CN109728423B

CN109728423B - 贴片天线及具备其的天线模块

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Publication number: CN109728423B
Application number: CN201811257974.2A
Authority: CN
Inventors: 外间尚记
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: CN109728423A; JP2019080277A; JP6705435B2; US20190131711A1; US11228110B2

Abstract

本发明提供一种可以容易地进行阻抗等特性的调整的贴片天线。具备贴片导体(PA1)、和向位于贴片导体(PA1)的面内的供电点(FP)供电的供电导体(FE)。在供电点(FP)的周围设有从贴片导体(PA1)的外周端独立的狭缝(SL)。由此，能够在固定供电点(FP)的位置的同时，通过狭缝SL的形状及位置进行阻抗等特性的调整。因此，在调整阻抗等特性时，无需使贴片导体(PA1)以外的其它导体层的形状变化。而且，因为狭缝(SL)从贴片导体(PA1)的外周端独立，所以偏振面也不会产生弯曲。

Description

贴片天线及具备其的天线模块

技术领域

本发明涉及贴片天线及具备其的天线模块，特别是涉及容易进行阻抗等特性的调整的贴片天线及具备其的天线模块。

背景技术

作为调整贴片天线的阻抗的方法，已知有使向贴片导体供电的供电点的位置位移的方法。但是，当使供电点的位置位移时，位于下层的导体图案等的形状也需要随之变更，因此，存在设计变更变为大规模的问题。特别是，在将包含贴片天线的天线层和包含滤波电路的电路层层叠而成的天线模块中，当使供电点的位置位移时，供电导体和滤波电路的连接位置也发生位移，因此，存在滤波特性发生变化的问题。

作为在固定供电点的位置的同时调整贴片天线的阻抗的方法，已知有专利文献1、2中记载的方法。专利文献1中公开有在与贴片导体重叠的接地图案上设置狭缝并由此调整阻抗等特性的方法。另外，专利文献2中公开有设置从贴片导体的外周端向中心点方向延伸的狭缝并由此调整阻抗等特性的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005－348345号公报

专利文献2：日本特开2013－150112号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1所记载的方法中，不仅阻抗的调整量小，而且需要使与贴片导体重叠的接地图案的形状变化，因此，在贴片天线的下层配置滤波电路等的情况下，存在滤波特性发生变化的问题。另一方面，在专利文献2所记载的方法中，因为贴片导体的外周形状根据狭缝而变化，所以存在偏振面产生弯曲的问题。

因此，本发明的目的在于，提供一种可以不使贴片导体以外的其它导体层的形状发生变化且偏振面不产生弯曲而容易进行阻抗等特性的调整的贴片天线。

用于解决问题的技术方案

本发明提供一种贴片天线，其特征在于，具备：贴片导体、和向位于贴片导体的面内的供电点供电的供电导体，在供电点的周围设有独立于贴片导体的外周端的狭缝。

根据本发明，因为设有独立于贴片导体的外周端的狭缝，所以能够在固定供电点的位置的同时，通过狭缝的形状及位置进行阻抗等特性的调整。因此，在调整阻抗等特性时，无需使贴片导体以外的其它导体层的形状变化。而且，在本发明中，因为狭缝从贴片导体的外周端独立，所以偏振面也不会产生弯曲。

在本发明中，也可以是，狭缝的至少一部分设于贴片导体的中心点和供电点之间。据此，能够获得与使供电点远离贴片导体的中心点的情况相同的效果。

在本发明中，也可以是，狭缝包含以180°包围供电点的第一区域。据此，能够提高阻抗的调整效果。

在本发明中，也可以是，狭缝还包含从第一区域的一端向与中心点相反方向延伸的第二区域、和从第一区域的另一端向与中心点相反方向延伸的第三区域。据此，通过调节第二及第三区域的长度，能够调整阻抗。

在本发明中，也可以是，从供电点观察，狭缝的至少一部分设于与贴片导体的中心点相反的一侧。据此，与没有狭缝的情况相比，能够降低阻抗。

本发明的贴片天线中，也可以是，还具备与贴片导体重叠的无供电贴片导体。据此，能够进一步拓宽频带。

本发明的天线模块，其特征在于，具备：形成有上述的贴片天线的天线层，和层叠于天线层且具有与供电导体连接的滤波电路的电路层。

根据本发明，即使通过狭缝的位置及形状调整贴片天线的阻抗，也无需设计变更滤波电路，且滤波电路的特性也没有变化，因此，设计变得容易。

在本发明中，也可以是，滤波电路包含带通滤波器。据此，能够仅使特定的频带的天线信号通过。

在本发明中，也可以是，贴片导体呈阵列状设有多个。据此，能够构成所谓的相控阵。

发明效果

这样，根据本发明，能够不使贴片导体以外的其它导体层的形状发生变化，且偏振面不产生弯曲，而容易地进行阻抗等特性的调整。因此，特别是适用于在将形成有贴片天线的天线层和具有滤波电路的电路层层叠而成的天线模块中的应用。

