CN103403964A - 天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种振子的收容空间受限的低背型天线装置,能够在被限制的空间内使振子整体效率良好地实现作为天线的功能,能够提高天线特性。低背型的车辆用天线装置包括基部(120)、天线部(130)。天线部(130)支撑于基部(120),且包括靠近基部(120)侧的第1螺旋部和远离基部(120)侧的第2螺旋部。而且,第2螺旋部以其在单位长度上的表面积比第1螺旋部在单位长度上的表面积大的方式构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种天线装置,尤其是涉及适用于车辆用天线装置中可接收AM广播和FM广播的低背型天线装置中的技术。
背景技术
现在,虽然在车辆中搭载有各种天线装置,但作为这样的天线装置,存在例如能够接收AM节目和FM节目的AM/FM广播用天线,作为AM/FM广播用天线,通常使用杆天线。杆天线包括对振子(螺旋振子)披覆了外罩的振子部和用于安装该振子部的基部,所述振子由螺线形状的导体构成。
在将此杆天线安装于车体时,由于振子部从车体大幅地突出,因而损害了车辆的美观性、设计性,且在进入车库、洗车时等有破损的担忧,另外,由于被暴露于车外地安装,因此存在振子部被盗的危险。
从上述问题出发,提出有一种具有如下结构的低背型天线装置,即、使天线装置整体的高度比杆天线低且将振子收容于天线罩而不会露出于车外,考虑天线安装后的车辆整体的设计性而使天线罩构成为鲨鱼鳍状。为了符合法律规定等,这种低背型天线装置大多是高度为70mm以下、长度方向的长度为200mm左右的天线装置。
然而,该天线装置,存在如下问题:由于采用高度为70mm以下的低姿势而导致的天线的导体损失(振子长的缩短)的影响放射效率容易变低,而成为灵敏度变差的原因。在例如专利文献1(日本特开2010-21856)中公开了一种以解决上述问题为目的的天线装置。专利文献1所公开的天线装置,形成有天线方向图,天线基板被立设于基部,而且帽状的顶部被以跨过天线基板的方式配置于天线基板的上端,其中,在该天线基板上设置有在天线方向图和给电点之间进行增强天线电感的线圈。
发明内容
<发明要解决的问题>
专利文献1所公开的天线装置存在两个问题。第1个问题是,与现有的上述杆天线(高度180mm)相比天线增益较低。另外,第2个问题是,线圈仅仅进行电感增强而没有发挥天线的功能,另外,由于采用帽状的顶部覆盖天线方向图的结构,因此可认为实质上仅由该帽状部放射电波来作为天线发挥作用,天线效率不良。
因此,鉴于上述问题,本发明的目的在于提供一种能够使振子整体在有限空间内效率良好地作为天线发挥功能,且能够改善天线特性的振子收容空间受限制的低背型天线装置。
<用于解决问题的手段>
为了达成上述的本发明的目的,本发明的低背型的车辆用天线装置包括:基部,其固定于车辆;以及天线部,其被支撑于所述基部,包括靠近所述基部侧的第1螺旋部和远离所述基部侧的第2螺旋部,所述第2螺旋部的单位长度上的表面积比所述第1螺旋部的单位长度上的表面积大。
优选的是,所述天线部具有长度方向上的长度比轴方向上的高度大的部位,所述长度方向通过螺线轴且与轴方向垂直。
另外,优选的是,所述第1螺旋部的频率,在将所述天线部设置成双波对应天线时被调整成高频率带的共振频率。
另外,优选的是,所述第2螺旋部以从通过螺旋轴且与轴方向垂直的方向观察时不会覆盖所述第1螺旋部的方式被配置。
另外,优选的是,从与螺旋轴的轴方向垂直的短边方向观察到的所述第2螺旋部的横向宽度小于或等于第1螺旋部的横向宽度。
另外,优选的是,所述第2螺旋部以从螺旋轴方向观察时其一部分朝向所述基部的长度方向的端部侧突出的方式被配置。
另外,优选的是,所述第1螺旋部包括线状的天线方向图,所述线状的天线方向图形成于所述两块基板的至少与相向面相反的面,所述的两块基板支撑于所述基部且以基板面相向的方式被配置。
另外,优选的是,所述第2螺旋部包括天线方向图,所述天线方向图形成在所述两块基板的至少与相向面相反的面上,且形成在包含与所述基部侧相反的一侧的端部的规定区域内。
另外,优选的是,所述第2螺旋部采用导电性部件形成,所述导电性部件通过将一块板折曲而形成。
另外,优选的是,所述第1螺旋部采用在薄膜状基材上形成的线状的天线方向图、导线状的导电性部件、冲切形成的板状的导电性部件、或者在所述两块基板的至少与相向面相反的面上形成的线状的天线方向图而形成,所述的两块基板支撑于所述基部且以基板面相向的方式被配置。
另外,优选的是,第2螺旋部被卷绕成多个卷段。
另外,优选的是,所述第2螺旋部被配置成:从螺旋轴方向观察时,其远离所述第1螺旋部侧的卷段比靠近所述第1螺旋部侧的卷段更加朝向所述基部的长度方向的一侧的端部侧突出。
另外,优选的是,所述天线部进一步还包括天线振子,所述天线振子与所述第2螺旋部的顶端连接,所述天线振子在从与螺旋轴的轴方向垂直的短边方向观察时沿着所述第2螺旋部的顶端部而被配置。
另外,优选的是,所述基部采用树脂形成。
<发明的效果>
根据本发明,在振子收容空间受限制的低背型天线装置中,能够在有限的空间内使振子整体高效率地作为天线发挥功能,能够提高天线特性。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置的结构的图(立体图)。
图2是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置的结构的图(侧视图、俯视图、主视图)。
图3是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置和以往的天线装置的天线特性(FM·水平偏振波)的图。
图4是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置和以往的天线装置的天线特性(FM·垂直偏振波)的图。
