CN111755802B - 天线装置以及通信终端装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线装置以及通信终端装置。所述天线装置具备：天线基板，其至少在单面具有热源；以及散热构件。散热构件包括与热源的至少一部分接触的接触面，在自接触面到小于接触面的法线方向的规定的距离的距离中的、散热构件的与天线基板平行的截面的面积为与天线基板的接触面的面积以下。

Description

天线装置以及通信终端装置
技术领域
本发明涉及一种天线装置以及通信终端装置。
背景技术
近年来，便携式电话等无线通信系统中使用的毫米波天线模块的需求正在高涨。此外，还要求对由毫米波天线模块所具备的集成电路(IC)产生的热进行散热。
例如，在专利文献1中公开了一种阵列模块，其在作为第一热管的工作液滞留部的下部配置有第一模块，在作为第二平板型热管的工作液滞留部的下部配置有第二模块。
此外，在专利文献2中公开了一种毫米波收发器，其通过使用散热片来进行毫米波通信IC的散热，并使用散热片的一部分来形成天线，从而兼顾毫米波通信区域的扩大和毫米波通信IC的散热。
此外，在专利文献3中公开了一种具备天线部和散热部的小型的天线装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-109347号公报(2016年6月20日公开)
专利文献2：日本特开2011-211424号公报(2011年10月20日公开)
专利文献3：日本特开2017-46121号公报(2017年3月2日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，专利文献1～3所公开的天线装置并未考虑由无用辐射引起的增益下降等的天线性能的劣化抑制。本发明的一个方式的目的在于，实现同时满足散热性的提高和天线性能的劣化抑制的天线装置。
解决问题的方案
为了解决上述的课题，本发明的一个方式所涉及的天线装置的特征在于，具备：
天线基板，其至少在单面具有热源；以及
散热构件，其对所述热源中产生的热进行散热，
在所述散热构件中，
所述散热构件包括与所述热源的至少一部分接触的接触面，
在自所述接触面到小于该接触面的法线方向的规定的距离的距离中的、所述散热构件的与所述天线基板平行的截面的面积为与所述接触面的面积以下，在自所述接触面到所述规定的距离以上的的距离中的、所述散热构件的与所述天线基板平行的截面的面积比所述接触面的面积大。
发明效果
根据本发明的一个方式，能够实现同时满足散热性的提高和天线性能的劣化抑制的天线装置。
附图说明
图1为表示第一实施方式所涉及的天线装置的主要部分构成的立体图(a)以及从X方向观察到的图(b)。
图2为表示第二实施方式所涉及的天线装置的主要部分构成的立体图(a)以及从X方向观察到的图(b)。
图3为表示第三实施方式所涉及的天线装置的主要部分构成的立体图(a)以及俯视图(b)。
图4为表示第三实施方式所涉及的天线装置的主要部分构成的立体图(a)以及俯视图(b)。
图5为表示制造例3的天线装置的主要部分构成的立体图(a)以及从X方向观察到的图(b)。
图6为表示制造例1以及制造例3的天线装置中的增益的测量结果的图表。
图7为表示制造例1～3的天线装置中的增益的测量结果的图表。
图8的(a)为表示制造例2的天线装置中的28GHz处的电流分布的图，图8的(b)为表示制造例3的天线装置中的28GHz处的电流分布的图。
图9为表示狭缝的深度的变化时的增益的测量结果的图表。
图10为表示使狭缝的宽度发生了变化时的增益的测量结果的图表。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
基于图1，对本发明的第一实施方式所涉及的天线装置进行说明。图1的(a)为表示第一实施方式的天线装置1的主要部分构成的立体图。图1的(b)为从X方向观察第一实施方式的天线装置1的图。
如图1所示，将垂直(重力)方向设为Z方向，将水平方向设为X方向以及Y方向。X方向、Y方向以及Z方向相互正交。
(天线装置1)
天线装置1具备天线基板2和散热构件3。天线基板2设置于散热构件3的上表面。天线装置1例如为便携式电话终端、便携式信息终端、智能电话、平板终端、可移动PC终端等通信终端装置所具备的天线装置，但并不限定于此。
