CN108370099A - 复合贴片天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可小型化且频带宽，既能内置于仪表盘进行使用也能贴在玻璃上进行使用的复合贴片天线装置。可接收多个波段的信号的复合贴片天线装置具备：电路基板(10)、缝隙型贴片天线(20)以及介质型贴片天线(30)。缝隙型贴片天线(20)具有辐射元件(21)，该辐射元件(21)隔着规定的空气隙(G)平行于电路基板(10)地配置并具有贯穿大致中央的孔部(25)。介质型贴片天线(30)具有第二供电线(33)，该第二供电线(33)以电绝缘的状态层叠在缝隙型贴片天线(20)的辐射元件(21)上，并贯穿连接于辐射电极(32)的介质层(31)的贯通孔(34)和缝隙型贴片天线(20)的辐射元件(21)的孔部(25)而连接于电路基板(10)的第二供电部(13)。

Description

复合贴片天线装置
技术领域
本发明涉及一种复合贴片天线装置，特别涉及一种将贴片天线层叠而可接收多个波段的信号的复合贴片天线装置。
背景技术
最近以来，车辆搭载了各种天线。例如，车载了实现广播和电视、手机、GPS(GlobalPositioning System：全球导航卫星系统)、ETC(Electronic Toll Collection System：自动收费系统)、VICS(注册商标)(Vehicle Information and Communication System：道路交通信息通信系统)之类的各种通信所必需的天线。车顶的接收条件最好，但要么有损美观，要么装配操作麻烦。因此，将天线收容在车内的仪表盘内或贴在了玻璃上。而且，对于最近的车辆而言轻量化成为课题，对天线装置也要求小型化。
此外，最近正在发展将获取自GPS天线的位置信息和通过DSRC(Dedicated ShortRange Communications：专用短程通信)天线从路缘带取得的拥堵等信息组合起来，运用于综合性安全驾驶辅助等服务。对于这样的系统而言，分别需要用于位置测量的GPS天线和用于取得拥堵信息等的DSRC天线。然而，当车载了多个天线时，存在安装面积增加或安装操作麻烦的问题。因此，也在开发将多个天线集成而小型化的复合天线装置(专利文献1)。这是一种在GPS用的环形天线的环的内侧配置了ETC用的贴片天线的复合贴片天线装置。此外，还已知有一种为了能够接收多个波段的信号，而将使用了陶瓷、介质基板等的多个贴片天线层叠而成的堆叠天线(专利文献2-4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-163531号公报
专利文献2：日本特开2010-226633号公报
专利文献3：日本特开2001-244726号公报
专利文献4：日本特开平6-350332号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，现有的堆叠天线都是为了设置在仪表盘内而设计的天线，像历来的ETC用贴片天线那样，当使用介质型贴片天线时，例如在帖附于车辆的挡风玻璃等的情况下，受到作为介质的玻璃的影响而无法保证足够的增益、轴比的带宽。此外，对于使用了陶瓷等介质的ETC用贴片天线，由于频带狭窄，因此不适合层叠使用。
本发明鉴于该实际情况，提供一种可小型化且频带宽，既能内置于仪表盘进行使用也能贴在玻璃上进行使用的复合贴片天线装置。
用于解决问题的方案
为了实现上述的本发明的目的，本发明的复合贴片天线装置具备：电路基板，连接有来自外部设备的缆线并载置有放大电路，具有第一波段用的第一供电部和与第一波段不同的第二波段用的第二供电部，并且具有配置在与载置有放大电路的面相反侧的面的地线；缝隙型贴片天线，与第一波段对应，并具有：辐射元件，隔着规定的空气隙平行于电路基板地配置并具有贯穿大致中央的孔部，与电路基板的地线一起构成圆极化微带天线；和第一供电线，由与辐射元件同一的构件构成，并从辐射元件的周缘部延伸而连接于电路基板的第一供电部；以及介质型贴片天线，与第二波段对应，并具有：介质层，以电绝缘的状态层叠在缝隙型贴片天线的辐射元件上并具有贯通孔；辐射电极，配置在介质层的一侧的面上；接地电极，配置在介质层的另一侧的面上并在与介质层的贯通孔对应的位置具有孔部；和第二供电线，连接于辐射电极，并贯穿介质层的贯通孔、接地电极的孔部、缝隙型贴片天线的辐射元件的孔部而连接于电路基板的第二供电部。