图5是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置和以往的天线装置的天线特性(AM)的图。
图6是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置和以往的天线装置的天线特性(AM)的图。
图7是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置的主要部分的结构(第1螺旋部以及第2螺旋部的结构)的图。
图8是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平垂直偏振波、TL的电流方向的增益变化)的图。
图9是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平垂直偏振波、螺旋线路形状的增益变化)的图。
图10是表示本发明的第1实施方式(第1实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平垂直偏振波、有无TL的增益变化)的图。
图11是表示本发明的第1实施方式(第2实施例)的天线装置的结构的图(侧视图)。
图12是表示本发明的第1实施方式(第2实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平垂直偏振波、螺旋线部部疏密的增益变化)的图。
图13是表示本发明的第1实施方式(第3实施例)的天线装置的结构的图(俯视图)。
图14是表示本发明的第1实施方式(第3实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平偏振波、PCB间的间隔的增益变化)的图。
图15是表示本发明的第1实施方式(第3实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、垂直偏振波、PCB间的间隔的增益变化)的图。
图16是表示本发明的第1实施方式(第4实施例)的天线装置的结构的图(侧视图)。
图17是表示本发明的第1实施方式(第4实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平偏振波、螺旋状线路部的高度变化的增益变化)的图。
图18是表示本发明的第1实施方式(第4实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、垂直偏振波、螺旋状线路部的高度变化的增益变化)的图。
图19是表示本发明的第1实施方式(第5实施例)的天线装置的结构的图(立体图)。
图20是表示本发明的第1实施方式(第5实施例)的天线装置的天线特性(基于有无FM、水平垂直偏振波、LNA用GND方向图的增益变化)的图。
图21是表示本发明的第1实施方式(第6实施例)的天线装置的结构的图(主视图)。
图22是表示本发明的第1实施方式(第6实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平偏振波、TL的倾斜状态变化的增益变化)的图。
图23是表示本发明的第1实施方式(第6实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、垂直偏振波、TL的倾斜状态变化的增益变化)的图。
图24是表示本发明的第1实施方式(第7实施例)的天线装置的结构的图(侧视图)。
图25是表示本发明的第1实施方式(第7实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、水平偏振波、TL后方突出的增益变化)的图。
图26是表示本发明的第1实施方式(第7实施例)的天线装置的天线特性(基于FM、垂直偏振波、TL后方突出的增益变化)的图。
图27是表示本发明的第2实施方式的天线装置的结构的图(立体图)。
图28是表示本发明的第3实施方式(第1实施例)的天线装置的结构的图(立体图、主视图)。
图29是表示本发明的第3实施方式(第2实施例)的天线装置的结构的图(立体图、主视图)。
图30是表示本发明的第3实施方式(第3实施例)的天线装置的结构的图(立体图、主视图)。
图31是表示本发明的第5实施方式(第1实施例)的天线装置的结构的图(侧视图)。
图32是表示本发明的第5实施方式(第2实施例)的天线装置的结构的图(侧视图)。
图33是表示本发明的第6实施方式的天线装置的结构的图(立体图)。
附图标记说明
100天线装置;110天线罩;120,220,320基部;121,221,321贴片天线设置用空间;122,222,322放大器基板收纳空间;126,326天线安装部;130,230,330天线部;131,231线路状方向图;132面状方向图;133,233导线;134天线振子;140,340放大部;150,250基板;160,260同轴电缆;232,332板状的导电性部件;331钣金线圈;350天线支撑部。
具体实施方式
本发明是从如何使振子整体在低背型天线装置的有限收容空间内效率良好地作为天线发挥功能这一观点出发而完成的。而且,在本发明中,进行电波的放射、接收的振子包括表面积不同的两部分(第1螺旋部、第2螺旋部),且以位于上方的第2螺旋部的下端不会覆盖位于下方的第1螺旋部的上端的方式使振子整体形成为横长的(螺线轴的轴方向的高度小于与该螺线轴垂直的方向的长度)螺线形状(成为横长的螺旋振子)。即,以从通过螺旋轴且与轴方向垂直的方向看去,第2螺旋部不会覆盖第1螺旋部的方式进行配置。另外,使第1螺旋部具有调整共振频率的功能,使第2螺旋部具有增加静电容量的功能。以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(实施方式1)
