CN102379065A

CN102379065A - 天线装置

Info

Publication number: CN102379065A
Application number: CN2010800150615A
Authority: CN
Inventors: 吉冈洋树
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2012-03-14
Also published as: US20120026059A1; EP2416448A1; WO2010113992A1; JP2010245724A

Abstract

本发明提供能够减少放射特性的劣化的圆偏振波天线装置。天线装置(10)包括：具有长边和短边的矩形形状的接地板(14)；以及配置于该接地板的角部附近的天线元件(16)。天线元件(16)配置成其长度方向沿着接地板(14)的边缘。当将接地板(14)的长边的电长度设为L，将接地板(14)的短边的电长度设为W时，比例(L/W)在1.73～2.75的范围内。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置，尤其涉及内置在携带式设备终端的天线装置。

背景技术

作为携带式设备终端，已有手机、便携式导航设备、笔记本电脑以及数码相机等。有时在这种携带式设备终端内内置有天线装置。

作为这种天线装置，已知有可收发圆偏振波的圆偏振波天线装置。作为圆偏振波天线装置，已知有一波长环形天线、螺旋形天线以及贴片天线等。在这些圆偏振波天线装置之中，即使在现在，作为小型天线还选择贴片天线。

众所周知，贴片天线可以通过控制插入接地板和放射电极之间的电介质的介电常数来实现小型化。但是，就依靠电介质的过度的小型化而言，即使将几乎没有介质损失的材料用作电介质，也存在增益、放射效率恶化的问题点。

另外，作为携带式设备终端用的天线装置，已知有比起特性更加注重小型化的片状天线。但是，通常，片状天线其自身是可以收发直线偏振波的天线，并没有报告可以得到能够收发圆偏振波的广角的圆偏振波特性的片状天线。

另一方面，特开2008-11336号公报(专利文献1)公开了放射出右旋圆偏振波(right-handed circular polarization：RHCP)的片状天线装置。该专利文献1所公开的片状天线装置具备L形接地面和配置在该接地面右上的切槽部内的无方向性片状天线。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2008-11336号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所公开的片状天线装置中，由于必须将无方向性片状天线(天线元件)设置在L形接地面的切槽部内，因此存在天线元件设置位置的自由度变少的问题点。另外，在专利文献1所公开的片状天线装置的设置方法中，若余隙区域变宽，或者在与搭载了无方向性片状天线(天线元件)的面相反的一侧的面(背面)上设有电子部件，则存在使放射特性大大地劣化的可能性。

从而，本发明的课题在于提供能够减少放射特性的劣化的圆偏振波天线装置。

本发明的另一个课题在于提供天线元件的设置位置的自由度大的圆偏振波天线装置。

用于解决课题的方法

若对本发明举例说明的方式的要点进行陈述，则可以理解为天线装置是包括具有长边和短边的矩形形状的接地板与配置在该接地板的角部附近的天线元件的装置。根据本发明的举例说明的方式，天线元件配置成其长度方向沿着接地板的边缘。当将接地板的长边的电长度设为L，将接地板的短边的电长度设为W时，比例(L/W)在1.73～2.75的范围内。

发明效果

本发明的天线装置由于沿矩形形状的接地板的边缘配置了天线元件，因此得到能够在接地板的正面方向上得到良好的圆偏振波的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的天线装置的概略分解立体图。

图2是图1所示的天线装置的概略俯视图。

图3是图1及图2所示的天线装置的具体例子的概略分解立体图。

图4是图3所示的天线装置的主要部分概略俯视图。

图5是表示图3及图4所示的天线装置的放射特性的图。

图6是表示将片状天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的状态的图3所示的天线装置的概略分解立体图。

图7是图6所示的天线装置10的主要部分概略俯视图。

图8是表示在图6及图7所示的天线装置中，改变上述位移量dy时的轴比特性的图。

图9是表示将片状天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的状态的图3所示的天线装置的概略分解立体图。

