接。
该结果为,例如,如图27所示,能够防止来自贴片天线502的电场对馈电线510、511付与影响。另外,屏蔽部件590能够抑制馈电线510、511所产生的噪声对设于金属底座500的表面的装置(例如贴片天线502)付与影响。
在此,屏蔽部件590设为将从基板501引出的全部馈电线510、511覆盖,但也可以为,将一部分覆盖。另外,也可以代替屏蔽部件590,在馈电线510、511上安装铁氧体磁芯。即使为这样的构成,也能够获得与图26B的实施方式同样的效果。
===车辆用天线装置17(第6实施方式)===
图28是表示本实施方式的车辆用天线装置17的构成的图。车辆用天线装置17的构成包括壳体22、天线底座100、金属底座110、天线126、基板131、132、以及贴片天线600。车辆用天线装置17中,关于贴片天线600以外的构成已经说明,由此,在此说明贴片天线600。
贴片天线600与图12等所示的贴片天线127同样地,是与GNSS用的L1频段以及L5频段的电波对应的天线。图29是贴片天线600的放大图,图30是贴片天线600的分解立体图。
贴片天线600与贴片天线127同样地,具有两个保持部件和两个金属体,是能够在抑制阻抗的变化的同时调整轴比的天线。贴片天线600具有电介质610、辐射元件611、保持部件620,622、以及金属体621,623。
在此虽然省略图示,但贴片天线600也与贴片天线127同样地构成为,四条馈电线145分别与辐射元件611的四个馈电点连接。本实施方式中的电介质610以及辐射元件611分别与电介质40、以及辐射元件41同样,由此说明保持部件620、622以及金属体621、623。
在电介质610的表面,以将辐射元件611包围的方式设有树脂制的保持部件620。保持部件620是保持金属体621的大致正方形的框状部件,具有以保持部件620的几何中心为中心的开口部。
在保持部件620的表面的与y轴平行的两条边,分别形成有两个突起部700。突起部700是在规定金属体621的位置的同时为了将金属体621与保持部件620固定而形成的部位。突起部700包括从保持部件620的中心朝向外侧延伸的延伸部710和从延伸部710的端部沿+z方向延伸的凸部711。
金属体621是用于调整贴片天线600的轴比的顶板。金属体621具有当金属体621配置于保持部件620时在俯视观察时将辐射元件611的中心包围的包围形状,一体形成。
本实施方式的金属体621与作为大致正方形的框状部件的保持部件620同样地,具有以金属体621的几何中心为中心地形成有开口部的大致正方形的框状形状。在金属体621的四条边分别形成有两个突起部701。
突起部701包括从金属体621的中心朝向外侧延伸的延伸部720、和形成于延伸部720的端部的凹部721。本实施方式中,在保持部件620的凸部711与形成在金属体621的与y轴平行的边上的凹部721嵌合的状态下,金属体621配置于保持部件620的表面。
本实施方式中,若保持部件620以及金属体621重叠于电介质610之上,则金属体621以在俯视观察时电介质610的中心与形成于金属体621的开口部的中心重叠的方式被保持。然而,电介质610的中心和金属体621的开口部只要重叠即可,也可以为,电介质610的中心和金属体621的中心并非必须重叠。
保持部件622是由树脂形成的框状部件,设于第一个金属体621的表面。在保持部件622的与x轴平行的两条边上,分别形成有两个安装部702。
安装部702是用于在将金属体621向保持部件622安装的同时将金属体623对于保持部件622定位的部位。安装部702包括形成于从保持部件622的y方向的侧面突出的部分的下侧的凸部730、和形成于保持部件622的表面的凸部731。此外,凸部730在从y方向的侧面突出的部分的下侧的端部中,以沿-z方向延伸的方式形成,凸部731以沿+z方向延伸的方式形成。
本实施方式中,例如凸部730的形状设计为,当保持部件622设于金属体621的表面时,在俯视观察时,四个凸部730与金属体621的与x轴平行的边的四个凹部721重叠。
该结果为,若使保持部件622与金属体621重叠,则四个凸部730会与金属体621的与x轴平行的边的四个凹部721嵌合。
金属体623与金属体621同样地是包围形状的部件(顶板),在与x轴平行的边上,分别形成有两个凹部703。本实施方式中,在保持部件622的四个凸部731分别与金属体623的四个凹部703嵌合的状态下,金属体623配置于保持部件622的表面。