本发明的第1实施方式通过使天线方向图形成于立设的两块基板来实现横长的螺线形状的振子(第1螺旋部、第2螺旋部)。本实施方式的天线部通过对金属类的导电性物质(例如铜等)进行蚀刻等来形成天线方向图,且通过导电性部件(例如导线等)连接各基板上的天线方向图来形成。因此,在本实施方式中,能够不费功夫且以较短时间完成应用了本发明的螺旋振子(横长的螺线形状的振子)的制造,还能够得到性能偏差较小的具有固定品质的天线装置,且能够容易进行微调整来获得所期望的天线特性。另外,在以下的图示例中,构成为如下形状:第2螺旋部的横方向(与螺线轴垂直的长度方向)的长度、即从与螺旋轴的轴方向垂直的短边方向看到的第2螺旋部的横向宽度等于或小于第1螺旋部的横向宽度(与通常的顶部加载型相反的形状,通常的顶部加载型的顶端部分比其他部分大)。即,构成为:配置于下侧的第1螺旋部较宽,配置于上侧的第2螺旋部较窄。然而,本发明并不限定于此,也可根据天线部的收容空间使第1螺旋部较窄而第2螺旋部较宽地构成。下面,对于本实施方式的更加具体的例子,将其作为实施例来进行说明。
(实施例1)
作为本实施方式的第1实施例的天线装置包括进行电波的放射和接收的天线部和支撑该天线部的基部,两块基板以规定间隔大致平行地立设于基部上。而且,在基板上以直线形成线路状的天线方向图且连接各方向图来形成第1螺旋部,在第1螺旋部的上方且包含有与基部侧相反的端部的规定区域形成面状的天线方向图且连接各方向图来形成第2螺旋部。
图1是表示本实施例的天线装置的结构的立体图,图2是表示本实施例的天线装置的结构的侧视图、俯视图、主视图。本实施例的天线装置100包括:天线罩110、由天线罩110包覆且安装于车体上的基部120、形成在立设于基部120的基板上的天线部130。
天线罩110采用具有电波透过性的合成树脂构成,形成为上述的鲨鱼鳍状、即从与基部120相向的下端部起到相反侧的上端部宽度变窄的外形形状。另外,在天线罩110内,形成有能够收纳立设于基部120上的基板的空间。
基部120在与天线罩110相向的面具有贴片天线设置用空间121、放大器基板收纳空间122。贴片天线设置用空间121是用于设置例如通常搭载于面向欧美的制品中的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)用贴片天线或卫星数字音频广播服务(Satellite Digital Audio Radio Service,SDARS)用贴片天线等的空间。在贴片天线设置用空间121和放大器基板收纳空间122之间以及在放大器基板收纳空间122的后方区域,分别设置有用于以夹持各基板的方式来支撑各基板150的支撑部,以使两块基板150配置成立起的状态。
基部120在与车体相向的面具有天线安装部126,用于与车体上的安装部嵌合来固定天线装置100。另外,在基部120中的与车辆相向的面的外缘以及天线安装部126的周围,嵌装有橡胶制或弹性体制的柔软的防水用基垫(图1以及图2表示嵌装了基垫的状态),能够水密地安装于车辆。另外,基部通常由导电性的金属等构成而成为接地部,但在例如车顶或电路基板的面状部等能充分实现接地性能的场合,基部也可以通过由树脂制成的树脂基座构成。
基部130构成为包括线路状方向图131、面状方向图132和导线133。线路状方向图131是对金属类的导电性物质(例如铜等)进行蚀刻而形成在基板150上(与基板彼此相向的面相反的面上)的线路状的天线方向图。面状方向图132是同样形成于基板150上的面状的天线方向图,其单位长度上的表面积(用于电波放射的、与空气接触的部分的面积)比线路状方向图131大。面状方向图132形成于基板150上的上端部(与基部120侧相反的端部),线路状方向图131形成于基板150上的下方(基部120侧)且使该线路状方向图131的上端不会覆盖面状方向图132的下端的位置。
另外,对于向基板上形成天线方向图,除了上述的铜蚀刻以外能够采用各种方法来进行。另外,在上述说明中,将面状方向图132作为第2螺旋部的构成例,但只要在基板上形成规定区域的天线方向图(单位长度上的表面积变大),也可以为由如格子状这样的高密度的图案所构成的方向图。
在基板150上,在线路状方向图131的两端部以及面状方向图132的两端部的位置,形成有用于通过导线连接各方向图的连接部(通孔),一方的基板的通孔和另一方基板的通孔通过导线133连接。另外,线路状方向图131的下端(基部侧的端部)与放大部140连接。在两基板的大致相向的位置形成的通孔通过导线133连接,通过线路状方向图131以及导线133形成螺线形状的第1螺旋部。另外,在面状方向图的后端部(放大器基板收纳空间122侧的端部)的位置形成有通孔,该通孔通过导线133连接,通过面状方向图132以及导线133形成螺线形状的第2螺旋部。
另外,线路状方向图131的顶端(螺线形状的最前头的端部)的通孔并非与相同基板上的面状方向图132的通孔连接,而是与设置在相向的基板上的面状方向图132的通孔连接。由此,使第1螺旋部和第2螺旋部作为整体来维持螺旋形状且通过导线133连接,通过形成于相向的两块基板上的天线方向图(线路状方向图131、面状方向图132)和连接上述方向图彼此的导线133来构成整体上横长的螺线形状的振子。
通过线路状方向图131和导线133(连接各线路状方向图的导线)构成的第1螺旋部,除了放射电波以外还进行频率调整。即,具有调整为使天线部130在FM波带共振的共振频率的功能,通过该功能FM接收性能得到提高。另外,通过面状方向图132和导线133(连接两个面状方向图的导线)构成的第2螺旋部,除了放射电波以外具有争取尽量多的静电容量的功能。即,具有对天线部130增加规定以上的静电容量的功能,通过该功能提高AM接收性能和对于FM的水平偏振波的接收性能。
图3至图6表示将应用了本发明的天线装置和以往(例如专利文献1)的天线装置的天线特性进行比较的图。图3表示FM-Passive性能(水平偏振波),图4表示FM-Passive性能(垂直偏振波),图5表示AM天线特性(接收能力),图6表示AM听感评价。如图3以及图4所示,就FM-Passive性能而言,本发明的天线装置的更好。另外,关于AM天线特性(接收能力),如图5所示,双方的天线装置大致相同,但是关于AM听感评价,如图6所示,本发明的天线装置得到更好的结果(噪声基底更低、听感更优)。
