CN102082324B - 天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供即使小型也能够得到充分的增益的天线。该天线具有连接到馈电部(12)的天线单元(16a、16b)，天线单元(16a、16b)具有：垂直部(18a、18b)，其与馈电部(12)连接并立起；以及水平部(20a、20b)，其一端与垂直部(18a、18b)的前端连接并与接地图案大致平行。此外，还具有短接短截线(22a、22b)，其在相对于垂直部(18a、18b)为水平部(20a、20b)的另一端侧的位置从水平部(20a、20b)与接地图案连接；以及开路短截线(24a、24b)，其在相对于短接短截线(22a、22b)为水平部(20a、20b)的另一端侧的位置从水平部(20a、20b)朝向接地图案延伸并开放了前端。天线单元(16a、16b)在天线基板(6)上通过金属箔而形成。

Description

天线

技术领域

本发明涉及用于汽车的无线起动装置等的无线通信的天线。

背景技术

以往以来，以汽车的无线起动装置等的无线通信为目的，一般使用利用了单极天线的天线。但是，该单极天线的天线整体在一个方向上长，因此开发了在中途折弯该单极天线而小型化的倒L型天线。

在该倒L型天线中，当在基板的底面和与该底面平行的天线单元（antenna element）的水平部之间产生的电抗成分为电容性、倒L型天线的水平部高度变低时，天线的阻抗降低，难以对50Ω的供电线进行匹配，当待匹配的阻抗之差变大时，在与馈电部之间插入的匹配电路的损失增大，结果导致天线效率下降。

因此，为了使天线单元与50Ω的供电线之间的匹配变得容易，如专利文献1和非专利文献1那样，公知有倒F型天线。倒F型天线构成为在源自底面的垂直部上连接水平部，在垂直部的附近设置垂直的短截线，向短截线的前端进行供电。由此，抵消电抗成分导致的电容性来容易实现与50Ω的供电线之间的匹配，从而能够降低在匹配电路中产生的损失。

【专利文献1】日本特开平07－288415号公报

【非专利文献1】“小形アンテナとシステム応用”（P40、P41）ケイラボ出版（“小型天线和系统应用”（p40,p41）Kei-labo出版）

但是，在这样形成的现有的倒L型天线或倒F型天线中，在水平部的高度比较低时，从水平部不放射电波，因此存在不能得到充分的天线增益的问题。

发明内容

因此，本发明的课题在于提供一种即使小型也能够得到充分的增益的天线。

为了实现上述课题，本发明采取了用于解决课题的如下手段。即，

一种天线，其具有与馈电部连接的天线单元，所述天线的特征在于，

所述天线单元具有：

垂直部，其与所述馈电部连接并立起；

水平部，其形成为一端与所述垂直部的前端连接并与接地图案大致平行；

短接短截线，其在相对于所述垂直部为所述水平部的另一端侧的位置从所述水平部连接到所述接地图案；以及

开路短截线，其在相对于所述短接短截线为所述水平部的另一端侧的位置从所述水平部朝向所述接地图案延伸而开放了前端。

此时，也可以为所述天线单元在天线基板上由金属箔形成的结构。此外，还可以为设置多个所述开路短截线的结构。

本发明的天线通过设置短接短截线和开路短截线，能够减小通过匹配电路匹配的阻抗之差，因此能够减少匹配电路中的损失，由此，起到即使小型也能够得到充分增益的效果。

附图说明

图1是使用了作为本发明的一个实施方式的天线的无线起动装置的立体图。

图2是使用了本实施方式的天线的无线起动装置的主视图。

图3是使用了本实施方式的天线的无线起动装置的侧视图。

图4是使用了本实施方式的天线的无线起动装置的后视图。

图5是示出本实施方式的天线的结构的说明图。

图6是示出本实施方式的天线的输入阻抗的导抗图。

图7是示出作为另一实施方式的天线的结构的说明图。

标号说明：

1：天线；2：无线起动装置；4：电路基板；6：天线基板；12：馈电部；14：匹配电路；16a、16b：天线单元；18a、18b：垂直部；20a、20b：水平部；22a、22b：短接短截线；24a、24b、26、28：开路短截线。

