CN111788741B - 贴片天线以及车载用天线装置 - Google Patents

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Abstract

贴片天线(20)具有板状的放射元件(31)；和一对无馈电元件(40‑1、40‑2)，其在从与放射元件(31)的板面垂直的方向观察放射元件(31)的俯视时，在隔着放射元件(31)的两侧设于从放射元件(31)隔开间隔的位置。另外优选为，一对无馈电元件(40‑1、40‑2)在该俯视时，各自的长边方向为沿着将放射元件(31)的中心与馈电点连结的线段之方向的方向，且设于由该一对无馈电元件(40‑1、40‑2)夹着该线段的位置。

Description

贴片天线以及车载用天线装置
技术领域
本发明涉及贴片天线以及车载用天线装置。
背景技术
作为具有四边形或圆形的小面积放射元件的平面天线而已知贴片天线。贴片天线的用途广泛，在专利文献1中公开了一种贴片天线，其能够接收卫星波的圆偏振波信号和地面波的直线偏振波信号，而且能够将配设的高度抑制得低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003－347838号公报
发明内容
以往的贴片天线通常是将板状的地板与板状的放射元件平行地配置的构成，对于放射元件的板面的法线方向(从放射元件的中心观察的仰角90度方向)上的指向性强。因此，从放射元件的中心来看，高仰角方向上的增益较高，但具有在低仰角方向上增益变低的情况。
本发明所要解决的课题为，提供一种能够从放射元件的中心来看使低仰角方向上的增益提高的贴片天线的技术。
本发明的第1方式为一种贴片天线，其具有：板状的放射元件；和无馈电元件，其在从与所述放射元件的板面垂直的方向观察所述放射元件的俯视时，设于从所述放射元件隔开间隔的位置。
根据第1方式，当从与放射元件的板面垂直的方向观察放射元件的俯视时，从放射元件隔开间隔而设有无馈电元件。通过该无馈电元件能够使电波的放射特性变化，由此能够实现从放射元件的中心来看能够使低仰角方向上的增益提高的技术。
本发明的第2方式为，在第1方式的贴片天线中，所述无馈电元件在所述俯视时，长边方向的设置方向为沿着将所述放射元件的中心与馈电点连结的线段的方向。
另外，本发明的第3方式为，在第1或第2方式的贴片天线中，所述无馈电元件的长边方向的长度是所述俯视时的所述放射元件的最大长度的0.52倍以上。
另外，本发明的第4方式为，在第1至第3中任一方式的贴片天线中，所述无馈电元件的长边方向的长度是所述俯视时的所述放射元件的最大长度的0.89倍以下。
根据第2至第4方式，能够设为对从放射元件的中心来看使低仰角方向上的增益提高优选的方式。
本发明的第5方式为，在第1至第4中任一方式的贴片天线中，所述无馈电元件设在与设有所述放射元件的电介质的面相同的面。
根据第5方式，通过将无馈电元件设在与设有放射元件的电介质的面相同的面，能够容易地制造发挥第1至第4中任一方式的作用效果的贴片天线。
另外，本发明的第6方式为，在第1至第5中任一方式的贴片天线中，所述间隔为所述俯视时的所述放射元件的最大长度的0.51倍以下。
另外，本发明的第7方式为，在第1至第6中任一方式的贴片天线中，相对于所述俯视时的所述放射元件的最大长度α，所述无馈电元件的上表面的高度Hp与所述放射元件的上表面的高度Hr之差为0≤Hp－Hr＜α×0.05。
根据第6或第7方式，能够设为对从放射元件的中心来看使低仰角方向上的增益提高优选的方式。
本发明的第8方式为，在第1至第7中任一方式的贴片天线中，所述无馈电元件在隔着所述放射元件的两侧设有一对。
另外，本发明的第9方式为，在第8方式的贴片天线中，一对的所述无馈电元件具有第1无馈电元件、和长边方向的长度比所述第1无馈电元件长的第2无馈电元件。
