CN110870138B - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

即使在将多个天线元件阵列化的情况下也能够得到更优选的辐射图案。一种天线装置，具备：电介质基板；多个天线元件，沿着第一方向而配设，各自发送或接收极化方向彼此不同的第一无线信号以及第二无线信号；以及接地板，在与彼此相邻的第一以及第二天线元件之间对应的领域，以在第二方向延伸的方式设置有长条状的缝隙，在将无线信号的波长设为λ0、将电介质基板的相对介电常数设为εr1、将相对于接地板位于与电介质基板相反侧的电介质的相对介电常数设为εr2的情况下，缝隙在第二方向的长度L满足以下所示的条件式，[数学式1]
Figure DDA0002363723210000011

Description

天线装置
技术领域
本公开涉及天线装置。
背景技术
在基于被称为LTE/LTE-A(Advanced：升级版)的通信标准的移动通信系统中，主要是700MHz～3.5GHz左右的被称为超高频波的频率的无线信号被用于通信。
另外，在利用了如上述通信标准的超高频波的通信中，通过采用被称为所谓MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output：多输入多输出)的技术，即使在衰落环境下，除了直达波之外还将反射波用于信号的发送接收而能够使通信性能进一步提高。在MIMO中由于使用多个天线，因此，对于以更优选的方式来对如智能手机等移动通信的终端装置配设多个天线的方法也进行了各种研究。
另外，近年来，对于继LTE/LTE-A之后的第五代(5G)移动通信系统进行了各种研究。例如，在该移动通信系统中，对利用了诸如28GHz、39GHz的被称为毫米波的频率的无线信号(以下也简称为“毫米波”)的通信的利用进行了研究。
与超高频波相比，毫米波一方面能够使传送的信息量增加，另一方面直线传播性高而传播损耗和反射损耗趋于增大。因此，可知在利用毫米波的无线通信中，主要是直达波贡献于通信特性，而几乎不受反射波的影响。由于这样的特性，在5G移动通信系统中，对利用极化方向彼此不同的多个极化波(例如水平极化波以及垂直极化波)来实现MIMO的、被称为极化MIMO的技术的导入也进行了研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-72653号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，一般而言毫米波的空间衰减较大，在将毫米波用于通信的情况下，倾向于需要高增益的天线。为了实现这样的要求，有时利用被称为所谓波束成形的技术。具体而言，能够利用波束成形来控制天线的波束宽度，提高波束的指向性，从而进一步提高天线的增益。作为能够实现这种控制的天线方式的一例，列举了贴片阵列天线。例如，在专利文献1中公开了贴片阵列天线的一例。
另一方面，随着多个天线元件(例如贴片天线)的阵列化，有时至少部分天线元件的辐射图案会产生畸变。像这样，由于辐射图案产生畸变，有时在规定空间中的至少部分领域中难以得到期望的增益。
于是，在本公开中提出即使在将多个天线元件阵列化的情况下也能够得到更优选的辐射图案的技术的一例。
用于解决课题的技术方案
根据本公开，提供一种天线装置，具备：大致平面状的电介质基板；多个天线元件，在所述电介质基板的一面上沿着相对于该电介质基板的平面水平的第一方向配设，各自发送或接收极化方向彼此不同的第一无线信号以及第二无线信号；以及接地板，被设置于所述电介质基板的另一面的大致整个面，在与彼此相邻的第一天线元件以及第二天线元件之间对应的领域，以在与所述第一方向正交的第二方向延伸的方式设置有长条状的缝隙，在将所述多个天线元件各自的谐振频率的中心频率的波长设为λ0、将所述电介质基板的相对介电常数设为εr1、将相对于所述接地板位于与所述电介质基板相反侧的电介质的相对介电常数设为εr2的情况下，所述缝隙在所述第二方向的长度L满足以下所示的条件式，
[数学式1]
Figure BDA0002363723190000031
发明效果
如以上所说明的那样，根据本公开，提供一种即使在将多个天线元件阵列化的情况下也能够得到更优选的辐射图案的技术。
此外，上述效果不必为限定性的，而可以与上述效果一起、或者除了上述效果还实现本说明书所示的任意效果或根据本说明书可以掌握的其它效果。
附图说明
图1为用于对本公开的一实施方式的系统的概要性结构的一例进行说明的说明图。
图2为示出该实施方式的终端装置的结构的一例的框图。
图3为用于对贴片天线的概要进行说明的说明图。
图4为用于对该实施方式的通信装置的结构的一例进行说明的说明图。
图5为用于对随着多个天线元件的阵列化而产生的辐射图案的畸变的一例进行说明的说明图。
图6为用于对随着多个天线元件的阵列化而产生的辐射图案的畸变的一例进行说明的说明图。
图7为用于对随着多个天线元件的阵列化而产生的辐射图案的畸变的一例进行说明的说明图。
图8为用于对随着多个天线元件的阵列化而产生的辐射图案的畸变的一例进行说明的说明图。
图9为用于对该实施方式的天线装置的概要性结构进行说明的说明图。
图10为该实施方式的天线装置的概要性俯视图。
图11为图10所示的天线装置的概要性A-A’剖视图。
图12为用于对该实施方式的天线装置的辐射图案进行说明的说明图。
图13为用于对该实施方式的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。
图14为示出了天线元件的间隔与栅瓣出现于可见区的波束扫描角的关系的一例的曲线图。
图15为用于对变形例1的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。
图16为用于对实施例1的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。
图17为用于对实施例2的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。
图18为用于对比较例1的天线元件的结构的一例进行说明的说明图。
图19为用于对比较例1的天线元件的结构的一例进行说明的说明图。
图20为示出了比较例1的天线元件的辐射图案的仿真结果的一例的图。
图21为示出了比较例1的天线元件的辐射图案的仿真结果的一例的图。
图22为用于对比较例2的天线装置的概要性结构的一例进行说明的说明图。
图23示出比较例2的天线装置的辐射图案的仿真结果的一例。
图24示出比较例2的天线装置的辐射图案的仿真结果的一例。
图25为示出了实施例1的天线装置的与缝隙长的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例的图。
图26为示出了实施例1的天线装置的与缝隙长的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例的图。
图27为示出了实施例1的天线装置的与缝隙长的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例的图。
图28示出实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。
图29示出实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。
图30示出实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。
图31为实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。
图32为实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。
图33为实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。
图34为用于对该实施方式的通信装置的应用例进行说明的说明图。
图35为用于对该实施方式的通信装置的应用例进行说明的说明图。
