CN101341629B

CN101341629B - 天线装置及其制造方法

Info

Publication number: CN101341629B
Application number: CN2007800008073A
Authority: CN
Inventors: 宇田川重雄; 山口聪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-02-19
Also published as: CN101341629A; EP2003729A9; EP2003729B1; US20080224938A1; EP2003729A2; WO2007119289A1; JPWO2007119289A1; US7928923B2; EP2003729A4; JP4574679B2

Abstract

本发明提供一种天线装置及其制造方法。在天线装置中发送天线和接收天线之间，形成槽形的扼流圈。该扼流圈的深度为大于等于载波波长的0.15倍，小于0.225倍。

Description

天线装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及毫米波段或微波波段的天线装置及其制造方法。

背景技术

若使天线与天线接近地配置，则天线间就发生耦合，不仅天线的指向性改变，而且有时对上位系统动作产生障碍。例如雷达中若发送的电波直接漏入接收系统，则目标检测就变得非常困难。因此，有必要使发送天线与接收天线间的耦合量减少。

作为减少天线间耦合量的方法，历来已知在天线间设置作为扼流圈的槽的方法，基于使扼流圈的阻抗为无限大的那种考虑，假定载波的波长为λ时，设定作为扼流圈的槽其深度为0.25λ(参照专利文献1)。

专利文献1：特开平10-163737号公报

但是在现实中，即使作为扼流圈的槽的深度为0.25λ，也存在从发送天线到接收天线的耦合。为提高槽产生的扼流作用的效果，通过增加槽的条数虽然是可能的，但发送天线与接收天线的距离靠近时，构成槽的条数也受限制。

因此，本发明的目的在于在由天线间配设一条一条的槽形成的扼流圈构造中，得到能使发送天线与接收天线间的耦合量比以往的构造更小的天线装置及其制造方法。

发明内容

本发明的毫米波段或微波波段的天线装置，包括：地导体；配设于所述地导体上的、与馈电线直接连接的第1天线；配设于所述地导体上的、与所述馈电线之外的馈电线连接的同时配设于能与第1天线产生电磁耦合的距离上的第2天线；以及在所述第1天线与所述第2天线之间形成使所述第1天线与所述第2天线的电磁耦合量减少的槽的、同时所述槽的深度为大于等于载波波长的0.15倍，小于0.225倍的扼流圈。

本发明的毫米波段或微波波段的天线装置，由于包括：地导体；配设于所述地导体上的、与馈电线直接连接的第1天线；配设于所述地导体上的、与所述馈电线之外的馈电线连接的同时配设于能与第1天线产生电磁耦合的距离上的第2天线；以及在所述第1天线与所述第2天线之间形成使所述第1天线与所述第2天线的电磁耦合量减少的槽的、同时所述槽的深度为大于等于载波波长的0.15倍，小于0.225倍的扼流圈，因此能使第1天线与第2天线间的电磁耦合量减少。

附图说明

图1示出本发明的实施形态1的天线装置的透视图。

图2示出本发明的实施形态1的天线装置的构造侧视图。

图3示出以本发明的实施形态1的天线装置中的扼流圈4的宽度与深度为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。

图4示出以本发明的实施形态1的天线装置中的扼流圈4的深度为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。

图5示出本发明的实施形态2的天线装置的透视图。

图6示出本发明的实施形态2的天线装置的构造侧视图。

图7示出以本发明的实施形态2的天线装置中的扼流圈4a、4b的宽度与深度为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。

图8示出以本发明的实施形态2的天线装置中的扼流圈4a、4b的深度与间隔为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。

图9示出以本发明的实施形态2的天线装置中的扼流圈4a、4b的深度为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。

图10示出将扩散结合应用于本发明的实施形态1的天线装置的构造时的侧视图。

图11示出将扩散结合应用于本发明的实施形态2的天线装置的构造时的侧视图。

标号说明

1第1天线

1a第1天线的孔部

2第2天线

2a第2天线的孔部

3地导体

4扼流圈

4a扼流圈

4b扼流圈

4c扼流圈4的孔部，或扼流圈4a的孔部和扼流圈4b的孔部

5a第1钢板

5b第2钢板

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的天线装置、天线装置的制造方法的合适的实施形态。另外，本发明不由以下的实施形态所限。

实施形态1

图1示出本发明的实施形态1的天线装置构造图。

用图1进行说明。天线装置是第1天线1、第2天线2、地导体3、以及配设于第1天线1和第2天线2之间的扼流圈4。实施形态1中以第1天线1作为发送天线，第2天线2作为接收天线，说明如下。