根据第8方式，在隔着放射元件的两侧设有一对无馈电元件。通过设置一对无馈电元件，而使放射元件的最大放射方向成为沿着与放射元件的板面垂直的方向的方向。并且，根据第9方式，一对无馈电元件具有第1无馈电元件、和长边方向的长度比第1无馈电元件长的第2无馈电元件。通过这一对无馈电元件，使电波的放射特性变化，能够将放射元件的最大放射方向改变为所希望的方向。
另外，本发明的第10方式为一种车载用天线装置，具备第1至第9中任一方式的贴片天线，该车载用天线装置具备：壳体，其以规定朝向设置于车辆的规定位置；和支承部，其在所述壳体以所述规定朝向设置于所述规定位置时，以使所述贴片天线成为垂直偏振波用的方式支承所述贴片天线。
根据第10方式，能够实现从放射元件的中心来看使低仰角方向上的增益提高的垂直偏振波用的车载用天线装置。
附图说明
图1是表示车载用天线装置的构成例的立体外观图和表示使用例的概念图。
图2是用于说明车载用天线装置的内部的构成例的图。
图3是将车载用天线装置沿着图2的III－III截面纵剖的纵剖视图。
图4是车载用天线装置的H面(YZ方向平面)中的增益特性图。
图5是将一对无馈电元件的导体长度变更后的情况的H面中的增益特性图。
图6是将一对无馈电元件的导体长度变更后的情况下的将H面中的半值角相对值图表化的图。
图7A是将第2无馈电元件的导体长度增长得比第1无馈电元件的导体长度长的情况下的将H面中的最大放射方向图表化的图。
图7B是用于表示导体长度的车载用天线装置的内部构成图。
图8是说明变形例中的同轴线缆的配线方向的图。
图9是表示将一对无馈电元件的上表面的高度和放射元件的上表面的高度变更后的变形例的图。
图10是将上表面高低差h变更后的情况的H面中的增益特性图。
图11是表示在放射元件的周缘的外侧设置一对无馈电元件的变形例的图。
具体实施方式
以下，说明适用本发明的实施方式的一例，但能够适用本发明的方式并不限于以下的实施方式。
另外，在本实施方式中如下地定义方向。首先，对于夹着电介质基板32层叠有放射元件31和地板33(也称为地导体板)的构造的贴片天线20(参照图3)，将从电介质基板32朝向放射元件31的方向称为“放射方向”。放射方向并非从电介质基板32朝向放射元件31的方向和从放射元件31朝向电介质基板32的方向的双向，而是朝向确定的方向。另外，定义左手坐标系的正交3轴。正交3轴的坐标原点设为放射元件31的板面中心。为了易于理解该正交3轴的方向，在各图中标注了表示与正交3轴的各轴方向平行的方向的参照方向。之所以为参照方向，是由于在正确的情况下正交3轴的原点是放射元件31的板面中心。说到底也仅作为方向的参照用来表示。
并且，虽然是左手坐标系的正交3轴，但将与放射元件31的板面垂直的方向(相对于放射元件31板面的法线方向)设为Z轴方向，将放射方向的朝向设为Z轴正方向。另外，将如下方向设为X轴方向，该方向沿着将放射元件31的中心与馈电点(也称为芯线安装孔)31h连结的线段的方向(参照图2)，将从放射元件31的中心朝向馈电点31h的方向设为X轴正方向。Y轴方向和Y轴正方向因左手坐标系的正交3轴的情况、和X轴正方向以及Z轴正方向被定义的情况而自明。
若以其他表现来定义方向，则从放射元件31的中心(正交3轴原点)来看，将沿着放射元件31的板面的方向(板面方向)设为方位的情况下的仰角90度方向是Z轴正方向，从放射元件31的中心朝向馈电点31h的方向是X轴正方向，将该X轴正方向设为12点方向的情况下的3点方向的方位是Y轴正方向。放射元件31的板面方向有时也被称为Azimuth方向或方位角方向等。
在本说明书中，表述X轴方向的情况意味着与X轴平行的方向，并意味着包括X轴正方向以及X轴负方向的±双向。针对Y轴方向以及Z轴方向也是同样。由此各轴方向成为各图所示的参照方向。
