CN110574234B - 天线和mimo天线 - Google Patents

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Abstract

提供即使不具有平衡‑不平衡变压器也能够在特定的方向上得到指向性的天线。一种天线，具备：接地平面；第一谐振器，其连接于以所述接地平面为基准的馈电点；第二谐振器，由所述第一谐振器通过电磁场耦合或磁场耦合来以非接触方式对该第二谐振器馈电；以及位于与所述第一谐振器及所述第二谐振器分离的位置的至少一个波导器，其中，所述天线将位于所述第二谐振器的与所述波导器相反的一侧的所述接地平面用作反射器，或者所述天线还具备位于所述第二谐振器的与所述波导器相反的一侧的反射器。

Description

天线和MIMO天线
技术领域
本发明涉及一种天线和MIMO(Multiple Input and Multiple Output：多入多出)天线。
背景技术
以往，已知在与电路基板平行的方向上具有指向性的平面八木宇田天线(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-200719号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的技术中，平衡系统的天线部分与非平衡系统的传输线路之间的连接需要平衡-不平衡变压器。然而，有时未必能够准备用于配置平衡-不平衡变压器的空间。
因而，本公开中提供一种即使不具有平衡-不平衡变压器也能够在特定的方向上得到指向性的天线。
用于解决问题的方案
在本公开的一个方式中，提供一种天线，具备：接地平面；第一谐振器，其连接于以所述接地平面为基准的馈电点；第二谐振器，由所述第一谐振器通过电磁场耦合或磁场耦合来以非接触方式对该第二谐振器馈电；以及位于与所述第一谐振器及所述第二谐振器分离的位置的至少一个波导器，其中，所述天线将位于所述第二谐振器的与所述波导器相反的一侧的所述接地平面用作反射器，或者所述天线还具备位于所述第二谐振器的与所述波导器相反的一侧的反射器。
发明的效果
根据本公开，即使不具有平衡-不平衡变压器也能够在特定的方向上得到指向性。通过将本发明应用于便携式信息设备，能够实现设备的小型化，并且还能够实现天线的高性能化。因此，设备的设计的自由度提高，设计性也提高。
附图说明
图1是示意性地示出本公开所涉及的天线的结构的一例的平面图。
图2是示意性地示出本公开所涉及的天线的结构的一例的截面图。
图3是示意性地示出本公开所涉及的天线的第一实施例的平面图。
图4是示意性地示出本公开所涉及的天线的第一实施例的截面图。
图5是示出对本公开所涉及的天线的第一实施例的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。
图6是示出在本公开所涉及的天线的第一实施例中对水平极化波时的水平面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图7是示出在本公开所涉及的天线的第一实施例中对水平极化波时的垂直面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图8是示意性地示出本公开所涉及的天线的第二实施例的平面图。
图9是示出在本公开所涉及的天线的第二实施例中对天线之间的相关系数进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图10是示出对本公开所涉及的天线的第二实施例的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。
图11是示出在本公开所涉及的天线的第二实施例中对水平极化波时的水平面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图12是示出在本公开所涉及的天线的第二实施例中对水平极化波时的垂直面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图13是示意性地示出本公开所涉及的天线的第三实施例的立体图。
图14是示意性地示出本公开所涉及的天线的第三实施例的平面图。
图15是示意性地示出本公开所涉及的天线的第三实施例的侧视图。
图16是示出对本公开所涉及的天线的第三实施例的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。
图17是示出在本公开所涉及的天线的第三实施例中对水平极化波时的水平面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图18是示出在本公开所涉及的天线的第三实施例中对水平极化波时的垂直面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图19是示意性地示出本公开所涉及的天线的第四实施例的立体图。