以往的天线装置,通过线圈进行电感的加强,由于仅仅帽状的顶部实质上进行电波放射来作为天线发挥功能,因此天线效率不良。对此,应用了本发明的天线装置,如上所述,通过在相向的两块基板上形成的两种天线方向图(线路状方向图131以及面状方向图132)和连接各方向图的导线构成了整体上为螺线形状的振子(螺旋振子)。而且,使包括线路状方向图131的第1螺旋部具有调整频率而使天线部130在FM波带共振的功能,使包括面状方向图132的第2螺旋部具有将天线部130的静电容量增加到规定值以上的功能,而且,由于使两个螺旋部具有放射电波的功能,因此与以往的天线装置相比,将天线部整体作为天线来有效使用,天线效率高。认为上述原因、即由天线整体构成螺旋振子,该螺旋振子除了具有放射功能以外还具有频率调整功能(第1螺旋部)以及静电容量增加功能(第2螺旋部),对如图3至图6所示的天线特性良好的结果的获得起到作用。
在本实施例中,如上述这样,通过导线连接第1螺旋部的顶端的通孔和形成在与形成有该连结部的基板不同的基板上的第2螺旋部的通孔。即,如图7(a)所示,在连接后通电时,第1螺旋部中的电流方向和第2螺旋部中的电流方向在相同基板上成为相同的方向,从而使天线部整体构成为大的螺旋振子。一方面,第1螺旋部的顶端的通孔通过导线和与上述连结部形成在相同基板上的第2螺旋部的通孔已连接时,如图7(b)所示,相同基板的第1螺旋部和第2螺旋部中的电流方向成为相反的方向,仅仅第1螺旋部的部分构成为螺旋振子。
图8表示以相同基板的第1螺旋部和第2螺旋部中的电流方向为相同方向的方式连接的情况和为相反的方向的方式连接的情况的天线特性。在图8中,用“正方向”表示各自的电流方向相同的方向,用“反方向”表示各自的电流方向相反的方向,用“H”表示水平偏振波,用“V”表示垂直偏振波。从图8可知,无论是水平偏振波还是垂直偏振波,均是在各自的电流方向为相同的方向地连接时,天线整体的增益总体来说良好。认为这是由于以下原因:以相同基板的第1螺旋部以及第2螺旋部中的电流方向成为相同的方向的方式连接时,天线部整体构成大的螺旋振子,不存在因电流矢量的方向性不同而相互抵消的情况。
另外,在本实施例中,如上述这样,采用直线的线路状方向图在基板上形成第1螺旋部的天线方向图。作为线路状方向图,除了直线以外还可例举出波状线或曲线等各种形状。以直线形成线路状方向图时,与以波状线或曲线形成线路状方向图的情况相比,基板上可印刷的方向图长度(线路长)更短,且在以相同振子长度来形成螺旋时,需要更大(以超过基板的长度方向的长度的长度)地卷曲。例如,以波状线或曲线来形成时,能够使基板上的通孔之间以最短距离通过导体连接而构成第1螺旋部;以直线形成时,需要使导体由通孔延伸与另一方的基板的通孔连接而构成第1螺旋部,以便使基板上的直线方向图向基板的外侧进一步延伸。即,可以认为:采用波状线或曲线等在基板上形成线路状方向图时,天线整体的小型化(能够使体积变小)可以实现(与以直线形成线路状方向图时相比,长度方向的长度变短)。
图9表示第1螺旋部的天线方向图通过直线的线路状方向图形成的情况和通过波状线的线路状方向图形成的情况的天线特性。与图8相同,用“H”表示水平偏振波、用“V”表示垂直偏振波。根据图9可知,无论水平偏振波还是垂直偏振波,均是在采用直线的线路状方向图而形成时,天线整体的增益总体来说良好。认为这是由于以下原因:以直线形成线路状方向图时,线路长变短,与采用波状线的情况相比体积变大(例如疏卷的螺线形状(参考后述的实施例2)),由此增益良好。相反,采用波状线形成线路状方向图时,虽然能够使体积变小而有效地达到小型化,但由此牺牲了增益。
另外,在本实施方式中,如上述这样,在立设的基板上的下方(基部侧)形成线路状方向图而配置第1螺旋部,在该基板的上方且在包含上端部的规定区域里形成面状方向图而配置第2螺旋部,第1螺旋部以及第2螺旋部以成为大的螺旋振子的方式通过导线连接而构成天线部。为了使天线部整体成为大的螺旋振子,除了上述方式以外,也可仅由第1螺旋部构成。此时,只要在基板上以规定间隔直到上端(与基部相反的侧的端部)形成线路状方向图即可。
图10表示通过第1螺旋部和第2螺旋部构成天线部的情况和仅通过第1螺旋部构成天线部的情况的天线特性。在图10中,用“有TL”表示由第1螺旋部和第2螺旋部构成天线部的情况,用“无TL”表示仅由第1螺旋部构成天线部的情况,用“H”表示水平偏振波,用“V”表示垂直偏振波。根据图10可知,无论是水平偏振波还是垂直偏振波,均是在由第1螺旋部和第2螺旋部构成天线部时,天线整体的增益总体来说良好。认为这是由于以下原因:通过具有由面状方向图形成的第2螺旋部,相对而言对放射电波很有利,也就是说,使强电流分布于更高的部分(立设的基板的较高区域),朝向水平方向的放射增多。
另外,对于构成第1螺旋部的线路状方向图,可以采用粗线(线路宽度加宽)形成,也可以采用细线(线路宽度缩窄)形成。通常,振子越粗则共振带域越宽,带域内的平均增益提高。由此,为了使天线整体的增益良好,优选尽量采用粗线形成构成第1螺旋部的线路状方向图(线路宽度加宽)。然而,如果形成地粗到方向图之间变得密集的话,则由于电磁耦合导致磁通量耦合,共振点变高而无法通过期望的频率获得共振,因而需要留意。
(实施例2)
作为本实施方式的第2实施例的天线装置具有和实施例1大致相同的结构,但如图11所示,在以下方面与实施例1(参照图2(a))有所不同:构成第1螺旋部的线路状方向图的间隔(方向图彼此的间隔)更宽,且就第1螺旋部而言,形成有更疏卷(更大螺距)的螺线形状。
关于第1螺旋部,图12表示形成疏卷的螺线形状的情况和形成密卷(小螺距)的螺线形状的情况的天线特性。在图12中,与图10相同,用“H”表示水平偏振波、用“V”表示垂直偏振波。根据图12可知,无论是水平偏振波还是垂直偏振波,均是在形成疏卷的螺线形状的情况下,天线整体的增益总体来说良好。认为这是因为:在形成了密卷的螺线形状情况下,电感增加,但是虚数因子数值(imaginary numbervalue)变大而使共振带域变窄,且损失变大,从天线放射的能量绝对地减少,由此,相对而言,疏卷的情况与密卷的情况相比,疏卷的情况下天线整体的增益更佳。