图10是图9所示的天线装置10的主要部分概略俯视图。

图11是表示在图9及图10所示的天线装置中，改变上述位移量dx时的轴比特性的图。

图12表示本发明的第二实施方式的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置的概略俯视图。

图13是表示在图12所示的天线装置中，改变上述位移量dy时的轴比特性的图。

图14表示本发明的第二实施方式的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置的概略俯视图。

图15是表示在图14所示的天线装置中，改变上述位移量dx时的轴比特性的图。

图16表示本发明的第三实施方式的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置的概略俯视图。

图17是表示在图16所示的天线装置中，改变上述位移量dy时的轴比特性的图。

图18表示本发明的第三实施方式的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置的概略俯视图。

图19是表示在图18所示的天线装置中，改变上述位移量dx时的轴比特性的图。

图20表示本发明的第四实施方式的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置的概略俯视图。

图21是表示在图20所示的天线装置中，改变上述位移量dy时的轴比特性的图。

图22表示本发明的第四实施方式的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置的概略俯视图。

图23是表示在图22所示的天线装置中，改变上述位移量dx时的轴比特性的图。

图24表示关联的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置的概略俯视图。

图25是表示在图24所示的天线装置中，改变上述位移量dy时的轴比特性的图。

图26表示关联的天线装置，是表示将片状天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置的概略俯视图。

图27是表示在图26所示的天线装置中，改变上述位移量dx时的轴比特性的图。

图28表示本发明的第五实施方式的天线装置，是表示将L字图案天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置的概略俯视图。

图29表示本发明的第五实施方式的天线装置，是表示将L字图案天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置的概略俯视图。

图30表示本发明的第六实施方式的天线装置，是表示将L字线状天线沿接地板的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置的概略立体图。

图31表示本发明的第六实施方式的天线装置，是表示将L字线状天线沿接地板的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置的概略立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。

参照图1及图2，对本发明的第一实施方式的天线装置10进行说明。图1是表示天线装置10的概略分解立体图。图2是天线装置10的概略俯视图。在图1及图2中，以x轴方向表示左右方向(宽度方向、水平方向)，以y轴方向表示前后方向(纵深方向)，以z轴方向表示上下方向(高度方向、厚度方向)。

天线装置10由接地板14和天线元件16构成。图示的天线元件16由片状天线构成。接地板14由形成于印刷电路板(PCB)12的主面(上表面)上的接地图案构成。接地板14呈具有长边和短边的矩形形状。片状天线16呈长方体形状，并配置在接地板14的角部附近。片状天线16使其长度方向沿接地板14的边缘进行配置。

在图示的例子中，接地板14的长边向y轴方向延伸，短边向x轴方向延伸。以L表示接地板14的长边的电长度，以W表示接地板14的短边的电长度。

在图示的天线装置10中，接地板14的长边的电长度L大致等于(1/2)λ(λ为该天线装置10的共振波长)，接地板14的短边的电长度W大致等于(1/4)λ。换句话说，如下所述，接地板14的长边的电长度L与接地板14的短边的电长度W的比例(L/W)在1.73～2.75的范围内。

片状天线16本身的共振频率比天线装置10的要求标准频率更高。例如，当片状天线16的共振频率为5GHz时，天线装置10的要求标准频率为2GHz～2.5GHz。片状天线16的结构可以是任何形状，例如，可以是倒L型天线。片状天线16由未图示的供电线路供电。此时，供电线路以不与接地板14电连接的方式进行布线。也可以在片状天线16上连接匹配电路(未图示)。

在图示的例子中，虽然片状天线16配置在接地板14的角部，但是如下所述，也能够以从角部沿长边方向仅偏移dy，或者沿短边方向仅偏移dx的状态进行配置。

此外，在图示的天线装置10中，片状天线16配置在接地板14的右后角部。因此，天线装置10可以放射出右旋圆偏振波。接地板14上的片状天线16的设置场所并不限于此。例如，即使将片状天线16配置在接地板14的左前角部，天线装置10也可以放射出右旋圆偏振波。另一方面，在希望从天线装置10放射出左旋圆偏振波的情况下，将片状天线16配置在接地板14的左后角部或者右前角部即可。

在这种结构的天线装置10中，片状天线16有效地与接地板14电磁结合。此时与接地板14结合的电磁场沿着接地板14的周围进行传递，另外，由于接地板14的电长度在长边和短边上不同，因此产生相位的偏移。其结果，能够在接地板14的正面方向上得到良好的右旋圆偏振波。此时，由于设计成来自片状天线16的放射变少，因此使天线装置10的放射效率的劣化变少。另外，由于天线装置100的余隙区域少，因此能够在天线装置10的周围或背面上安装电子部件。其结果，能够有助于携带式设备终端本身的小型化。