图2示出本发明实施形态1的天线装置构造的侧视图。设载波的波长为λ时，第1天线1与第2天线2之间设定为2λ。另外，第1天线1与第2天线2之间不限为波长的整数倍。若第1天线1与第2天线2之间接近达到这种程度时，第1天线1与第2天线2之间就产生电磁耦合。即是说例如从作为发送天线的第1天线1发送的电波的一部分直接输入到作为接收天线的第2天线2。因此为使第1天线1与第2天线2之间的耦合量减少，在第1天线1与第2天线2之间配置扼流圈4，一般，设载波波长为λ时，扼流圈的深度就为0.25λ。但是，一旦配设了扼流圈，耦合量虽然减少，但就产品的规格而言有时显得不够。

因此，如图2所示，以扼流圈4的宽度(0.15λ～0.3λ)与深度(0.1λ～0.3λ)为参数研究其耦合量。

图3示出以本发明的实施形态1的天线装置的扼流圈4的宽度与深度为参数的第1天线1与第2天线2之间的耦合量。横轴表示扼流圈4的深度，纵轴表示第1天线1与第2天线2之间的耦合量。实线的曲线中，○表示扼流圈4的宽度为0.15λ，△表示扼流圈4的宽度为0.225λ，□表示宽度为0.3λ的情况。

于是，由图3可见，与扼流圈4的宽度几乎没有依存关系，但对于深度而言，并不是以往考虑为最小值的0.25λ处，而是在0.2λ处第1天线1与第2天线2之间耦合量为最小。另外，在大于等于0.15～小于0.25λ的范围内，具有耦合量比以往考虑为最小值的0.25λ时更小的效果。可是由于在实际中0.25λ附近是公知的，所以事实上本发明在小于等于0.25λ时有其效果。以76GHz波段的毫米波段来说，在真空或大气的情况下，深度约为0.6～0.9mm。

说明如图3所示扼流圈4的深度不是以往考虑的0.25λ而是0.2λ的理由。

就发送天线的第1天线1与接收天线的第2天线2之间的耦合而言，有两类。一是地导体3上流过的表面电流引起的耦合，另一是空间传播的电磁波引起的耦合。

在作为以往技术的扼流圈4的深度0.25λ的情况下，能最有效果地消除地导体3上流过的表面电流引起的耦合，但对空间传播的电磁波引起的耦合其效果有限。

与之相对，在扼流圈4的深度0.2λ情况下，消除由地导体3上流过的表面电流引起的耦合的量是比扼流圈4的深度0.25λ情况下的来得小，但消除由空间传播的电磁波引起的耦合部分的量，或消除由地导体3上流过的表面电流引起的耦合与由空间传播的电磁波引起的耦合两者合在一起的量增大了。

图4示出以本发明的实施形态1的天线装置的扼流圈4的深度作为参数的第1天线1与第2天线2间的耦合量的图。扼流圈4的宽度为0.225λ。横轴表示归一化后的频率，纵轴表示第1天线1与第2天线2之间的耦合量。○表示不设扼流圈的情况，△表示设0.25λ的扼流圈4的情况，□表示设0.2λ的扼流圈4的情况。

按照图4所示，相对于没有扼流圈时的第1天线1与第2天线2之间的耦合量约-22db来说，设了深度0.25λ的扼流圈4时，具有-4db程度的第1天线1与第2天线2之间的耦合量的削减效果。又在设了深度0.2λ的扼流圈4时，相对于设了深度0.25λ的扼流圈4来说，具有-2db程度的第1天线1与第2天线2之间的耦合量的削减效果。

横轴是归一化后的频率，例如应用于车载的毫米波雷达的天线中，中心频率为76.5GHz时，表示具有约75～78GHz宽度的效果。

因此，由于包括：地导体3；配设于所述地导体3上的、与馈电线直接连接的第1天线1；配设于所述地导体3上的、与所述馈电线之外的馈电线连接的同时配设于能与第1天线1产生电磁耦合的距离上的第2天线2；以及在所述第1天线1与所述第2天线2之间在地导体3上形成使所述第1天线1与所述第2天线2的电磁耦合量减少的槽的、同时所述槽的深度为大于等于载波波长的0.15倍，小于0.225倍的扼流圈4，因此能使第1天线1与第2天线2间的电磁耦合量减少。

实施形态2

实施形态1中说明了第1天线1与第2天线2之间的扼流圈4的条数为1条的情况，而实施形态2中说明第1天线1与第2天线2之间的扼流圈4的条数为2条的情况。标号等与实施形态1相同。

图5示出本发明实施形态2的天线装置的透视图。

参照图5说明之。对比于实施形态1，实施形态2在第1天线1与第2天线2之间具有以规定的间隔配设的2条扼流圈4a、4b。

图6示出本发明的实施形态2的天线装置构造的侧视图。为减少第1天线1与第2天线2间的耦合量，在第1天线1与第2天线2之间配置扼流圈4a、4b。设载波波长为λ时，扼流圈深度一般为0.25λ。