另外，在贴片天线20中，放射元件31的电界面、即E面和磁界面、即H面从放射元件31的中心(正交3轴原点)来看，包括X轴方向以及Z轴方向和XZ方向平面为E面，包括Y轴方向以及Z轴方向的YZ方向平面为H面。若以其他表现来定义面，则包括与放射元件31的板面垂直的方向、和将放射元件31的中心与馈电点31h连结的线之方向的平面为E面，与该E面垂直且包括与放射元件31的板面垂直的方向的平面为H面。
图1是表示本实施方式的车载用天线装置10的构成例的立体外观图、和表示使用例的概念图。
车载用天线装置10是具备贴片天线的5.9GHz的V2X(Vehicle-to-everything；车车间，路车间等)通信用车载天线，以规定朝向设置于车辆3的规定位置，经由同轴线缆4与V2X控制器5连接。
车载用天线装置10以使放射方向(Z轴正方向)朝向车辆3的前进方向、即前方，使Y轴正方向朝向面对车辆3的前进方向时的右方，使Y轴负方向朝向面对车辆3的前进方向时的左方的方式设置于车内的前车窗玻璃上部(例如车室后视镜附近)。
车载用天线装置10的设置位置和设置数量能够根据设想的通信对象等环境条件来适当变更。例如，可以在多个部位设置。设置位置例如可以为仪表板的上部，也可以为保险杠或车牌板的安装部、A柱等支柱部等。另外，也可以以将放射方向朝向车辆3的后方的方式设定于车内的后车窗玻璃。在此，后方是车辆3的后退方向的意思。另外，也可以设定为将放射方向朝向车辆3的右方或左方。在此，右方是面对车辆3的前进方向时的右方的意思，左方是面对车辆3的前进方向时的左方的意思。另外，在具有确保防水或防尘的性能条件的构造的情况下，也能够设置于车辆3的车顶上。
本实施方式的车载用天线装置10具有长方体状的外观，在沿放射方向分割的第1壳体11和第2壳体12的分割构造的壳体中内置贴片天线20。并且，通过使设于壳体侧部的车身安装用的支承部13安装于车辆3，而使贴片天线20适当地作为垂直偏振波用的天线发挥功能。在本实施方式中，虽然将支承部13构成为：作为用于供为了设置车载用天线装置10所用的螺栓或螺丝穿插的凸部，并从车辆3来看分别设于壳体的左右两侧面(Y轴方向的两侧面)，但能够适当选择支承部13的设定位置和设定数量。另外，对车载用天线装置10进行设置和固定的方法不限于使用螺栓或螺丝的方法，也可以为其他方法，与此对应地，支承部13也能够适当采用卡夹构造等适于其他方法的构造。
支承部13以使第1壳体11以及第2壳体12以规定朝向设置于车辆3的规定位置的方式支承第1壳体11以及第2壳体12。通过使第1壳体11以及第2壳体12以规定朝向设置于车辆3的规定位置，而成为支承部13以使贴片天线20作为垂直偏振波用的天线发挥功能的方式支承贴片天线20的样式。
图2是用于说明车载用天线装置10的内部的构成例的图，是拆除第1壳体11后从Z轴正方向观察第2壳体12的内部的图。另外，图3同样是用于说明车载用天线装置10的内部的构成例的图，是将包括第1壳体11的车载用天线装置10沿着图2的III－III截面纵剖的纵剖视图。
第1壳体11划分作为凹部的上部收容空间11a，第2壳体12划分作为凹部的下部收容空间12a。上部收容空间11a以及下部收容空间12a通过第1壳体11以及第2壳体12组装而成为连续的一个收容空间。贴片天线20在该收容空间内以主要收容于下部收容空间12a的方式设置。
贴片天线20具有天线主体部30、和一对无馈电元件40(40-1、40-2)。
对于天线主体部30，例如外形从Z轴正方向来看具有四边形形状，朝向图3从上依次具有放射元件31、电介质基板32和地板33。天线主体部30与以往的贴片天线同样地，能够应用印制基板的制造方法来制作。