此外，为了防止天线装置10的放射效率的劣化，片状天线16最好尽可能地配置在接地板14的边缘上。

图3及图4是表示图1及图2所示的天线装置10的具体例子(尺寸例子)的图。图3是天线装置10的概略分解立体图。图4是天线装置10的主要部分概略俯视图。

就图示的天线装置10而言，接地板14的长边的电长度L为0.5167λ，短边的电长度W为0.2583λ。即，上述比例(L/W)等于2。从而，接地板14的长边与短边的合计的电长度(L+W)成为0.7750λ。另外，接地板14的短边的电长度W为0.28λ以下。此外，接地板14的长边与短边的合计的电长度(L+W)在0.77λ～0.78λ的范围内即可。

在图5中表示图3及图4所示的天线装置10的放射特性。在图5中，(a)表示天线装置10的放射图案，(b)表示轴比图案。另外，在图5(a)中，RHCP表示右旋圆偏振波(right-handed circular polarization)的放射图案，LHCP表示左旋圆偏振波(left-handed circular polarization)的放射图案。

由图5(a)可知，从天线装置10的上面放射出右旋圆偏振波。另外，由图5(b)可知，天线装置10的上方向的轴比特性良好。

在图6及图7中表示将片状天线16沿接地板14的长边从角部仅移位dy进行配置的状态的天线装置10。图6是天线装置10的概略分解立体图，图7是图6所示的天线装置10的主要部分概略俯视图。

图8是表示在图6及图7所示的天线装置10中，改变上述位移量dy时的轴比特性的图。在图8中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。作为天线装置的特性，轴比做成3dB以下即可。

由图8可知，当dy＝0.000λ时，即，将片状天线16配置在角部时，天线装置10的轴比特性最好。另外，可知随着位移量dy的增大，轴比特性向低频率侧转移。此外，可知即使在dy＝0.078λ时，也存在轴比为3dB以下的范围。即，位移量dy大约在0.1509L以下的范围即可。

在图9及图10中表示将片状天线16沿接地板14的短边从角部仅移位dx进行配置的状态的天线装置10。图9是天线装置10的概略分解立体图，图10是图9所示的天线装置10的主要部分概略俯视图。

图11是表示在图9及图10所示的天线装置10中，改变上述位移量dx时的轴比特性的图。在图11中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图11可知，当dx＝0.000λ时，即，将片状天线16配置在角部时，天线装置10的轴比特性最好。另外，可知随着位移量dx的增大，轴比特性向高频率侧转移。此外，可知即使在dx＝0.052λ时，也存在轴比为3dB以下的范围。即，位移量dx在0.2236W以下的范围即可。

参照图12至图15，对本发明的第二实施方式的天线装置10A进行说明。图示的天线装置10A除了接地板的尺寸与图3及图4所示的天线装置存在差异点之外，具有与图3及图4所示的天线装置10相同的结构。从而，在接地板附上14A的参照符号。

在图示的天线装置10A中，接地板14A的长边的电长度L为0.5425λ，短边的电长度W为0.2325λ。即，上述比例(L/W)大约等于2.333。从而，接地板14的长边与短边的合计的电长度(L+W)成为0.7750λ。

图12是表示将片状天线16沿接地板14A的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置10A的概略俯视图。图13是表示改变上述位移量dy时的轴比特性的图。在图13中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图13可知，随着位移量dy的增大，轴比特性向低频率侧转移，并且轴比特性良好。此外，可知即使在dy＝0.129λ时，也存在轴比为3dB以下的范围。即，位移量dy大约在0.2378L以下的范围即可。

图14是表示将片状天线16沿接地板14A的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置10A的概略俯视图。图15是表示改变上述位移量dx时的轴比特性的图。在图15中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图15可知，当位移量dx＝0.026λ时轴比特性最好。另外，可知位移量dx越大，轴比特性越向高频率侧转移。此外，可知即使在dx＝0.052λ时，也存在轴比为3dB以下的范围。即，位移量dx大约在0.2237W以下的范围即可。