在此,金属体623的四条边的长度与金属体621的四条边的长度大致相等。而且,金属体623中,在忽视凹部703的情况下的各条边的宽度与金属体621中的忽视突起部701的情况下的各条边的宽度大致相等。因此,在忽视突起部701以及凹部703的情况下,金属体621和金属体623在俯视观察时为大致相同形状。
另外,贴片天线600中,与贴片天线127同样地,金属体621、623以使辐射元件611的中心、金属体621的中心和金属体623的中心全部一致的方式被保持。另外,贴片天线600中,辐射元件611与金属体621、金属体623之间的俯视观察时的位置关系和贴片天线127的辐射元件41与金属体46、48之间的俯视观察时的位置关系同样。因此,贴片天线600中,大致正方形的辐射元件611、金属体621、623的中心(即,金属体621、623的开口部的中心)全部大致一致,由此能够更加提高轴比。
这样的构成中,例如,与辐射元件611、以及金属体621、623各自的中心偏离的情况相比,能够使贴片天线600小型化。
另外,贴片天线600中,将金属体621向保持部件620固定的部位(即,凸部711以及凹部721)具有四个部位,将保持部件622向金属体621固定的部位(即,凹部721以及凸部730)也是四个部位。而且,将金属体623向保持部件622固定的部位(即,凸部731以及凹部703)也是四个部位。因此,贴片天线600中,保持部件620、622、以及金属体621、623更加牢固地固定。
然而,将金属体621向保持部件620固定的部位以及将金属体23向保持部件622固定的部位不限于四个部位,另外,进行固定的部位也可以不位于各条边。例如,可以为,在一对的相对的边上在一个部位各设置一个,也可以为,在各条边上在一个部位各设置一个,或者也可以为,在多个部位设置。
这样的车辆用天线装置17中,与其他实施方式同样地,贴片天线600能够抑制阻抗的变化,同时调整轴比。
===车辆用天线装置18(第7实施方式)===
图28是表示本实施方式的车辆用天线装置18的构成的图,若对车辆用天线装置18和车辆用天线装置17进行比较,则贴片天线601以外的构成是相同的,由此,在此说明贴片天线601。
图31是贴片天线601的放大图,图32是贴片天线601的分解立体图。贴片天线601与贴片天线600同样地,是对GNSS用的L1频段以及L5频段的电波对应的天线。
贴片天线601具有电介质610、辐射元件611、保持部件630、632、以及金属体631、633。保持部件630、632、以及金属体633分别与贴片天线600的保持部件620、622、以及金属体623同样,由此,在此以金属体631为中心进行说明。
金属体631与金属体621同样地是用于调整贴片天线600的轴比的顶板。金属体631当配置于保持部件630时,具有在俯视观察时将辐射元件611的中心包围的包围形状,一体形成。
金属体631与作为大致正方形的框状部件的保持部件630同样地,具有以金属体631的几何中心为中心地形成有开口部的大致正方形的框状形状。在此,金属体631的四条边的长度大于金属体633的四条边的长度。而且,金属体631中,在忽视凹部705的情况下的各条边的宽度大于金属体633中的忽视凹部703的情况下的各条边的宽度。因此,俯视观察时的第一层的金属体631的面积大于第二层的金属体633的面积。
在金属体631的四条边上,分别形成有两个凹部705。本实施方式中,在保持部件630的四个凸部711与形成在金属体631的与y轴平行的两条边上的四个凹部705嵌合的状态下,金属体631配置于保持部件630的表面。
另外,在保持部件632的四个凸部730与形成在金属体631的与x轴平行的两条边上的四个凹部705嵌合的状态下,保持部件632配置于金属体631的表面。因此,贴片天线601中,金属体631与保持部件630牢固地固定,并且保持部件632与金属体631牢固地固定。
贴片天线601的辐射元件611与金属体631、金属体633之间的俯视观察时的位置关系与贴片天线127的辐射元件41与金属体46、48之间的俯视观察时的位置关系同样。因此,即使为这样的构成,贴片天线601也能够抑制阻抗的变化,同时调整轴比。
===车辆用天线装置19(第8实施方式)===
图28是表示本实施方式的车辆用天线装置19的构成的图,若对车辆用天线装置19和车辆用天线装置17进行比较,则贴片天线602以外的构成是相同的,在此说明贴片天线602。
图33是贴片天线602的放大图,图34是贴片天线602的分解立体图。贴片天线602与贴片天线600同样地,是与GNSS用的L1频段以及L5频段的电波对应的天线。