放射元件31从Z轴正方向来看具有四边形形状的板状，在从板面中心向X轴正方向(沿着贴片天线20的直线偏振波的偏振波面的方向)偏置的位置(错开的位置)上，具有将同轴线缆4的芯线41穿插和固定的作为Z轴方向的贯穿孔的芯线安装孔31h。该芯线安装孔31h成为馈电点。因此，使用相同的附图标记来恰当表述馈电点31h。在本实施方式中，放射元件31从Z轴正方向来看为正方形状，一边的长度设计为13.5mm。此外，在图3中，为了易于构造的理解，有意地将放射元件31和地板33的Z轴方向的厚度描绘得大，但在实际上，能够作为薄板状的薄膜来形成。
当从Z轴正方向来看时，电介质基板32具有比放射元件31宽阔的面积。并且，在组装时与放射元件31的芯线安装孔31h连通的位置上，具有沿Z轴方向贯穿的未图示的芯线穿插孔。
地板33具有与电介质基板32的下表面相同的形状或比其稍微小的形状，具有当组装时与放射元件31的芯线安装孔31h以及电介质基板32的芯线穿插孔连通的未图示的芯线穿插孔。并且，在地板33的下表面，以与该地板33的芯线穿插孔成为同轴的方式，穿过设于第2壳体12的底部的未图示的穿插孔而安装有基板用同轴连接器22。
一对无馈电元件40(40-1、40-2)从Z轴正方向来看由棒状的板状导体(金属板)构成，在从作为Z轴方向的与放射元件31的板面垂直的方向观察放射元件31的俯视(从Z轴正方向观察放射元件31的俯视)时，在隔着放射元件31的两侧，设于从放射元件31的端边隔开规定的间隔b的位置。在无馈电元件40与放射元件31之间没有隔开间隔的构成中，无馈电元件40以成为放射元件31的一部分的方式工作，担心由贴片天线20获得的频率会变化。
更详细地，一对无馈电元件40-1、40-2例如在电介质基板32的上表面周缘部，以各自的长边方向从Z轴正方向来看沿着将放射元件31的中心和馈电点31h连结的线段的方向(X轴方向)的朝向，配置于由各无馈电元件40-1、40-2夹着该线段的位置。以下，将一对无馈电元件40-1、40-2中的一个(例如图2的下侧，Y轴负方向侧)无馈电元件40-1适当也称为第1无馈电元件40-1，将另一个(图2的上侧，Y轴正方向侧)无馈电元件40-2适当也称为第2无馈电元件40-2。
组装时，天线主体部30固定于第2壳体12的底部。更详细地，在第2壳体12的底部，设有向Z轴正方向突出的突起部12t。在突起部12t的顶端抵接有地板33的下表面(Z轴负方向侧端面)，并固定有天线主体部30和突起部12t。固定方法能够适当选择，但例如可以将地板33和突起部12t粘接。另外，第2壳体12与天线主体部30(地板33)之间的间隔可以为空气层(空间)，也可以为作为电绝缘性材料的树脂层。若是树脂层，则能够将树脂兼做空间填充剂和接合剂来利用。
接下来，说明本实施方式的贴片天线20的效果。当说明效果时，将从Z轴正方向看到的放射元件31的对角线的最大长度称为“放射元件最大长度”，如图2所示，将放射元件最大长度表述为“α”。在本实施方式中，放射元件31是一边为13.5mm的正方形状，由此放射元件最大长度α为19.1mm。并且，将各无馈电元件40-1、40-2的导体长度(称为无馈电元件40-1、40-2的长边方向的长度)、和放射元件31与无馈电元件40-1、40-2之间的间隔b作为针对放射元件最大长度α的倍率来表述，并且将实际的长度添附于紧接着的括号内。例如，若将导体长度表述为0.86α(大约16.5mm)时，表示该长度是放射元件最大长度α、即19.1mm的0.86倍的长度，括号内的大约16.5mm是实际的长度。
首先，图4是H面(YZ方向平面)中的增益特性图，表示将H面中的Y轴正方向设为0度并将Y轴负方向设为180度的天线增益。90度成为Z轴正方向，相当于从放射元件31的中心看到的仰角90度方向。并且实线表示将各无馈电元件40-1、40-2的导体长度设为0.86α(大约16.5mm)并将间隔b设为0.25α(大约4.75mm)而构成的本实施方式的贴片天线20的天线增益的特性。另一方面，虚线表示将一对无馈电元件40-1、40-2省略的相当于现有技术的比较用构成的天线增益的特性。
