CN104871367B - 多频带用天线 - Google Patents

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Abstract

本发明在多层基板(2)上设置两个高频天线(6)。各高频天线(6)由辐射元件(7)、高频通电线路(8)以及高频供电部(9)构成。低频天线(10)由串联辐射元件(11)、低频供电线路(13)以及低频供电部(14)构成。串联辐射元件(11)由利用辐射元件连接线路(12)连接的两个辐射元件(7)形成。串联辐射元件(11)的一端侧经由低频供电线路(13)连接低频供电部(14)。在辐射元件连接线路(12)以及低频供电线路(13)连接屏蔽高频信号(SH)的传输的开路短截线(15)。在高频供电线路(8)连接屏蔽低频信号(SL)的传输的短路短截线(16)。

Description

多频带用天线
技术领域
本发明涉及能用于不同频带的多个信号的多频带用天线。
背景技术
专利文献1中，公开了这么一种微带天线(贴片天线)，其中，设有相互相对的辐射元件和接地层，该辐射元件和接地层之间包夹有例如比波长薄的电介质，并且在辐射元件的辐射面侧设置了无源元件。另外，专利文献2中，公开了这么一种平面天线装置，其中，在设置于电介质基板的激振元件上设置两个供电点，能辐射相互垂直的两种极化波。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭55-93305号公报
专利文献2：日本专利特开2004-266499号公报
发明内容
但是，专利文献1、2记载的天线都是由高频天线单独构成，在单一频带或接近频带中使用。另一方面，近年的通信中，能在不同频带的多个频带中使用、即多频化正越趋推进，仅使用单一频带或接近频带，效率低下。
本发明是为了解决上述现有技术的问题而完成的，本发明的目的在于提供一种能以频带不同的多个信号使用的多频带用天线。
(1).为了解决上述问题，本发明的多频带用天线包括：至少两个辐射元件；高频供电部，该高频供电部向每一个该辐射元件提供高频信号；辐射元件连接线路，该辐射元件连接线路串联连接所述辐射元件、形成串联辐射元件；低频供电部，该低频供电部经由低频供电线路连接所述串联辐射元件的一端侧，提供低频信号；以及高频屏蔽电路，该高频屏蔽电路连接所述辐射元件连接线路以及所述低频供电线路，屏蔽所述高频信号的传输，从各所述辐射元件辐射所述高频信号，从所述串联辐射元件辐射所述低频信号。
根据本发明，通过从高频供电部向辐射元件提供高频信号，能从辐射元件辐射高频信号。另一方面，通过从低频供电部向串联辐射元件提供低频信号，能从串联辐射元件辐射低频信号。
另外，由于在辐射元件连接线路以及低频供电线路连接高频屏蔽电路，能利用高频信号屏蔽电路屏蔽高频信号在辐射元件连接线路以及低频供电线路中的传输。这时，在高频信号的频带中观察到串联辐射元件不匹配。因此，即使串联连接辐射元件构成串联辐射元件，也能使它们单独发挥作用，能构成可用于频带不同的多个信号的多频带用天线。
(2).本发明中，各所述辐射元件和所述高频供电部由高频供电线路连接，在每一个该高频供电线路连接屏蔽所述低频信号的传输的低频信号屏蔽电路。
根据本发明，在高频供电线路连接低频信号屏蔽电路，因此能利用低频信号屏蔽电路屏蔽低频信号在高频供电线路中的传输。这时，在低频信号的频带中观察到高频供电部不匹配，因此低频信号不会通过高频供电线路到达高频供电部。因此，串联连接多个辐射元件，能构成用于低频信号的串联辐射元件。
(3).本发明中，所述辐射元件构成贴片天线。
根据本发明，辐射元件构成贴片天线，因此能利用小型的贴片天线进行高频信号的发送或接收。
(4).本发明中，将所述串联辐射元件的另一端和所述低频供电部之间，设定为所述低频信号在多个模式中谐振的长度，从所述串联辐射元件辐射不同波长的低频信号。
根据本发明，由于将串联辐射元件的另一端和低频供电部之间，设定为低频信号在多个模式中谐振的长度，因此能从串联辐射元件辐射与这些多个模式对应的不同波长的低频信号。