(天线基板2)
天线基板2具有天线部21和热源22。天线部21具备多个天线(辐射元件)。辐射元件的种类、形状等并不特别限定，且能够适当使用公知的辐射元件。此外，天线部21也可以具备对辐射元件进行供电的供电部。热源22至少安装于天线基板2的单面。在图1中，在天线部21的下表面与散热构件3的上表面之间设置热源22。图1的天线部21以及热源22分别为长方体形状。作为热源22的示例，可列举出集成电路(IC)。
(散热构件3)
散热构件3对热源22中产生的热进行散热。在图1中，热源22的下表面整体与散热构件3的上表面接触，但热源22的一部分与散热构件3接触即可。作为散热构件3的示例，可列举出由金属构成的金属构件等。散热构件3的表面既可以是平坦面，也可以不是平坦面。
此外，在自天线基板2(热源22)与散热构件3的接触面到小于该接触面的法线方向的规定的距离的距离中的、与天线基板2平行的截面的面积为接触面的面积以下。
在本说明书中，接触面的法线方向为，图1的(a)中的Z轴下方向。此外，与天线基板2平行的截面积为，图1的(a)中的从Z方向观察时的后述的散热构件部分31或者散热构件部分32的面积。
如图1所示，散热构件3构成为，散热构件部分31与散热构件部分32成为一体。图1的天线装置1的散热构件3为由上层的散热构件部分31和下层的散热构件部分32构成的双层构造，但也可以是三层以上的多层构造。
在图1中，在散热构件部分31，与天线基板2平行的截面积和与天线基板2的接触面的面积相同。此外，如图1的(b)所示，散热构件部分31具有与天线基板2的接触面的法线方向长度Z1。从天线基板2与散热构件3的接触面到该接触面的法线方向的规定的距离为Z1。对于Z1，从频率的共振抑制、天线装置的薄型化等方面出发，如后述的实施例所示，优选为1/6波长～1/3波长，特别优选为1/4波长左右。
此外，在从与天线基板2的接触面到该接触面的法线方向的规定的距离以上的距离中的、散热构件3的与天线基板2平行的截面的面积比接触面的面积大。
在图1中，就散热构件部分32而言，与天线基板2平行的截面积比天线基板2与散热构件部分31的接触面的面积大。
能够利用散热构件3对热源22中产生的热进行散热。此外，通过散热构件3具备高低差(具备上层的散热构件部分31和下层的散热构件部分32)，并且散热构件部分31的截面积为规定的面积，从而能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。特别是在散热构件3比天线基板2大时，能够通过上述构成抑制由从天线基板2的接地(GND)面流通来的电流产生的无用辐射引起的增益下降。
此外，无线通信终端通过具备天线装置1，从而散热性提高并且可抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
〔第二实施方式〕
接着，基于图2对本发明的第二实施方式所涉及的天线装置1进行说明。另外，为了便于说明，对与上述实施方式中说明的构件具有相同的功能的构件标注相同的附图标记，并且不重复其说明。图2的(a)为表示第二实施方式的天线装置1的主要部分构成的立体图。图2的(b)为从X方向观察第二实施方式的天线装置1的图。
在第二实施方式中，在散热构件部分32的上表面，独立于与天线基板2接触的散热构件部分31而具备散热构件部分33这一点，与第一实施方式不同。通过具备散热构件部分33，从而在散热构件3的上表面沿着天线基板2与散热构件3的接触面的周缘而设置有狭缝4。即，如图2的(a)所示，沿着散热构件部分31的下表面而在X方向上设置有狭缝4。通过设置有狭缝4，从而表面积增加且散热性提高，并且能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
对于狭缝4的宽度(图2的(b)的Y3)，从天线性能的劣化抑制等方面出发，优选为1/4波长～2/3波长。对于狭缝4的高度(图2的(b)的Z1)，从频率的共振抑制、天线装置的薄型化等方面出发，如后述的实施例所示，优选为1/6波长～1/3波长，特别优选为1/4波长左右。
〔第三实施方式〕