如图4所示，若关注从放射元件31的中心来看为低仰角方向的0度～45度以及135度～180度的各范围，则与省略一对无馈电元件40-1、40-2的构成相比增益提高，表现出基于设置一对无馈电元件40-1、40-2而起到的作用效果。
接下来，图5是将变更了一对无馈电元件40-1、40-2的导体长度的情况下的H面的低仰角(将H面中的Y轴正方向设为0度且将Y轴负方向设为180度的情况下的0度～45度以及135度～180度的范围)中的增益的最小值图表化的增益特性图，变更线条类型来表示以不同的间隔b改变导体长度的情况下的增益特性图。具体地，实线是将间隔b设为0.51α(大约9.75mm)的情况下的增益特性图，单点划线是将间隔b设为0.38α(大约7.25mm)的情况下的增益特性图，双点划线是将间隔b设为0.25α(大约4.75mm)的情况下的增益特性图。另外，图6是将如下情况下的H面中的半值角的相对值图表化的图，该情况为，将一对无馈电元件40-1、40-2的间隔b设为4.75mm，而变更导体长度。图6中，最上层的导体长度设为“无”，而相当于省略了一对无馈电元件40-1、40-2的比较用构成，表示将该比较用构成的半值角设为“1.000”时的相对值(半值角相对值)。
如图5所示，当将各无馈电元件40-1、40-2的导体长度增长时，低仰角方向上的增益的最小值也上升。并且，导体长度处于0.89α(大约17.0mm)的附近达到峰值，若超过该值，则增益的最小值示出减少倾向。然而，若导体长度变长，与此对应地，贴片天线20的尺寸也变大。由此，考虑对贴片天线20的小型化(也为了车载用天线装置10的小型化)的影响，导体长度优选为放射元件最大长度α的0.89倍以下、即0.89α(大约17.0mm)以下。
另一方面，针对导体长度的下限，如图6所示，若将导体长度设为10mm，则相对于比较用构成能够使半值角上升1.2％，若为在此之上的长度，则能够更加提高半值角。另外，在将导体长度设为8mm的情况下，相对于比较用构成而使半值角上升0.7％。因此，若基于单纯的比例计算，相对于比较用构成而使半值角上升1％的导体长度成为(10+8)×(1/(1.2+0.7))＝大约9.47mm。由此，相对于比较用构成能够使半值角上升1％以上的导体长度带着富余来看优选为放射元件最大长度α的0.52倍以上、即0.52α(大约9.99mm)以上。
另外，若在图5中关注间隔b，则当将间隔b以0.25α(大约4.75mm)、0.38α(大约7.25mm)、0.51α(大约9.75mm)的顺序依次增长时，低仰角方向上的增益的最小值也整体上升。然而，当导体长度视作0.89α附近的低仰角增益最小值时，关于间隔b为0.38α(大约7.25mm)时的增益相对于间隔b为0.25α(大约4.75mm)时的增益的上升幅度、和间隔b为0.51α(大约9.75mm)时的增益相对于间隔b为0.38α(大约7.25mm)时的增益的上升幅度，后者较小。由此，能够预测当将间隔b扩大至某种程度时增益不会大幅上升。并且，若将间隔b扩大，与其对应地贴片天线20的尺寸也变大。由此，根据与贴片天线20的小型化(车载用天线装置10的小型化)之间的平衡，间隔b优选为放射元件最大长度α的0.51倍以下、即0.51α(大约9.75mm)以下。
如以上说明那样，根据本实施方式，对于贴片天线20，从放射元件31的中心来看能够提高低仰角方向上的增益。
以上，说明了适用本发明的实施方式的一例，但能够适用本发明的方式并不限定于上述方式，能够适当实施构成要素的追加、省略、和变更。
[变形例1]