其中，介质型贴片天线如下配置即可：相对于缝隙型贴片天线的辐射元件，以第二供电线为中心，并以天线特性提高的规定的角度使辐射电极旋转。
此外，连接于电路基板的缆线，以使其长尺寸方向相对于电路基板的周缘部垂直的方式连接，缝隙型贴片天线的第一供电线从与连接在电路基板的缆线的长尺寸方向的延长轴垂直的方向的辐射元件的周缘部延伸即可。
此外，电路基板的第一波段为高于第二波段的波段即可。
此外，电路基板的第一波段也可以为低于第二波段的波段。
发明效果
本发明的复合贴片天线装置具有可小型化且频带宽，既能内置于仪表盘进行使用也能贴在玻璃上进行使用的优点。
附图说明
图1为用于对本发明的复合贴片天线装置进行说明的简要分解立体图。
图2为用于对本发明的复合贴片天线装置进行说明的中心附近的简要横向剖视图。
图3为本发明的复合贴片天线装置的ETC/DSRC频带的增益、轴比特性曲线图。
图4为用于对本发明的复合贴片天线装置的其它的例子进行说明的简要俯视图。
具体实施方式
以下，将本发明的实施方式连同图示例一起进行说明。图1为用于对可接收多个波段的信号的本发明的复合贴片天线装置进行说明的简要分解立体图。此外，图2为用于对本发明的复合贴片天线装置进行说明的中心附近的简要横向剖视图。图中，标注与图1相同的附图标记的部分表示相同构件。此外，图2中省略了壳体。如图所示，本发明的复合贴片天线装置主要由电路基板10、缝隙型贴片天线(gap patch antenna)20以及介质型贴片天线30构成。并且，将它们层叠收容在壳体1、2内。此外，缆线5连接于DSRC收发机等外部设备(未图示)。
电路基板10连接有来自外部设备的缆线5，如图2所示，载置有放大电路11。电路基板10具有第一波段用的第一供电部12和例如低于第一波段的第二波段用的第二供电部13。具体而言，第一波段例如为ETC/DSRC用的5.8GHz带。此外，第二波段例如为GPS用的1.5GHz带。此外，电路基板10在一侧的面配置有地线(extra grounds)14。如图2所示，放大电路11载置在背面，在与载置有放大电路11的面相反侧的面配置有地线14。需要说明的是，放大电路11既可以是由IC芯片形成的电路，也可以是由分立元件等组合而成的电路。地线14为放大电路11等载置于电路基板10的电路的接地构件。此外，地线14是还具有后述的缝隙型贴片天线20的接地板的功能的构件。第一供电部12、第二供电部13以与地线14电绝缘的状态设置成通孔等即可。
缝隙型贴片天线20为与第一波段对应的天线。例如，缝隙型贴片天线20为ETC/DSRC用的天线。缝隙型贴片天线20具有辐射元件21和第一供电线22。辐射元件21隔着规定的空气隙G平行于电路基板10地配置。通过如此配置，辐射元件21与电路基板10的地线14一起构成微带天线。第一供电线22连接于辐射元件21并连接于电路基板10的第一供电部12。
其中，辐射元件21具体而言主要部分为一边λ/2长的大致方形，并设为单点供电型的圆极化贴片天线，简并分离元件部23装载于其对角的角部区域。简并分离元件部23用于使由辐射元件21产生的正交的两个偏振波失衡，因此，是切口、突出部等即可。而且，辐射元件21具有贯穿辐射元件21的大致中央的孔部25。孔部25将在下文中叙述，其为第二供电线33以电绝缘的状态贯穿的部位。辐射元件21例如通过对铜板进行切割等的钣金加工来形成即可。
此外，第一供电线22连接于电路基板10的第一供电部12。在此，在图示例中，示出了第一供电线22从辐射元件21的周缘部延伸的例子。具体而言，延伸自从辐射元件21的中心观察时与连接在电路基板10的缆线5的长尺寸方向不平行的周缘部。具体而言，从与缆线5侧的边不同的横侧的边延伸。由此，避免与缆线5的干涉。在本发明中，第一供电线22以不会受到与缆线5的相互影响的程度构成即可，因此，避免配置在缆线5的正上方等即可。