贴片天线602具有电介质610、辐射元件611、保持部件640、642、以及金属体641、643。保持部件642、以及金属体643分别与贴片天线600的保持部件622、以及金属体623同样,由此,在此以保持部件640以及金属体631为中心进行说明。
保持部件640是保持金属体641的大致正方形的框状部件,具有以保持部件640的几何中心为中心的开口部。本实施方式中,保持部件640以将辐射元件611包围的方式设于电介质610的表面。
在保持部件640的表面的与y轴平行的两条边上,分别形成有两个凸部706。凸部706是在规定金属体641的位置的同时为了将金属体641与保持部件640固定而形成的部位。
金属体641与金属体621同样地是用于调整贴片天线600的轴比的顶板。金属体641当配置于保持部件630时,具有在俯视观察时将辐射元件611的中心包围的包围形状,一体形成。
金属体641具有以将金属体631的几何中心为中心地形成有开口部的大致长方形的框状形状。在金属体641的四条边,分别形成有两个凹部705。本实施方式中,金属体641的四条边中的与y轴平行的两条边长于与x轴平行的两条边。而且,金属体641中,在忽视凹部705的情况下,与x轴平行的边的宽度大于与y轴平行的边的宽度。
金属体643具有大致长方形的框状形状,各条边的长度与金属体641的与x轴平行的边大致相等。另外,金属体643中,在忽视凹部703的情况下的各条边的宽度与金属体641中的忽视凹部705的情况下的与y轴平行的边的宽度大致相等。因此,贴片天线601中,第一层的金属体631大于第二层的金属体633。
本实施方式中,在保持部件640的四个凸部706与形成在金属体641的与y轴平行的两条边上的四个凹部705嵌合的状态下,金属体631配置于保持部件630的表面。
另外,在保持部件642的四个凸部730与形成在金属体641的与x轴平行的两条边上的四个凹部705嵌合的状态下,保持部件642配置于金属体641的表面。因此,贴片天线602中,金属体641与保持部件640牢固地固定,并且保持部件642与金属体641牢固地固定。
贴片天线602的辐射元件611与金属体641、金属体643之间的俯视观察时的位置关系与贴片天线127的辐射元件41与金属体46、48之间的俯视观察时的位置关系同样。因此,即使为这样的构成,贴片天线602也能够抑制阻抗的变化,同时调整轴比。
金属体621、631、641分别相当于“第1金属体”,金属体623、633、643分别相当于“第2金属体”。
=====总结=====
以上,说明了本实施方式的车辆用天线装置。例如,在图3~5所示的贴片天线35中,电介质40位于辐射元件41的背面侧(一面之侧)。并且,金属体46(第1金属体)设于辐射元件41的表面侧(一面之侧的相反侧),并设于与辐射元件41的波源对应的位置。
并且,俯视观察时,金属体46与辐射元件41的中心为非重叠。因此,这样的贴片天线35中,与不具有金属体46的情况相比,能够缩小贴片天线35的阻抗的变化。
另外,例如,如图6所示,金属体46具有以将辐射元件41的中心包围的包围形状。因此,能够缩小金属体46与辐射元件41之间的寄生电容,同时,能够将金属体46恰当配置于与辐射元件41的波源对应的位置(电波的强度强的位置)。
另外,例如,如图6所示,俯视观察时,金属体46具有与辐射元件41重叠的重叠区域。通过具有这样的重叠区域,金属体46能够作为所谓的顶板而恰当发挥功能。
另外,本实施方式中,以使辐射元件41的表面与金属体46的背面电容结合的方式设定双方之间的距离D2。因此,金属体46能够作为所谓的顶板而恰当发挥功能。
另外,例如,如图6所示,俯视观察时,金属体46与辐射元件41的狭缝70为非重叠。因此,本实施方式中,能够防止辐射元件41与金属体46之间的寄生电容变大。
另外,例如,如图5所示,金属体46由保持部件45保持。通过这样的构成,能够高精度地决定辐射元件41与金属体46的位置。
另外,例如,如图13所示,贴片天线127在金属体46的上方还具有金属体48。即,金属体46(第1金属体)设于辐射元件41与金属体48(第2金属体)之间。贴片天线127通过这样地具有两个金属体,能够进一步调整贴片天线127的轴比。
另外,例如,金属体48也可以为与金属体46不同的形状(例如与金属体42同样的大致正方形的板)。然而,通过将金属体48设为与金属体46同样的包围形状,能够更加缩小贴片天线127的寄生电容。