附图标记
1：系统；100：基站；200：终端装置；2001：天线部；2003：无线通信部；2005：通信控制部；2007：存储部；211：通信装置；2110：天线装置；2111：天线元件；2112：部件；2113、2114：馈电点；2115：电介质基板；2116：接地板；2117：缝隙。
具体实施方式
以下参照附图对本公开的优选实施方式进行详细说明。此外，在本说明书以及附图中，对于实质上具有相同功能结构的构成要素，通过附加相同的附图标记而省略重复说明。
此外，按照以下的顺序进行说明。
1.概略结构
1.1.系统结构的一例
1.2.终端装置的功能结构
1.3.终端装置的结构例
2.关于利用毫米波的通信的研究
3.技术特征
3.1.结构
3.2.变形例
3.3.实施例
3.4.应用例
4.结论
<<1.概略结构>>
<1.1.系统结构的一例>
首先，参照图1对本公开的一实施方式的系统1的概要性结构的一例进行说明。图1为用于对本公开的一实施方式的系统1的概要性结构的一例进行说明的说明图。如图1所示，系统1包括无线通信装置100和终端装置200。在此，终端装置200也被称为用户。该用户也可以被称为UE。无线通信装置100C也被称为UE-Relay(UE-中继)。此处的UE可以是在LTE或LTE-A中定义的UE，UE-Relay可以是在3GPP中讨论的Prose UE to Network Relay(邻近服务用户设备到网络中继)，更一般而言可以意指通信设备。
(1)无线通信装置100
无线通信装置100为向下属的装置提供无线通信服务的装置。例如，无线通信装置100A为蜂窝系统(或移动通信系统)的基站。基站100A进行与位于基站100A的小区10A的内部的装置(例如终端装置200A)的无线通信。例如，基站100A发送向着终端装置200A的下行链路信号，接收来自终端装置200A的上行链路信号。
基站100A通过例如X2接口而与其它基站在逻辑上连接，能够发送接收控制信息等。另外，基站100A通过例如S1接口而与所谓核心网(省略图示)在逻辑上连接，能够发送接收控制信息等。此外，这些装置间的通信可以在物理上通过各种装置而被中继。
在此，图1所示的无线通信装置100A为宏小区基站，小区10A为宏小区。另一方面，无线通信装置100B以及100C为分别运营小小区10B以及10C的主设备。作为一例，主设备100B为固定设置的小小区基站。小小区基站100B在与宏小区基站100A之间建立无线回程链路，在与小小区10B内的1个以上终端装置(例如终端装置200B)之间建立接入链路。此外，无线通信装置100B可以为在3GPP中定义的中继节点。主设备100C为动态AP(接入点)。动态AP100C为动态地运营小小区10C的移动设备。动态AP 100C在与宏小区基站100A之间建立无线回程链路，在与小小区10C内的1个以上终端装置(例如终端装置200C)之间建立接入链路。动态AP 100C可以为例如装配有能够作为基站或无线接入点而工作的硬件或软件的终端装置。这种情况下的小小区10C为动态形成的局域网(Localized Network/Virtual Cell，本地化网络/虚拟小区)。
小区10A可以根据例如LTE、LTE-A(LTE-Advanced：LTE升级版)、LTE-ADVANCEDPRO、GSM(注册商标)、UMTS、W-CDMA、CDMA200、WiMAX、WiMAX2或IEEE802.16等任意无线通信方式来被运营。
此外，小小区为可以包括与宏小区重叠或不重叠地配置的、小于宏小区的各种种类的小区(例如毫微微小区、纳米小区、微微小区以及微小区等)的概念。在某个例子中，小小区由专用基站运营。在其它例子中，通过作为主设备的终端暂时性作为小小区基站而工作来运营小小区。所谓中继节点也可以被视为小小区基站的一种形式。作为中继节点的主站而发挥功能的无线通信装置也被称为施主基站。施主基站可以意指LTE中的DeNB，更一般而言可以意指中继节点的主站。
(2)终端装置200
终端装置200能够在蜂窝系统(或移动通信系统)中进行通信。终端装置200进行与蜂窝系统的无线通信装置(例如基站100A、主设备100B或100C)的无线通信。例如，终端装置200A接收来自基站100A的下行链路信号，发送向着基站100A的上行链路信号。
另外，作为终端装置200，不限于所谓的UE，而可以应用例如MTC终端、eMTC(Enhanced MTC：增强型MTC)终端以及NB-IoT终端等所谓低成本终端(Low cost UE)。
(3)补充
以上示出了系统1的概要性结构，但是本技术不限定于图1所示的例子。例如，作为系统1的结构，可以采用不含有主设备的结构、SCE(Small Cell Enhancement：小小区增强技术)、HetNet(Heterogeneous Network：异构网络)、MTC网络等。另外作为系统1的结构的另一例，可以是主设备连接于小小区，在小小区的下级构建小区。
以上，参照图1对本公开的一实施方式的系统1的概要性结构的一例进行了说明。
<1.2.终端装置的功能结构>
接下来，参照图2来说明本公开的实施方式的终端装置200的功能结构的一例。图2为示出本公开的实施方式的终端装置200的结构的一例的框图。如图2所示，终端装置200包括天线部2001、无线通信部2003、存储部2007和通信控制部2005。
(1)天线部2001
天线部2001将由无线通信部2003输出的信号作为电波辐射至空间。另外，天线部2001将空间的电波转换为信号，并向无线通信部2003输出该信号。
(2)无线通信部2003
无线通信部2003发送接收信号。例如，无线通信部2003接收来自基站的下行链路信号，发送向着基站的上行链路信号。
(3)存储部2007
存储部2007暂时性或永久性存储用于终端装置200的工作的程序以及各种数据。
(4)通信控制部2005
通信控制部2005通过控制无线通信部2003的工作，来控制与其它装置(例如基站100)之间的通信。作为具体的一例，通信控制部2005可以通过基于规定的调制方式对作为发送对象的数据进行调制来生成发送信号，使无线通信部2003向基站100发送该发送信号。另外，作为另一例，通信控制部2005可以从无线通信部2003获取来自基站100的信号的接收结果(即接收信号)，对该接收信号施行规定的解调处理，由此对从该基站100发送出的数据进行解调。
以上，参照图2说明了本公开的实施方式的终端装置200的功能结构的一例。
<1.3.通信装置的结构例>
接下来，作为本实施方式的通信装置的结构的一例，对于对如上述的终端装置200的通信装置应用了将贴片天线(平面天线)阵列化的所谓贴片阵列天线的情况下的一例进行说明。
首先，参照图3对贴片天线的概要进行说明。图3为用于对贴片天线的概要进行说明的说明图。作为公知的天线的一例，所谓偶极天线由于部件为棒状因而电流的流向为1个方向，能够发送或接收的极化波仅为1个极化波。与此相对，贴片天线由于设置多个馈电点而能够使电流在多个方向流动。例如，图3所示的贴片天线2111构成为对平面状的部件2112设置有多个馈电点2113以及2114，能够分别发送或接收极化方向彼此不同的(彼此正交的)极化波RH以及RV。
接下来，参照图4对本实施方式的通信装置的结构的一例进行说明。图4为用于对本实施方式的通信装置的结构的一例进行说明的说明图。此外，在以后的说明中，有时将本实施方式的通信装置称为“通信装置211”。
本实施方式的通信装置211具备板状的壳体209，该壳体209具有形成为大致长方形的形状的表面以及背面。此外，在本说明中，将设置有显示器等显示部的一面称为表面。即，在图4中，附图标记201表示壳体209的外表面中的背面。另外，附图标记203以及205与位于壳体209的外表面中的背面201的外围的一个端面相当，更具体而言，表示在该背面201的长边方向延伸的端面。另外，附图标记202以及204与位于壳体209的外表面中的背面201的外围的一个端面相当，更具体而言，表示在该背面201的短边方向延伸的端面。此外，虽然在图3中省略图示，但为了方便起见，也将位于背面201的相反侧的表面称为“表面206”。