图20是示意性地示出本公开所涉及的天线的第四实施例的平面图。
图21是示出在本公开所涉及的天线的第四实施例中对天线之间的相关系数进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图22是示出对本公开所涉及的天线的第四实施例的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。
图23是示意性地示出本公开所涉及的天线的第五实施例的平面图。
图24是示出在本公开所涉及的天线的第五实施例中对天线之间的相关系数进行分析所得到的模拟结果的一例的图。
图25是示出对本公开所涉及的天线的第五实施例的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。
图26是示意性地示出以由波导元件和辐射元件将导体夹在中间的方式将它们进行层叠的方式的图。
图27是说明能够通过对各元件的相对的位置关系进行调整来控制主波束的方向的图(其一)。
图28是说明能够通过对各元件的相对的位置关系进行调整来控制主波束的方向的图(其二)。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，在下面的说明中，X轴、Y轴、Z轴表示互相正交的轴，X轴方向、Y轴方向、Z轴方向分别表示与X轴、Y轴、Z轴平行的方向。
图1是示意性地示出本公开所涉及的天线的结构的一例的平面图。图2是示意性地示出本公开所涉及的天线的结构的一例的截面图。图1、图2所示的天线25被搭载于具备无线通信功能的电子设备。电子设备使用天线25来进行无线通信。作为搭载天线25的电子设备的具体例，能够例举无线终端装置(手机、智能电话、IoT(Internet of Things：物联网)设备等)、无线基站等。
天线25例如支持第五代移动通信系统(所谓的5G)、蓝牙(注册商标)等无线通信标准、IEEE802.11ac等无线LAN(Local Area Network：局域网)标准。天线25例如形成为能够接收发送频率为3GHz～30GHz的SHF(Super High Frequency：超高频)频带的电波、频率为30GHz～300GHz的EHF(Extremely High Frequency：极高频)频带的电波。天线25连接于利用接地件14的非平衡的传输线路的终端12。
作为传输线路的具体例，能够例举微带线、带线、带接地平面的共面波导(在与形成信号线的导体面相反一侧的表面配置有接地平面的共面波导)、共面带线等。
天线25具备接地件14、馈电元件21以及辐射元件22。
接地件14是接地平面的一例。接地件外缘14a沿X轴方向延伸，是接地件14的直线的外缘的一例。接地件14被配置成与包括X轴和Y轴的XY平面平行，例如是形成于与XY平面平行的基板13上的接地图案。
基板13是以电介质为主成份的部件。作为基板13的具体例，能够例举FR4(FlameRetardant Type4：耐燃类型4)基板。基板13可以是具有挠性的挠性基板。基板13具有第一基板表面以及位于与第一基板表面相反的一侧的第二基板表面。例如，在第一基板表面上安装电子电路，在第二基板表面上形成接地件14。此外，接地件14既可以形成在第一基板表面，也可以形成在基板13的内部。
安装于基板13的电子电路例如是包括经由天线25接收信号的接收功能以及经由天线25发送信号的发送功能中的至少一个功能的集成电路。电子电路例如是由IC(Integrated Circuit)芯片实现的。包括接收功能和发送功能中的至少一个功能的集成电路还被称作通信用IC。
馈电元件21是连接于以接地平面为基准的馈电点的第一谐振器的一例。馈电元件21连接于传输线路的终端12。终端12是以接地件14为接地基准的馈电点的一例。
馈电元件21既可以配置于基板13，也可以配置于基板13以外的部位。在馈电元件21配置于基板13的情况下，馈电元件21例如是形成于基板13的第一基板表面上的导体图案。
馈电元件21向远离接地件14的方向延伸，且被连接于以接地件14为接地基准的馈电点(终端12)。馈电元件21是能够以非接触方式与辐射元件22高频耦合来对辐射元件22馈电的线状导体。附图中例示了如下的馈电元件21：该馈电元件21由沿着与接地件外缘14a成直角的方向延伸的直线状导体以及与接地件外缘14a并行地延伸的直线状导体形成为L字形。在图示的情况下，馈电元件21以终端12为起点从端部21a延伸，在弯曲部21c处弯曲，并延伸至顶端部21b。顶端部21b是没有连接其它导体的开放端。馈电元件21具备具有与X轴平行的方向分量的导体部分。在附图中例示了L字形的馈电元件21，但是馈电元件21的形状也可以是直线状、蜿蜒状、环状等其它形状。