接着，基于图3对本发明的第三实施方式所涉及的天线装置1进行说明。另外，为了便于说明，对与上述实施方式中说明的构件具有相同的功能的构件标注相同的附图标记，并且不重复其说明。图3的(a)为表示第三实施方式的天线装置1的主要部分构成的立体图，(b)为表示第三实施方式的天线装置1的主要部分构成的俯视图。
在第三实施方式中，如图3的(a)所示，在沿着散热构件部分31的底面，除了X方向在Y方向上也设置有狭缝4这一点，与第二实施方式不同。即，沿着作为矩形的天线基板2与散热构件3的接触面的四个边中的两个边设置有狭缝。根据该结构，能够进一步抑制在散热构件中流通的电流量，能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。在本说明书中，矩形包含长方形、正方形、以及平行四边形。
〔第四实施方式〕
接着，基于图4对本发明的第四实施方式所涉及的天线装置1进行说明。另外，为了便于说明，对与上述实施方式中说明的构件具有相同的功能的构件标注相同的附图标记，并且不重复其说明。图4的(a)为表示第四实施方式的天线装置1的主要部分构成的立体图，(b)为表示第四实施方式的天线装置1的主要部分构成的俯视图。
在第四实施方式中，如图4的(b)所示，在沿着作为矩形的天线基板2与散热构件3的接触面的四个边中的三个边设置有狭缝这一点，与第三实施方式不同。根据该结构，能够进一步抑制在散热构件中流通的电流量，能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
〔总结〕
本发明的方式1所涉及的天线装置的特征在于，具备：天线基板，其至少在单面具有热源；以及散热构件，其对所述热源中产生的热进行散热，在所述散热构件中，所述散热构件与所述热源的至少一部分接触，在自与所述天线基板的接触面的小于该接触面的法线方向的规定的距离内，与所述天线基板平行的截面积为与所述天线基板的接触面的面积以下，在所述规定的距离以上的至少一部分，与所述天线基板平行的截面积比所述接触面的面积大。
根据所述的结构，能够提高散热性，并且能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
本发明的方式2所涉及的天线装置在所述方式1的基础上，在所述散热构件的上表面，沿着与所述天线基板的接触面的周缘设置有狭缝。
根据所述的结构，表面积增加且散热性提高，并且能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
本发明的方式3所涉及的天线装置在所述方式1的基础上，所述接触面为矩形，沿着所述接触面的四个边中的至少两个边而在所述散热构件的上表面设置有狭缝。
根据所述的结构，能够进一步抑制在散热构件中流通的电流量，能够抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
本发明的方式4所涉及的通信终端装置具备所述方式1～3中任意的天线装置。
根据所述的结构，提高通信终端装置的散热性，可抑制由无用辐射引起的增益下降等天线性能的劣化。
本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求所示的范围内能够进行各种变更，对不同的实施方式分别公开的技术手段适当组合而获得的实施方式也包含于本发明的技术范围内。而且，通过对各实施方式分别公开的技术手段进行组合，能够形成新的技术特征。
[实施例]
[制造例1]天线装置的制造
准备了作为图1的(a)所示的形状的散热块(散热构件3)。接着，如图1的(a)那样，在高度Z1+Z2处的散热块(散热构件3)的上表面设置具有天线部21和热源22的天线基板2，从而制造了天线装置1。将从X方向观察天线装置1的图示出于图1的(b)。天线装置1的Y1为20mm，Y2为5mm，Z1为3mm，Z2为13.5mm，Z3为20mm。
[制造例2]天线装置的制造
准备了作为图2的(a)所示的形状的散热块(散热构件3)。接着，如图2的(a)那样，在高度Z1+Z2处的散热块(散热构件3)的上表面设置具有天线部21和热源22的天线基板2，从而制造了天线装置1。将从X方向观察天线装置1的图示出于图2的(b)。天线装置1的Y1为20mm，Y25mm，Y3为3mm，Z1为3mm，Z2为10.5mm，Z3为20mm。