具体实施方式

以下，根据附图来详细说明用于实施本发明的方式。

本实施方式中的天线1是例如用于在汽车等上搭载的利用无线的无线起动装置2的天线，如图1所示，无线起动装置2具有电路基板4和天线基板6。

此外，所谓无线起动装置2，是如下的系统：驾驶员等仅通过携带钥匙，该钥匙具有无线通信功能并称作为无钥匙操作钥匙，在无线动作范围内接近汽车时，通过在钥匙与设置在汽车主体侧的接收装置之间通过无线通信进行ID代码的核对，由此能够进行汽车的门以及后挡板等的上锁/开锁操作（所谓的无钥匙进入系统）、发动机的起动操作等。天线1不限于用于无线起动装置2的情况，也可以用于其他无线装置。

在电路基板4上，无线通信电路RF和CPU8等的电路在上表面或下表面上形成。在电路基板4上设置了供电点10，在供电点10上经由50Ω的供电线（省略图示）连接有馈电部12（参照图5）。此外，在电路基板4的下表面上，设置有与馈电部12及天线1连接来对天线1与供电线之间的阻抗进行匹配的匹配电路14。

电路基板4和天线基板6配置连接成直角，在天线基板6上，形成有在电路基板4侧的表面和相反侧的背面上分别通过金属箔形成有图案的天线单元16a、16b。表面和背面的两个天线单元16a、16b为相同形状，并以重叠方式进行了配置。此外，电路基板4和天线基板6不限于配置成直角的情况，也可以是相同的平坦基板。此外，天线单元16a、16b不限于在天线基板6的表面和背面上形成的情况，也可以仅在任意一个面上形成。

天线单元16a、16b具有从供电点10的附近垂直立起的垂直部18a、18b，并且具有水平部20a、20b，所述水平部20a、20b的一端与垂直部18a、18b的前端连接，与在电路基板4上形成的未图示的接地图案大致平行，并且形成于距接地图案的预定高度之处。将垂直部18a、18b和相反侧的水平部20a、20b的另一端设为开放端。此外，垂直部18a、18b经由L型模具21与供电点10连接。

此外，天线单元16a、16b具有从水平部20a、20b朝向电路基板4垂直延伸形成的短接短截线22a、22b。短接短截线22a、22b经由L型模具23与电路基板4的接地图案连接而短接。短接短截线22a、22b在垂直部18a、18b的附近，形成于从垂直部18a、18b距水平部20a、20b的开放端侧为距离a（参照图5）的位置上。

此外，天线单元16a、16b具有从水平部20a、20b朝向电路基板4垂直延伸形成的开路短截线24a、24b。开路短截线24a、24b的电路基板4侧的前端开放，开路短截线24a、24b在相对于短接短截线22a、22b为水平部20a、20b的开放端侧的位置形成。此外，开路短截线24a、24b形成于从水平部20a、20b的开放端靠近短接短截线22a、22b侧的位置上。在本实施例中，开路短截线24a、24b形成于从垂直部18a、18b距水平部20a、20b的开放端侧为距离c（参照图5）的位置上。

在本实施方式中，天线基板6的表面和背面的两个垂直部18a、18b，两个水平部20a、20b，两个短接短截线22a、22b，两个开路短截线24a、24b通过多个通孔25连接。

这样形成的天线单元16a、16b作为激励元件进行谐振。此时，在将目标频率设为f、将与该频率f对应的波长设为λ时，将垂直部18a、18b和水平部20a、20b的长度之和、即路径长度设为波长λ的10%～40%即可。

图6是示出本实施方式的天线1的输入阻抗的导抗图。在本实施方式中，首先，如图5所示，将垂直部18a、18b，水平部20a、20b以及开路短截线24a、24b的各图案宽度形成为3mm，将短接短截线22a、22b的图案宽度形成为4mm。此外，将水平部20a、20b的长度L形成为119mm，将垂直部18a、18b，短接短截线22a、22b以及开路短截线24a、24b的高度H设为形成为21mm。

此外，将垂直部18a、18b和开路短截线24a、24b的距离c形成为109mm，将垂直部18a、18b和短接短截线22a、22b的距离a形成为20mm。进一步将该距离a替换为30mm、40mm、50mm来求取各个输入阻抗。在表1中示出该结果。表1的No.和导抗图的编号对应。此处，j表示虚数单位。

【表1】

在图6的导抗图上显示了针对垂直部18a、18b和短接短截线22a、22b的距离a不同的各输入阻抗的各点1～4。在使垂直部18a、18b和短接短截线22a、22b的距离a变化的情况下，距离a越短，阻抗的提高比（阻抗的增加比）越大，并且Q值越小，天线1的带宽越宽。

