CN104995795B - 倒f型天线以及车载用复合天线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种倒F型天线，其具备：接地构件；第1天线构件，其具有：与接地构件电耦合并从该接地构件垂直立起的短路部、与短路部电耦合并从短路部的上端延伸的平板部、以及从平板部的缘端的一部分突出的突出部；第2天线构件，其包括：在一缘端部具有供电部并向另一缘端部宽度变宽的同时与平板部电耦合的导体图案，第2天线构件以相对于与该突出部相反侧的平板部的缘端间隔规定距离的方式配置在接地构件和平板部之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种宽频带、结构简单且低成本的倒F型天线以及具有倒F型天线的车载用复合天线装置。
背景技术
由于紧凑性、制造容易以及相对低成本，倒F型天线被广泛应用在移动电话等的移动体通信。
此外，近年来移动电话天线寻求共用多频率带的功能，提出了将倒F型天线作为基本结构的天线。例如在专利文献1中，公开了一种倒F型天线，其具备：金属构件，其与倒F型天线的接地板等的接地构件电连接；附加金属构件，其与金属构件通过以隔开电容耦合程度的间隔的方式形成的狭缝而分离，且该倒F型天线具有向附加金属构件提供信号馈线的结构。
此外，在专利文献2中公开了一种设置在具备供电线以及接地导体部的基板上的图案天线(Pattern antenna)，其目的在于在基板表面或者内部使用作为图案形成的图案天线来提供小型宽频带化的图案天线。专利文献2公开的图案天线的特征在于：在基板各表面具备接地导体部，且具有：倒F形状的第1天线图案，其设置在基板的第1表面，并形成有接地导体图案以及供电导体图案；以及具有接地导体图案的倒L形状的第2天线图案，其设置在基板的第2表面，并形成接地导体图案，导体图案的至少一者形成为梯形形状。
此外，在专利文献3中公开了一种放射电极元件，其目的在于提供能够对应2种频率以上的多频率的小型且廉价的多频天线，该放射电极元件具有以下结构，即从单频用放射电极的电极端以折返状使第2放射电极延伸，并形成为从其电极端指向与该电极端相反的方向。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第4169696号
专利文献2：日本专利第3630622号
专利文献3：日本专利特开2004-128740号公报
发明内容
但是，在将专利文献1记载的倒F型天线、专利文献2记载的图案天线以及专利文献3记载的放射电极元件作为车载用天线装置使用时，具有受车内空间的大小、配置位置以及安装位置等的制约且得不到所期望的特性的问题，小型化具有极限。
此外，在GSM/W-CDMA对应型的情况下，需要大体分为低频带(810～960MHz)以及高频带(1710MHz～2170MHz)来对应，在以往结构的天线装置中，具有不能在所有频率带获得所期望的特性的问题。
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种高带宽、结构简单且低成本的倒F型天线，其还能够充分应对车内空间的大小、配置位置以及安装位置等的制约。
本发明的实施方式涉及的倒F型天线具备：接地构件；第1天线构件，其具有：以与接地构件电耦合的状态从该接地构件垂直立起的短路部、以与短路部电耦合的状态从短路部的上端相对接地构件平行地延伸的平板部、以及在平板部的同一水平面中沿与该平板部的长度方向正交的方向延伸的突出部；以及第2天线构件，其包括在一缘端部具有供电部并向另一缘端部宽度变宽的同时与平板部电耦合的导体图案，第2天线构件以相对于与突出部相反侧的缘端间隔规定距离的方式配置在接地构件和平板部之间。即，导体图案以在平板部或者突出部接收的信号能够流通的程度与平板部直接耦合(结合)或者电容耦合、并自接地构件电绝缘的方式配置在俯视观察时的平板部的区域内。
此外，本发明的实施方式涉及的倒F型天线还可以是，接地构件、短路部以及平板部由1张导体板构成。