另外，在图4中，附图标记2110a～2110f分别表示用于在与基站之间发送接收无线信号(例如毫米波)的天线装置。此外，在以后的说明中，在不特别区分天线装置2110a～2110f的情况下，有时简称为“天线装置2110”。
如图4所示，在本实施方式的通信装置211中，针对背面201以及端面202～205分别以位于该面的至少部分的附近的方式在壳体209的内部保持(设置)有天线装置2110。
另外，天线装置2110包括多个天线元件2111。更具体而言，天线装置2110通过将多个天线元件2111阵列化而构成为阵列天线。例如，天线元件2111a被保持为位于背面201中的端面204侧的端部附近，多个天线元件2111被设置为沿着该端部延伸的方向(即端面204的长边方向)排列。另外，天线元件2111d被保持为位于端面205的一部分的附近，多个天线元件2111被设置为沿着该端面205的长边方向排列。
另外，在被保持为位于某个面附近的天线装置2110中，各天线元件2111以平面状的部件(例如图3所示的部件2112)的法线方向与该面的法线方向大致一致的方式被保持。作为更具体的一例，在关注天线装置2110a的情况下，被设置于该天线装置2110a的天线元件2111以平面状的部件的法线方向与背面201的法线方向大致一致的方式被保持。其它天线装置2110b～2110f也是同样的。
通过如上结构，各天线装置2110能够通过控制由多个天线元件2111各自发送或接收的无线信号的相位、功率来控制该无线信号的指向性(即进行波束成形)。
以上，参照图4对本实施方式的通信装置的结构的一例进行了说明。此外，上述的天线装置2110的结构仅为一例，不一定限定天线装置2110的结构。例如，只要多个天线元件2111各自能够发送或接收在与在附近保持有天线装置2110的面的法线方向大致一致的方向上传播的无线信号，多个天线元件2111各自被配置的位置就不被限定。即，多个天线元件2111可以不必如图4所示仅沿着一个方向排列。例如，多个天线元件2111可以排列为矩阵状。
<<2.关于利用毫米波的通信的研究>>
在基于LTE/LTE-A等标准的通信系统中，700MHz～3.5GHz左右的被称为超高频波的频率的无线信号被用于通信。与之相对，在继LTE/LTE-A之后的第五代(5G)移动通信系统中，对利用了诸如28GHz、39GHz等被称为毫米波的频率的无线信号(以下也简称为“毫米波”)的通信的利用进行了研究。于是，在对利用毫米波的通信的概要进行说明之后，对本公开的一实施方式的通信装置的技术课题进行整理。
在利用了如LTE/LTE-A的超高频波的通信中，通过采用被称为所谓的MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output：多输入多输出)的技术，能够即使在衰落环境下，除了直达波之外还将反射波用于信号的发送接收而使通信性能进一步提高。
与此相对，与超高频波相比，毫米波一方面能够使传送的信息量增加，另一方面直线传播性高而传播损耗和反射损耗趋于增大。因此，在直接连结发送接收无线信号的天线间的路径上不存在障碍物的环境(所谓LOS：Line of Site，直线对传)中，几乎不受反射波的影响，而主要是直达波贡献于通信特性。由于这样的特性，在利用毫米波的通信中，例如通过如智能手机等通信终端接收从基站直接发送的无线信号(即毫米波)(即接收直达波)而能够使通信性能进一步提高。
另一方面，一般而言，毫米波的空间衰减较大，在将毫米波用于通信的情况下，倾向于需要高增益的天线。为了实现这样的更高的增益，有时利用例如被称为波束成形的技术。具体而言，能够通过利用波束成形来控制天线的波束宽度，提高波束的指向性，从而使天线的增益进一步提高。然而，由于提高波束的指向性而波束宽度变得更窄，能够由上述天线覆盖的空间有时会受到限制。因此，在这样的情况下，例如有时通过以时分方式控制波束的方向，从而由上述天线来覆盖更广的空间。作为能够实现如上控制的天线方式的一例，列举了贴片阵列天线。
另一方面，随着多个天线元件(例如贴片天线)的阵列化，有时至少部分天线元件的辐射图案会产生畸变。在此，参照图5～图8，对随着多个天线元件的阵列化而产生的辐射图案的畸变的一例进行说明。图5～图8为用于对随着多个天线元件的阵列化而产生的辐射图案的畸变的一例进行说明的说明图。此外，在本说明中，以应用参照图3而说明的贴片天线(平面天线)作为天线元件的情况为例，对辐射图案的仿真结果的一例进行说明。另外，在图5～图8所示的例子中，为方便起见，将构成天线元件的平面状的部件的法线方向设为z方向，将与该部件的平面水平且彼此正交的方向设为x方向以及y方向。
首先，参照图5以及图6对天线元件为1个的情况下的该天线元件的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。
例如，图5示出能够应用于本实施方式的天线装置的、构成为贴片天线的天线元件单体的概要性结构的一例。如图5所示，在构成为贴片天线的天线元件2111中，对平面状的部件2112设置有馈电点2113以及2114。具体而言，部件2112被设置于由电介质形成的大致平面状的电介质基板2115的一面。另外，在电介质基板2115的另一面，即与设置有部件2112的面相反侧的面上，以覆盖该面的大致整个面的方式设置有大致平面状的接地板2116。另外，馈电点2113以及2114分别被设置为沿着部件2112的法线方向贯通电介质基板2115而将该部件2112和接地板2116电连接。
另外，图6示出与参照图5而说明的天线元件2111的辐射特性相对应的辐射图案的仿真结果的一例。如图6所示，在单独使用天线元件2111时，形成了畸变少(理想情况下无畸变)的辐射图案。
接下来，参照图7以及图8对在将图5所示的天线元件2111阵列化时的、该天线元件2111的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。
例如，图7示出通过设置多个图5所示的天线元件2111而构成为贴片阵列天线的天线装置2910的概要性结构的一例。如图7所示，天线装置2910为在电介质基板2115的一面上沿着规定方向(y方向)配设3个天线元件2111而构成。此外，在本说明中，为方便起见，将被配设于y方向的3个天线元件2111中的、被配设于中央的天线元件2111称为“天线元件2111a”，将其它两个天线元件2111称为“天线元件2111b”以及“天线元件2111c”。另外，在电介质基板2115的另一面以覆盖该面的大致整个面的方式设置有大致平面状的接地板2116。天线元件2111a～2111c各自的馈电点2113以及2114被设置为沿着各自对应的部件2112的法线方向而贯通电介质基板2115，从而将该部件2112和上述接地板2116电连接。
另外，图8示出与参照图7而说明的天线装置2910中的天线元件2111a的辐射特性相对应的辐射图案的仿真结果的一例。比较图8与图6可知，在图8所示的例子中，通过沿着y方向将天线元件2111a～2111c阵列化，至少部分天线元件2111(例如天线元件2111a)的辐射图案产生畸变(即在±y方向上产生波束分裂)。由于像这样辐射图案产生畸变，例如，在经由天线元件2111a的无线信号的发送或接收时，有时在规定空间中的至少部分区域中难以得到期望的增益。
鉴于如上状况，在本公开中，提出即使在将多个天线元件阵列化的情况下也能够得到更优选的辐射图案的技术的一例。
<<3.技术特征>>
接下来，对本公开的一实施方式的通信装置的技术特征进行说明。
<3.1.结构>
首先，关于本实施方式的天线装置的基本性结构，在将多个天线元件阵列化的情况下，关注用于对至少部分天线元件抑制辐射图案的畸变的结构来进行说明。
首先，参照图9对本实施方式的天线装置的基本结构说明概要。图9为用于对本实施方式的天线装置的概要性结构进行说明的说明图，示出贴片天线被阵列化而得到的贴片阵列天线的结构的一例。此外，在图9所示的例子中，与图7所示的例子同样地，为方便起见，将构成天线元件的平面状的部件的法线方向设为z方向，将与该部件的平面水平且彼此正交的方向设为x方向以及y方向。另外，在图9所示的例子中，设为与参照图7所说明的例子同样地，在电介质基板2115的一面上，沿着y方向依次配设有天线元件2111c、2111a以及2111b。