附图说明

图1是用于说明本发明的优选的实施方式的天线模块100的结构的剖视图。

图2是用于说明贴片导体PA1的形状的俯视图。

图3是用于说明狭缝SL的形状的立体图。

图4是用于更详细地说明狭缝SL的形状的俯视图。

图5是表示实施方式的贴片天线的频率特性的图。

图6(a)～图6(d)是表示与图5所示的特性(a)～(d)对应的形状的俯视图。

图7是用于说明变形例的狭缝SL的形状的俯视图。

图8是表示变形例的贴片天线的频率特性的图。

图9是表示狭缝SL的几个变化的俯视图。

图10是用于说明将多个天线模块100呈阵列状布局而成的天线模块100A的结构的概略立体图。

符号说明

100、100A 天线模块

101 绝缘层

102 通孔导体

103 接地图案

104 焊盘图案

105 阻焊剂

106 焊球

110 半导体芯片

AL 天线层

BPF 带通滤波器

C 中心点

CL 电路层

FE 供电导体

FP 供电点

Lo 外周端

PA1 贴片导体

PA2 无供电贴片导体

SL 狭缝

SL1 第一区域

SL2 第二区域

SL3 第三区域

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的优选的实施方式。

如图1所示，本实施方式的天线模块100具有层叠有天线层AL和电路层CL的结构，在电路层CL的表面搭载有半导体芯片110。作为一例，在半导体芯片110上集成有放大器电路、相位控制电路、开关电路等。天线层AL及电路层CL具有形成于绝缘层101的内部的多个导体层，位于不同层的导体层经由通孔导体102相互连接。天线层AL和电路层CL被接地图案103分离。

天线层AL具有在作为层叠方向的z方向上相互重叠的贴片导体PA1及无供电贴片导体PA2，在贴片导体PA1的规定的平面位置，从背面侧连接供电导体FE。由此，在天线层AL上构成贴片天线。供电导体FE是用于向贴片导体PA1供给天线信号的柱状的导体，其下端与电路层CL中所含的带通滤波器BPF连接。在本发明中，不必须设置无供电贴片导体PA2，但通过设置无供电贴片导体PA2，可以使天线频带更宽带化。

在电路层CL除设有带通滤波器BPF之外，还设有用于连接带通滤波器BPF和焊盘图案104的再配线。天线模块100的底面中的、焊盘图案104露出的部分以外的区域由阻焊剂105覆盖。焊盘图案104经由焊球106与半导体芯片110连接。

图2是用于说明贴片导体PA1的形状的俯视图。

如图2所示，贴片导体PA1的平面形状为大致正方形，在偏离中心点C的位置设置供电点FP。供电点FP是指连接供电导体FE的平面位置。进而，在本实施方式中，在贴片导体PA1上设有狭缝SL。狭缝SL是除去了贴片导体PA1的一部分的部分，在图2所示的例子中具有大致U字形状。图3表示从斜方向观察设有狭缝SL的区域的状态。如图2及图3所示，狭缝SL不与贴片导体PA1的外周端相连，而独立于外周端设置。即，狭缝SL的边缘封闭。

图4是用于更详细地说明狭缝SL的形状的俯视图。

如图4所示，狭缝SL位于中心点C和供电点FP之间，具有180°包围供电点FP的大致C字形状的第一区域SL1、从第一区域SL1的一端向与中心点C相反侧沿x方向延伸的第二区域SL2、以及从第一区域SL1的另一端向与中心点C相反侧沿x方向延伸的第三区域SL3。通过该结构，因为从供电点FP朝向中心点C的电流在狭缝SL迂回，所以尽管将供电点FP的位置固定，与未设置狭缝SL的情况相比，也能够获得与扩大了中心点C和供电点FP的距离的效果相同的效果。由此，与未设置狭缝SL的情况相比，阻抗等各特性发生变化。

阻抗的变化量可以根据第二区域SL2、SL3的x方向上的长度进行调整。具体而言，第二区域SL2、SL3的x方向上的长度越长，从供电点FP朝向中心点C的电流越大地迂回，因此，中心点C和供电点FP的距离被等效地扩大。