例如，在上述实施方式中，表示了将各无馈电元件40-1、40-2的导体长度设为相同的构成。相对于此，也可以设为第1无馈电元件40-1的导体长度和第2无馈电元件40-2的导体长度不同的长度。图7A是将如下情况的H面中的最大放射方向图表化的图，该情况为，将第2无馈电元件40-2的导体长度d设为固定，使第1无馈电元件40-1的导体长度c变化的情况。图7B是为了表示第1无馈电元件40-1的导体长度c以及第2无馈电元件40-2的导体长度d而表示与图2相当的车载用天线装置10的内部构成例的图。图7A中，导体长度c为“无”的最上层构成相当于仅配置第2无馈电元件40-2而没有配置第1无馈电元件40-1的构成。并且，最大放射方向表示将从放射元件31的中心来看相当于仰角90度方向的Z轴正方向设为0度并将Y轴正方向设为90度的YZ方向平面、即H面内的方位角。
如图7A所示，例如当将第2无馈电元件40-2的导体长度设为固定并对第1无馈电元件40-1的导体长度进行变更时，最大放射方向会变化。具体地，当将导体长度d设为固定并将导体长度c从6mm逐渐增长时，最大放射方向的方位角逐渐接近0度。并且，虽然未图示，但当将导体长度c增长至与导体长度d相同的长度时，最大放射方向的方位角成为0度。由此，通过改变各导体长度c、d来贴片天线20，能够改变最大放射方向。对于需要改变的原因之一，举出车载用天线装置10的设置环境。具体地，例如，在车载用天线装置10向车辆3的设置时，有时根据车内的布局等同轴线缆的配线方向会受到制约。例如，并不限于图3所示那样地同轴线缆4相对于放射元件31的板面垂直地穿插而配置的构成，有时也会如图8所示，采用使配线方向沿着放射元件31的板面的构造的连接器，同轴线缆4a与该板面平行地配置。并且，该配线方向影响电波的放射特性，有可能产生在设置时从最大放射方向所设想的方向(例如车辆3的前方)偏移的情况。因此，通过考虑贴片天线20的配线构成对电波的放射特性产生的影响，来适当设定各无馈电元件40-1、40-2的各自的导体长度，而能够在车载用天线装置10向车辆3的设置时以使最大放射方向朝向所希望的放射方向的方式进行改变。另外，例如ETC(Electronic Toll Collection System；电子收费系统)用的天线那样，也在所希望的放射方向从车辆的前方偏移的情况下，根据该放射方向改变各无馈电元件40-1、40-2的各自的导体长度，由此能够同样地适用。各无馈电元件40-1、40-2的至少一个的导体长度只要为放射元件最大长度α的0.89倍以下、即0.89α(大约17.0mm)以下即可。若双方都满足该条件，则更优选。而且，各无馈电元件40-1、40-2的至少一个的间隔b只要为放射元件最大长度α的0.51倍以下、即0.51α(大约9.75mm)以下即可。若双方都满足该条件，则更优选。
[变形例2]
另外，在上述实施方式中，表示了以使一对无馈电元件40-1、40-2的上表面成为与放射元件31的上表面相同的高度的方式将各无馈电元件40-1、40-2设于电介质基板32的上表面周缘部的例子。相对于此，例如图9所示，也可以将一对无馈电元件40-1、40-2设为其上表面的高度成为与放射元件31的上表面的高度不同的高度。更详细地，在图9中，表示了将各无馈电元件40a-1、40a-2的上表面的高度与放射元件31的上表面的高度相比增高的例子。在此，参照图10来说明将图9所示的两者高度之差(上表面高低差)h改变后的情况的H面(YZ方向平面)中的增益特性。若将各无馈电元件40a-1、40a-2的上表面的高度设为Hp，将放射元件31的上表面的高度设为Hr，则上表面高低差h由Hp－Hr表达。Hp、Hr是以电介质基板32的上表面为基准的高度。
图10是将Y轴正方向设为0度并将Y轴负方向设为180度的H面(YZ方向平面)内的方位角中的增益特性图，并变更线条类型来表示将上表面高低差h改变后的情况的增益特性图。具体地，实线是上表面高低差设为h＝0的构成(Hp＝Hr的情况)的增益特性图，虚线是上表面高低差设为h＝0.05α的构成(为Hp＞Hr，两者之差为0.05α(大约1mm)的情况)的增益特性图，单点划线是上表面高低差设为h＝0.1α的构成(为Hp＞Hr，两者之差为0.1α(大约2mm)的情况)的增益特性图，双点划线是上表面高低差设为h＝－0.05α的构成(为Hp＜Hr，两者之差为0.05α(大约1mm)的情况)的增益特性图。在任何构成中，各无馈电元件40a-1、40a-2的导体长度c、d都设为0.86α(大约16.5mm)，间隔b都设为0.25α(大约4.75mm)。