如图9所示，在针对接地板2116设置有缝隙2117a以及2117b这一点上，本实施方式的天线装置2110与参照图7所说明的天线装置2910不同。
在此，参照图10以及图11对本实施方式的天线装置2110的特征性结构进行说明，特别是关注图9所示的配设有天线元件2111a以及2111b的部分的结构来进行说明。图10为本实施方式的天线装置2110的概要性俯视图，示出从上方(z方向)观察天线装置2110时的、配设有天线元件2111a以及2111b的部分的概要性结构的一例。另外，图11为图10所示的天线装置2110的概要性A-A’剖视图。此外，在图10以及图11中，对天线元件2111a以及2111b各自的馈电点2113以及2114省略图示。
如图10以及图11所示，在本实施方式的天线装置2110中，对于接地板2116，在与彼此相邻的两个天线元件2111(例如天线元件2111a以及2111b)之间对应的区域设置有缝隙2117。缝隙2117以在与排列有上述两个天线元件2111的方向(y方向)正交的方向(x方向)上延伸的方式形成为长条状。此外，以后将排列有多个天线元件2111的方向也称为“排列方向”。另外，关于设置缝隙2117的位置、该缝隙2117的尺寸等，详情另行后述。另外，图10以及图11所示的缝隙2117与例如图9所示的例子中的缝隙2117a相当。
此外，多个天线元件2111的排列方向与“第一方向”的一例相当，与该排列方向正交的方向(即缝隙2117延伸的方向)与“第二方向”的一例相当。另外，天线元件2111发送或接收的极化方向彼此不同的多个极化波中的、极化方向和第一方向大致一致的信号与“第一无线信号”的一例相当，极化方向和第二方向大致一致的信号与“第二无线信号”的一例相当。
另外，在图10以及图11所示的例子中，关注配设有天线元件2111a以及2111b的部分而示出，但是对于配设有天线元件2111a以及2111c的部分也是同样的。即，在图10以及图11所示的例子中，将天线元件2111b置换为天线元件2111c的结构表示与天线装置2110中的配设有天线元件2111a以及2111c的部分的结构大致等同的结构。另外，该情况下的缝隙2117与例如图9所示的例子中的缝隙2117b相当。
接下来，对参照图9所说明的天线装置2110中的天线元件2111a的辐射图案进行说明。例如，图12为用于对本实施方式的天线装置的辐射图案进行说明的说明图，示出与参照图9所说明的天线装置2110中的天线元件2111a的辐射特性相对应的辐射图案的仿真结果的一例。将图12与图8比较可知，在本实施方式的天线装置2110中，在图7所示的天线装置2910中产生的辐射图案的畸变得到改善。即，根据本实施方式的天线装置2110，能够改善随着天线元件2111的阵列化而产生的辐射图案的畸变(即如图8所示的±y方向的波束分裂)，变得更加接近天线元件2111单体时的辐射图案(图6所示的辐射图案)。
接下来，参照图13对设置缝隙2117的位置和该缝隙2117的尺寸的详情进行说明。图13为用于对本实施方式的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。图13与图10同样地，示出从上方(z方向)观察天线装置2110时的、配设有天线元件2111a以及2111b的部分的概要性结构的一例。此外，在本说明中，将天线元件2111a设为相当于主要作为辐射图案的畸变改善的对象的天线元件(以后也简称为“改善对象的天线元件”)来进行说明。此外，改善对象的天线元件2111a与“第一天线元件”的一例相当，位于该天线元件2111a的旁边的天线元件2111b与“第二天线元件”的一例相当。
在图13中，附图标记a示出天线元件2111的各端部的宽度中的、在多个天线元件2111的排列方向(图13中的y方向)上的宽度。另外，附图标记d示出彼此相邻的两个天线元件2111各自的中心之间的距离(图13中的y方向的距离)。此外，在以后的说明中，还将该距离d称为“元件间隔d”。另外，附图标记L示出缝隙2117的缝隙长。更具体而言，缝隙长L与缝隙2117的长边方向的宽度相当，即与和多个天线元件2111的排列方向正交的方向(图13中的x方向)的宽度相当。另外，附图标记p示出彼此相邻的两个天线元件2111中的第一天线元件2111(即天线元件2111a)的中心与缝隙2117的排列方向的中心之间的距离(即排列方向的距离)。即，距离p示出以第一天线元件2111为基点而缝隙2117被设置的位置(图13中的y方向的位置)。此外，在以后的说明中，还将缝隙2117被设置的位置称为“缝隙位置”。
另外，在本说明中，将构成电介质基板2115的电介质的相对介电常数设为εr1。另外，将相对于接地板2116位于与电介质基板2115相反侧的电介质的相对介电常数设为εr2。此外，在位于在接地板2116中与设置有电介质基板2115的面为相反侧的面侧的电介质为空气的情况(例如未设置其它基板等的情况)下，相对介电常数εr2＝1.0。另外，将由天线元件2111发送或接收的无线信号在自由空间中的波长设为λ0，将缝隙的谐振波长设为λg。
(缝隙长)
首先，对本实施方式的天线装置2110中的缝隙2117的缝隙长L的条件进行说明。在本实施方式的天线装置2110中，天线元件2111(尤其是第一天线元件2111)与缝隙2117耦合，由此流过接地板2116的电流(接地平面电流)减少，结果是天线元件2111的辐射图案的畸变被抑制(降低)。
在此，为了使天线元件2111与缝隙2117耦合，该缝隙2117的缝隙长L需要为谐振波长λg的1/2以上。另外，通过由天线元件2111发送或接收的无线信号的波长λ0与包围缝隙2117的空间的相对介电常数的平均来计算该谐振波长λg。
即，在本实施方式的天线装置2110中，缝隙2117形成为缝隙长L满足以下由(式1)以及(式2)所示的条件。
[数学式2]
Figure BDA0002363723190000171
Figure BDA0002363723190000172
(元件间隔)
接下来，对本实施方式的天线装置2110中的彼此相邻的两个天线元件2111的元件间隔d的条件进行说明。基于进一步降低辐射图案的畸变的观点，期望的是以彼此相邻的两个天线元件2111尽可能分离的方式来设定元件间隔d。
另一方面，当d≥λ0时，在作为阵列天线而工作的情况下，有时会产生被称为栅瓣的不必要的辐射而在规定方向上增益降低。与此相对，在λ0/2<d<λ0的范围中，产生栅瓣的元件间隔d取决于所需的波束扫描角度。例如，图14为示出了天线元件的间隔与栅瓣出现于可见区的波束扫描角的关系的一例的曲线图。在图14中，横轴以d/λ(λ为无线信号的波长)来表示元件间隔，纵轴表示波束扫描角。
考虑到如上条件，在本实施方式的天线装置2110中，更期望的是以元件间隔d满足以下由(式3)所示的条件的方式来配设各天线元件2111。
[数学式3]
Figure BDA0002363723190000173
(缝隙位置)
接下来，对本实施方式的天线装置2110中的以第一天线元件2111(即改善对象的天线元件2111)为基点的缝隙2117的位置，即该天线元件2111的中心与该缝隙2117在排列方向上的中心之间的距离p的条件进行说明。
缝隙2117越是位于靠近天线元件2111的附近，该天线元件2111的性能越是趋于降低。另一方面，通过在离开该天线元件2111的端部一定程度的位置设置缝隙2117，对该天线元件2111的性能降低的影响变得较小。即，关于距离p的最小值，期望的是设为缝隙2117位于与彼此相邻的两个天线元件2111中的第一天线元件2111的边缘紧挨的前侧的位置时的距离。另外，关于距离p的最大值，期望的是设为缝隙2117位于与处于第一天线元件2111的旁边的第二天线元件2111的边缘紧挨的前侧的位置时的距离。
由于基于如上条件，天线元件2111的一边的宽度a满足以下示为(式4)的条件，因此，考虑到作为(式3)而在前说明的条件，期望的是距离p被设定为满足以下示为(式5)的条件。
[数学式4]
Figure BDA0002363723190000181
Figure BDA0002363723190000182