(实施例3)
作为本实施方式的第3实施例的天线装置具有与实施例1大致相同的结构,但在以下方面与实施例1(参考图2(b))有所不同:如图13所示,立设于基部的两个基板的间隔更宽,就由第1螺旋部以及第2螺旋部构成的天线部而言,形成更大卷的螺线形状。另外,在本实施例中,也可使两块基板的间隔比各线路状方向图的间隔更宽。
图14以及图15表示两块基板的间隔为10mm时、12mm时、14.25mm时的天线特性。图14表示水平偏振波的特性,图15表示垂直偏振波的特性。根据图14以及图15可知,无论是水平偏振波还是垂直偏振波,均是两块基板的间隔越宽则天线整体的增益总体来说越好。认为这是由于:基板间隔较宽地配置时,对于第1螺旋部能够形成疏卷的螺旋形状,基于和在实施例2中所述的原因相同的原因,与使基板较窄地配置的情况相比,相对而言天线整体的增益良好。另外,还认为:通过使基板间较宽地配置,从相互相向的天线方向图(第1螺旋部以及第2螺旋部)易于放射电波,平均增益提高。
(实施例4)
作为本实施方式的第4实施例的天线装置具有与实施例1大致相同的结构,但如图16所示,在以下方面与实施例1(图2(a))有所不同:第1螺旋部更加远离GND(放大部140)地配置。另外,这里所谓的GND具有与接地基部同等的功能,其中接地基部被认为与大地等同(以下,同理)。
图17以及图18表示从基部上的设置面到第1螺旋部的下端的高度为15mm、20mm、25mm时的天线特性。图17表示水平偏振波的特性,图18表示垂直偏振波的特性。如图17所示,关于水平偏振波,可观察到在特性上并无差别,但如图18所示,关于垂直偏振波,距离基部上的设置面更高地配置第1螺旋部,使第1螺旋部自GND(放大部140)的距离更远,则天线整体的增益总体来说更好。考虑这是因为:第1螺旋部越靠近第2螺旋部侧则电波的放射效率越佳,越靠近基部侧则电波的放射效率越差。
(实施例5)
作为本实施方式的第5实施例的天线装置具有与实施例1大致相同的结构,但如图19所示,在以下方面与实施例1有所不同:GND(放大部140)并非配置于基板上而是配置于基部上。即,在本实施例中,将放大部140配置于放大器基板收纳空间122上,在基板上仅形成天线方向图(线路状方向图131、面状方向图132)。
关于GND(放大部140),图20显示将其配置于基板的两面(表背)的情况、将其配置于单面的情况、将其不配置于基板上而是配置于基部120上的情况的天线特性。用“表背GND”表示将GND配置于基板的两面(表背)的情况、用“仅背面GND”表示将GND配置于基板的单面的情况、用“无GND”表示将GND不配置于基板而配置于基部上的情况、用“H”表示水平偏振波、用“V”表示垂直偏振波。根据图20可知,就水平偏振波而言,可观察到在特性上无差别,但是关于垂直偏振波,在不配置于基板上而配置于基部上的情况下,天线整体的增益总体来说良好。考虑这是由于以下原因:在GND(放大部140)并非配置于基板上而配置于基部上时,不会出现流入GND(放大部140)的电流和流入第1螺旋部的电流因电流矢量的方向性不同而相互抵消的情况。
(实施例6)
作为本实施方式的第6实施例的天线装置具有与实施例1大致相同的结构,但如图21所示,在以下方面与实施例1(参考图2(c))有所不同:两块基板非平行而是稍微开口(基部侧较窄且第2螺旋部侧较宽)地配置。本实施例的要点在于,第2螺旋部以成为开口状态(朝向外侧开口的状态)的方式被配置。因此,除上述方式以外,也可使形成有第1螺旋部的基板平行地配置,仅使形成有第2螺旋部的基板稍微开口地配置。
对于形成有第2螺旋部的两块基板,图22以及图23表示该两块基板被稍微收口(基部侧较宽且第2螺旋部侧较窄)地配置的情况、进一步被稍微收口地配置的情况、被平行地配置的情况、被稍微开口地配置的情况的天线特性。图22表示水平偏振波的特性,图23表示垂直偏振波的特性,用“(2)”表示稍微收口地配置的情况、用“(1)”表示进一步稍微收口地配置的情况、用“(3)”表示平行地配置的情况、用“(4)”表示稍微开口地配置的情况。根据图22以及图23可知,无论是水平偏振波还是垂直偏振波,均是在形成有第2螺旋部的两块基板被稍微开口地配置的情况下,天线整体的增益总体来说良好。考虑这是由于以下原因(与实施例3相同的原因):由于如实施例1所述那样,第2螺旋部相对而言对电波放射的贡献大,因此第2螺旋部的间隔加宽时,来自相互相向的第2螺旋部的放射的抵消量(越靠近振子,相向的电流矢量容易相互抵消,放射抵消量增加)减小,有效放射量增加。
(实施例7)
作为本实施方式的第7实施例的天线装置具有与实施例1大致相同的结构,但如图24所示,在以下方面与实施例1(参照图2(a))有所不同:第2螺旋部向后方(从安装天线装置的方向看去时的后方)延伸突出。即,第2螺旋部的一部分被配置成从螺旋轴方向看去朝向基部的长度方向的端部侧突出。本实施例的要点在于,所记载的“延伸突出”,不单单指第2螺旋部向后方偏移地配置,而是使第2螺旋部的表面积也变大地形成,而且,变大的区域配置于后方。然而,本发明并不局限于此,也可以使第2螺旋部的横向宽度不变,而仅仅以对第1螺旋部进行偏位设置的方式使第2螺旋部向后方突出地配置。即,在本实施例中,只要使第2螺旋部配置成从螺旋轴方向(上方)看去朝向基部120的长度方向的端部侧突出即可。