(5).本发明中，在任一个所述辐射元件连接线路中至少设置一个匹配电路来取代所述高频屏蔽电路，从所述串联辐射元件辐射不同波长的低频信号。
根据本发明，由于在任一个辐射元件连接线路中至少设置一个匹配电路来取代高频屏蔽电路，因此串联辐射元件在匹配电路和低频供电部之间与低频信号谐振，其整体也与个别波长的低频信号谐振。因此，能从串联辐射元件辐射不同波长的低频信号。
(6).本发明的多频带用天线包括：至少两个辐射元件；高频供电部，该高频供电部向每一个该辐射元件提供高频信号；无源元件，该无源元件被设置成与各所述辐射元件相对；无源元件连接线路，该无源元件连接线路串联连接该无源元件、形成串联无源元件；低频供电部，该低频供电部经由低频供电线路连接所述串联无源元件的一端侧，提供低频信号；以及高频屏蔽电路，该高频屏蔽电路连接所述无源元件连接线路以及所述低频供电线路，屏蔽所述高频信号的传输，从各所述辐射元件辐射所述高频信号，从所述串联无源元件辐射所述低频信号。
根据本发明，通过从高频供电部向辐射元件提供高频信号，能从辐射元件辐射高频信号。这里，由于与辐射元件相对地设置无源元件，与省略了无源元件的情况相比，能使高频用天线宽频带化。另一方面，通过从低频供电部向串联无源元件提供低频信号，能从串联无源元件辐射低频信号。
另外，由于在无源元件连接线路以及低频供电线路连接高频屏蔽电路，因此能利用高频信号屏蔽电路屏蔽高频信号在无源元件连接线路以及低频供电线路中的传输。这时，在高频信号的频带中观察到串联无源元件不匹配。因此，即使串联连接无源元件构成串联无源元件，也能使它们单独发挥作用，能构成可用于频带不同的多个信号的多频带用天线。
(7).本发明中，各所述辐射元件和所述高频供电部由高频供电线路连接，在每一个该高频供电线路连接屏蔽所述低频信号的传输的低频信号屏蔽电路。
根据本发明，在高频供电线路连接低频信号屏蔽电路，因此能利用低频信号屏蔽电路屏蔽低频信号在高频供电线路中的传输。这时，在低频信号的频带中观察到高频供电部不匹配，因此低频信号不会通过高频供电线路到达高频供电部。因此，串联连接多个无源辐射元件，能构成用于低频信号的串联无源元件。
(8).本发明中，在各所述辐射元件和所述串联无源元件之间设置绝缘层。
根据本发明，由于在辐射元件和串联无源元件之间设置绝缘层，因此能夹着绝缘层层叠辐射元件和串联无源元件。因此，能在多层基板形成辐射元件、串联无源元件等。
(9).本发明中，将所述串联无源元件的另一端和所述低频供电部之间，设定为所述低频信号在多个模式中谐振的长度，从所述串联无源元件辐射不同波长的低频信号。
根据本发明，由于将串联无源元件的另一端和低频供电部之间，设定为低频信号在多个模式中谐振的长度，因此能从串联无源元件辐射这些多个模式对应的不同波长的低频信号。
(10).本发明中，在任一个所述无源元件连接线路中至少设置一个匹配电路来取代所述高频屏蔽电路，从所述串联无源元件辐射不同波长的低频信号。
根据本发明，由于在任一个无源元件连接线路中至少设置一个匹配电路来取代高频屏蔽电路，因此串联无源元件在匹配电路和低频供电部之间与低频信号谐振，其整体也与个别波长的低频信号谐振。因此，能从串联无源元件辐射不同波长的低频信号。
附图说明
图1是表示第1实施方式中多频带用天线的分解立体图。
图2是表示图1中的多频带用天线的平面图。
图3是表示图1中的接地层的平面图。
图4是从图2中的箭头IV－IV方向观察多频带用天线得到的剖面图。
图5是表示第2实施方式中多频带用天线的分解立体图。
图6是表示图5中的多频带用天线的平面图。
图7是表示图5中的接地层的平面图。
图8是从图6中的箭头VIII－VIII方向观察多频带用天线得到的剖面图。
图9是表示第3实施方式中多频带用天线的分解立体图。
图10是表示图9中的多频带用天线的平面图。
图11是表示图9中的高频天线的辐射元件的平面图。
图12是表示图9中的接地层的平面图。
图13是从图10中的箭头XIII－XIII方向观察多频带用天线得到的剖面图。
图14是表示第4实施方式中多频带用天线的分解立体图。
图15是表示图14中的多频带用天线的平面图。
图16是放大表示图15中的a部的放大平面图。