即，在本实施方式的天线装置2110中，基于由上述的(式3)～(式5)所示的条件式，更期望的是以距离p满足以下由(式6)所示的条件的方式来设置缝隙2117。
[数学式5]
Figure BDA0002363723190000183
以上，参照图9～图14，关于本实施方式的天线装置的基本性结构，在将多个天线元件阵列化的情况下，关注用于针对至少部分天线元件抑制辐射图案的畸变的结构来进行了说明。
此外，上述的本实施方式的天线装置的结构仅为一例，只要满足上述的条件，该天线装置的各部的结构就不一定仅限定于上述的例子。作为具体的一例，被设置于天线装置的天线元件的数量只要为2以上即可，没有特别限定。
<3.2.变形例>
接下来，对本实施方式的天线装置的变形例进行说明。
(变形例1：关于天线元件的朝向的一例)
首先，作为变形例1，对设置位于第一天线元件2111(即改善对象的天线元件)的旁边的第二天线元件2111的朝向的一例进行说明。例如，图15为用于对变形例1的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。此外，在图15所示的例子中，将构成设置于天线装置的天线元件的平面状的部件的法线方向设为z方向，将与该部件的平面水平且彼此正交的方向设为x方向以及y方向。即，图15为变形例1的天线装置的概要性俯视图，示出从上方(z方向)观察天线装置时的该天线装置的概要性结构的一例。此外，在以后的说明中，为了与上述实施方式、其它变形例以及其它实施例中的天线装置相区别，有时将变形例1的天线装置称为“天线装置2210”。
如图15所示，在变形例1的天线装置2210中，沿着y方向依次配设有天线元件2111c、2111a以及2111b。另外，对于接地板2116设置有缝隙2117a以及2117b。具体而言，对于接地板2116，在与天线元件2111a以及2111b之间对应的领域设置有缝隙2117a，在与天线元件2111a以及2111c之间对应的领域设置有缝隙2117b。即，关于上述结构，天线装置2210具有与参照图9而在前说明的天线装置2110同样的结构。
另一方面，在根据规定条件来决定位于第一天线元件2111的旁边的第二天线元件2111的朝向这一点，变形例1的天线装置2210与参照图9而在前说明的天线装置2110不同。
具体而言，在图15所示的例子中，设为天线元件2111a与“第一天线元件”相当，天线元件2111b以及2111c与位于该第一天线元件的旁边的“第二天线元件”相当。在该情况下，关于变形例1的天线元件2111b以及2111c，与极化方向和图15的y方向大致一致的无线信号对应的馈电点2113被偏心地设置于与该天线元件2111(部件2112)的y方向(即排列方向)的端部中的与天线元件2111a相反侧的端部的方向。具体而言，天线元件2111b的馈电点2113被偏心地设置于与天线元件2111a相反侧的端部(即+y方向侧的端部)方向。另外，天线元件2111c的馈电点2113被偏心地设置于与天线元件2111a相反侧的端部(即-y方向侧的端部)的方向。如此，在变形例1的天线装置中，与极化方向和第二天线元件中的多个天线元件的排列方向大致一致的无线信号对应的馈电点被偏心地设置于该天线元件的该排列方向的端部中的与第一天线元件相反侧的端部的方向。此外，馈电点2113与“第一馈电点”的一例相当，馈电点2114与“第二馈电点”的一例相当。
通过设为如上结构，将天线元件2111b以及2111c各自的馈电点2113设置于相对于天线元件2111a在物理上更加隔离开的位置。据此，在对天线元件2111b以及2111c各自的馈电点2113进行了馈电时，能够进一步降低产生该天线元件2111b以及2111c各自与天线元件2111a之间的耦合的可能性。换言之，根据变形例1的天线装置，能够进一步降低随着对第二天线元件的馈电而导致的对第一天线元件的影响。
以上，作为变形例1，参照图15对设置位于第一天线元件2111的旁边的第二天线元件2111的朝向的一例进行了说明。
<3.3.实施例>
接下来，对本实施方式的天线装置的实施例进行说明。
(实施例1：4元件阵列结构)
首先，作为实施例1，对通过将4个天线元件阵列化而构成了本实施方式的天线装置时的一例进行说明。例如，图16为用于对实施例1的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。此外，在图16所示的例子中，将构成设置于天线装置的天线元件的平面状的部件的法线方向设为z方向，将与该部件的平面水平且彼此正交的方向设为x方向以及y方向。即，图16为实施例1的天线装置的概要性俯视图，示出从上方(z方向)观察天线装置时的该天线装置的概要性结构的一例。此外，在以后的说明中，为了与上述的实施方式、其它变形例以及其它实施例的天线装置相区别，有时将实施例1的天线装置称为“天线装置2410”。
如图16所示，实施例1的天线装置2410沿着y方向依次配设有天线元件2111d、2111c、2111a以及2111b。此外，天线元件2111a～2111d中的天线元件2111a与第一天线元件(即改善对象的天线元件)相当，位于该天线元件2111a的旁边的天线元件2111b以及2111c与第二天线元件相当。另外，在以后的说明中，将与多个天线元件2111中的第一天线元件以及第二天线元件都不相当的天线元件2111(例如图16所示的天线元件2111d)也称为“第三天线元件”。
另外，针对接地板2116设置有缝隙2117a以及2117b。具体而言，针对接地板2116，在与天线元件2111a(第一天线元件)天线和元件2111b(第二天线元件)之间对应的领域设置有缝隙2117a。另外，针对该接地板2116，在与天线元件2111a(第一天线元件)和天线元件2111c(第二天线元件)之间对应的领域设置有缝隙2117b。此外，针对接地板2116，在与天线元件2111c(第二天线元件)和天线元件2111d(第三天线元件)之间对应的领域可以设置缝隙2117c。另外，作为另一例，针对接地板2116可以不设置该缝隙2117c。
另外，如在前说明的变形例1，关于天线元件2111b以及2111c(即第二天线元件)，馈电点2113可以被偏心地设置于该天线元件2111(部件2112)的y方向(即排列方向)的端部中的与天线元件2111a(即第一天线元件)相反侧的端部的方向。例如，在图16所示的例子中，天线元件2111b的馈电点2113被偏心地设置于与天线元件2111a相反侧的端部(即+y方向侧的端部)的方向。另外，天线元件2111c的馈电点2113被偏心地设置于与天线元件2111a相反侧的端部(即-y方向侧的端部)的方向。
通过设为如上结构，根据实施例1的天线装置2410，能够通过更优选的方式来抑制(降低)天线元件2111a～2111d中的至少天线元件2111a(即第一天线元件)的辐射图案的畸变。
以上，作为实施例1，参照图16对通过将4个天线元件阵列化来构成本实施方式的天线装置时的一例进行了说明。
(实施例2：L形天线装置)
接下来，作为实施例2，对通过将两个天线装置连结为L形而构成为1个天线装置时的一例进行说明。例如，图17为用于对实施例2的天线装置的结构的一例进行说明的说明图。此外，在以后的说明中，为了与上述的实施方式、其它变形例以及其它实施例的天线装置相区别，有时将实施例2的天线装置称为“天线装置2510”。
首先，参照图17，对实施例2的天线装置2510的概要性结构的一例进行说明。图17为实施例2的天线装置2510的概要性立体图。如图17所示，天线装置2510包括天线部2410a及2410b和连结部2511。天线部2410a以及2410b分别与参照图16而在前说明的天线装置2410相当。因此，对天线部2410a以及2410b各自的结构省略详细说明。此外，天线部2410a以及2410b中的一方与“第一天线部”的一例相当，另一方与“第二天线部”的一例相当。