首先，求出图10中由双点划线所示的h＝－0.05α的构成的0度～180度的方位角范围中的增益的平均值(平均增益)、和由实线所示的h＝0的构成的0度～180度的方位角范围中的平均增益，并对两者进行比较。于是，h＝－0.05α的平均增益为1.655831dBi，h＝0的平均增益为3.784148dBi，由h＝－0.05α的构成获得的平均增益与由h＝0的构成获得的平均增益相比格外地低。由此，各无馈电元件40a-1、40a-2的上表面的高度Hp与放射元件31的上表面的高度Hr之差优选为0mm≤Hp－Hr。接下来，若关注从放射元件31的中心来看作为低仰角方向的0度～45度以及135度～180度的各范围，则图10中由虚线所示的h＝0.05α的构成以及由单点划线所示的h＝0.1α的构成中，低仰角处的增益比h＝0的构成低。在h＝0.05α的构成和h＝0.1α的构成中，低仰角处的增益几乎相同。由此，各无馈电元件40a-1、40a-2的上表面的高度Hp与放射元件31的上表面的高度Hr之差优选为Hp－Hr＜0.05α。根据以上情况，优选为0mm≤Hp－Hr＜0.05α。一对无馈电元件40-1、40-2的至少一方的上表面的高度Hp只要为0mm≤Hp－Hr＜0.05α即可。若双方都满足该条件，则更优选。
另外，天线主体部30的从Z轴正方向看到的外形不限于图2所例示的四边形形状，也可以为圆形状等。另外，放射元件31的从Z轴正方向看到的外形不限于图2所例示的四边形形状，也可以为圆形状等。放射元件最大长度α是从Z轴正方向来看的放射元件31的对角线的最大长度，由此当放射元件31的从Z轴正方向看到的外形为圆形状时，放射元件最大长度α成为放射元件31的直径的最大长度。另外，一对无馈电元件40-1、40-2的某一方的长边方向可以配置为从Z轴正方向来看沿着将放射元件31的中心与馈电点31h连结的线段的方向(X轴方向)。若双方都满足该条件，则更优选。
[变形例3]
另外，在上述实施方式中，表示了将一对无馈电元件40-1、40-2设为细长的薄板状并设于电介质基板32的上表面周缘部的例子。相对于此，例如图11所示，一对无馈电元件40b-1、40b-2可以构成为，在放射元件31的周缘的外侧，作为相互平行或大致平行的平板部或薄膜部而设置。例如，可以以粘附于第2壳体12的内侧面的方式配置。本变形例中的一对无馈电元件40b-1、40b-2具有四边形形状的板状或薄膜状，在隔着将放射元件31的中心与馈电点31h连结的线段且隔着天线主体部30的两侧，以使长边方向沿着X轴方向(将放射元件31的中心与馈电点31h连结的线段的方向)的方式配置。
[其他变形例]
另外，在上述实施方式中，例举了具有一对无馈电元件40(40-1、40-2)的贴片天线20，但可以为具有一个无馈电元件的构成。例如，可以为具有无馈电元件40-1、40-2中某一个构成。另外，无馈电元件的从Z轴正方向来看的形状不限于上述实施方式所例举的棒状(严格来说为长方形状)，可以为更加增大从Z轴正方向来看的短边方向的长度的长方形等四边形状或多边形状，也可以为圆形状或椭圆形状等。
如以上具体说明地，根据本实施方式以及各变形例，从放射元件的中心来看能够提高低仰角方向上的增益。电介质基板32的材料在通常使用的陶瓷的基础上，还能够使用玻璃等廉价的材料。