关于第2螺旋部,图25以及图26表示与实施例1相同地配置的情况、比实施例1更向后方延伸10mm地配置的情况、比实施例1更向后方延伸20mm地配置的情况、比实施例1更向后方延伸30mm地配置的情况的天线特性。图25表示水平偏振波的特性,图26表示垂直偏振波的特性。在图25以及图26中,用“0mm”表示与实施例1相同地配置的情况。根据图25以及图26可知,无论是水平偏振波还是垂直偏振波,均是在第2螺旋部越扩大地配置于后方时,天线整体的增益总体来说更好。认为这是由于以下原因:第2螺旋部靠近车顶边缘,向水平方向的放射变多。另外,第2螺旋部向后方延伸且在后端部设置通孔并通过导线133进行连接后时,能够使第2螺旋部(从与第1螺旋部的连接点到第2螺旋部的前端为止的螺线形状上的距离)变长,由此可以使第1螺旋部的线路长缩短,能够更稀疏地卷绕来形成第1螺旋部。在更稀疏地卷绕来形成第1螺旋部的情况下,如实施例2所示,天线整体的增益变得良好。
另外,可以说上述实施例1至7存在共通点,也可以在基板两面分别形成天线方向图(线路状方向图131、面状方向图132)地构成。在这种构成的情况下,也可使用导线等导电性部件来连接(物理连接)各方向图,也可以不使用该导电性部件来连接(电磁耦合)。
另外,可以不仅只在第1螺旋部中的线路状方向图的两端部或第2螺旋部中的面状方向图的两端部的区域形成通孔,也在从两端部起到内侧的多个位置设置通孔。通过这样地构成,能够微细地调整作为螺旋天线的振子长度,以在期望的频率带域获得良好的天线特性。
(实施方式2)
本发明的第2实施方式与第1实施方式相同地通过第1螺旋部以及第2螺旋部实现横长的螺线形状的振子,但第2螺旋部并非由基板上的天线方向图构成而是由板状的导电性部件(例如铜版等)构成。即,只要基板达到可印刷第1螺旋部的线路状方向图的区域即可(无需自第1螺旋部的顶端起的上部),基于不需要的基板部分,能够消减基板成本。另外,在以下方面与实施例1相同:由于将板状的导电性部件折曲而形成第2螺旋部,因而较容易制作,就应用了本发明的螺旋振子(横长的螺线形状的振子)的制造而言,不用花费功夫且短时间能完成。
图27是表示本实施方式的天线装置的结构的立体图。在本实施方式中,在基板250上形成线路状方向图231,折曲成大致日文“コ”字状的板状的导电性部件232通过固定部件固定且配置于基板250的上端。而且,通过利用导线233连接设置于线路状方向图231的两端部区域的通孔(大致相向的位置的通孔彼此之间),构成螺线形状的第1螺旋部。另外,板状的导电性部件232构成成为螺线形状的一部分的第2螺旋部。而且,通过利用导线233连接设置于第1螺旋部的顶端(螺线形状的最前头的端部)区域的通孔和设置于相向侧的板状的导电性部件232的端部区域的通孔,第1螺旋部以及第2螺旋部形成连续的螺线形状。即,通过形成在相向的两块基板上的线路状方向图231、板状的导电性部件232、连接上述线路状方向图231和导电性部件232的导线,构成整体上横长的螺旋形状的螺旋振子。
另外,上述的实施形式1中的实施例2至7,在本实施方式中也同样可将其作为实施例。实施例2、4、5是与基板上的线路状方向图的配置以及放大部的配置相关的实施例,无需考虑利用板状的导电性部件232构成的第2螺旋部也能够进行实施。另外,实施例3、6是与两块基板的配置相关的实施例,实施例7是与第2螺旋部相关的实施例,需考虑由导电性部件232构成的第2螺旋部,但是比较容易进行板状的导电性部件的大小、长度、弯曲角度等的调整,因此,为了使板状的导电性部件232与各实施例适配而适当改变导电性部件232的形状的工作,可负担较轻地完成。
另外,虽然上述说明中由通过对一块板进行加工而得到的导电性部件构成第2螺旋部,但也可以将其他部件作为导电性部件来使用(对于后述的实施方式3、4也一样)。也可在基材上通过导电性物质形成规定区域的方向图来构成第2螺旋部。例如,第2螺旋部也可以将以金属类的导电性物质(例如银等)作为基材的糊剂或者油墨印刷在薄膜上而形成的面状(或者所谓的复杂不规则状或曲折状的密度大的图案)的天线方向图。另外,也可以形成为弯曲的板状的方式使树脂或陶瓷成形,且在其上蚀刻金属类的导电性物质(例如铜等)形成面状(或者格子状这样的密度大的图案)的天线方向图来构成第2螺旋部。
(实施方式3)
在本发明的第3实施方式中,通过单位长度上的表面积(用于电波放射的与空气接触的部分的面积)不同的两个板状的导电性部件构成第1螺旋部以及第2螺旋部,来实现横长的螺线形状的振子。由表面积较小的板状的导电性部件构成螺线形状的第1螺旋部,由表面积较大的板状的导电性部件构成第2螺旋部。在本实施方式中,由于横长的螺线形状的螺旋振子的实现并不使用基板,由廉价的导电性部件构成,因此能够大幅地抑制制造成本。另外,如后述这样,关于第1螺旋部,能够通过例如对一块板进行多次冲切形成半圆形状且重复这些步骤来制造,关于第2螺旋部,能够例如通过将板状的导电性部件弯折来制造,可以说第1螺旋部以及第2螺旋部的制作比较容易。即,在以下方面与实施方式1和2相同,即无需花费功夫且以短时间完成制造应用了本发明的螺旋振子(横长的螺线形状的振子)的步骤。
(实施例1)
图28表示作为本实施方式的第1实施例的天线装置的结构的图,图28(a)表示立体图,图28(b)表示主视图。本实施例的天线装置具有进行电波的放射以及接收的天线部330和安装该天线部330的基部320,支撑天线部300的天线支撑部350设置于基部320上。另外,在基部320中的与车辆安装面(天线安装部326的设置面)相反的面上,形成有贴片天线设置用空间321以及放大器基板收纳空间322,放大器基板收纳空间322上配置有放大部340。这是由于考虑到以下情况是比较理想的,即、与实施方式1或2不同,不使用具有放大部的配置空间的基板;以及得到更加良好的天线特性。
在本实施方式中,天线部330包括钣金线圈331(表面积较小的板状的导电性部件)、板状的导电性部件332(表面积较大的导电性部件)、导体333。钣金线圈331成为螺线形状,由天线支撑部350支撑,其中,该螺线形状是以规定宽度的板状(带状)导电性部件卷贴于天线支撑部350的侧面的方式(使具有该规定宽度的面沿着与侧面相向的方向(相对于设置面垂直地立起)卷曲)形成的。这里,所谓规定宽度是指能够以与实施方式1或2的各线路状方向图彼此的间隔相同程度的间隔来形成螺线形状的程度的宽度。板状的导电性部件332是将从一块板冲切而得的部件折曲成大致日文“コ”字状而加工成的,由此在钣金线圈331的上方安装且固定于天线支撑部350的上表面(与侧面垂直的面且位于与基部320相反的侧的面)。导体333通常作为天线振子来使用,通过例如焊接来连接放大部340和钣金线圈331、钣金线圈331和板状的导电性部件332。