另外，在本说明中，如图17所示，在天线部2410a及2410b各自中将多个天线元件2111(即天线元件2111a～2111d)的排列方向设为z方向。另外，在天线部2410a中，将与构成各天线元件2111的平面状的部件的平面水平且与排列方向(z方向)正交的方向设为y方向。即，在天线部2410a中，各缝隙2117(即缝隙21117a～2117c)被设置为在y方向延伸。另外，在天线部2410b中，将与构成各天线元件2111的平面状的部件的平面水平且与排列方向(z方向)正交的方向设为x方向。即，在天线部2410b中，各缝隙2117被设置为在x方向延伸。
如图17所示，天线部2410a和天线部2410b被配置为各自的端部中的、在多个天线元件2111的排列方向延伸的端部的一端部位于彼此附近。此时，天线部2410a的天线元件2111和天线部2410b的天线元件2111被配置为平面状的部件的法线方向彼此相交(例如正交)或者该法线方向处于彼此扭转(twisted)的位置。另外，在天线部2410a与天线部2410b之间，以架设于位于彼此附近的端部间的方式设置有连结部2511，该天线部2410a和该天线部2410b由该连结部2511连结。即，通过连结部2511而天线部2410a与天线部2410b被保持为该天线部2410a与该天线部2410b形成为大致L形。
关于具有如上结构的天线装置2510，最好是例如沿着如图4所示的背面201和端面204那样的、壳体209的外表面中的彼此连接的多个面(外表面)而被保持。通过这样的结构，针对彼此连接的该多个面的各个面，能够通过更优选的方式来发送或接收来自与该面大致垂直的方向且彼此极化方向不同的多个极化波的各个极化波。
以上，作为实施例2，参照图17对通过将两个天线装置连结为L形而构成为1个天线装置时的一例进行了说明。此外，作为实施例2来说明的天线装置的结构仅为一例，不一定限定本实施方式的天线装置的结构。作为具体的一例，关于分别设置于天线部2410a以及2410b的天线元件2111的数量，只要为2以上即可，没有特别限定。另外，在天线部2410a和天线部2410b中，分别设置的天线元件2111的数量可以不同。另外，只要满足参照图13而在前说明的缝隙长L、元件间隔d、天线元件2111与缝隙2117之间的距离p(即缝隙位置)各自的条件，对各部的尺码就没有限定。
(实施例3：关于仿真结果)
接下来，作为实施例3，列举具体例子来对与缝隙长、元件间隔以及缝隙位置的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。
首先，作为比较例1，参照图18以及图19对作为仿真对象的天线元件2111单体的结构进行说明。图18以及图19为用于对比较例1的天线元件的结构的一例进行说明的说明图。具体而言，图18为比较例1的天线元件的概要性立体图。另外，图19示出从平面状的部件的法线方向观察比较例2的天线元件时的该天线元件的概要性结构的一例。
如图18所示，比较例1的天线元件2111形成为平面方向的宽度分别为5mm，厚度为0.4mm。另外，如图19所示，在本说明中，为方便起见，将包括馈电点2114、沿着与该馈电点2114对应的信号的极化方向(图19的纵向)和天线元件2112的法线方向(图19的进深方向)延伸的平面称为“phi0面”。另外，将包括馈电点2113、沿着与该馈电点2113对应的信号的极化方向(图19的横向)和天线元件2112的法线方向(图19的进深方向)延伸的平面称为“phi90面”。
另外，将随着向馈电点2113以及2114的馈电而发送的无线信号的频率设为28GHz。另外，将与馈电点2113以及2114对应的两个极化波设为直线正交的两个极化波。另外，将形成电介质基板2115的电介质的相对介电常数设为3.3。
接下来，参照图20以及图21对上述比较例1的天线元件2111的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。图20以及图21为示出了比较例1的天线元件2111的辐射图案的仿真结果的一例的图。具体而言，图20示出由phi90面将随着向馈电点2113的馈电而产生的辐射图案切断时的辐射图案的一例。在图20中，横轴表示图18所示的θ方向的角度(deg：度)，纵轴表示无线信号的增益(dB)。另外，图21示出由phi90面将随着向馈电点2114的馈电而产生的辐射图案切断时的辐射图案的一例。图21中的纵轴以及横轴与图20是同样的。
如图20以及图21所示，可知比较例1的天线元件2111的辐射图案没有产生畸变。
接下来，作为比较例2，对将3个比较例1的天线元件2111阵列化而得到的天线装置的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。例如，图22为用于对比较例2的天线装置的概要性结构的一例进行说明的说明图，示出从平面状的部件的法线方向观察该天线装置时的该天线元件的概要性结构的一例。
在图22所示的例子中，将与馈电点2113对应的信号的极化方向(图22的横向)作为排列方向而将3个天线元件2111阵列化从而构成天线装置。即，比较例2的天线装置的排列方向与phi90面平行，该排列方向与phi0面垂直。
此外，在本说明中，与参照图7所说明的例子同样地，将配设于中央的天线元件2111称为“天线元件2111a”，将其它两个天线元件2111称为“天线元件2111b”以及“天线元件2111c”。即，天线元件2111a与第一天线元件相当，天线元件2111b以及2111c与第二天线元件相当。
另外，如在前说明的那样，随着多个天线元件的阵列化而产生的畸变倾向于主要产生于该多个天线元件的排列方向。因此，在以后的说明中，仅关注与排列方向平行的phi90面，对与第一天线元件相当的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。
例如，图23以及图24示出比较例2的天线装置的辐射图案的仿真结果的一例。具体而言，图23示出由phi90面将随着向馈电点2114的馈电而产生的天线元件2111a的辐射图案切断时的该辐射图案的一例。另外，图24示出由phi90面将随着向馈电点2113的馈电而产生的天线元件2111a的辐射图案切断时的该辐射图案的一例。此外，图23以及图24的纵轴以及横轴与图20是同样的。
将图23以及图24与图20以及图21比较可知，与比较例1的天线元件相比，在比较例2的天线装置中辐射图案产生畸变。
(实施例1-1：关于缝隙长的研究)
接下来，对图22所示的天线装置设置在前说明的缝隙2117，对在变更了该缝隙2117的缝隙长L的条件时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。此外，与参照图9所说明的例子同样地，设为将缝隙2117设置于天线元件2111a与天线元件2111b以及2111c的各个天线元件之间。另外，缝隙位置被设于彼此相邻的天线元件2111之间的中心。另外，元件间隔d被设为d＝5mm。另外，应用与比较例1的天线元件2111同样的天线元件作为天线元件2111a。
在此，当考虑到作为(式1)以及(式2)而在前说明的缝隙长L的条件时，更期望的是缝隙长L满足L>λg/2＝3.65mm的条件。于是，针对L＝4.2mm的情况(L>3.65mm的情况)、L＝3.65mm的情况以及L＝3.6mm的情况(L<3.65mm的情况)分别进行了天线元件2111a的辐射图案的仿真。
图25～图27为示出了实施例1的天线装置的与缝隙长的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例的图。具体而言，图25～图27示出由phi90面将随着向馈电点2113的馈电而产生的天线元件2111a的辐射图案切断时的该辐射图案的一例。更具体而言，图25示出设为缝隙长L＝4.2mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。另外，图26示出设为缝隙长L＝3.65mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。另外，图27示出设为缝隙长L＝3.6mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。此外，图25～图27的纵轴以及横轴与图20是同样的。
比较图25与图24可知，与没有设置缝隙2117的情况相比，通过设置缝隙2117从而天线的辐射图案中的与极小值相当的部分的特性得到改善。