辐射元件22是与第一谐振器接近的第二谐振器的一例。辐射元件22例如以与馈电元件21分离的方式配置，通过馈电元件21进行谐振来作为辐射导体发挥功能。辐射元件22例如通过与馈电元件21电磁场耦合或磁场耦合而以非接触方式被馈电，从而作为辐射导体发挥功能。电磁场耦合是指通过电磁波实现的非接触耦合。磁场耦合是指通过电磁耦合或电磁感应实现的非接触耦合。
即，在本发明中，非接触耦合中的静电电容耦合(也简称为静电耦合或电容耦合)被排除。这是因为，与当平板电容器之间的距离变动时静电电容值变动的情况同样地，当在两个导体之间发生静电电容耦合时，两个导体之间形成的静电电容的值会因距离的变动而变动，谐振频率也因静电电容的值的变动而变动。反过来讲，如果进行电磁场耦合，则因距离的变动产生的谐振频率的变化能够抑制为优选10％以内，更优选为5％以内，进一步优选为3％以内。
另外，当在两个导体之间发生静电电容耦合时，在两个导体之间流过位移电流(与在平板电容器之间流过位移电流的情况相同)，这是因为两个导体不是作为独立的谐振器发挥作用，而是成为一体地作为一个谐振器发挥作用。
此外，将静电电容耦合排除意味着静电电容耦合没有以支配实质上的耦合的方式存在，具体来讲，意味着只要两个导体分别作为独立的谐振器工作，就能够无视静电电容耦合。
辐射元件22具备具有与X轴平行的方向分量的导体部分。例如，辐射元件22具有以沿着与X轴方向平行的接地件外缘14a的方式延伸的导体部分41。导体部分41位于与接地件外缘14a分离的位置。辐射元件22具有沿着接地件外缘14a的导体部分41，由此例如能够容易地调整天线25的指向性。
馈电元件21和辐射元件22例如以相隔彼此能够电磁场耦合的距离的方式配置。辐射元件22具有用于从馈电元件21接受馈电的馈电部。在附图中，作为馈电部，示出导体部分41。由馈电部经由馈电元件21通过电磁场耦合来以非接触方式对辐射元件22馈电。通过被这样馈电，辐射元件22作为天线25的辐射导体发挥功能。
由馈电元件21通过电磁场耦合来以非接触方式对辐射元件22馈电，由此在辐射元件22上流过与半波长偶极天线的谐振电流同样的谐振电流(在一个顶端部23与另一个顶端部24之间以驻波状分布的电流)。即，由馈电元件21通过电磁场耦合来以非接触方式对辐射元件22馈电，由此辐射元件22作为偶极天线发挥功能。
因而，由馈电元件21通过电磁场耦合来以非接触方式对辐射元件22馈电，因此即使不具有平衡-不平衡变压器，也能够将天线25连接于非平衡的传输线路。此外，在由馈电元件21通过磁场耦合来以非接触方式对辐射元件22馈电的方式中也同样地，即使不具有平衡-不平衡变压器，也能够将天线25连接于非平衡的传输线路。另外，当天线的动作频率被高频化为6GHz以上时，为了降低通信用IC与天线之间的传输损失，考虑将天线和通信用IC配置在同一基板上。在这样的情况下，需要考虑到来自通信用IC的发热来选定天线基板材料，但在本技术中，能够将通信用IC与天线以在物理上分离的方式连接，因此能够防止向天线传导热，从而能够增加天线基板(例如基材部30)的选择项。例如，能够将耐热性低的树脂等用作天线基板材料。
辐射元件22设置于电性的基材部30。基材部30例如是具有平面部的基板。辐射元件22的一部分或全部既可以设置在基材部30的表面，也可以设置在基材部30的内部。在图示的方式中，辐射元件22配置在基材部30的内侧表面(与接地件14相向的表面)。另外，基材部30优选为低介电损耗材料。通过设为这种结构，能够使天线性能提高。另外，由于不需要在基板13上形成天线，因此基板13能够利用FR4等通用基板材料。
天线25具有包括由辐射元件22、波导器50、反射器60构成的平面八木宇田天线的结构。辐射元件22作为辐射器(radiator)发挥功能。波导器50和反射器60是以与馈电元件21及辐射元件22分离的方式配置的导体构件。
天线25具备位于辐射元件22的特定的方向(在图示的方式中，是与接地件14平行的Y轴方向上的正侧)的至少一个波导器50。波导器50具备具有与X轴平行的方向分量的导体部分。附图中示出两个波导器51、52。波导器51、52各自的长度比辐射元件22的长度短。波导器也称为波导元件。
即，将辐射元件22、波导元件51、52的长度分别设为L22、L51、L52。L51优选为L22的0.8～0.99倍，更优选为0.85～0.95倍。同样地，L52优选为比L51短，更优选为L51的0.8～0.99倍，进一步优选为0.85～0.95倍。图中是波导元件为两个的情况的例子，但也可以是三个以上，在该情况下，优选维持L51与L52之间的上述那样的关系，并且随着从Y轴方向上的负侧去向Y轴方向上的正侧使各个波导元件的长度递减。
另外，优选将辐射元件22和波导元件51、52配置为平行或者大致平行，关于它们之间的间隔(两个元件之间的最短的距离)d1、d2，当将谐振时的波长设为λ时，优选间隔d1、d2均为0.2λ～0.3λ，更优选为0.23λ～0.27λ。