此外，本发明的实施方式涉及的倒F型天线还可以是，在接地构件、短路部以及平板部的至少一者设置有用于将第2天线构件固定到规定位置的固定部。
此外，本发明的实施方式涉及的倒F型天线还可以构成为，第2天线构件是矩形形状的基板，并固定在固定部。
此外，本发明的实施方式涉及的车载用复合天线装置具备：具有上述任意一种结构的倒F型天线、以及接收来自卫星的电波的天线单元，天线单元在突出部以及平板部的外侧，搭载在突出部以及平板部各自的缘端的附近。
本发明实施方式涉及的倒F型天线虽然体积小但能够获得良好的特性，此外，通过移动第2天线构件的位置，能够在维持低频带的特性的同时能够提高高频带的特性。
此外，本发明的实施方式涉及的车载用复合天线装置，即使在将移动电话用天线和GPS用天线一体化的情况下，也不会妨碍通过移动电话用天线收发信号，能够得到与不包括GPS用天线的情况相同的效果。进一步地，根据第2天线构件的位置，能够对应所期望的频率而进行微调整。
附图说明
图1(a)是本发明的一个实施方式涉及的倒F型天线的侧视图，(b)是倒F型天线的俯视图，(c)是倒F型天线的主视图。
图2是记载在图1的本发明的一实施方式涉及的倒F型天线的主视图。
图3(a)是表示本发明的一实施方式涉及的车载用复合天线装置的低频带(810～960MHz)的特性的曲线图，(b)是表示高频带(1710～2170MHz)的特性的曲线图。
图4(a)是本发明的一实施方式涉及的车载用复合天线装置的从正面侧斜上方观察的组装立体图，(b)是从背面侧斜下方观察的组装立体图。
图5是本发明的一实施方式涉及的车载用复合天线装置的概略剖面图。
图6(a)是表示本发明的一实施方式涉及的倒F型天线的低频带(810～960MHz)的特性的曲线图，(b)是表示高频带(1710～2170MHz)的特性的曲线图。
附图标记说明
1 接地构件
2 第1天线构件
3 短路部
4 第2天线构件
21 平板部
22 突出部
23 连接部
41 导体图案
41a 上侧缘端部
41b 供电部
42 绝缘基板部
43 同轴电缆
43a 芯线
43b 地线
51 外框体
52 基座
100 倒F型天线
P 贴片天线单元
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的天线是以能够在2个或者3个频率带工作的方式设计的。作为其中1个使用例能够例举出用于覆盖频带的890～960MHz、1710～1880MHz、以及1920～2175MHz的多频带(多波段)电话天线。
本发明的天线不仅可以对应作为第二代移动电话(2G)规格的GSM(Global SystemforMobile Communications)(注册商标)的无线接入方式，还可以对应作为第三代移动电话(3G)规格的W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)，即第三代移动电话(3G)的无线接入方式。
[多频带天线]
如图1(a)所示，第1实施方式的倒F型天线100具有导电性的接地构件1、平板部21以及短路部3一体构成的第1天线构件2。并且，在本实施方式中，接地构件1、平板部21以及短路部3是由单一的金属板成形加工而成并一体不可分地接连，但也可以是以分别作为个别部品形成并用金属导线等使它们互相具有导通性的方式构成。或者，也可以使接地构件1、平板部21、短路部3以及第2天线构件一体形成。
如图1(a)所示，接地构件1以及平板部21均都形成为了板状，平板部21自短路部3的上端相对于接地构件1水平延伸，在平板部21与接地构件1之间设置有后述的第2天线构件。
在平板部21的位于平板部21和短路部3的连接部位相反侧的端部附近，设置有沿着在平板部21的长度方向正交的方向上而延伸的突出部22。平板部21以及突出部22以在同一水平面与接地构件1几乎成等间隔的方式设置。
突出部22是收发第1频率的无线信号的天线的一部分，从平板部21的一侧的端部附近以蜿蜒状(meander)折返而形成在从如图1(b)所示的俯视图看不覆盖贴片天线单元P的位置。图1(a)～(c)示出的虚线框示意性表示了与倒F型天线100比较时的贴片天线单元P的大小以及配置位置。