另外，将图25与图26以及图27分别比较可知，关于图25所示的满足(式1)以及(式2)的条件时的仿真结果，与图26以及图27所示的不满足该条件时的仿真结果相比，畸变得到改善。特别是，关于图26所示的L＝λg/2＝3.65mm时的例子，可知天线元件2111a与缝隙2117的耦合变得更强，畸变反而变大。
以上，对图22所示的天线装置设置在前说明的缝隙2117，对变更了该缝隙2117的缝隙长L的条件时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行了说明。
(实施例1-2：关于元件间隔的研究)
接下来，对在图22所示的天线装置中变更了彼此相邻的两个天线元件2111间的元件间隔d的条件时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。此外，在本说明中，设为不设置缝隙2117而仅变更元件间隔d的条件。另外，作为天线元件2111a，应用与比较例1的天线元件2111同样的天线元件。
在此，当考虑到作为(式3)而在前说明的元件间隔d的条件时，无线信号的波长λ0＝10.7mm，因此，更期望的是元件间隔d满足5.4mmm≤d<10.7mm的条件。此外，如在前说明的，根据栅瓣的发生条件来决定元件间隔d的上限侧。于是，在本说明中，对主要关注于以下限侧的边界值为基点的条件的辐射图案的仿真的一例进行说明。具体而言，针对元件间隔d＝6.0mm的情况(5.4mm<d<10.7mm的情况)、d＝5.4mm的情况以及d＝4.0mm的情况(d<5.4mm的情况)分别进行了天线元件2111a的辐射图案的仿真。
图28～30示出实施例1的天线装置的与元件间隔的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。具体而言，图28～图30示出由phi90面将随着向馈电点2114的馈电而产生的天线元件2111a的辐射图案切断时的该辐射图案的一例。更具体而言，图28示出设为元件间隔d＝6.0mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。另外，图29示出设为元件间隔d＝5.4mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。另外，图30示出设为元件间隔d＝4.0mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。此外，图28～图30的纵轴以及横轴与图20是同样的。
比较图28与图23可知，通过将元件间隔d设定为满足5.4mm≤d<10.7mm的条件，辐射图案所产生的畸变得到改善。
另外，将图28以及图29分别与图30比较可知，关于图28以及图29所示的满足(式3)的条件时的仿真结果，与图30所示的不满足该条件时的仿真结果相比，畸变得到改善。特别是，关于图30所示的例子，与图24所示的例子相比，可知畸变宽度扩展了。
以上，对在图22所示的天线装置中变更了彼此相邻的两个天线元件2111间的元件间隔d的条件时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行了说明。
(实施例1-3：关于缝隙位置的研究)
接下来，对图22所示的天线装置设置在前说明的缝隙2117，对变更了该缝隙2117的缝隙位置(即与天线元件2111a之间的距离p)的条件时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行说明。此外，与参照图9所说明的例子同样地，设为将缝隙2117设置于天线元件2111a与天线元件2111b以及2111c的各个天线元件之间。另外，缝隙长L被设定为L＝4.0mm。另外，元件间隔d被设定为d＝5mm。另外，应用与比较例1的天线元件2111同样的天线元件作为天线元件2111a。
在此，当考虑到作为(式6)而在前说明的距离p(即缝隙位置)的条件时，以下示为(式7)的条件成立。因此，更期望的是距离p满足1.47mm<p<3.53mm的条件。
[数学式6]
Figure BDA0002363723190000281
此外，关于距离p的上限值侧，与缝隙2117位于与第二天线元件2111b或2111c的边缘紧挨的前侧的位置相当。关于距离p表示上限值时对第二天线元件2111b或2111c的影响，与距离p表示下限值时对第一天线元件2111a的影响是同样的。于是，在本说明中，对主要关注于以下限侧的边界值为基点的条件的辐射图案的仿真的一例进行说明。具体而言，针对距离p＝2.8mm的情况(1.47mm<p<3.53mm的情况)、p＝1.47mm的情况以及p＝1.4mm的情况(p<1.47mm的情况)分别进行了天线元件2111a的辐射图案的仿真。
图31～33示出实施例1的天线装置的与缝隙位置的条件相对应的辐射图案的仿真结果的一例。具体而言，图31～图33示出由phi90面将随着向馈电点2113的馈电而产生的天线元件2111a的辐射图案切断时的该辐射图案的一例。更具体而言，图31示出设为距离p＝2.8mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。另外，图32示出设为距离p＝1.47mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。另外，图33示出设为距离p＝1.4mm时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例。此外，图31～图33的纵轴以及横轴与图20是同样的。
比较图31与图24可知，通过将距离p设定为满足1.47mm<p<3.53mm的条件，辐射图案所产生的畸变得到改善。
另外，关于图32以及图33，要么缝隙2117处于天线元件2111a的边缘，要么缝隙2117被设置于天线元件2111a的平面状的部件2112的下部。在这样的状况下，推测为由于设置缝隙2117，从而在天线元件2111a的部件2112与接地板2116之间产生的电场被扰乱而对天线特性造成影响。因此，在例如图32以及图33所示的例子中，天线元件2111a的辐射图案产生畸变。
以上，针对图22所示的天线装置设置在前说明的缝隙2117，对变更了该缝隙2117的缝隙位置的条件时的天线元件2111a的辐射图案的仿真结果的一例进行了说明。
<3.4.应用例>
接下来，作为应用了本公开的一实施方式的天线装置的通信装置的应用例，对将本公开的技术应用于除了如智能手机的通信终端以外的装置时的一例进行说明。
近年来，被称为IoT(Internet of Things：物联网)的、将各种物件连接到网络的技术受到关注，设想除了智能手机、平板电脑终端以外的装置也能够用于通信的情况。因此，例如，通过将本公开的技术应用于构成为能够移动的各种装置，从而该装置变得能够进行利用毫米波的通信，在该通信中也能够利用极化MIMO。
例如，图34为用于对本实施方式的通信装置的应用例进行说明的说明图，示出将本公开的技术应用于相机设备时的一例。具体而言，在图34所示的例子中，本公开的一实施方式的天线装置被保持为位于相机设备300的壳体的外表面中的向着彼此不同的方向的面301以及302的各个面的附近。例如，附图标记311示意性地示出本公开的一实施方式的天线装置。通过这样的结构，图34所示的相机设备300例如能够发送或接收在与面301以及302的各个面的法线方向大致一致的方向上传播并且极化方向彼此不同的多个极化波的各个极化波。此外，毋庸赘言，不仅限于图34所示的面301以及302，也可以在其它面设置天线装置311。
另外，本公开的技术还能够应用于被称为无人机(drone)的无人驾驶飞机等。例如，图35为用于对本实施方式的通信装置的应用例进行说明的说明图，示出了将本公开的技术应用于被设置于无人机的下部的相机设备时的一例。具体而言，当在高处飞行的无人机的情况下，期望的是能够发送或接收主要在下方侧来自各方向的无线信号(毫米波)。因此，例如，在图35所示的例子中，本公开的一实施方式的天线装置被保持为位于被设置于无人机的下部的相机设备400的壳体的外表面401中的向着彼此不同的方向的各部的附近。例如，附图标记411示意性地示出本公开的一实施方式的天线装置。另外，虽然在图35中省略图示，但是不仅限于相机设备400，也可以在例如无人机自身的壳体的各部设置天线装置411。在该情况下，最好在特别是该壳体的下方侧设置天线装置411。