图17是从图16中的箭头XVII－XVII方向观察多频带用天线的关键部分得到的剖面图。
图18是表示变形例中多频带用天线的分解立体图。
图19是表示第5实施方式中多频带用天线的平面图。
图20是放大表示图19中的b部的放大平面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式中的多频用天线进行详细说明。
图1至图4表示第1实施方式中的多频带用天线1。多频带用天线1包括：多层基板2、高频天线6、低频天线10、开路短截线15、以及短路短截线16等。
在相互垂直的X轴、Y轴以及Z轴方向中，多层基板2形成为平行于XY平面的平板状。该多层基板2是例如从正面2A侧朝向背面2B侧层叠两层作为绝缘层的薄绝缘性树脂层3、4而形成的印刷基板。在树脂层3、4之间，例如设置由铜、银等的导电性薄膜形成的接地层5，该接地层5连接外部的地线。
另外，虽然例示出了树脂基板作为多层基板2，但不限于此，可以是将作为绝缘层的绝缘性陶瓷层层叠而成的陶瓷多层基板，也可为低温共烧成陶瓷多层基板(LTCC多层基板)。
高频天线6是用于例如WiGig(Wireless Gigabit)所使用的60GHz频带的高频信号SH的偶极子天线。高频天线6包括：辐射元件7、高频供电线路8以及高频供电部9。
辐射元件7例如相对于X轴方向具有高频信号SH的半波长的长度尺寸。该辐射元件7设置在多层基板2的正面2A，由细长的带状导体图案(金属薄膜)形成。由贯通多层基板2的厚度方向(Z轴方向)的过孔构成的高频供电线路8连接辐射元件7的中心部分。这里，过孔是将例如铜、银等导电性材料设置在内径为数十～数百μm水平的贯通孔中形成的柱状的导体。
另外，多个(例如两个)高频天线6设置在多层基板2上。这些高频天线6的辐射元件7在X轴方向排列，延伸成直线状。另外，高频天线6不限于偶极子天线，可以为单极子天线，也可为其它形式的线状天线。
高频供电部9设置在多层基板2的背面2B，位于与高频天线6的辐射元件7相对的位置。高频供电部9的个数与高频天线6的个数相同。高频供电部9例如由金属薄膜构成的电极焊盘形成，经由高频供电线路8与辐射元件7电连接。高频供电部9构成高频信号SH的输入输出端子，对高频天线6提供60GHz频带的高频信号SH。另外，高频供电部9只要能提供高频信号SH即可，不管其形式如何。因此，高频供电部9可以像连接器、探测器那样能自由装卸，也可利用焊接等进行接合，也可是生成高频信号SH的元器件等。
低频天线10是用于比高频信号SH的频率低(例如数GHz～数十GHz)的低频信号SL的单极子天线。低频天线10包括：串联辐射元件11、低频供电线路13以及低频供电部14。
串联辐射元件11设置在多层基板2的正面2A，通过串联连接多个辐射元件7形成。这时，相邻两个辐射元件7之间由辐射元件连接线路12连接。另外，低频供电部14经由低频供电线路13连接串联辐射元件11的一端侧(图2中的串联辐射元件11的右端侧)。
辐射元件连接线路12以及低频供电线路13设置在多层基板2的正面2A，由细长的带状导体图案形成。这时，串联辐射元件11的另一端和低频供电部14之间例如被设定为相对于X轴方向的低频信号SL的1/4波长的长度尺寸。
另外，在图2例示了串联辐射元件11呈直线状延长的情况，但也可弯折或弯曲。另外，低频天线10不限于单极子天线，可以为偶极子天线，也可为其它形式的线状天线。设计串联辐射元件11以及低频供电线路13的形状或大小，使低频供电部14的电流分布达到最大。
低频供电部14例如位于串联辐射元件11的一端的周围，设置在多层基板2的正面2A。低频供电部14例如由金属薄膜构成的电极焊盘形成，与串联辐射元件11以及低频供电线路13电连接。低频供电部14构成低频信号SL的输入输出端子，对低频天线10提供低频信号SL。另外，与高频供电部9同样地，不管其形式如何无关，低频供电部14提供低频信号SL即可。
开路短截线15分别连接辐射元件连接线路12以及低频供电线路13，构成屏蔽高频信号SH的传输的高频信号屏蔽电路。具体而言，开路短截线15由细长的带状导体图案形成，具有高频信号SH的1/4长度尺寸，并且其前端开放。由此，开路短截线15使低频信号SL通过，作为屏蔽高频信号SH的带阻滤波器发挥作用。