波导器51、52被设置于基材部30，在图示的方式中，被配置于基材部30的内侧表面。另外，在图示的方式中，波导器51、52与辐射元件22被配置于同一表面。
天线25具备位于辐射元件22的与波导器50相反的一侧的一个反射器60。反射器60具备具有与X轴平行的方向分量的导体部分。在图示的方式中，反射器60位于辐射元件22及馈电元件21的与波导器50相反的一侧。由于反射器60位于辐射元件22及馈电元件21双方的与波导器50相反的一侧，因此相比于反射器60位于馈电元件21的辐射元件22侧的方式而言，能够使天线25小型化。反射器也称为反射元件。
反射器60的长度比辐射元件22的长度长。当将反射器60的长度设为L60时，L60优选为L22的1.01～1.2倍，更优选为1.05～1.15倍。另外，优选将反射器60与辐射元件22配置为平行或者大致平行，关于它们之间的间隔(两个元件之间的最短的距离)d3，当将谐振时的波长设为λ时，优选均为0.2λ～0.3λ，更优选设为0.23λ～0.27λ。
反射器60被设置于基材部30，在图示的方式中，被配置于基材部30的内侧表面。另外，在图示的方式中，反射器60以与接地件14相向的方式与辐射元件22配置于同一表面。反射器60与接地件14相向地配置。由此，相比于反射器60被配置于不与接地件14相向的部位的方式(例如，反射器60位于接地件外缘14a的辐射元件22侧的方式)而言，能够使天线25小型化。
这样，天线25具备位于辐射元件22的特定的方向(在图示的方式中，是与接地件14平行的Y轴方向上的正侧)的至少一个波导器50以及位于辐射元件22的与波导器50相反的一侧的一个反射器60。由此，能够实现在辐射元件22的特定的方向上(在图示的方式中，是与接地件14平行的Y轴方向上的正侧)具有指向性的天线25。特别是，辐射元件22、波导器50以及反射器60分别具备具有与接地件14平行的方向分量的导体部分。因而，能够在辐射元件22的特定的方向上(在图示的方式中，是与接地件14平行的Y轴方向上的正侧)提高水平极化波的天线增益。
在图1、图2中，天线25具备位于辐射元件22的与波导器50相反的一侧的反射器60。然而，天线25也可以将位于辐射元件22的与波导器50相反的一侧的接地件14用作反射器。在将接地件14用作反射器的情况下，也可以不具有图示的反射器60。在该情况下，也能够实现在辐射元件22的特定的方向上(在图示的方式中，是与接地件14平行的Y轴方向上的正侧)具有指向性的天线25。另外，辐射元件22和波导器50也可以与馈电元件21处于同一平面上。
作为其它方式，也可以是，将波导元件50和辐射元件22以将导体31(例如便携设备的壳体等)夹在中间的方式层叠。图26中示出概要图。在图26中，使波导器50和辐射元件22层叠在导体31的两个面。此外，图26示出波导元件50为一个的例子，但是波导元件50的个数也可以是两个以上的多个。在该情况下，优选使电介质介于波导元件之间。在波导元件为多个的情况下，在将谐振时的波长设为λ时，波导元件的间隔优选设为0.2λ～0.3λ，更优选设为0.23λ～0.27λ。另外，优选波导元件、反射元件以及辐射元件的长度的关系也设为与图1同样。
另外，如图27所示，在将波导元件50、辐射元件22以及反射元件(或接地件14)以平行或者大致平行的方式进行了层叠的状态下，调整各元件的相对的位置关系，由此能够控制指向性。例如，如图27那样，当使各元件的中心在与各元件中的一个元件的长边方向垂直的方向Z1上呈直线状地对齐时，主要的辐射方向A1为该垂直的方向Z1。另一方面，如图28那样，通过使各元件的中心逐渐地远离与各元件中的一个元件的长边方向垂直的方向Z1，能够使主要的辐射方向A1向逐渐地远离的该方向倾斜。通过将具有图27的结构的天线和具有图28的结构的天线一起使用，能够疑似地形成向全方位的方向辐射的天线。
<第一实施例>
图3是示意性地示出本公开所涉及的天线的第一实施例的平面图。图4是示意性地示出本公开所涉及的天线的第一实施例的截面图。关于第一实施例的结构中的与上述的结构同样的结构，通过引用上述的说明来省略或简化说明。
在图3、图4中，天线125是天线25(参照图1)的一例。天线125具备接地件114、馈电元件121、辐射元件122、波导器150以及反射器160。
接地件114是接地件14(参照图1)的一例。接地件外缘114a是接地件114的直线的外缘的一例。接地件114例如是形成于与XY平面平行的基板113上的接地图案。基板113是基板13(参照图1)的一例。馈电元件121是馈电元件21(参照图1)的一例。馈电元件121连接于传输线路的终端112。终端112是以接地件114为接地基准的馈电点的一例。辐射元件122是辐射元件22(参照图1)的一例。辐射元件122通过与馈电元件121电磁场耦合而以非接触方式被馈电，从而作为辐射导体发挥功能。波导器150是波导器50(参照图1)的一例。在附图中示出两个波导器151、152。反射器160是反射器60(参照图1)的一例。
