CN112514164B - 天线元件、天线模块以及通信装置 - Google Patents

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Abstract

贴片天线(10)具备接地导体图案(13)、馈电导体图案(11和12)以及馈电布线(15)，馈电导体图案(11和12)相对于接地导体图案(13)配置在同一侧，且具有互不相同的大小，馈电导体图案(11)具有被从馈电布线(15)进行直接馈电的馈电点(111和112)，馈电导体图案(12)具有被从馈电布线(15)进行直接馈电的馈电点(121)和被从馈电布线(15)进行电容馈电的馈电点(122)，馈电点(111和112)相对于馈电导体图案(11)的中心点位于相反侧，馈电点(121和122)相对于馈电导体图案(12)的中心点位于相反侧。

Description

天线元件、天线模块以及通信装置
技术领域
本发明涉及一种天线元件、天线模块以及通信装置。
背景技术
作为无线通信用的天线，例如列举专利文献1中公开的微带天线。专利文献1中公开的微带天线具有由基板和导体图案(天线元件)将电介质夹在中间的构造。在导体图案中配置有关于中心点成对称的位置关系的两个馈电点A和馈电点B。从电力分配器对馈电点A供给相位为0°的规定振幅电力，从该电力分配器对馈电点B供给相位为180°的规定振幅电力。根据该结构，进行期望模的励磁增强，并且消除对于该期望模而言的不必要的高阶模，从而能够从导体图案辐射具有良好的指向性的线性极化波。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭58-59604号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1所记载的微带天线中，需要将电力分配器与馈电点A连接的第一馈电布线以及将电力分配器与馈电点B连接的第二馈电布线这样的一对馈电布线。并且，为了与无线通信的多波段化对应地辐射多个通信波段(多个频带)的电波，需要用于从电力分配器将各频带的高频信号以0°和180°进行供给的导体图案和馈电布线。因此，由于随着通信波段(频带)增加而馈电布线的数量增加，并且馈电布线的引绕变得复杂，因此存在微带天线大型化这一问题。
因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种以优异的指向性和高的交叉极化鉴别率辐射多个频带的电波的小型的天线元件。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的天线元件具备：面状的接地导体，其被设定为接地电位；面状的第一馈电导体，其以与所述接地导体相向的方式配置；面状的第二馈电导体，其以与所述接地导体相向的方式配置；以及第一馈电布线，其用于向所述第一馈电导体和所述第二馈电导体传递高频信号，其中，所述第一馈电导体和所述第二馈电导体相对于所述接地导体配置在同一侧，且所述第一馈电导体和所述第二馈电导体具有互不相同的大小，所述第一馈电导体具有被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第一馈电点和被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第二馈电点，所述第二馈电导体具有被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第三馈电点和被从所述第一馈电布线进行电容馈电的第四馈电点，在俯视观察所述第一馈电导体的情况下，所述第二馈电点相对于所述第一馈电导体的中心点位于与所述第一馈电点相反的一侧，在俯视观察所述第二馈电导体的情况下，所述第四馈电点相对于所述第二馈电导体的中心点位于与所述第三馈电点相反的一侧。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种以良好的指向性和高的交叉极化鉴别率辐射多个频带的电波的小型的天线元件。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的通信装置(天线模块)和周边电路的电路图。
图2是实施方式1所涉及的贴片天线的外观立体图。
图3是实施方式1所涉及的贴片天线的俯视图和截面图。
图4A是实施方式1所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图4B是实施方式1所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体和第二馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图5是示出实施方式1、比较例1以及比较例2所涉及的贴片天线的辐射特性的曲线图。
图6是实施方式2所涉及的贴片天线的外观立体图。
图7是实施方式2所涉及的贴片天线的俯视图和截面图。
图8A是实施方式2所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图8B是实施方式2所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体和第二馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图9是实施方式3所涉及的贴片天线的外观立体图。