另外，虽然例示了利用开路短截线构成高频信号屏蔽电路的情况，但也可利用短路短截线构成，或也可利用谐振电路或滤波器电路构成。即，高频信号屏蔽电路屏蔽高频信号SH使低频信号SL通过即可，可以由分布常数电路、集中常数电路中的任一种构成，也可由无源电路、有源电路中的任一种构成。因此，高频信号屏蔽电路可以由基板线路或导体图案构成，也可由电感、电容等组成的元器件构成。但是，形成使低频信号SL通过的短路短截线的情况下，需要将短路短截线的长度尺寸设定为低频信号SL的1/4波长水平，有大型化的倾向。考虑了这一点，则优选地适用屏蔽高频信号SH的开路短截线15。
短路短截线16连接高频供电线路8，构成屏蔽低频信号SL的传输的低频信号屏蔽电路。短路短截线16位于树脂层3、4之间，例如前端连接接地层5。具体而言，短路短截线16由细长的带状导体图案形成，具有高频信号SH的1/4波长的长度尺寸，并且其前端短路。由此，短路短截线16使高频信号SH通过，作为屏蔽高频信号SL的带通滤波器发挥作用。
另外，虽然例示了利用短路短截线构成低频信号屏蔽电路的情况，但也可利用开路短截线构成。另外，低频信号屏蔽电路屏蔽低频信号SL、使高频信号SH通过即可，也可由谐振电路、滤波器电路等构成。在例如像LTCC等这样的、采用可内置元器件的基板的情况下，也能利用基板内设置的谐振电路等构成低频信号屏蔽电路。但是，形成屏蔽低频信号SL的开路短截线的情况下，需要将开路短截线的长度尺寸设定为低频信号SL的1/4波长水平，有大型化的倾向。考虑了这一点，则优选地适用使高频信号SH通过的短路短截线16。
毫米波IC17将各种信号处理电路等集成化，生成高频信号SH。该毫米波IC17形成大致平板状，在其正面包括电极焊盘17A，该电极焊盘17A与高频供电部9的个数对应。并且，毫米波IC17设置在多层基板2的背面2B侧，该电极焊盘17A接合高频供电部9。由此，毫米波IC17经由高频供电部9与高频天线6电连接，向辐射元件7提供高频信号SH，并且对由辐射元件7接收到的高频信号SH实施各种信号处理。
接着，对本实施方式中的多频带用天线1的动作进行说明。
从高频供电部9向辐射元件7进行供电，则电流流过辐射元件7。由此，高频天线6从多层基板2的正面2A向上方辐射与辐射元件7的长度尺寸对应的高频信号SH，并且接收高频信号SH。
另一方面，从低频供电部14向串联辐射元件11进行供电，则电流流过串联辐射元件11。由此，低频天线10从多层基板2的正面2A向上方辐射低频信号SL，并且接收低频信号SL，该低频信号SL与串联辐射元件11的另一端(图2中的串联辐射元件11的左端)和低频供电部14之间的长度尺寸对应。
另外，由于开路短截线15连接至辐射元件连接线路12以及低频供电线路13，因此能利用开路短截线15屏蔽高频信号SH的传输。因此，高频信号SH不会通过辐射元件连接线路12以及低频供电线路13到达低频供电部14，低频天线10的特性和动作稳定。这时，由于在高频信号SH的频带中观察到低频天线10不匹配，因此高频天线6能独立于低频天线10构成。
除此之外，由于将短路短截线16连接至高频供电线路8，因此能利用短路短截线16屏蔽低频信号SL的传输。这时，在低频信号SL的频带中观察到高频供电部9不匹配，因此低频信号SL不会通过高频供电线路8到达高频供电部9，高频天线6的特性和动作稳定。
结果，即使串联连接多个辐射元件7，形成串联辐射元件11，也能使他们单独发挥作用。另外，由于能将低频天线10和高频天线6一起设置在相同的多层基板2上，与将它们单独设置的情况相比，能减小多层基板2中天线的安装面积。除此之外，由于利用开路短截线15也能使两个高频天线6分离进行动作，因此能串联连接两个高频天线6的辐射元件7、构成低频天线10的串联辐射元件11。由此，由于能进一步提高高频天线6以及低频天线10的安装效率，因此能实现安装了天线6、10的模块的小型化以及安装了模块的终端的省空间化。