图5是示出对天线125的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。作为电磁场模拟，使用Microwave Studio(注册商标)(CST公司)。纵轴表示S参数(Scatteringparameters：散射参数)的反射系数S11。
S11为极小值时的频率是能够取得阻抗匹配的频率，能够将该频率设为天线125的动作频率(谐振频率)。如图5所示，根据天线125，在包含28GHz的频带处能够得到良好的阻抗匹配。
图6是示出在天线125中对水平极化波时的水平面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。图7是示出在天线125中对水平极化波时的垂直面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。图6、图7示出天线125的基本模式的谐振频率f(＝28GHz)处的指向性增益。
在图6、图7的分析时，将天线125的辐射元件122的一个顶端部(馈电元件121接近的一侧的顶端部)设为X轴、Y轴以及Z轴相交的原点。φ(Phi)表示包括X轴和Y轴的平面内的任意的方向与X轴所成的角度，θ(Theta)表示包括φ所指的方向和Z轴的平面内的任意的方向与Z轴所成的角度。
如图6、图7所示，能够实现在辐射元件122的Y轴方向上的正侧具有指向性的天线125。因而，通过以使接地件114与水平面平行的方式配置天线125，来在与水平面平行的方向(水平方向)上提高Y轴方向上的正侧的指向性。因而，能够使从Y轴方向上的正侧到来的或者向Y轴方向上的正侧辐射的水平极化波的天线增益(动作增益)增大。
此外，在图5～图7中对S参数和天线增益进行分析时，当将单位设为mm时，图3、图4所示的各部分的尺寸如下：
L1：10
L2：4
L3：12
L4：3.6
L5：0.12
L6：3.8
L7：4.2
L8：1.88
L9：1.88
L10：5
L11：1.88
L12：0.94
L13：1.06
L14：0.56
L15：0.12
L16：0.25
L17：0.05。
另外，天线125的各导体在Z轴方向上的厚度为0.018μm。另外，在馈电点(终端112)没有连接平衡-不平衡变压器。
<第二实施例>
图8是示意性地示出本公开所涉及的天线的第二实施例的平面图。关于第二实施例的结构中的与上述的结构同样的结构，通过引用上述的说明来省略或简化说明。
在图8中，天线225是具备馈电点互不相同的多个天线的MIMO(Multiple Inputand Multiple Output：多入多出)天线的一例。天线225具有两个天线125A、125B。天线125A、125B分别具有与天线125相同的结构(参照图3、图4)。天线125A、125B以沿X轴方向排列的方式配置，且共用接地件114。
图9是示出在天线225中对天线125A与天线125B之间的相关系数进行分析所得到的模拟结果的一例的图。如图9所示，相关系数在天线125A和天线125B各自的包含谐振频率f(＝28GHz)的频带处为规定值(例如0.3)以下的低的状态。因而，能够使天线225作为水平极化波用的MIMO天线发挥功能。
图10是示出对天线225的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。作为电磁场模拟，使用Microwave Studio(注册商标)(CST公司)。纵轴表示S参数(Scatteringparameters)的反射系数S11和传递系数S12。
反射系数S11为极小值时的频率是能够取得阻抗匹配的频率，能够将该频率设为天线125的动作频率(谐振频率)。另外，传递系数S12为极小值时的频率是能够提高天线之间的隔离度的频率(换言之，是能够使天线之间的相关系数低的频率)。
在图10中，反射系数S11表示天线125A的反射特性，传递系数S12表示从天线125B向天线125A的传递系数。如图10所示，在天线225的包含谐振频率28GHz的频带(例如25GHz～30GHz)处，反射系数S11和传递系数S12被抑制得低。因而，能够使天线225作为在谐振频率28GHz时使天线125A与天线125B之间的隔离度高的MIMO天线发挥功能。
图11是示出在天线225中对水平极化波时的水平面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。图12是示出在天线225中对水平极化波时的垂直面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。图11、图12示出天线225的基本模式的谐振频率f(＝28GHz)处的指向性增益。