另外，如图6所示，以扼流圈4a、4b的宽度(0.15λ～0.3λ)、深度(0.1λ～0.3λ)及间隔(0.25λ～0.5λ)作为参数，对其耦合量做了研究。但对扼流圈4a、4b的宽度和深度未取互相不同的值，而取相同的值。

图7示出以本发明的实施形态2的天线装置中的扼流圈4a、4b的宽度与深度为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。横轴表示扼流圈4a、4b的深度，纵轴表示第1天线1与第2天线2间的耦合量。实线的曲丝中，○表示扼流圈4a、4b的宽度为0.15λ，△表示扼流圈4a、4b的宽度为0.225λ，□表示扼流圈4a、4b的宽度为0.3λ的情况。但，图7中扼流圈4a与扼流圈4b的间隔取中心距离为0.375λ。

于是，根据图7可见，关于扼流圈4a、4b的宽度，总体地说，宽度大时第1天线1与第2天线2之间的耦合量变小。关于深度，不是以往考虑为最小值的0.25λ而是在0.175λ处，第1天线1与第2天线2之间的耦合量为最小。与实施形态1的情况比较，总的来说，第1天线1与第2天线2之间的耦合量小，另在扼流圈4a、4b深度0.175λ时的耦合量比其他情况时来得小。

另外，在大于等于0.125λ～小于0.25λ的范围内，具有耦合量比以往考虑为最小值的0.25λ时来得小的效果。可是，由于实际中0.25λ附近是公知的，所以事实上本发明在小于等于0.225λ有其效果。考虑76GHz波段的毫米波段的情况，在真空或大气中深度约为0.5～0.9mm。而且，为得到耦合量更小的效果，用0.15～0.2λ的范围，考虑76GHz波段的毫米波段的情况，在真空或大气中深度约为0.6～0.8mm。对于如图7所示，扼流圈4a、4b的深度不是以往考虑的0.25λ而是0.175λ的理由，除了值不同外，是与实施形态1相同的。

下面，说明以扼流圈4a、4b的间隔为参数的情况。图8示出以本发明的实施形态2的天线装置中的扼流圈4a、4b的深度与间隔为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。横轴表示扼流圈4a、4b的深度，纵轴表示第1天线1与第2天线2之间的耦合量。实线的曲线中，○表示扼流圈4a、4b的间隔为0.25λ，△表示扼流圈4a、4b的间隔为0.375λ，□表示扼流圈4a、4b的间隔为0.5λ的情况。

于是，从图8可知，关于扼流圈4a、4b的间隔，在扼流圈4a、4b深度为0.175λ以外时与扼流圈4a、4b的间隔不太有关系，但在扼流圈4a、4b深度为0.175λ的情况，扼流圈4a、4b的间隔0.25λ时，第1天线1与第2天线2之间的耦合量显著变小。

图9示出以本发明的实施形态2的天线装置中的扼流圈4a、4b的深度为参数的第1天线1与第2天线2间耦合量的图。扼流圈4a、4b的宽度为0.225λ，间隔为0.25λ。横轴表示归一化后的频率，纵轴表示第1天线1与第2天线2之间的耦合量。另外，○表示不设扼流圈的情况，△表示设深度0.25λ的扼流圈4a、4b的情况，□表示设深度0.175λ扼流圈4a、4b的情况。

按照图9所示，相对于不设扼流圈时的第1天线1与第2天线2之间的耦合量约-22db而言，设置深度0.25λ的扼流圈4a、4b时具有-10db程度的第1天线1与第2天线2之间的耦合量的削减效果。又在设置深度0.175λ的扼流圈4a、4b时，相对设置深度0.25λ的扼流圈4的情况具有-15～20db程度的第1天线1与第2天线2之间的耦合量的削减效果。

横轴是归一化后的频率，表示例如应用于车载用毫米波雷达的天线中，中心频率为76.5GHz时具有约75～78GHz的宽度的效果。

因此，实施形态2相对于实施形态1，通过各自平行地设置多条扼流圈4a、4b能进一步减少第1天线1与第2天线2之间的电磁耦合量。而且通过使扼流圈4a、4b的间隔为0.25λ，能更显著地减少第1天线1与第2天线2之间的电磁耦合量。

实施形态3

实施形态3中对实施形态1或2的天线装置的构造及制造方法进行说明。有关图、标号等均与实施形态1和2相同。

例如，由于应用于车载用毫米波雷达的天线中频率为76GHz波段，在真空或大气中1波长的长度约为4mm。而当实施形态1和2所示的扼流圈4a、4b的深度变化0.1mm时，相当于0.025λ。因此，若一边保持耦合量的大小为极小一边考虑制造方面的尺寸公差，就有必要抑制扼流圈4、4a、4b的深度尺寸公差到±0.05程度以下。