图10A是实施方式3所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图10B是实施方式3所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体和第二馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图11是实施方式4所涉及的贴片天线的外观立体图。
图12A是实施方式4所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图12B是实施方式4所涉及的贴片天线的省略了第一馈电导体和第二馈电导体的情况下的主要部分立体图。
图12C是实施方式4所涉及的贴片天线的截面图。
具体实施方式
下面，使用附图来详细说明本发明的实施方式。此外，下面说明的实施方式均是示出总括的或具体的例子的实施方式。下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置和连接方式等为一例，并非旨在限定本发明。关于下面的实施方式中的构成要素中的、未记载在独立权利要求中的构成要素，设为任意的构成要素来进行说明。另外，附图中示出的构成要素的大小或大小之比未必是严格的大小或大小之比。
(实施方式1)
[1.1通信装置(天线模块)的电路结构]
图1是实施方式1所涉及的通信装置5的电路图。该图所示的通信装置5具备天线模块1和基带信号处理电路(BBIC)2。天线模块1具备阵列天线4和RF信号处理电路(RFIC)3。通信装置5将从基带信号处理电路(BBIC)2向天线模块1传递的信号上变频为高频信号后从阵列天线4辐射出，并且将通过阵列天线4接收到的高频信号进行下变频后在基带信号处理电路(BBIC)2中进行信号处理。
阵列天线4具有被排列成二维状的多个贴片天线10。贴片天线10是作为辐射电波(高频信号)的辐射元件以及接收电波(高频信号)的接收元件来进行动作的天线元件，具有本发明的主要部分特征。在本实施方式中，阵列天线4能够构成相控阵天线。
贴片天线10具有能够从辐射元件(馈电导体)针对多个通信波段(多个频带)分别辐射具有优异的指向性的线性极化波的小型的构造。更具体地说，贴片天线10具备：电介质层；面状的接地导体，其形成于该电介质层，被设定为接地电位；以与该接地导体相向的方式配置于电介质层并被馈送高频信号的面状的第一馈电导体和第二馈电导体；以及第一馈电布线，其用于向第一馈电导体和第二馈电导体传递高频信号。第一馈电导体具有被从第一馈电布线进行直接馈电的第一馈电点和被从第一馈电布线进行直接馈电的第二馈电点，第二馈电导体具有被从第一馈电布线进行直接馈电的第三馈电点和被从第一馈电布线进行电容馈电的第四馈电点。在俯视观察第一馈电导体的情况下，第二馈电点相对于第一馈电导体的中心点位于与第一馈电点相反的一侧，在俯视观察第二馈电导体的情况下，第四馈电点相对于第二馈电导体的中心点位于与第三馈电点相反的一侧。利用第一馈电布线将第一频带的高频信号以大致相反的相位传递至第一馈电点和第二馈电点，利用第一馈电布线将与第一频带不同的第二频带的高频信号以大致相反的相位传递至第三馈电点和第四馈电点。由此，贴片天线10能够实现以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个频带的电波且小型化的天线元件。
另外，阵列天线4具备被排列成一维状或二维状的多个贴片天线10，多个贴片天线10共享电介质层并且共享接地导体图案。
此外，贴片天线10也可以没有电介质层而由金属板形成。因此，构成阵列天线4的各贴片天线10不仅形成于同一电介质基板，还可以形成于同一基板，另外，也可以是，构成阵列天线4的贴片天线10的一部分形成于与电介质层不同的其它构件(例如壳体等)。
阵列天线4的指向性主要受贴片天线10单体的辐射图案影响，但是贴片天线10具有优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率，因此能够实现阵列天线4的倾斜时的增益的对称性有所提高的相控阵天线。例如，在相控阵天线的覆盖范围为±45°的情况下，能够消除在+45°方向上增益变得过高、在-45°方向、0°方向上增益变得过低这一情形。
RF信号处理电路(RFIC)3具备开关31A～31D、33A～33D及37、功率放大器32AT～32DT、低噪声放大器32AR～32DR、衰减器34A～34D、移相器35A～35D、信号合成/分波器36、混频器38以及放大电路39。
开关31A～31D和33A～33D是用于切换各信号路径中的发送和接收的开关电路。
从基带信号处理电路(BBIC)2传递的信号通过放大电路39被放大，通过混频器38被进行上变频。上变频后的高频信号通过信号合成/分波器36被进行4分波，经过四个发送路径被分别馈送给不同的贴片天线10。此时，通过相独立地调整在各信号路径配置的移相器35A～35D的移相度数，能够调整阵列天线4的指向性。
另外，通过阵列天线4所具有的各贴片天线10接收到的高频信号分别经由不同的四个接收路径在信号合成/分波器36中被进行合波，通过混频器38被进行下变频，通过放大电路39被放大后传递至基带信号处理电路(BBIC)2。
RF信号处理电路(RFIC)3例如被形成为包括上述电路结构的单芯片的集成电路部件。
此外，RF信号处理电路(RFIC)3也可以不具备上述的开关31A～31D、33A～33D及37、功率放大器32AT～32DT、低噪声放大器32AR～32DR、衰减器34A～34D、移相器35A～35D、信号合成/分波器36、混频器38以及放大电路39中的任一者。另外，RF信号处理电路(RFIC)3也可以仅具有发送路径和接收路径中的任一者。另外，本实施方式所涉及的通信装置5能够应用于发送接收多个频带(多波段)的高频信号的系统。