参照图16至图19，对本发明的第三实施方式的天线装置10B进行说明。图示的天线装置10B除了接地板的尺寸与图3及图4所示的天线装置存在差异点之外，具有与图3及图4所示的天线装置10相同的结构。从而，在接地板附上14B的参照符号。

在图示的天线装置10B中，接地板14B的长边的电长度L为0.5683λ，短边的电长度W为0.2067λ。即，上述比例(L/W)大约等于2.75。从而，接地板14B的长边与短边的合计的电长度(L+W)成为0.7750λ。

图16是表示将片状天线16沿接地板14B的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置10B的概略俯视图。图17是表示改变上述位移量dy时的轴比特性的图。在图17中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图17可知，在位移量dy为0.078λ～0.155λ的范围中，存在轴比为3dB以下的范围。另外，可知随着位移量dy的增大，轴比特性向低频率侧转移。即，位移量dy大约在0.2727L以下的范围即可。

图18是表示将片状天线16沿接地板14B的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置10B的概略俯视图。图19是表示改变上述位移量dx时的轴比特性的图。在图19中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图19可知，当位移量dx＝0.026λ时轴比特性最好。另外，可知位移量dx越大，轴比特性越向高频率侧转移。此外，可知即使在dx＝0.052λ时，也存在轴比为3dB以下的范围。即，位移量dx大约在0.2515W以下的范围即可。

参照图20至图23，对本发明的第四实施方式的天线装置10C进行说明。图示的天线装置10C除了接地板的尺寸与图3及图4所示的天线装置存在差异点之外，具有与图3及图4所示的天线装置10相同的结构。从而，在接地板附上14C的参照符号。

在图示的天线装置10C中，接地板14C的长边的电长度L为0.4908λ，短边的电长度W为0.2842λ。即，上述比例(L/W)大约等于1.73。从而，接地板14C的长边与短边的合计的电长度(L+W)成为0.7750λ。

图20是表示将片状天线16沿接地板14C的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置10C的概略俯视图。图21是表示改变上述位移量dy时的轴比特性的图。在图21中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图21可知，当位移量dy为0.000λ时，即，将片状天线16配置在接地板14C的角部时，存在轴比为3dB以下的范围。但是，可知若存在位移量dy，则轴比成为3dB以上。

图22是表示将片状天线16沿接地板14C的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置10C的概略俯视图。图23是表示改变上述位移量dx时的轴比特性的图。在图23中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图23可知，虽然当位移量dx＝0.000λ时轴比特性最好，但是，轴比为3dB以上。另外，可知位移量dx越大，轴比特性越向高频率侧转移。

参照图24至图27，对关联的天线装置10D进行说明。图示的天线装置10D除了接地板的尺寸与图3及图4所示的天线装置存在差异点之外，具有与图3及图4所示的天线装置10相同的结构。从而，在接地板附上14D的参照符号。

在关联的天线装置10D中，接地板14D的长边的电长度L为0.465λ，短边的电长度W为0.3100λ。即，上述比例(L/W)等于1.5。从而，接地板14D的长边与短边的合计的电长度(L+W)成为0.775λ。

图24是表示将片状天线16沿接地板14D的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置10D的概略俯视图。图25是表示改变上述位移量dy时的轴比特性的图。在图25中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图25可知，对于任意的位移量dy，轴比都为3dB以上。

图26是表示将片状天线16沿接地板14D的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置10D的概略俯视图。图27是表示改变上述位移量dx时的轴比特性的图。在图27中，横轴表示以共振频率fr标准化的频率(frequency/fr)，纵轴表示角度θ为零度时的轴比(axial ratio)[dB]。

由图27可知，对于任意的位移量dx，轴比都为3dB以上。

由以上的说明可知，接地板的长边的电长度L与接地板的短边的电长度W的比例(L/W)在1.73～2.75的范围内即可。另外，可知片状天线16沿接地板的长边配置在从角部具有0.2727L以下的位移量dy的范围内即可。或者，可知片状天线16沿接地板的短边配置在从角部具有0.2515W以下的位移量dx的范围内即可。

另外，可知通过使片状天线16在接地板上的配置位置在其边缘上偏移，能够调整得到圆偏振波的频率。

在上述实施方式中，以作为天线元件采用长方体形状的片状天线16的天线装置为例进行了说明，但是天线元件并不限于此。

参照图28及图29对本发明的第五实施方式的天线装置10E进行说明。图示的天线装置10E，除了将L字图案天线用作天线元件这一点之外，具有与图3及图4所示的天线装置相同的结构。从而，在天线元件(L字图案天线)附上16A的参照符号。