第一供电线22例如配置成与辐射元件21为同一构件即可。即，例如可在切割出铜板后，通过折弯等钣金加工来一体形成辐射元件21和第一供电线22。由此，能够有效地利用缝隙型贴片天线20的辐射元件21，并且由第一供电线22的供电位置引起的导体损耗也能被抑制在最小限度。
介质型贴片天线30以电绝缘状态层叠在缝隙型贴片天线20上。在图示例中，层叠在缝隙型贴片天线20的辐射元件21上。例如，利用双面胶带等粘接剂7以电绝缘的状态载置即可。并且，介质型贴片天线30与第二波段对应。例如，介质型贴片天线30为GPS用的天线。介质型贴片天线30具有介质层31、辐射电极32以及第二供电线33。介质层31具有贯通孔34。第二供电部33贯穿贯通孔34。介质层31例如包括陶瓷板即可。
在此，辐射电极32配置于介质层31的一侧的面。具体而言，配置于介质层31的与缝隙型贴片天线20的辐射元件21侧对置的面。具体而言，辐射电极32呈一边约为11mm的正方形。对于辐射电极32，由于设为单点供电型的圆极化贴片天线，因此简并分离元件部加载于其对角的角部区域。此外，在图示例中，在介质层31的另一侧的面配置有接地电极35。接地电极35具有与介质层31的贯通孔34对应的孔部36。在此，辐射电极32与接地电极35一起构成微带天线。需要说明的是，本发明的复合贴片天线装置并不限定于此，介质型贴片天线30的辐射电极32也可以与电路基板10的地线14一起构成微带天线。
此外，第二供电线33连接于辐射电极32。具体而言，第二供电线33连接于辐射电极32的大致中央，更具体而言，以稍微偏离中心的方式连接。这是为了接收右旋圆偏振波。并且，第二供电线33贯穿介质层31的贯通孔34和缝隙型贴片天线20的辐射元件21的孔部25而连接于电路基板10的第二供电部13。更具体而言，连接于辐射电极32的大致中央的第二供电线33朝向正下方即电路基板10侧穿过介质层31的贯通孔34，再穿过接地电极35的孔部36，并且进一步贯穿缝隙型贴片天线20的辐射元件21的孔部25而连接于电路基板10的第二供电部13。如此，第二供电线33以不与接地电极35的孔部36电耦合且不与缝隙型贴片天线20的辐射元件21的孔部25电耦合的方式，以绝缘状态从辐射电极32直线连接于第二供电部13。缝隙型贴片天线20的辐射元件21的孔部25大于接地电极35的孔部36。通过以不会对第二供电线33造成影响的程度增大孔部25的大小，可提高缝隙型贴片天线20的天线性能。
本发明的复合贴片天线装置通过如此层叠缝隙型贴片天线20和介质型贴片天线30，可小型化，还能配置在节省空间的仪表盘内。此外，即使将这样的构成的本发明的贴片天线装置帖附于玻璃，与现有的普通的贴片天线装置相比，在ETC/DSRC的使用频带范围内轴比特性也会变好。
需要说明的是，本发明的复合贴片天线装置也可以根据需要在电路基板10的放大电路11侧配置LED、扬声器等。由此，还能构成为在将复合贴片天线装置帖附于车辆的挡风玻璃之际，通过光、声音来向驾驶者传递规定的信息。
在上述的图示例中，针对电路基板10的第一波段为高于第二波段的波段的情况进行了说明。即，第一波段例如为ETC/DSRC用的波段的缝隙型贴片天线20，第二波段例如为GPS用的波段的介质型贴片天线30。然而，本发明并不限定于此，第一波段也可以为低于第二波段的波段。即，具体而言，也可以是第一波段例如为GPS用的波段的缝隙型贴片天线20，第二波段例如为ETC/DSRC用的波段的介质型贴片天线30。此外，也可以是第一波段例如为GNSS用的波段，第二波段例如为SDARS(Satellite Digital Audio Radio Service：卫星数字音频无线电业务)用的波段。
图3为本发明的复合贴片天线装置的ETC/DSRC频带的增益/轴比特性曲线图。图示例中对本发明的复合贴片天线装置的缝隙型贴片天线部分的增益/轴比特性与比较例的单体的缝隙型贴片天线的增益/轴比特性进行比较。即，是本发明的复合贴片天线装置的缝隙型贴片天线部分的ETC/DSRC频带的特性、与比较例的普通缝隙型贴片天线单体的ETC/DSRC频带的特性的比较。在图3中，分别对配置在仪表盘内的情况(a)和配置在玻璃上的情况(b)进行了比较。实线为本发明，虚线为比较例。