另外，由于高频天线6的多个辐射元件7连接至低频天线10的串联辐射元件11，因此能利用多个高频天线6构成阵列天线。因此，通过调整提供至各个高频天线6的高频信号SH的相位和振幅，能对高频信号SH的指向性和增益进行适当调整。
接着，图5至图8表示本发明的第2实施方式的多频带用天线21。多频带用天线21的特征在于利用贴片天线构成高频天线。另外，对多频带用天线21进行说明时，对与第1实施方式的多频带用天线1相同的结构标注相同的符号，省略其说明。
多频带用天线21包括：多层基板2、高频天线23、低频天线10、开路短截线15、以及短路短截线16等。
另外，在多层基板2的内部，设置接地层22，位于树脂层3、4之间。该接地层22，例如由铜、银等导电性薄膜形成，覆盖树脂层4的几乎整面，并且连接外部的地线。
高频天线23是例如用于60GHz频带的高频信号SH的贴片天线。高频天线23包括：辐射元件24、高频供电线路25以及高频供电部26。
辐射元件24例如相对于X轴方向具有高频信号SH的半波长的长度尺寸。该辐射元件24设置在多层基板2的正面2A，由大致四边形的导体图案形成。在X轴方向偏离辐射元件24的中心位置的X轴方向的中途位置上，连接由贯通多层基板2的厚度方向的过孔组成的高频供电线路25。该高频供电线路25与设置在多层基板2的背面2B的高频供电部26连接，并且在其中途连接短路短截线16。经由高频供电线路25提供高频信号SH，在辐射元件24流过X轴方向的电流。
另外，多个(例如两个)高频天线23设置在多层基板2上。这些高频天线23的辐射元件24在X轴方向排列，延伸成直线状。并且，这些辐射元件24由辐射元件连接线路12连接，形成低频天线10的串联辐射元件11。另外，低频供电部14经由低频供电线路13连接串联辐射元件11的一端侧。
高频供电部26设置在多层基板2的背面2B位于与高频天线23的辐射元件24相对的位置。高频供电部26的个数与高频天线23的个数相同。高频供电部26例如由金属薄膜构成的电极焊盘形成，经由高频供电线路25与辐射元件24电连接。高频供电部26采用例如焊接等接合手段与毫米波IC17的电极焊盘17A接合，对高频天线23提供60GHz频带的高频信号SH。
从而，在多频带用天线21中，也能获得与第1实施方式中的多频带用天线1同样的作用效果。另外，由于利用辐射元件24呈平面状的贴片天线构成高频天线23，因此能利用小型的贴片天线发送或接收高频信号SH。进一步地，由于使贴片天线的辐射元件24连接低频天线10，因此在向辐射元件24提供高频信号SH时，也能利用开路短截线15屏蔽该高频信号SH的传输，能使低频天线10和高频天线23单独发挥作用。
接着，图9至图13表示本发明的第3实施方式的多频带用天线31。多频带用天线31的特征在于，利用具备无源元件的堆叠型贴片天线构成高频天线，并且串联连接多个无源元件，形成低频天线的串联无源元件。另外，对多频带用天线31进行说明时，对与第1实施方式的多频带用天线1相同的结构标注相同的符号，省略其说明。
多频带用天线31包括：多层基板32、高频天线37、低频天线42、开路短截线15、以及短路短截线16等。
与第一实施方式中的多层基板2几乎同样地，在相互垂直的X轴、Y轴以及Z轴方向中，多层基板32形成为平行于XY平面的平板状。然而，多层基板32是从正面32A侧朝向背面32B侧，例如层叠三层作为绝缘层的树脂层33～35而形成的印刷基板。并且，在树脂层34、35之间，设置例如由铜、银等导电性薄膜形成的接地层36，覆盖树脂层35的几乎整面，该接地层36连接外部的地线。
高频天线37是例如用于60GHz频带的高频信号SH的堆叠型贴片天线。高频天线37包括：辐射元件38、无源元件39、高频供电线路40以及高频供电部41。
辐射元件38与第二实施方式中的辐射元件24几乎同样地构成，例如相对于X轴方向具有高频信号SH的半波长的长度尺寸。该辐射元件38设置在多层基板32的树脂层33、34之间，由大致为四边形的导体图案形成。在X轴方向偏离辐射元件38的中心位置的X轴方向的中途位置上，连接由贯通树脂层34、35的过孔组成的高频供电线路40。该高频供电线路40与设置在多层基板32的背面32B的高频供电部41连接，并且在其中途连接短路短截线16。这时，短路短截线16与接地层36共同设置在树脂层34、35之间。