图28是表示将L字图案天线16A沿接地板14的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置10E的概略俯视图。图29是表示将L字图案天线16A沿接地板14的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置10E的概略俯视图。

本发明人确认到，即使在图28及图29所示的天线装置10E中也能够在接地板14的正面方向上得到圆偏振波。

参照图30及图31，对本发明的第六实施方式的天线装置10F进行说明。图示的天线装置10F，除了将L字线状天线用作天线元件这一点之外，具有与图3及图4所示的天线装置10相同的结构。从而，在天线元件(L字线状天线)附上16B的参照符号。

图30是表示将L字线状天线16B沿接地板14的长边从角部仅移位位移量dy进行配置的天线装置10F的概略立体图。图31是表示将L字线状天线16B沿接地板14的短边从角部仅移位位移量dx进行配置的天线装置10F的概略立体图。

本发明人确认到，即使在图30及图31所示的天线装置10F中也能够在接地板14的正面方向上得到良好的圆偏振波。

在上述本发明的举例说明的方式的天线装置中，天线元件可以由长方体形状的片状天线构成，也可以由L字图案天线构成，还可以由L字线状天线构成。天线元件本身的共振频率可以比该天线装置的要求标准频率更高。天线元件可以沿接地板的长边配置在从角部具有0.2727L以下的位移量的范围内。作为代替，天线元件可以沿接地板的短边配置在从角部具有0.2515L以下的位移量的范围内。上述比例(L/W)最好等于2。

以上，虽然参照其实施方式特别表示并说明了本发明，但是本发明并不限定于上述实施方式。可以理解为，本领域技术人员在不脱离权利要求所规定的本发明的精神与范围的前提下，可以对形式及详细内容进行各种变形。例如，接地板的形状可以不为矩形。其理由是因为接地板的电气大小(长度)决定产生圆偏振波的频率。例如，也可以将未搭载天线元件的接地板的角部做成圆角。另外，在上述实施方式中，虽然天线元件配置成其长度方向在接地板的内侧沿着接地板的边缘，但是并不限定于此。例如，天线元件也能够配置成其长度方向在接地板的外侧沿着接地板的边缘。即，天线装置配置成其长度方向沿接地板的边缘即可。换句话说，天线元件配置在接地板的边缘附近即可。

本发明是基于2009年4月3日申请的日本的专利申请第2009-90820号主张优先权利益的专利申请，其公开内容作为参考文献而整体记载于此。

符号说明

10、10A、10B、10C、10D、10E、10F-天线装置

12-印刷电路板(PCB)

14、14A、14B、14C-接地板

16-片状天线(天线元件)

16A-L字图案天线(天线元件)

16B-L字线状天线(天线元件)

L-接地板的长边的电长度

W-接地板的短边的电长度

dx、dy-位移量

Claims

1.一种天线装置(10、10A、10B、10C、10E、10F)，包括：具有长边和短边的矩形形状的接地板(14、14A、14B、14C)；以及配置于该接地板的角部附近的天线元件(16、16A、16B)，其特征在于，

上述天线元件(16、16A、16B)配置成其长度方向沿着上述接地板(14、14A、14B、14C)的边缘，

当将上述接地板(14、14A、14B、14C)的长边的电长度设为L，将上述接地板(14、14A、14B、14C)的短边的电长度设为W时，比例(L/W)在1.73～2.75的范围内。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述天线元件由长方体形状的片状天线(16)构成。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述天线元件由L字图案天线(16A)构成。

4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述天线元件由L字线状天线(16B)构成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，

上述天线元件(16、16A、16B)自身的共振频率比该天线装置(10、10A、10B、10C、10E、10F)的要求标准频率更高。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，

上述天线元件(16、16A、16B)沿上述接地板(14、14A、14B、14C)的长边配置在从上述角部具有0.2727L以下的位移量(dy)的范围内。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，

上述天线元件(16、16A、16B)沿上述接地板(14、14A、14B、14C)的短边配置在从上述角部具有0.2515W以下的位移量(dx)的范围内。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线装置，其特征在于，上述比例(L/W)等于2。