电介质基板32能够使用根据美国电气制造商协会(National ElectricalManufacturers Association：NEMA)规定为记号FR－4的玻璃环氧树脂基板、规定为记号XPC的酚醛纸基板、规定为记号FR－3的环氧纸基板、规定为记号CEM－3的玻璃复合材基板、玻璃聚酰胺基板、氟素(陶瓷)基板、玻璃PPO基板等。并且，通过与所要求的成本和性能配合适当选择这些材料，能够获得适当的贴片天线。
另外，从与放射元件的板面垂直的方向观察放射元件的俯视时，放射元件的形状在四边形等多边形的基础上，还能够采用多边形的角落切缺的形状、圆形、椭圆形等形状。
附图标记说明
10…车载用天线装置
11…第1壳体
12…第2壳体
13…支承部
20…贴片天线
22…基板用同轴连接器
30…天线主体部
31…放射元件
31h…馈电点(芯线安装孔)
32…电介质基板
33…地板
40(40-1、40-2)，40a(40a-1、40a-2)，40b(40b-1、40b-2)…无馈电元件
4、4a…同轴线缆

Claims (12)

1.一种贴片天线，其特征在于，具有：
板状的放射元件；
无馈电元件，其在从与所述放射元件的板面垂直的方向观察所述放射元件的俯视时，设于从所述放射元件隔开间隔的位置；和
设有所述放射元件的电介质，
所述放射元件的在与所述放射元件的板面垂直的方向上的与所述电介质所处之侧为相反侧的面和所述无馈电元件的在与所述放射元件的板面垂直的方向上的与所述电介质所处之侧为相反侧的面处于同一面上，
相对于所述俯视时的所述放射元件的最大长度α，所述无馈电元件的上表面的高度Hp与所述放射元件的上表面的高度Hr之差为0≤Hp－Hr＜α×0.05。
2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，所述无馈电元件在所述俯视时，长边方向的设置方向为沿着将所述放射元件的中心与馈电点连结的线段的方向。
3.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于，所述无馈电元件的长边方向的长度是所述俯视时的所述放射元件的最大长度的0.52倍以上。
4.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于，所述无馈电元件的长边方向的长度是所述俯视时的所述放射元件的最大长度的0.89倍以下。
5.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于，所述无馈电元件设在与设有所述放射元件的电介质的面相同的面。
6.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于，所述间隔为所述俯视时的所述放射元件的最大长度的0.51倍以下。
7.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于，所述无馈电元件在隔着所述放射元件的两侧设有一对。
8.根据权利要求7所述的贴片天线，其特征在于，一对的所述无馈电元件具有第1无馈电元件、和长边方向的长度比所述第1无馈电元件长的第2无馈电元件。
9. 一种车载用天线装置，具备权利要求1或2记载的贴片天线，该车载用天线装置的特征在于，具备：
壳体，其以规定朝向设置于车辆的规定位置；和
支承部，其在所述壳体以所述规定朝向设置于所述规定位置时，以使所述贴片天线成为垂直偏振波用的方式支承所述贴片天线。
10.根据权利要求9所述的车载用天线装置，其特征在于，所述壳体向所述贴片天线所处的一侧设有突起部。
11.根据权利要求10所述的车载用天线装置，其特征在于，在所述突起部与所述贴片天线之间设有树脂层。
12.根据权利要求9或10所述的车载用天线装置，其特征在于，所述贴片天线是V2X用的天线。
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