此外，为了固定第2天线构件4，也可以在平板部21形成基板固定部23a以及23b。在固定第2天线构件4的位置，能够通过将平板部21的一部分折弯而构成限位片来形成基板固定部23a以及23b。此外，作为将平板部21的一部分折弯的方式的替代，而能够通过在固定第2天线构件4的位置设置用树脂等形成的凸状的限制片来构成基板固定部23a以及23b。或者，也可以通过在固定第2天线构件4的位置塗布的粘结剂而形成基板固定部23a以及23b。
第2天线构件4具有与短路部3同等程度的高度，第2天线构件4以相对于接地构件1、平板部21以及短路部3均都呈垂直的方式设置在接地构件1以及平板部21之间。第2天线构件4具有环氧玻璃基板等的绝缘性基板42和在绝缘性基板42的表面形成的导体图案(Conductor pattern)41。
导体图案41具有：相对于平板部21大致平行地接近的上侧缘端部41a、以及相对于接地构件1大致平行地接近且比上侧缘端部41a短的供电部41b。供电部41b与同轴电缆43的芯线43a连接，同轴电缆43的地线(Earth)43b与接地构件1接触。如图2所示，在本实施方式中，导体图案41通过连接部23焊接在平板部21，对于焊接的长度或者电接触的长度并不进行特别限定，只要与平板部21电耦合就可以。因此，替代用焊接连接导体图案41和平板部21，在固定第2天线构件4时，平板部21与上侧缘端部41a也可以是以电容耦合的方式相互接近。
导体图案41只要上侧缘端部41a与平板部21电耦合就可以，对于上侧缘端部41a的形状并不进行特别限定。例如，也可以是以下形状，即仅上侧缘端部41a的任意一处位置由焊接连接到平板部21，而上侧缘端部41a的其他位置不与平板部21接触。
此外，导体图案41设置在自接地构件1电绝缘的位置，如图4(a)、(b)所示连接于同轴电缆43。
为了提高倒F型天线100的增益特性，优选的是，导体图案41以上侧缘端部41a的长度比供电部41b宽的方式形成。因此，在本实施方式中导体图案41是形成为大致梯形形状，但只要是上侧缘端部41a的长度比供电部41b长，该图案形状并不限定为大致梯形。例如，也可以是能够确保将供电部41b与同轴电缆43电连接的程度的最小限度的大小。
此外，上侧缘端部41a以及供电部41b的形成位置分别还可以是在俯视突出部22时的突出部22的正下方，或者也可以形成在俯视突出部22时的突出部22的外侧。但是，在俯视第2天线构件4时，上侧缘端部41a以及供电部41b对于平板部21的缘端间隔规定的距离而配置。此外，供电部41b的形成位置要考虑接收信号对象的频率带而决定。
[车载用复合天线装置]
倒F型天线100能够接近接收来自GPS等的卫星的电波的天线单元而配置，即使如此配置，也不妨碍通过倒F型天线100收发信号，能够获得与不包含GPS用天线的情况至少同等程度的效果。图4(a)、(b)表示的是具有实施方式的倒F型天线100、以及接收来自GPS卫星的电波的贴片天线单元P的车载用复合天线装置的组装立体图。
本实施方式的车载用复合天线装置以在图1(a)～图1(c)所示的位置配置接收来自GPS等卫星的电波的贴片天线单元P和倒F型天线100的方式形成有外框体51。
本实施方式的车载用复合天线装置能够如图4(a)、(b)所示那样组装。首先，用螺钉62等的固定件将倒F型天线100固定在基座52上，然后应用具有粘接性的缓冲件61将贴片天线单元P以接近倒F型天线100的方式固定在基座52上。
用外框体51将倒F型天线100以及贴片天线单元P覆盖，在进行外框体51的定位之后，用螺钉62等的固定件将外框体51固定在基座52上。
图3(a)是表示图5示出的本实施方式的车载用复合天线装置的低频带(820～960MHz)的特性的曲线图，图3(b)是表示高频带(1710～2170MHz)的特性的曲线图。而且，具有本实施方式的结构的倒F型天线如图2所示由焊接等将上侧缘端部41a和平板部21直接结合。