无源元件39经由树脂层33层叠在辐射元件38的正面。该无源元件39形成在多层基板32的正面32A、即树脂层33的正面，与辐射元件38同样地为大致四边形。在包夹树脂层33而相对的辐射元件38和无源元件39之间，产生电磁耦合。另外，图10例示了无源元件39小于辐射元件38的情况，但无源元件39在X轴方向和Y轴方向的尺寸，例如可以大于也可以小于辐射元件38在X轴方向和Y轴方向的尺寸。辐射元件38和无源元件39的大小关系以及它们具体的形状，可以考虑高频天线37的辐射图案和频带等而适当设定。
多个(例如两个)高频天线37设置在多层基板32上。这些高频天线37的辐射元件38以及无源元件39在X轴方向排列，延伸成直线状。
高频供电部41设置在多层基板32的背面32B位于与高频天线37的辐射元件38相对的位置。高频供电部41的个数与高频天线37的个数相同。高频供电部41由例如金属薄膜构成的电极焊盘形成，经由高频供电线路40与辐射元件38电连接。高频供电部41与毫米波IC17的电极焊盘17A接合，对高频天线37提供60GHz频带的高频信号SH。
低频天线42与第一实施方式的低频天线10的结构几乎相同，是用于比高频信号SH的频率低(例如数GHz～数十GHz)的低频信号SL的单极子天线。低频天线42包括：串联无源元件43、低频供电线路45以及低频供电部46。
串联无源元件43设置在多层基板32的正面32A，通过串联连接多个无源元件39形成。这时，相邻的两个无源元件39之间由无源元件连接线路44连接。另外，低频供电部46经由低频供电线路45连接串联无源元件43的一端侧(图10中的串联无源元件43的右端侧)。
无源元件连接线路44以及低频供电线路45设置在多层基板32的正面32A，由细长的带状导体图案形成。这时，串联无源辐射元件43的另一端和低频供电部46之间例如设定为相对于X轴方向的低频信号SL的1/4波长的长度尺寸。另外，无源元件连接线路44以及低频供电线路45连接开路短截线15。
低频供电部46与第一实施方式的低频供电部14的结构几乎相同。该低频供电部46例如位于串联无源元件43的一端的周围，设置在多层基板32的正面32A。低频供电部46例如由金属薄膜构成的电极焊盘形成，经由低频供电线路45与串联无源元件43电连接。低频供电部46构成低频信号SL的输入输出端子，对低频天线42提供低频信号SL。
从而，在多频带用天线31中，也能获得与第1实施方式中的多频带用天线1同样的作用效果。另外，由于高频天线37利用与辐射元件38的正面相对设置无源元件39而构成的堆叠型贴片天线构成，因此与省略了无源元件39的情况相比，能使高频天线37宽频带化。另外，由于串联连接无源元件39形成低频天线42的串联无源元件43，因此低频天线42和高频天线37的辐射元件38之间不直接连接，而是经由辐射元件38和无源元件39之间的电容间接连接。因此，能降低朝向高频供电部41的低频信号SL，能使高频天线37的特性和动作进一步稳定。
接着，图14至图17表示本发明的第四实施方式的多频带用天线51。多频带用天线51的特征在于，从串联无源元件辐射不同波长的低频信号。另外，对多频带用天线51进行说明时，对与第三实施方式的多频带用天线31相同的结构标注相同的符号，省略其说明。
多频带用天线51包括：多层基板32、高频天线37、低频天线52、开路短截线15、以及短路短截线16等。
多个高频天线37以阵列状排列设置在多层基板32。图15例示了以四行八列的阵列状设置合计32个高频天线37。
低频天线52是用于频率低于高频信号SH的、例如Wi-Fi(Wireless fidelity)所使用的5GHz频带和2.4GHz频带的两个低频信号SL1、SL2的单极子天线。低频天线52包括：串联无源元件53、低频供电线路55以及低频供电部56。
串联无源元件53设置在多层基板32的正面32A，通过串联连接多个(例如24个)无源元件39而形成。这时，相邻的两个无源元件39之间由无源元件连接线路54连接。由此，串联无源元件53例如在X轴方向往返并蜿蜒状蛇行。另外，低频供电部56经由低频供电线路55连接串联无源元件53的一端侧(图15中的串联无源元件53的右上端侧)。