这样一来，在制造实施形态1和2形状的天线装置时，若要用铝压制件来构成，则后切削加工就有必要，成本方面成为问题。另外，在例如利用钢板自身上设置的凹凸部压入不锈钢板进行层叠时，或部分焊接层叠时，作为钢板的自身尺寸误差虽满足±0.05，但因钢板与钢板之间产生间隙，作为第1天线1与第2天线2的波导管而言，存在电磁能量泄漏大的性能方面的问题。若波导管内整体进行焊接或钎焊，则存在焊接或钎焊引起的尺寸变化或成本方面的问题。

因此。本实施形态中例如对不锈钢板采用扩散结合工艺进行结合。所谓扩散结合是对两个部件加热·加压，利用在结合面间产生的扩散现象使在金属学上一体化的结合方法，若使金属表面之间相互接近到原子级别程度上的距离，就形成金属结合。因而，在原理上，如使两种金属接近，结合就成为可能。这种结合因结合引起的变形少，且使金属学上一体化，故具有即使对钢板开孔使层叠方向上形成波导管，电磁能量泄漏也少的优点。

图10示出将扩散结合应用于本发明的实施形态1的天线装置的构造时的剖视图。图11示出将扩散结合应用于本发明的实施形态2的天线装置的构造时的剖视图。

这里，说明根据实施形态1和实施形态2的天线装置的构造。图10、图11都用扩散结合将设置有第1天线的孔部1a、第2天线的孔部2a的第2钢板5b，结合到形成地导体3并设置有第1天线的孔部1a、第2天线的孔部2a、扼流圈4的孔部4c(或扼流圈4a的孔部4c和扼流圈4b的孔部4c)的第1钢板5a上。

图10、图11都以一层钢板的厚度形成扼流圈4a、4b的深度。这样一来，能去除因钢板重合引起的误差。例如应用于车载用毫米波雷达的天线中因频率是76GHz波段，其板厚在实施形态1中约为0.8mm，在实施形态2中约为0.7mm。另外，也可重叠多层钢板使符合扼流圈4a、4b的槽的最佳值。

因此，由于设置了第1钢板5a和通过扩散结合与第1钢板结合的第2钢板5b，其中第1钢板5a上设置有地导体及第1天线1的孔部、第2天线2的孔部、扼流圈4、4a、4b用的各孔部，第2钢板5b上设置有波导管或第1天线1的孔部1a、所述波导管之外的波导管或第2天线2的孔部2a，所以能设置与减少第1天线1与第2天线2之间的电磁耦合量同时泄漏少的波导管连接的第1天线1与第2天线2。

工业上的实用性

如上所述，本发明的天线装置、天线装置的制造方法，作为能更加减少发送天线与接收天线的耦合量的发明，是有用的。

Claims

1.一种毫米波段或微波波段的天线装置，其特征在于，包括：

地导体；

配设于所述地导体上的、与馈电线直接连接的第1天线；

配设于所述地导体上的、与所述馈电线之外的馈电线连接并且配设在能与所述第1天线产生电磁耦合的距离上的第2天线；以及

扼流圈，所述扼流圈是在所述第1天线与所述第2天线之间形成的使所述第1天线与所述第2天线的电磁耦合量减少的槽，同时所述槽的深度为大于等于载波波长的0.15倍，小于0.225倍。

2.如权利要求1所述的毫米波段或微波波段的天线装置，其特征在于，

平行设置多个所述扼流圈。

3.如权利要求2所述的毫米波段或微波波段的天线装置，其特征在于，

使多个所述扼流圈的间隔实质上为载波波长的0.25倍。

4.如权利要求3所述的毫米波段或微波波段的天线装置，其特征在于，

使多个所述扼流圈的槽深度为大于等于载波波长的0.15倍，小于等于0.2倍。

5.如权利要求1所述的毫米波段或微波波段的天线装置，其特征在于，包括：

设置地导体、以及第1天线的孔部、第2天线的孔部、扼流圈的孔部的第1金属板；

利用扩散结合与第1金属板结合的、设置第1天线的孔部、第2天线的孔部的第2金属板。

6.一种毫米波段或微波波段的天线装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在具备地导体并且厚度为大于等于载波波长的0.15倍小于0.225倍的金属板上，设置第1天线的孔部、第2天线的孔部、扼流圈的孔部，作为第1金属板的步骤，

在与所述第1金属板之外的金属板上，设置第1天线的孔部、第2天线的孔部，作为第2金属板的步骤，

对准所述第1天线的孔部与述第2天线的孔部间的位置，对所述第1金属板与所述第2金属板进行扩散结合的步骤。