通过钣金线圈331和与其连接的导体333构成了螺线形状的第1螺旋部,通过板状的导电性部件332构成成为螺线形状的一部分的第2螺旋部,通过连接两个螺旋部,第1螺旋部以及第2螺旋部形成连续的螺线形状。即,通过钣金线圈331、板状的导电性部件332、连接上述钣金线圈331和导电性部件332的导体333,构成整体上横长的螺线形状的螺旋振子。
对于钣金线圈331的制造进行补充。钣金线圈331能够通过以下方式制造:对一块板(导电性部件)进行冲切形成重复图案,该重复图案通过以下方式得到:以使上半圆和通过将上半圆旋转180°而得到的下半圆交替出现且使半圆的端部相连的方式连续配置半圆,且快速地进行折叠而形成椭圆的螺线形状。另外,也可以将多个半圆状的冲切部件以层叠的方式连接来制造。采用这些方法,能够机械地制造螺线形状的带状振子,以低成本实现量产化,在成本方面的竞争力这一点上具有优势。
(实施例2)
图29表示作为本实施方式的第2实施例的天线装置的结构的图,图29(a)表示立体图,图29(b)表示主视图。本实施例的天线装置也具有与实施例1(图28)大致相同的结构,但在以下方面与实施例1(以垂直地立起的状态卷曲)不同:钣金线圈331以相对于设置面水平地放平的状态卷曲而形成横长的螺线形状。即,如图29(b)所示,形成为如下这样的横长的螺线形状:板金线圈331的具有规定宽度的面以与天线支撑部350的侧面大致垂直的朝向卷贴该侧面四周。
本实施例中的水平配置的钣金线圈的制造,与实施例1(垂直配置的钣金线圈)的情况相比,的确稍微有些不容易。然而,通过使具有固定宽度的面水平地放平,能够根据规定的宽度来增大螺线的间隔。这相当加大了实施方式1或2中的线路状方向图的间隔,与实施例1相比作为天线整体的增益提高。
(实施例3)
图30表示作为本实施方式的第3实施例的天线装置的结构,图30(a)表示立体图,图30(b)表示主视图。本实施例的天线装置虽然也是与实施例1(图28)、实施例2(图29)大致相同的结构,但在以下方面与实施例1以及2有所不同:钣金线圈331相对于设置面以怎样的状态卷曲。本实施例将实施例1和2折中而成,钣金线圈331以相对于设置面倾斜一定角度的状态卷曲而形成横长的螺线形状。即,如图30(b)所示,成为这样的横长的螺线形状:钣金线圈331的具有规定宽度的面相对于天线支撑部350的侧面以倾斜规定角度的状态卷贴该侧面的四周。
本实施方式中的倾斜配置的钣金线圈的制造能够利用实施例1(垂直配置的钣金线圈)的方法来进行(折叠前,增加将冲切后的重复图案扭转以便折叠后而变得倾斜的工序),与实施例1的情况实质上同等程度地容易。而且,通过使具有规定宽度的面倾斜,与实施例2的情况相同,能够根据规定宽度来使螺线的间隔增大,与实施例1相比,天线整体的增益提高。
另外,在本实施方式中,能够不使用板状而使用线状的导电性部件构成第2螺旋部。作为线状的导电性部件可举出例如导线,导线可以是通常使用的硬质的导线,也可以是例如作为电力供给线使用的这样的折曲性优良的被覆电线(也可以为裸线)。另外,也可以在支撑部件侧面设置定位用的槽,通过这样地构成,能够准确且迅速地制造第1螺旋部。
(实施方式4)
在本发明的第4实施方式中,通过薄膜天线构成第1螺旋部,且通过比第1螺旋部在单位长度上的表面积(用于电波放射的与空气接触的部分的面积)更大的板状的导电性部件构成第2螺旋部,实现横长的螺线形状的振子。在本实施方式中,与实施方式3不同,能够通过在第1螺旋部使用薄膜天线,使薄膜天线卷曲并贴付于支撑部件侧面而与第2螺旋部连接来制造螺旋振子,能够大幅抑制制造成本且使制造更加简单。
第1螺旋部由通常的薄膜天线构成,是将以金属类的导电性物质(例如银等)作为基材的糊剂或者油墨印刷在薄膜上而形成的线路状方向图。可采用具有一根螺线的形状,也可采用具有多根线的形状。在为后者的情况下,在支撑部件的例如前方(图28(a)的贴片天线设置用空间侧)设置有连接部,对一个(支撑部件的长度方向一周)方向图以两端部与该连接部连接的方式进行贴付,通过对全部的方向图进行上述贴付操作,能够形成螺线形状。另外,在任意一种情况下,都可以在支撑部件侧面设置定位用的槽,通过采用这种构成,能够准确且迅速地进行第1螺旋部的制作。
另外,上述的实施方式1中的实施例2至4、6、7,同样地能够作为实施方式3以及4中的实施例。实施例2至4是与基板上的线路状方向图的配置有关的实施例,通过对钣金线圈331的形状施加变更即可适用于实施方式3,另外通过对薄膜天线(已印刷的振子部分)的形状施加变更即可适用于实施方式4。在将实施例3适用于本实施方式的情况下,要将天线支撑部350的形状变大(例如在长度方向上扩大),对应于此改变,变更钣金线圈331的形状或者薄膜天线的形状(基板间隔变大是以此来形成大直径的螺线形状为目的,在实施方式3中通过更大地卷绕钣金线圈331形成螺线形状,另外,在实施方式4中通过更大地卷绕薄膜天线形成螺线形状,由此能够达成相同目的)。另外,实施例6、7与第2螺旋部有关,通过对板状的导电性部件的大小、长度、折曲角度等进行调整,也可适用。另外,这些调整比较容易,能负担较轻地完成对于板状的导电性部件332的形状的适当变更,以便和各实施例适配。
(实施方式5)
本发明的第5实施方式是将第2螺旋部卷绕成多个卷段而构成的。上述的实施方式是将第2螺旋部仅仅卷绕成一卷、即为采用一段的卷段这样的结构,但在本实施方式中,分割第2螺旋部,将其以成为螺线形状的方式卷绕成多段。由此,能够使第1螺旋部的电长度缩短,另一方面,能够使尽量远离基部的第2螺旋部的电长度变长。通过采用该结构,能减少与接地部的干涉,且能够提高天线增益。
(实施例1)