另外,例如,如图3所示,车辆用天线装置11具有与GNSS频带(第1频带)对应的贴片天线35、和例如与AM/FM频带(第2频带)对应的天线32。这样的情况下,贴片天线35的轴比有时会受到天线32的影响。
但是,本实施方式中,在贴片天线35设有在抑制贴片天线35的阻抗的变化的同时能够调整轴比的金属体46。因此,即使在设有多个天线的复合天线装置上设有贴片天线35的情况下,也能够使贴片天线35在所希望的频率工作。
上述实施方式用于使本发明的理解变容易,并非用于限定性解释本发明。另外,本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行变更和改良,并且本发明当然也包括其等价物。
本实施方式的天线装置除了包括安装于车辆的装置之外,还包括携带进入车辆并在车辆内使用的装置。另外,本实施方式的天线装置用于作为带车轮的乘用物的“车辆”,但并不限于此,例如也可以用无人机等飞行体、探测器、不具有车轮的工程机械、农业机械、船舶等移动体。
附图标记说明
10~16 车辆用天线装置
20、100 天线底座
22 壳体
30、35、125、127、129、402、411、422、432、442、502、600~602 贴片天线
31~33、120、126、128、200 天线
40、310、311、550、610 电介质
41、51、92、320、321、350、611 辐射元件
42、46、48、49、91、96、140、621、623、631、633、641、643 金属体
45、47、620、622、630、632、640、642 保持部件
60、145 馈电线
70 狭缝
71、75 馈电点
90 金属板
93、94 金属图案
95 开口部
110、400、420、430、440、500 金属底座
121、122 无馈电元件
160 保持架
300 主体部
361 馈电点
410、421 金属板
431、441 树脂底座
510、511 馈电线
520~524 螺丝
530 开口
570 空间
580~584 支承部
590 屏蔽部件。
Claims (9)
1.一种贴片天线,其中,具有:
辐射元件;
电介质,其位于所述辐射元件的一面之侧;和
第1金属体,其位于所述辐射元件的所述一面之侧的相反侧,且位于与所述辐射元件的波源对应的位置,
所述辐射元件位于所述电介质与所述第1金属体之间,
所述第1金属体在从与所述辐射元件的所述一面垂直的方向观察的俯视观察时,与所述辐射元件的中心不重叠。
2.根据权利要求1所述的贴片天线,其中,
在所述俯视观察时,所述第1金属体具有将所述辐射元件的中心包围的包围形状。
3.根据权利要求1或2所述的贴片天线,其中,
在所述俯视观察时,所述第1金属体具有与所述辐射元件重叠的重叠区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的贴片天线,其中,
在所述第1金属体与所述辐射元件之间产生电气耦合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的贴片天线,其中,
所述辐射元件具有至少一个开口部,
所述第1金属体在所述俯视观察时与所述开口部不重叠。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的贴片天线,其中,
具有保持所述第1金属体的第1保持部件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的贴片天线,其中,
还具有第2金属体,
所述第1金属体位于所述辐射元件与所述第2金属体之间。
8.根据权利要求7所述的贴片天线,其中,
在所述俯视观察时,所述第2金属体具有将所述辐射元件的中心包围的包围形状。
9.一种天线装置,其具有:
壳体;
底座,其与所述壳体一同形成收容空间;
贴片天线,其收容于所述收容空间内,并应对第1频带的电波;和
至少一个天线,其应对与所述第1频带不同的第2频带的电波,
所述贴片天线具有:
电介质;
位于所述电介质的上表面侧的辐射元件;和
位于所述辐射元件的波源的上方的第1金属体,
所述第1金属体在从与所述辐射元件的上表面垂直的方向观察的俯视观察时,与所述辐射元件的中心不重叠,
在所述第1金属体与所述辐射元件之间产生电气耦合。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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