无源元件连接线路54以及低频供电线路55设置在多层基板32的正面32A，由细长的带状导体图案形成。另外，无源元件连接线路54以及低频供电线路55连接开路短截线15。
这时，串联无源供电元件53的另一端(图15中的串联无源供电元件53的右下端)和低频供电部56之间，设定为例如4GHz频带的低频信号SL2以多个模式谐振的长度尺寸。具体而言，串联无源元件53的另一端和低频供电部56之间，例如设定为2.4GHz频带的低频信号SL2的大致1/4波长的长度尺寸。因此，串联无源元件53以及低频供电线路55与2.4GHz频带的低频信号SL2谐振，并且与作为2.4GHz频带的两倍高次谐波附近的信号即5GHz频带的低频信号SH1谐振。由此，串联无源元件53辐射频率不同的两个低频信号SL1、SL2。
低频供电部56与第一实施方式的低频供电部14的结构几乎相同。该低频供电部56例如位于串联无源元件53的一端的周围，设置在多层基板32的正面32A。低频供电部56由例如金属薄膜构成的电极焊盘形成，经由低频供电线路55与串联无源元件53电连接。低频供电部56构成低频信号SL1、SL2的输入输出端子，对低频天线52提供低频信号SL1、SL2。
从而，在多频带用天线51中，也能获得与第一、第三实施方式中的多频带用天线1、31同样的作用效果。另外，由于将多个高频天线37设置成在X轴方向和Y轴方向扩展的平面状，因此使高频信号SH的辐射方向不仅在X轴方向，还能在Y轴方向扫描，能扩大对高频信号SH的指向性等的调整范围。进一步地，由于低频天线52能用于频率不同的多个低频信号SL1、SL2，因此能构成除高频信号SH之外还能共用多个低频信号SL1、SL2的多频带用天线51。
另外，所述第四实施方式中，例示了使用第三实施方式中的高频天线37的情况。但是，本发明不限于此，如图18所示的变形例的多频带用天线61那样，也可使用第二实施方式的高频天线23。该情况下，低频天线62利用辐射元件连接线路64串联连接多个辐射元件24，形成串联辐射元件63，并且串联辐射元件63的一端侧经由低频供电线路65连接低频供电部66。另外，将串联辐射元件63的另一端和低频供电部66之间，设定为低频信号在多个模式中谐振的长度，从串联辐射元件63辐射不同波长的低频信号。该变形例也可利用第一实施方式中的高频天线6而构成。
接着，图19至图20表示本发明的第五实施方式的多频带用天线71。多频带用天线71的特征在于，在任一个无源元件连接线路中设置匹配电路来取代高频屏蔽电路。另外，对多频带用天线71进行说明时，对与第四实施方式的多频带用天线51相同的结构标注相同的符号，省略其说明。
多频带用天线71包括：多层基板32、高频天线37、低频天线72、开路短截线15、以及短路短截线16等。
对在低频天线72的任一个无源元件连接线路54，连接设置例如电感L和电容C构成的串联谐振电路73，作为对低频侧的低频信号SL2的匹配电路，来取代开路短截线15。
该串联谐振电路73设置在例如串联无源元件53中频率高的低频信号SL1的1/4波长的位置上。这时，低频天线72中低频供电部56和串联谐振电路73之间与5GHz频带的低频信号SL1谐振，低频天线72的整体与2.4GHz频带的低频信号SL2谐振。
该情况下，通过使串联谐振电路73的电容C的电容量变化，能对使用的频率进行微调整。虽然有时由于串联谐振电路73的匹配损耗会使特性劣化，但低频信号SL1和低频信号SL2相互不存在谐波关系的情况下也能使低频天线72与两个低频信号SL1、SL2谐振。
从而，在多频带用天线71中，也能获得与第一、第三实施方式中的多频带用天线1、31同样的作用效果。
另外，匹配电路不限于串联谐振电路73，能利用例如各种集中常数电路、分布常数电路构成。另外，第五实施方式中，例示了用一个开路短截线15代替匹配电路(串联谐振电路73)的情况，但也可用两个以上的开路短截线15代替匹配电路。该情况下，可为多个(例如三个以上)的匹配电路分别并列设置开关电路，通过适当切换开关电路的导通和关闭，使低频天线的天线长度变化。结果，能根据需要，选择多个频率。