通过设置短接短截线22a、22b，能够提高阻抗、减小通过匹配电路14匹配的阻抗之差，因此能够减少匹配电路14中的损失，从而能够实现增益的提高。此外，在设置了开路短截线24a、24b的情况下，与没有开路短截线的天线相比天线增益提高1dB～2dB。

接着，将垂直部18a、18b和短接短截线22a、22b的距离a固定为20mm，使开路短截线24a、24b在接近短接短截线22a、22b的方向上变更位置，从而求取输入阻抗。在图5中如虚线所示，在表2中示出将与原来的位置（在图5中用实线示出的位置）的开路短截线24a、24b之间的变更距离b变更为20mm、30mm、40mm时的各个输入阻抗。

【表2】

在图6的导抗图上显示了针对变更开路短截线24a、24b的位置后的各输入阻抗的各点12～14。当增加距离b来使开路短截线24a、24b接近短接短截线22a、22b时，阻抗的电阻成分变低，虚数成分（电抗成分）变高。当增加距离b时，虚数成分（电抗成分）的增加变大，待匹配的阻抗之差变大，难以进行匹配。此外，通过匹配电路14匹配的阻抗之差变大，因此匹配电路14中的损失增加，从而天线1的增益降低。此外，Q值变大，带宽也变窄。

此外，如图7所示，通过将开路短截线26、28设为多个、例如2个，对短接短截线22a、22b或开路短截线26、28的位置以及短接短截线22a、22b或开路短截线26、28的间隔进行调整，由此能够进一步增大电阻成分，并且能够将虚数成分（电抗成分）设为零。如图7所示，在表3中示出将2个开路短截线26、28的距离d变更为40mm、35mm时的各个输入阻抗。

【表3】

通过调整2个开路短截线26、28的距离d，电阻成分变高，还能够将虚数成分（电抗成分）设为零。由此，能够进一步提高天线的增益。在开路短截线26、28为2个的情况下，与没有开路短截线的天线相比能够提高3dB以上的增益。

从垂直部18a、18b向水平部20a、20b的开放端侧设置了短接短截线22a、22b和开路短截线24a、24b、26、28，因此即使在相同的电路基板4上设置无线通信电路RF和CPU8等，也容易实现将无线通信电路RF设置到电路基板4的端侧来确保与CPU8之间的距离的配置。由此，容易实现CPU8等难以受到无线通信电路RF产生的噪声影响。

此外，在倒L型或倒F型的天线中，水平部的高度低时，基本从水平部不放射电波，仅从垂直部放射电波，因此垂直偏振波是支配性的。如本实施方式那样，通过设置1个或多个开路短截线24a、24b、26、28，能够实现天线1的增益提高。

通过适当选择本实施方式的水平部20a、20b的高度，从水平部20a、20b放射水平偏振波，从垂直部18a、18b，短接短截线22a、22b以及开路短截线24a、24b、26、28的多个放射垂直偏振波，因此通过调整垂直偏振波的电波量、或者通过调整水平部20a、20b的高度，能够将水平偏振波和垂直偏振波的强度分别设为相等。

以上的本发明均不限于这种实施方式，在不脱离本发明的主旨范围内能够以各种方式进行实施。

Claims (7)

1.一种天线，其具有与馈电部连接的天线单元，所述天线的特征在于，

所述天线单元具有：

垂直部，其与所述馈电部连接并立起；

水平部，其形成为一端与所述垂直部的前端连接并与接地图案大致平行；

短接短截线，其在水平部上相对于所述垂直部为所述水平部的另一端侧的位置处，从所述水平部连接到所述接地图案上；以及

开路短截线，其在水平部上相对于所述短接短截线为所述水平部的另一端侧的位置处，从所述水平部朝向所述接地图案延伸并开放了前端，

所述开路短截线从所述水平部的另一端侧靠近短接短截线侧而形成，

所述垂直部、所述短接短截线以及所述开路短截线的长度相同，

所述开路短截线形成于减少通过匹配电路来匹配的阻抗之差的位置处。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线单元在天线基板上由金属箔形成。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，该天线设置有多个所述开路短截线。

4.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，该天线设置有多个所述开路短截线。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述水平部的另一端侧为开放端，从所述垂直部向所述水平部的开放端侧设置了所述短接短截线和所述开路短截线。

6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述水平部的另一端侧为开放端，从所述垂直部向所述水平部的开放端侧设置了所述短接短截线和所述开路短截线。

7.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述水平部的另一端侧为开放端，从所述垂直部向所述水平部的开放端侧设置了所述短接短截线和所述开路短截线。