在图11、图12的分析时，将天线125A的辐射元件122的一个顶端部与天线125B的辐射元件122的一个顶端部的中点设为X轴、Y轴以及Z轴相交的原点。两个天线各自的一个顶端部表示馈电元件121接近的一侧的顶端部。φ(Phi)表示包括X轴和Y轴的平面内的任意的方向与X轴所成的角度，θ(Theta)表示包括φ所指的方向和Z轴的平面内的任意的方向与Z轴所成的角度。
如图11、图12所示，能够实现在两个辐射元件122的Y轴方向上的正侧具有指向性的天线225。因而，通过以使接地件114与水平面平行的方式配置天线225，来在与水平面平行的方向(水平方向)上提高Y轴方向上的正侧的指向性。由此，能够使从Y轴方向上的正侧到来的或者向Y轴方向上的正侧辐射的水平极化波的天线增益(动作增益)增大。
此外，在图9～图12中对S参数和天线增益进行分析时，当将单位设为mm时，图8所示的各部分的尺寸如下：
L1：10
L2：4
L3：12
L20：5.2
L21：1.08。
除此以外的尺寸与第一实施例相同。另外，在两个馈电点(终端112)没有连接平衡-不平衡变压器。
<第三实施例>
图13是示意性地示出本公开所涉及的天线的第三实施例的立体图。图14是示意性地示出本公开所涉及的天线的第三实施例的平面图。图15是示意性地示出本公开所涉及的天线的第三实施例的侧视图。关于第三实施例的结构中的与上述的结构同样的结构，通过引用上述的说明来省略或简化说明。
在图13～图15中，天线325是天线25(参照图1)的一例。天线325具备接地件114、馈电元件321、辐射元件322、波导器350以及反射器360。
接地件114是接地件14(参照图1)的一例。接地件外缘114a是接地件114的直线的外缘的一例。接地件114例如是形成于与XY平面平行的基板113上的接地图案。基板113是基板13(参照图1)的一例。馈电元件321是馈电元件21(参照图1)的一例。馈电元件321连接于传输线路的终端312。终端312是以接地件114为接地基准的馈电点的一例。辐射元件322是辐射元件22(参照图1)的一例。辐射元件322通过与馈电元件321电磁场耦合而以非接触方式被馈电，从而作为辐射导体发挥功能。波导器350是波导器50(参照图1)的一例。附图中示出一个波导器350。反射器360是反射器60(参照图1)的一例。
在天线325中，辐射元件322、波导器350以及反射器360分别具备具有与接地件114的法线方向平行的方向分量的导体部分322b、360b、350b。由此，能够在辐射元件22的特定的方向上(在图示的方式中，是与接地件114平行的Y轴方向上的正侧)提高垂直极化波的天线增益。
在图示的方式中，辐射元件322、波导器350以及反射器360分别是U字形(包括J字形)的导体。各个U字形的开口部朝向Y轴方向上的负侧开口，具体来讲，朝向辐射元件322的配置有反射器360的一侧开口。
辐射元件322具有沿Z轴方向相向的一对导体部分322a、322c、以及将一对导体部分322a、322c各自的Y轴方向上的正侧的端部进行连接的导体部分322b。一对导体部分322a、322c沿Y轴方向延伸，导体部分322b沿Z轴方向延伸。
波导器350具有沿Z轴方向相向的一对导体部分350a、350c、以及将一对导体部分350a、350c各自的Y轴方向上的正侧的端部进行连接的导体部分350b。一对导体部分350a、350c沿Y轴方向延伸，导体部分350b沿Z轴方向延伸。
反射器360具有沿Z轴方向相向的一对导体部分360a、360c、以及将一对导体部分360a、360c各自的Y轴方向上的正侧的端部进行连接的导体部分360b。一对导体部分360a、360c沿Y轴方向延伸，导体部分360b沿Z轴方向延伸。
在图13～图15中，天线325具备位于辐射元件322的与波导器350相反的一侧的反射器360。然而，天线325也可以将位于辐射元件322的与波导器350相反的一侧的接地件114用作反射器。在将接地件114用作反射器的情况下，也可以不具有图示的反射器360。在该情况下，也能够实现在辐射元件322的特定的方向上(在图示的方式中，是与接地件14平行的Y轴方向上的正侧)具有指向性的天线325。
图16是示出对天线325的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。作为电磁场模拟，使用Microwave Studio(注册商标)(CST公司)。纵轴表示S参数(Scatteringparameters)的反射系数S11。
S11为极小值时的频率是能够取得阻抗匹配的频率，能够将该频率设为天线325的动作频率(谐振频率)。如图16所示，根据天线325，在包含28GHz的频带处能够得到良好的阻抗匹配。