如图示可知，本发明的复合贴片天线装置无论是配置于仪表盘内还是配置于玻璃上的情况下，与比较例相比，增益和轴比都变好。因而，本发明的复合贴片天线装置既能内置于仪表盘进行使用也能贴在玻璃上进行使用。
接着对本发明的复合贴片天线装置的更进一步的特性提高进行说明。图4为用于对本发明的复合贴片天线装置的其它例子进行说明的简要俯视图。图中，标注了与图1、图2相同的附图标记的部分表示相同构件。此外，图4中省略了壳体。在图示例中，介质型贴片天线30配置为：相对于缝隙型贴片天线20的辐射元件21，以第二供电线33为中心，并以规定的角度使辐射电极32旋转。需要说明的是，如图所述，第二供电线33配置为贯穿配置在辐射元件21的中央附近的孔部25。对于辐射电极32的旋转，最简单地，如图示例那样，使介质型贴片天线30自身以第二供电线33为中心并以规定的角度旋转即可。然而本发明并不限定于此，也可以是介质层31不动，辐射电极32以旋转后的状态配置在介质层31上。如此，当介质型贴片天线30以规定的角度旋转时，能够对缝隙型贴片天线20的特性进行调节。更具体而言，例如在辐射电极32呈倾斜25度的状态时，天线特性最佳。如此，本发明的复合贴片天线装置还能够利用介质型贴片天线的配置角度来调节天线特性。
需要说明的是，当然本发明的复合贴片天线装置并不限定于上述的图示例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够施以各种变更。
附图标记说明
1、2：壳体；
5：缆线；
7：粘接剂；
10：电路基板；
11：放大电路；
12：第一供电部；
13：第二供电部；
14：地线；
20：缝隙型贴片天线；
21：辐射元件；
22：第一供电线；
23：简并分离元件部；
25：孔部；
30：介质型贴片天线；
31：介质层；
32：辐射电极；
33：第二供电线；
34：贯通孔；
35：接地电极；
36：孔部；
37：简并分离元件部。

Claims (5)

1.一种复合贴片天线装置，可接收多个波段的信号，其特征在于，该复合贴片天线装置具备：
电路基板，连接有来自外部设备的缆线并载置有放大电路，具有第一波段用的第一供电部和与第一波段不同的第二波段用的第二供电部，并且具有配置在与载置有放大电路的面相反侧的面的地线；
缝隙型贴片天线，与第一波段对应，并具有：辐射元件，隔着规定的空气隙平行于所述电路基板地配置并具有贯穿大致中央的孔部，与电路基板的地线一起构成圆极化微带天线；和第一供电线，由与辐射元件同一的构件构成并从辐射元件的周缘部延伸而连接于电路基板的第一供电部；以及
介质型贴片天线，与第二波段对应，并具有：介质层，以电绝缘的状态层叠在所述缝隙型贴片天线的辐射元件上并具有贯通孔；辐射电极，配置在介质层的一侧的面上；接地电极，配置在介质层的另一侧的面上并在与介质层的贯通孔对应的位置具有孔部；和第二供电线，连接于辐射电极，并贯穿介质层的贯通孔、接地电极的孔部、缝隙型贴片天线的辐射元件的孔部而连接于电路基板的第二供电部。
2.根据权利要求1所述的复合贴片天线装置，其特征在于，
所述介质型贴片天线配置为：相对于缝隙型贴片天线的辐射元件，以第二供电线为中心，并以天线特性提高的规定的角度使辐射电极旋转。
3.根据权利要求1或2所述的复合贴片天线装置，其特征在于，
连接于所述电路基板的缆线，以使其长尺寸方向相对于电路基板的周缘部垂直的方式连接，缝隙型贴片天线的第一供电线从与连接在电路基板的缆线的长尺寸方向的延长轴垂直的方向的辐射元件的周缘部延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合贴片天线装置，其特征在于，
所述电路基板的第一波段为高于第二波段的波段。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的复合贴片天线装置，其特征在于，
所述电路基板的第一波段为低于第二波段的波段。
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