图5是表示本实施方式的贴片天线的频率特性的图。

图5中，符号(a)～(d)所示的特性是将狭缝SL的形状分别设为图6(a)～图6(d)所示的形状时获得的特性。在此，图6(a)是未设置狭缝SL的例子，图6(b)是仅由第一区域SL1构成狭缝SL的例子，图6(c)及(d)是由第一～第三区域SL1～SL3构成狭缝SL的例子。就图6(b)中的狭缝SL而言，第一区域SL1的两端部的x方向位置与供电点FP的中心一致，通过狭缝SL以180°包围供电点FP。另外，就图6(c)中的狭缝SL而言，第二及第三区域SL2、SL3的x方向上的端部与供电点FP的x方向上的端部(即俯视时的供电导体FE的端部)一致。进而，就图6(d)中的狭缝SL而言，第二及第三区域SL2、SL3的x方向上的端部越过供电点FP的x方向上的端部(即俯视时的供电导体FE的端部)而伸长。

如图5所示，可知贴片天线的频率特性根据狭缝SL的有无及形状而大幅变化。通常，这种频率特性的变化通过使供电点FP的位置位移而实现，但在本实施方式的贴片天线中，通过固定供电点FP的位置并且改变狭缝SL的形状，可以使频率特性变化。由此，不仅无需伴随贴片天线的频率特性的调整的电路层CL的设计变更，而且电路层CL中包含的带通滤波器BPF的特性也没有变化。

图7是用于说明变形例的狭缝SL的形状的俯视图。

在图7所示的例子中，相对于图2所示的例子，在狭缝SL的朝向旋转180°这一点上是不同的。具体而言，在中心点C和供电点FP之间未设置狭缝SL，取而代之的是在供电点FP和与其相邻的外周端Lo之间、即从供电点FP观察与中心点C相反的一侧形成有狭缝SL。如果在贴片导体PA1上形成图7所示的狭缝SL，则与没有狭缝的情况相比，阻抗降低。由此，能够获得图8的符号(e)所示的频率特性。图8中的特性(a)、(d)与图5所示的特性(a)、(d)相同，分别是形成有图6(a)、(d)所示的狭缝SL时获得的特性。

图9是表示狭缝SL的几个变化的俯视图。

就图9(a)所示的狭缝SL而言，沿x方向延伸的部分和沿y方向延伸的部分是直线的，由此，具有从三个方向直线包围供电点FP的形状。如图9(a)所示例，无需供电点FP的周围的狭缝SL的形状是曲线的，也可以是直线的。图9(b)所示的狭缝SL仅由位于供电点FP和中心点C之间且沿y方向延伸的部分构成。如图9(b)所示例，狭缝SL无需包围供电点FP的周围。图9(c)所示的狭缝SL具有沿x方向延伸的部分的宽度随着远离中心点C而变细的形状。由此，从供电点FP朝向贴片导体PA1的外周端的导体宽度逐渐加宽。如果将狭缝SL形成为这种形状，则贴片导体PA1上的电流的流动变得更顺畅。

图10是用于说明将多个天线模块100呈阵列状布局而成的天线模块100A的结构的概略立体图。在图10所示的例子中，将9个天线模块100在xy平面上呈阵列状布局。这样，通过将多个天线模块100呈阵列状布局，能够构成所谓的相控阵。据此，能够使射束的方向任意变化。

以上说明了本发明的优选的实施方式，但本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更，毋庸置疑这些也包含在本发明的范围内。

Claims

1.一种贴片天线，其特征在于，具备：

贴片导体，和

与位于所述贴片导体的面内的供电点连接并进行供电的供电导体，

所述供电点与所述贴片导体的外周端的距离比所述供电点与所述贴片导体的中心点的距离短，

在所述供电点的周围设有独立于所述贴片导体的所述外周端的狭缝，

所述狭缝的至少一部分设于所述贴片导体的所述中心点和所述供电点之间，并且，所述供电点与所述贴片导体的所述外周端之间从所述狭缝开放，由此从所述供电点朝向所述贴片导体的所述中心点的电流在所述狭缝迂回。

2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，

所述狭缝包含以180°包围所述供电点的第一区域。

3.根据权利要求2所述的贴片天线，其特征在于，

所述狭缝还包含：从所述第一区域的一端向与所述中心点相反方向延伸的第二区域，和从所述第一区域的另一端向与所述中心点相反方向延伸的第三区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的贴片天线，其特征在于，

还具备与所述贴片导体重叠的无供电贴片导体。

5.一种天线模块，其特征在于，具备：

形成有权利要求1～4中任一项所述的贴片天线的天线层，和

层叠于所述天线层且具有与所述供电导体连接的滤波电路的电路层。

6.根据权利要求5所述的天线模块，其特征在于，

所述滤波电路包含带通滤波器。

7.根据权利要求5所述的天线模块，其特征在于，

所述贴片导体呈阵列状设有多个。