图17是示出在天线325中对垂直极化波时的垂直面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。图18是示出在天线325中对垂直极化波时的水平面内的指向性进行分析所得到的模拟结果的一例的图。图17、图18表示天线325的基本模式的谐振频率f(＝28GHz)处的指向性增益。
在图17、图18的分析时，将包括辐射元件322、波导器350以及反射器360的YZ平面与接地件外缘114a的交点设为X轴、Y轴以及Z轴相交的原点。φ(Phi)表示包括X轴和Y轴的平面内的任意的方向与X轴所成的角度，θ(Theta)表示包括φ所指的方向和Z轴的平面内的任意的方向与Z轴所成的角度。
如图17、图18所示，能够实现在辐射元件322的Y轴方向上的正侧具有指向性的天线325。因而，通过以使接地件114与水平面平行的方式配置天线325，来在与水平面平行的方向(水平方向)上提高Y轴方向上的正侧的指向性。由此，能够使从Y轴方向上的正侧到来的或者向Y轴方向上的正侧辐射垂直极化波的天线增益(动作增益)增大。
此外，在图16～图18中对S参数和天线增益进行分析时，当将单位设为mm时，图14、图15所示的各部分的尺寸如下：
L1：10
L2：4
L3：12
L30：0.5
L31：0.12
L32：1
L33：1.61
L34：0.89
L35：1.61
L36：0.89
L37：1.61
L38：1.62
L39：0.191。
除此以外的尺寸与第一实施例相同。另外，在馈电点(终端312)没有连接平衡-不平衡变压器。
<第四实施例>
图19是示意性地示出本公开所涉及的天线的第四实施例的立体图。图20是示意性地示出本公开所涉及的天线的第四实施例的平面图。关于第四实施例的结构中的与上述的结构同样的结构，通过引用上述的说明来省略或简化说明。
在图19、图20中，天线425是具备馈电点互不相同的多个天线的MIMO天线的一例。天线425具有两个天线325A、325B。天线325A、325B分别具有与天线325相同的结构(参照图13～图15)。天线325A、325B以沿X轴方向排列的方式配置，且共用接地件114。
图21是示出在天线425中对天线325A与天线325B之间的相关系数进行分析所得到的模拟结果的一例的图。如图21所示，相关系数在天线325A和天线325B各自的包含谐振频率f(＝28GHz)频带处为规定值(例如0.3)以下的低的状态。因而，能够使天线425作为垂直极化波用的MIMO天线发挥功能。
图22是示出对天线425的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。作为电磁场模拟，使用Microwave Studio(注册商标)(CST公司)。纵轴表示S参数(Scatteringparameters)的反射系数S11和传递系数S12。
反射系数S11为极小值时的频率是能够取得阻抗匹配的频率，能够将该频率设为天线425的动作频率(谐振频率)。另外，传递系数S12足够低时的频率是能够提高天线之间的隔离度的频率(换言之，是能够使天线之间的相关系数低的频率)。
在图22中，反射系数S11表示天线325A的反射特性，传递系数S12表示从天线325B向天线325A的传递系数。如图22所示，在天线425的包含谐振频率28GHz的频带(例如25GHz～30GHz)处，反射系数S11和传递系数S12被抑制得低。因而，能够使天线425作为在谐振频率28GHz时确保天线325A与天线325B之间的隔离度的MIMO天线发挥功能。
而且，在图21、图22中对S参数和天线增益进行分析时，当将单位设为mm时，图20所示的各部分的尺寸如下：
L1：10
L2：4
L3：12
L40：2
L41：1.38。
除此以外的尺寸与第一实施例相同。另外，在两个馈电点(终端312)没有连接平衡-不平衡变压器。
<第五实施例>
图23是示意性地示出本公开所涉及的天线的第五实施例的平面图。关于第五实施例的结构中的与上述的结构同样的结构，通过引用上述的说明来省略或简化说明。
在图23中，天线525是具备馈电点互不相同的多个天线的MIMO天线的一例。天线525具有两个天线125C、325C。天线125C是具有与天线125相同结构(参照图3、图4)的第一天线的一例。天线325C是具有与天线325相同结构(参照图13～图15)的第二天线的一例。天线125C、325C以沿X轴方向排列的方式配置，且共用接地件114。
在天线125C中，辐射元件122、波导器150以及反射器160分别具备具有与接地件114平行的方向分量的导体部分。另一方面，在天线325C中，辐射元件322、波导器350以及反射器360分别具备具有与接地件114的法线方向平行的方向分量的导体部分。