不限于第四实施方式，第五实施方式还能适用于如图18所示的变形例，也能适用于采用第一实施方式的高频天线6的情况。
另外，所述第四以及第五实施方式中，例示了将高频天线37设置成在X轴方向和Y轴方向扩展的平面状的情况，但与第一至第三实施方式同样地，也可以排成一列的状态设置为直线状。另一方面，第一至第三实施方式中，例示了将高频天线6、23、37设置成直线状的情况，但也可与第四以及第五实施方式同样地，设置为平面状。
另外，所述各实施方式中，在高频供电线路8、25、40连接作为低频信号屏蔽电路的短路短截线16。然而，本发明不限于此，也可例如像第三至第五实施方式的高频天线37那样，辐射元件38与低频天线42、52、72间接连接，低频信号SL对高频天线37和高频供电部9、26、41的影响小的情况下，也可省略短路短截线16。
另外，所述各实施方式中，在多个高频天线6、23、37的辐射元件7、24、38均有X轴方向的电流流过，但也可为流过相互不同方向的电流。即，多个高频天线可以为相互相同的极化波，也可为不同极化波。
另外，所述第一以及第二实施方式中，采用层叠了构成两层绝缘层的树脂层3、4的多层基板2，第三至第五实施方式中，采用层叠了构成三层绝缘层的树脂层33～35的多层基板32，但绝缘层的数量能根据需要适当变更。
另外，所述各实施方式以及变形例中，举例说明了将多频带用天线1、21、31、51、61、71形成在多层基板2、32的情况，但也可形成在单层基板。多频带用天线也可不设置基板，仅使用弯曲金属板的构造。
进一步地，例示了用于例如60GHz频带的毫米波的高频天线6、23、37，当然，也可用于其它频带的毫米波或微波等。同样地，低频天线10、42、52、62、72也不限于上述频带，也可用于其它频带的毫米波或微波。
标号说明
1、21、31、51、61、71 多频带用天线
2、32 多层基板
3、4、33～35 树脂层(绝缘层)
5、22、36 接地层
6、23、37 高频天线
7、24、38 辐射元件
8、25、40 高频供电线路
9、26、41 高频供电部
10、42、52、62、72 低频天线
11、63 串联辐射元件
12、64 辐射元件连接线路
13、45、55、65 低频供电线路
14、46、56、66 低频供电部
15 开路短截线(高频信号屏蔽电路)
16 短路短截线(低频信号屏蔽电路)
17 毫米波IC
39 无源元件
43、53 串联无源元件
44、54 无源元件连接线路
73 串联谐振电路(匹配电路)

Claims (4)

1.一种多频带用天线，其特征在于，包括：
至少两个辐射元件；
高频供电部，该高频供电部向每一个该辐射元件提供高频信号；
与辐射元件相同数量的无源元件，各该无源元件被设置成与各所述辐射元件相对；
无源元件连接线路，该无源元件连接线路串联连接该无源元件，形成串联无源元件；
低频供电部，该低频供电部经由低频供电线路连接所述串联无源元件的一端侧，提供低频信号；以及
高频屏蔽电路，该高频屏蔽电路连接所述无源元件连接线路以及所述低频供电线路，屏蔽所述高频信号的传输，
从各所述辐射元件辐射所述高频信号，
从所述串联无源元件辐射所述低频信号，
在各所述辐射元件和所述串联无源元件之间设置绝缘层。
2.如权利要求1所述的多频带用天线，其特征在于，
各所述辐射元件和所述高频供电部由高频供电线路连接，
对每个该高频供电线路连接屏蔽所述低频信号的传输的低频信号屏蔽电路。
3.如权利要求1所述的多频带用天线，其特征在于，
将所述串联无源元件的另一端和所述低频供电部之间，设定为所述低频信号在多个模式中谐振的长度，
从所述串联无源元件辐射不同波长的低频信号。
4.如权利要求1所述的多频带用天线，其特征在于，
在任一个所述无源元件连接线路中至少设置一个匹配电路来取代所述高频屏蔽电路，
从所述串联无源元件辐射不同波长的低频信号。
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