此外，如图35所示，在作为对象的装置的壳体的外表面中的至少一部分构成为弯曲的面(即曲面)的情况下，最好是天线装置411被保持于位于该弯曲的面中的各部分领域中的、法线方向彼此相交或该法线方向彼此扭转的位置的多个部分领域各自的附近。通过这样的结构，图35所示的相机设备400能够发送或接收在与各部分领域的法线方向大致一致的方向上传播并且极化方向彼此不同的多个极化波的各个极化波。
此外，参照图34以及图35所说明的例子仅为一例，只要是进行利用毫米波的通信的装置，对于本公开的技术的应用运用对象就没有特别限定。
以上，作为应用了本公开的一实施方式的天线装置的通信装置的应用例，参照图34以及图35，对将本公开的技术应用于如智能手机的通信终端以外的装置时的一例进行了说明。
<<4.结论>>
如以上说明的那样，本实施方式的天线装置包括大致平面状的电介质基板、多个天线元件和接地板。多个天线元件在上述电介质基板的一面上沿着相对于该电介质基板的平面水平的第一方向配设，各自发送或接收极化方向彼此不同的第一无线信号以及第二无线信号。接地板被设置于上述电介质基板的另一面的大致整个面，在与彼此相邻的第一天线元件以及第二天线元件之间对应的领域，以在与所述第一方向正交的第二方向延伸的方式设置有长条状的缝隙。另外，被设置于接地板的该缝隙的缝隙长L被形成为满足作为(式1)以及(式2)而在前说明的条件。
另外，上述第一天线元件以及上述第二天线元件各自的中心之间的距离(即元件间隔d)可以形成为满足作为(式3)而在前说明的条件。另外，上述第一天线元件的中心与上述缝隙的中心之间的距离p(即缝隙位置)可以形成为满足作为(式4)～(式6)而在前说明的条件。
利用如上结构，根据本实施方式的天线装置，即使在将多个天线元件阵列化的情况下，也能够得到更优选的辐射图案作为天线元件的辐射图案。
以上，参照附图对本公开的优选实施方式进行了详细说明，但是，本公开的技术范围并不限于这些例子。显然，只要是具有本公开的技术领域中的通常知识的人，在权利要求书中所记载的技术思想的范畴内，可以想到各种变更例或修正例，这些当然也被理解为属于本公开的技术范围。
另外，本说明书所记载的效果仅为说明性的或例示性的，并非限定性的。也就是说，本公开的技术可以与上述效果一起或代替上述效果实现根据本说明书的记载对于本领域技术人员显而易见的其它效果。
此外，如下结构也属于本公开的技术范围。
(1)
一种天线装置，具备：
大致平面状的电介质基板；
多个天线元件，在所述电介质基板的一面上沿着相对于该电介质基板的平面水平的第一方向配设，各自发送或接收极化方向彼此不同的第一无线信号以及第二无线信号；以及
接地板，被设置于所述电介质基板的另一面的大致整个面，在与彼此相邻的第一天线元件以及第二天线元件之间对应的领域，以在与所述第一方向正交的第二方向延伸的方式设置有长条状的缝隙，
在将所述多个天线元件各自发送或接收的无线信号的波长设为λ0、将所述电介质基板的相对介电常数设为εr1、将相对于所述接地板位于与所述电介质基板相反侧的电介质的相对介电常数设为εr2的情况下，所述缝隙在所述第二方向的长度L满足以下所示的条件式，
[数学式7]
Figure BDA0002363723190000321
(2)
根据所述(1)所记载的天线装置，其中，
所述第一天线元件以及所述第二天线元件各自的中心之间的距离d满足以下所示的条件式，
[数学式8]
Figure BDA0002363723190000322
(3)
根据所述(1)或(2)所记载的天线装置，其中，
所述第一天线元件的中心与所述缝隙之间的沿着所述第一方向的距离p满足以下所示的条件式，
[数学式9]
Figure BDA0002363723190000331
(4)
根据所述(1)～(3)中的任意一项所记载的天线装置，其中，
所述第一无线信号的极化方向与所述第一方向大致一致，
所述第二无线信号的极化方向与所述第二方向大致一致，
对每个所述天线元件设置有与所述第一无线信号对应的第一馈电点和与所述第二无线信号对应的第二馈电点。
(5)
根据所述(4)所记载的天线装置，其中，
所述第二天线元件中的所述第一馈电点被偏心地设置于该第二天线元件的所述第一方向的端部中的与所述第一天线元件相反侧的该端部的方向。
(6)
根据所述(1)～(5)中的任意一项所记载的天线装置，其中，
所述天线元件构成为平面天线。
(7)
根据所述(1)～(6)中的任意一项所记载的天线装置，其中，
具备第一天线部以及第二天线部，所述第一天线部以及第二天线部各自包括所述电介质基板、所述多个天线元件以及所述接地板，
所述第一天线部和所述第二天线部被保持为位于相对于规定的壳体而各自的法线方向彼此相交或该法线方向彼此扭转的位置。
(8)
根据所述(7)所记载的天线装置，其中，
具备连结部，所述连结部连结所述第一天线部的在所述第一方向延伸的端部和所述第二天线部的在所述第一方向延伸的端部。

Claims (7)

1.一种天线装置，具备：
大致平面状的电介质基板；
多个天线元件，在所述电介质基板的一面上沿着相对于该电介质基板的平面水平的第一方向配设，各自发送或接收极化方向彼此不同的第一无线信号以及第二无线信号；以及
接地板，被设置于所述电介质基板的另一面的大致整个面，在与彼此相邻的第一天线元件以及第二天线元件之间对应的领域，以在与所述第一方向正交的第二方向延伸的方式设置有长条状的缝隙，
在将所述多个天线元件各自发送或接收的无线信号的波长设为λ0、将所述电介质基板的相对介电常数设为εr1、将相对于所述接地板位于与所述电介质基板相反侧的电介质的相对介电常数设为εr2的情况下，所述缝隙在所述第二方向的长度L满足以下所示的条件式，
[数学式1]
Figure FDA0002902621750000011
所述第一天线元件以及所述第二天线元件各自的中心之间的距离d满足以下所示的条件式，
[数学式2]
Figure FDA0002902621750000012
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第一天线元件的中心与所述缝隙之间的沿着所述第一方向的距离p满足以下所示的条件式，
[数学式3]
Figure FDA0002902621750000021
3.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述第一无线信号的极化方向与所述第一方向大致一致，
所述第二无线信号的极化方向与所述第二方向大致一致，
对每个所述天线元件设置有与所述第一无线信号对应的第一馈电点和与所述第二无线信号对应的第二馈电点。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，
所述第二天线元件中的所述第一馈电点被偏心地设置于该第二天线元件的所述第一方向的端部中的与所述第一天线元件相反侧的该端部的方向。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述天线元件构成为平面天线。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
具备第一天线部以及第二天线部，所述第一天线部以及第二天线部各自包括所述电介质基板、所述多个天线元件以及所述接地板，
所述第一天线部和所述第二天线部被保持为位于相对于规定的壳体而各自的法线方向彼此相交或该法线方向彼此扭转的位置。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，
具备连结部，所述连结部连结所述第一天线部的在所述第一方向延伸的端部和所述第二天线部的在所述第一方向延伸的端部。
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