图3(a)以及(b)的“内侧”曲线的曲线图是表示第2天线构件4配置在平板部21的正下方空间中的最靠近贴片天线单元P的位置的情况下的第2天线构件4的特性的曲线图。此外，图3(a)以及(b)的“中央”曲线的曲线图是表示第2天线构件4配置在图5中用实线表示的位置、即平板部21的两缘端的大致中央的情况下的第2天线构件4的特性的曲线图。此外，图3(a)以及(b)的“外侧”曲线的曲线图是表示第2天线构件4配置在平板部21的正下方空间中的最远离贴片天线单元P的位置的情况下的第2天线构件4的特性的曲线图。
图3(a)以及(b)的“内侧”以及“中央”曲线的曲线图均都是表示第2天线构件4以相对于与突出部22相反侧的平板部21的缘端(以下，也称作“平板部21的外侧缘端”)间隔规定的距离的方式配置在接地构件1和平板部21之间的情况下的第2天线构件4的特性的曲线图。
与此相对，图3(a)以及(b)的“外侧”曲线的曲线图是表示第2天线构件4在接地构件1和平板部21之间配置于平板部21的外侧缘端的情况下的第2天线构件4的特性的曲线图。
首先，通过图3(a)的图表示，在低频带(820～960MHz)中，“中央”曲线图比“内侧”曲线图频率特性高，但是大约以890MHz的频率为界限随着频率变大，频率特性缓缓渐进。与此相对，由“外侧”的频率特性的曲线图可以知道，大约以890MHz的频率为界限随着频率变大负倾斜度变大，大约以910MHz的频率附近为界限频率特性相对于其他曲线图相对变低，与“内侧”以及“中央”的频率特性的差越来越变大。
此外，通过图3(b)的曲线图可以知道，在1710MHz～大约1860MHz中，“外侧”的曲线图比“中央”的曲线图频率特性高，但是“外侧”的频率特性的曲线图大约以1860MHz的频率附近为界限频率特性比其他曲线图相对变低，大约以1890MHz的频率为界限随着频率变大负倾斜度变大，与“内侧”以及“中央”的频率特性的差渐渐越来越变大。
如图3(a)以及图3(b)的曲线图所示可以知道，在一部分的频率区域中，“外侧”的频率特性比“中央”或者“内侧”的频率特性变高，但以规定的频率为界限恶化的倾向变强。对于此，在第2天线构件4以从平板部21的外侧缘端间隔规定的距离的方式配置在接地构件1和第1天线构件2之间的情况下，与配置在平板部21的外侧缘端的情况相比较，在第2天线构件4配置在平板部21的外侧缘端的情况下具有频率特性降低的倾向，所以在第2天线构件以从平板部21的外侧缘端间隔规定的距离的方式配置的情况下性能优越。
并且，如图3(a)以及图3(b)的曲线图所示，在低频带(810～960MHz)中，“中央”的曲线图比“内侧”的曲线图频率特性高，相对于此，在高频带(1710～2170MHz)中，“内侧”的曲线图比“中央”的曲线图频率特性高。因此，也可以通过以对应优先的频率频带的方式在平板部21的正下方空间中的除了平板部21的外侧缘端以外的位置适当配置第2天线构件4，来调整优先的频率频带中的特性，而不会显著损害优先的频率频带以外的频率频带中的特性。
图6(a)、(b)涉及除了从图5表示的本实施方式的车载用复合天线装置将贴片天线单元P卸下以外与图5具有相同结构的电话单体天线装置，并表示分别测量了低频带(810～960MHz)以及高频带(1710～2170MHz)中的频率特性的结果。
如果将图3(b)以及图6(b)进行比较，则在1800多MHz，“外侧”的曲线图的频率特性比“中央”的曲线图的频率特性恶化，而变得比其他的频率特性的曲线图低，在这一点上图3(b)以及图6(b)是共同的。
如果将图3(a)以及图6(a)进行比较可以知道，在大约830MHz～大约930MHz的频率区域中，“中央”、“内侧”以及“外侧”的曲线图的频率特性均都较接近，具有几乎同等的频率特性，但“外侧”的频率特性的曲线图以大约890MHz的频率为界限，随着频率变大负倾斜度变大，如果超过大约900MHz的频率则与其他的曲线图相比频率特性相对地变低，与“内侧”以及“中央”的频率特性的差越来越变大。
根据图3(b)以及图6(b)，在高频带(1710～2170MHz)中，“内侧”的曲线图比“中央”的曲线图频率特性高，但不论哪个曲线图，在1800多MHz以后的频率区域中，都能够得到比“外侧”的曲线图的频率特性良好的特性，所以如果将图3(a)以及(b)、图6(a)以及(b)的结果进行综合讨论，第2天线构件4通过配置在平板部21的正下方空间中的平板部21的外侧缘端以外的位置，能够发挥良好的性能。