图31是表示作为本实施方式的第1实施例的天线装置的结构的侧视图。基本的结构是与实施方式1的实施例1(图2)大致相同的结构,但在该例中,采用第2螺旋部的面状方向图132为两段而成为卷绕成两个卷绕段的结构。即,保持第2螺旋部比第1螺旋部在单位长度上的表面积大而使第2螺旋部卷绕成多个卷段。只要将第2螺旋部构成例如如下结构即可,即、向形成于基板150上的面状方向图加入缝隙,将其分割成上下两部分,使用导线133而将第2螺旋部卷绕成螺旋状。另外,也可以将实施方式2的板状的导电性部件以卷绕成多个卷段的方式折曲。
(实施例2)
图32是表示作为本实施方式的第2实施例的天线装置的结构的侧面图。本实施例的天线装置具有与实施例1(图31)大致相同的结构,但在以下方面与实施例1(图31)有所不同:该实施例中,第2螺旋部随着越靠近上段越向后方(从安装天线装置的方向看去时的后方)延伸而突出。由此,能够得到与实施方式1的实施例7(图24)相同的作用效果。
另外,这些实施例也能够适用上述的实施方式1至4的任意其中之一。
(实施方式6)
在本发明的第6实施方式中,在天线部的第2螺旋部的顶端进一步追加了天线振子,有效利用了鲨鱼鳍状的顶端部分的小空间。图33是表示本实施方式的天线装置的结构的立体图。基本结构是与实施方式5大致相同的结构,但在以下方面与实施方式5有所不同:该实施例中,天线部130进一步还具有天线振子134。天线振子134与由面状方向图132构成的第2螺旋部的顶端连接。而且,天线振子134从与螺旋轴的轴方向垂直的短边方向看去沿着第2螺旋部的顶端部而配置。天线振子134只要是以例如从与螺旋轴的轴方向垂直的长度方向看去通过螺旋轴的方式、即在长度方向上横穿过第2螺旋部的中心的方式被配置即可。然而,也可以不是以在长度方向上横穿过第2螺旋部的中心的方式被配置,而是以横穿过偏离中心的位置的方式被配置。另外,表示了天线振子134为具有以板面朝向侧面侧的方式被配置的刀刃状的形状的振子。由此,能够正好收容于鲨鱼鳍状的天线罩的顶端部分的狭窄区域。另外,天线振子134并不限于刀刃状,也可以为线状元件。另外,在图示例中表示了如实施方式5所示的卷绕成多个卷段的第2螺旋部,但本发明并不限于此,实施方式1等的1个卷段的第2螺旋部也可以适用。在该实施方式6中所说明的天线振子也能够适用于上述的实施方式1至5的任意其中之一。
上述而成的实施方式以及实施例也只是本发明的较佳实施方式例子,本发明的范围并不只限定于上述的实施方式和实施例,能够在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种变更。
Claims (14)
1.一种低背型的车辆用天线装置,其特征在于,该天线装置包括:
基部,其被固定于车辆;以及
天线部,其被支撑于所述基部,包括靠近所述基部侧的第1螺旋部和远离所述基部侧的第2螺旋部,所述第2螺旋部的单位长度上的表面积比所述第1螺旋部的单位长度上的表面积大。
2.如权利要求1所述的天线装置,其特征在于,所述天线部具有长度方向上的长度比轴方向上的高度大的部位,所述长度方向通过螺线轴且与轴方向垂直。
3.如权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,所述第1螺旋部的频率,在将所述天线部设置成双波对应天线时被调整成高频率带的共振频率。
4.如权利要求1至3中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第2螺旋部以从通过螺旋轴且与轴方向垂直的方向观察时不会覆盖所述第1螺旋部的方式被配置。
5.如权利要求1至4中任一项所述天线装置,其特征在于,从与螺旋轴的轴方向垂直的短边方向观察到的所述第2螺旋部的横向宽度小于或等于第1螺旋部的横向宽度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第2螺旋部以从螺旋轴方向观察时其一部分朝向所述基部的长度方向的端部侧突出的方式被配置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第1螺旋部包括线状的天线方向图,所述线状的天线方向图形成于所述两块基板的至少与相向面相反的面,所述的两块基板支撑于所述基部且以基板面相向的方式被配置。
8.如权利要求7所述的天线装置,其特征在于,所述第2螺旋部包括天线方向图,所述天线方向图形成在所述两块基板的至少与相向面相反的面上,且形成在包含与所述基部侧相反的一侧的端部的规定区域内。
9.如权利要求1至6中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第2螺旋部采用导电性部件形成,所述导电性部件通过将一块板折曲而形成。
10.如权利要求9所述的天线装置,其特征在于,所述第1螺旋部采用在薄膜状基材上形成的线状的天线方向图、导线状的导电性部件、冲切形成的板状的导电性部件、或者在所述两块基板的至少与相向面相反的面上形成的线状的天线方向图而形成,所述的两块基板支撑于所述基部且以基板面相向的方式被配置。
11.如权利要求1至10中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述第2螺旋部被卷绕成多个卷段。
12.如权利要求11所述的天线装置,其特征在于,所述第2螺旋部被配置成:从螺旋轴方向观察时,其远离所述第1螺旋部侧的卷段比靠近所述第1螺旋部侧的卷段更加朝向所述基部的长度方向的一侧的端部侧突出。
13.如权利要求1至12中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述天线部进一步还包括天线振子,所述天线振子与所述第2螺旋部的顶端连接,所述天线振子在从与螺旋轴的轴方向垂直的短边方向观察时沿着所述第2螺旋部的顶端部而被配置。
14.如权利要求1至13中任一项所述的天线装置,其特征在于,所述基部采用树脂形成。
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