[制造例3]天线装置的制造
准备了作为图5(a)所示的形状的散热块(散热构件103)。接着，如图5的(a)那样，在高度Z2处的散热块(散热构件103)的上表面设置具有天线部121和热源122的天线基板102，从而制造了天线装置101。将从X方向观察天线装置101的图示出于图5的(b)。天线装置101的Y1为20mm，Y2为5mm，Z2为13.5mm，Z3为20mm。
[评价例1]增益的测量
针对不具备制造例1和制造例3的天线装置以及散热块(散热构件)的天线基板，测量了增益。结果如图6所示。
图6中的纵轴的正面方向增益为图1以及图5中的X-Y平面方向的增益。
如图6所示，在制造例3的天线装置中，Gain(增益)下降未得到抑制。另一方面，在制造例1的天线装置中，能够抑制增益下降。
[评价例2]增益的测量
与评价例1同样地，针对不具备制造例1～3的天线装置以及散热块(散热构件)的天线基板，对增益进行了测量。将结果示出于图7。
如图7所示，设置有狭缝的制造例2的天线装置与制造例1的天线装置相比能够更加抑制增益下降。
[评价例3]电流分布的测量
针对制造例2和制造例3的天线装置，对收发了28GHz的电波的情况下的电流分布进行了测量。将测量结果示出于图8。图8的(a)表示制造例2的天线装置的电流分布，(b)表示制造例3的天线装置的电流分布。在图8中，白色(明亮)部位表示电流量较多，暗色(黑色)部位表示电流量较少。
如图8所示，制造例3的天线装置特别是在天线基板与散热块(散热构件)的接触面附近流通电流较多。另一方面，制造例2的天线装置与制造例3的天线装置相比，抑制了电流量。
[评价例4]由狭缝的深度的变化引起的对增益下降抑制的影响
接着，对使制造例2的天线装置1的狭缝4的深度(图2的(b)的Z1)发生变化时的对增益下降抑制的影响进行了验证。增益的测量与评价例1同样地进行，将频率设为28GHz并进行了评价。将结果示出于图9。
如图9所示可知，在将狭缝的深度设为28GHz的电波的λ/4即3mm前后，能够抑制增益下降。
[评价例5]由狭缝的宽度的变化引起的对增益下降抑制的影响
接着，对使制造例2的天线装置1的狭缝4的宽度(图2的(b)的Y3)发生了变化时的对增益下降抑制的影响进行了验证。增益的测量与评价例1同样地进行，将频率设为28GHz并进行了评价。将结果示出于图10。
如图10所示可知，在将狭缝的宽度设为28GHz的电波的λ/2即6mm前后，特别能够抑制增益下降。
[总结]
在散热块(散热构件)具备高低差的制造例1的天线装置能够抑制由无用辐射引起的增益下降。而且，可知在具备狭缝的制造例2的天线装置中，可抑制由无用辐射引起的增益下降，还提高散热性。在评价例中，可认为虽对正面(X-Y平面)方向的增益进行了测量，但还可抑制其他方向的增益的劣化。

Claims (5)

1.一种天线装置，其特征在于，具备：
天线基板，其至少在单面具有热源；以及
散热构件，其对所述热源中产生的热进行散热，
在所述散热构件中，
所述散热构件包括与所述热源的至少一部分接触的接触面，
在自所述接触面到小于该接触面的法线方向的规定的距离的距离中的、所述散热构件的与所述天线基板平行的截面的面积为等于或小于所述接触面的面积，在自所述接触面到所述规定的距离以上的距离中的、所述散热构件的与所述天线基板平行的截面的面积比所述接触面的面积大，
所述接触面的法线方向的规定的距离为1/6波长～1/3波长。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在所述散热构件的上表面，沿着与所述天线基板的接触面的周缘设置有狭缝。
3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述接触面为矩形，
沿着所述接触面的四个边中的至少两个边而在所述散热构件的上表面设置有狭缝。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述接触面的法线方向的规定的距离为1/4波长。
5.一种通信终端装置，其特征在于，具备：
权利要求1～4中任一项所述的天线装置。
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