此外，在低频带(810～960MHz)中，第2天线构件4在接地构件1与平板部21之间配置在平板部21的外侧缘端以外的位置的情况下，第2天线构件4的性能并不会有较大的变化。因此，也可以对应优先的高频侧中的频率频带而将第2天线构件4适当配置在平板部21的正下方空间中的离贴片天线单元P最远的平板部21的缘端部分、即除了平板部21的外侧缘端以外的位置，来调整优先的频率频带中的特性。
将第2天线构件4从平板部21的外侧缘端向内侧移动多少，这能够根据作为目标的频率来调整。这种情况下，也可以以不显著损害优先的频率频带以外的频率频带中的特性的方式调整优先的频率频带中的特性。
Claims (8)
1.一种车载用复合天线装置，其特征在于，具备：
倒F型天线和天线单元；
所述倒F型天线具备：平板状的接地构件、第1天线构件和第2天线构件，
所述第1天线构件具有：
相对于所述接地构件平行地延伸的平板部；
短路部，其上端与所述平板部电耦合，下端以与所述接地构件电耦合，且从该接地构件垂直立起，呈平板状，从所述接地构件以及所述平板部接连；以及
突出部，其设置在所述短路部与所述平板部电耦合的部位相反侧的端部，在所述平板部的同一水平面中沿与该平板部的长度方向正交的方向延伸并且端部向远离所述短路部的方向突出，
所述第2天线构件包括：在一缘端部具有供电部并朝向另一缘端部宽度变宽的同时与所述平板部电耦合的导体图案，
所述第2天线构件被设置为与所述接地构件、所述平板部以及所述短路部均垂直交叉，以相对于与所述突出部相反侧的缘端间隔规定距离的方式配置在所述接地构件和所述平板部之间，
所述天线单元在所述突出部以及所述平板部的外侧，配置在所述突出部以及所述平板部各自的缘端的附近的位置，且从所述车载用复合天线装置的俯视图看，所述天线单元不覆盖所述突出部和所述平板部。
2.根据权利要求1所述的车载用复合天线装置，其特征在于，所述接地构件、所述短路部以及所述平板部由1张导体板构成。
3.根据权利要求1或2所述的车载用复合天线装置，其特征在于，在所述接地构件、所述短路部以及所述平板部的至少一者设置有用于将所述第2天线构件固定到规定位置的固定部。
4.根据权利要求3所述的车载用复合天线装置，其特征在于，第2天线构件是矩形形状的基板，并固定在所述固定部。
5.一种车载用复合天线装置，其特征在于，具备：
倒F型天线；以及
天线单元，其接收来自卫星的电波，
其中，所述倒F型天线具备：平板状的接地构件、第1天线构件和第2天线构件，
所述第1天线构件具有：相对于所述接地构件平行地延伸的平板部；短路部，其上端与所述平板部地电耦合，下端与所述接地构件电耦合，且从该接地构件垂直立起，呈平板状，从所述接地构件以及所述平板部接连；以及突出部，其设置在所述短路部与所述平板部电耦合的部位相反侧的端部，在所述平板部的同一水平面中沿与该平板部的长度方向正交的方向延伸并且端部向远离所述短路部的方向突出，
所述第2天线构件包括：在一缘端部具有供电部并朝向另一缘端部宽度变宽的同时与所述平板部电耦合的导体图案，
所述第2天线构件被设置为与所述接地构件、所述平板部以及所述短路部均垂直交叉，以相对于与所述突出部相反侧的缘端间隔规定距离的方式配置在所述接地构件和所述平板部之间，
而且，所述天线单元在所述突出部以及所述平板部的外侧，搭载在所述突出部以及所述平板部各自的缘端附近。
6.根据权利要求5所述的车载用复合天线装置，其特征在于，所述接地构件、所述短路部以及所述平板部由1张导体板构成。
7.根据权利要求5或6所述的车载用复合天线装置，其特征在于，在所述接地构件、所述短路部以及所述平板部的至少一者设置有用于将所述第2天线构件固定到规定位置的固定部。
8.根据权利要求7所述的车载用复合天线装置，其特征在于，第2天线构件是矩形形状的基板，并固定在所述固定部。
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