图24是示出在天线525中对天线125C与天线325C之间的相关系数进行分析所得到的模拟结果的一例的图。如图24所示，相关系数在天线125C和天线325C各自的包含谐振频率f(＝28GHz)频带处为规定值(例如0.3)以下的低的状态。因而，能够使天线525作为能够应对水平极化波用和垂直极化波用这两方的MIMO天线发挥功能。
图25是示出对天线525的回波损耗特性进行了分析的模拟的一例的图。作为电磁场模拟，使用Microwave Studio(注册商标)(CST公司)。纵轴表示S参数(Scatteringparameters)的反射系数S11、S22以及传递系数S12、S21。
反射系数S11、S22为极小值时的频率是能够取得阻抗匹配的频率，能够将该频率设为天线525的动作频率(谐振频率)。另外，传递系数S12、S21为极小值时的频率是能够提高天线之间的隔离度的频率(换言之，是能够使天线之间的相关系数低的频率)。
在图25中，反射系数S11、S22分别表示天线125C、325C的反射特性。传递系数S12表示从天线325C向天线125C的传递系数。传递系数S21表示从天线125C向天线325C的传递系数。如图25所示，在天线525的包含谐振频率28GHz的频带(例如25GHz～30GHz)处，反射系数S11、S22以及传递系数S12、S21被抑制得低。因而，能够使天线525作为在谐振频率28GHz处使天线125C与天线325C之间的隔离度高的MIMO天线发挥功能。
而且，在图24、图25中对S参数和天线增益进行分析时，当将单位设为mm时，图23所示的各部分的尺寸如下：
L1：10
L2：4
L3：12
L50：1.38。
除此以外的尺寸与第一实施例及第三实施例相同。另外，在两个馈电点(终端112、312)没有连接平衡-不平衡变压器。
以上，通过实施方式说明了天线和MIMO天线，但本发明不限定于上述实施方式。能够在本发明的范围内进行与其它实施方式的一部分或全部的组合、置换等各种变形和改良。
本国际申请是以2017年4月27日申请的日本专利申请第2017-088786号为优先权主张基础，将日本专利申请第2017-088786号的全部内容引用到本国际申请。
附图标记说明
12：终端；14、114：接地件；21、121：馈电元件；22：辐射元件；25、125、225、325、425、525：天线；30：基材部；31：导体；50、150、350：波导器；60、160、360：反射器。

Claims (4)

1.一种天线，具备：
基板，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
接地平面，其形成于所述基板的所述第一表面；
第一谐振器，其形成于所述基板的所述第一表面，并连接于以所述接地平面为基准的馈电点；
第二谐振器，由所述第一谐振器通过电磁场耦合或磁场耦合来以非接触方式对该第二谐振器馈电；以及
位于与所述第一谐振器及所述第二谐振器分离的位置的至少一个波导器，
其中，所述天线将所述接地平面用作第一反射器，并且所述天线还具备位于所述第一谐振器和所述第二谐振器的与所述波导器相反的一侧的第二反射器，所述第二反射器以与所述接地平面相向的方式配置。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
所述第二谐振器、所述波导器以及所述第二反射器各自具有如下的导体部分：该导体部分具有与所述接地平面的法线方向平行的方向分量。
3.一种MIMO天线，即多入多出天线，
具备馈电点互不相同的多个天线，
其中，所述多个天线中的各个天线具备：
基板，其包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
接地平面，其形成于所述基板的所述第一表面；
第一谐振器，其形成于所述基板的所述第一表面，并连接于以接地平面为基准的馈电点；
第二谐振器，由所述第一谐振器通过电磁场耦合或磁场耦合来以非接触方式对该第二谐振器馈电；以及
位于与所述第一谐振器及所述第二谐振器分离的位置的至少一个波导器，
所述多个天线中的各个天线将所述接地平面用作第一反射器，并且所述各个天线还具备位于所述第一谐振器和所述第二谐振器的与所述波导器相反的一侧的第二反射器，所述第二反射器以与所述接地平面相向的方式配置。
4.根据权利要求3所述的MIMO天线，其特征在于，
所述多个天线包括第一天线和第二天线，
在所述第一天线中，所述第二谐振器、所述波导器以及所述第二反射器各自具有如下的导体部分：该导体部分具有与所述接地平面平行的方向分量，
在所述第二天线中，所述第二谐振器、所述波导器以及所述第二反射器各自具有如下的导体部分：该导体部分具有与所述接地平面的法线方向平行的方向分量。
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