[1.2贴片天线的结构]
图2是实施方式1所涉及的贴片天线10的外观立体图。另外，图3是实施方式1所涉及的天线模块1的俯视图和截面图。另外，图4A是实施方式1所涉及的贴片天线10的省略了馈电导体图案11和电介质层20的情况下的主要部分立体图。另外，图4B是实施方式1所涉及的贴片天线10的省略了馈电导体图案11和12以及电介质层20的情况下的主要部分立体图。此外，图3的(b)是天线模块1的在图3的(a)的III-III线的切断面处的截面图。此外，在图3的(b)中，为了明确地示出馈电导体图案11、12、电容电极图案14以及馈电布线15的配置关系，省略了接地导体图案13的显示。
如图2所示，贴片天线10具备电介质层20、接地导体图案13、馈电导体图案11和12以及馈电布线15。
另外，如图3的(b)所示，天线模块1具备贴片天线10和RFIC 3。RFIC 3是向馈电导体图案11和12馈送高频信号的馈电电路。RFIC 3例如配置于电介质层20所具有的主表面中的与形成有馈电导体图案11的主表面相反一侧的主表面。
如图2所示，接地导体图案13是以与电介质层20的主表面大致平行的方式形成于电介质层20的背面侧(z轴负方向)的主表面、且被设定为接地电位的面状的接地导体。
如图2所示，馈电导体图案11是以与接地导体图案13相向的方式(以大致平行的方式)配置于电介质层20上的面状的第一馈电导体。馈电导体图案11具有馈电点111(第一馈电点)和馈电点112(第二馈电点)，在俯视观察馈电导体图案11的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点111和馈电点112相对于馈电导体图案11的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点111和馈电点112分别是馈电导体图案11上的、馈电布线15与馈电导体图案11接触的点。此外，馈电点111和馈电点112相对于上述中心点位于彼此相反侧的位置即可，但是为了确保辐射电波的更良好的指向性，期望的是馈电点111和馈电点112如图3的(a)所示那样在Y轴方向上相对于上述中心点对称地配置。
此外，“馈电点”实际上被定义为具有一定程度的大小的馈电区域。
馈电导体图案12是面状的第二馈电导体，如图2所示，其以与接地导体图案13及馈电导体图案11相向的方式(大致平行的方式)配置于相对于接地导体图案13处于与馈电导体图案11相同的一侧的电介质层20中。馈电导体图案12的面的大小与馈电导体图案11的面的大小不同。如图4A所示，馈电导体图案12具有馈电点121(第三馈电点)和馈电点122(第四馈电点)，在俯视观察馈电导体图案12的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点121和馈电点122相对于馈电导体图案12的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点121是馈电导体图案12上的、馈电布线15与馈电导体图案12接触的点。另外，馈电点122是馈电导体图案12中的、馈电布线15最接近的区域。在本实施方式中，馈电点122是馈电导体图案12中的隔着开口部141相向的区域。此外，馈电点121和馈电点122相对于上述中心点位于彼此相反侧的位置即可，但是为了确保辐射电波的更良好的指向性，期望的是馈电点121和馈电点122在Y轴方向上相对于上述中心点对称地配置。
此外，在馈电导体(图案)为矩形的情况下，“馈电导体(图案)的中心点”例如被定义为馈电导体(图案)的两个对角线交叉的点。
另外，馈电导体(图案)的“馈电点”是指该馈电导体(图案)的、馈电布线从接地导体(图案)侧向上延伸至配置有该馈电导体(图案)的层的位置(点)。但是，在馈电导体(图案)中设置有用于使馈电布线以与该馈电导体隔开间隙的方式贯通该馈电导体的开口部的情况下，馈电导体(图案)的“馈电点”有时是指该馈电导体(图案)中的最接近上述位置的区域。
此外，在本实施方式中，馈电导体图案11和12在俯视观察时各自为矩形。另外，馈电导体图案11的馈电点111和馈电点112相对于中心点在Y轴方向上错开地配置，馈电导体图案12的馈电点121和馈电点122相对于中心点在Y轴方向上错开地配置。由此，贴片天线10的主极化方向为Y轴方向(主极化面为YZ面)。
电介质层20具有在接地导体图案13与馈电导体图案12之间以及在馈电导体图案12与馈电导体图案11之间填充有电介质材料的多层结构。此外，电介质层20例如可以是低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics：LTCC)基板或印刷电路板等。另外，电介质层20也可以是未填充电介质材料的单纯的空间。在该情况下，需要对馈电导体图案11和12进行支承的结构。
在此，馈电导体图案11的馈电点111和112被从馈电布线15进行直接馈电。另外，馈电导体图案12的馈电点121被从馈电布线15进行直接馈电，馈电导体图案12的馈电点122被从馈电布线15进行电容馈电。
在上述结构中，利用馈电布线15将第一频带的高频信号以大致相反的相位传递至馈电点111和馈电点112。另外，利用馈电布线15将与第一频带不同的第二频带的高频信号以大致相反的相位传递至馈电点121和馈电点122。
根据上述结构，由于向相对于馈电导体图案11的中心点位于彼此相反侧的位置的馈电点111和馈电点112馈送大致相反相位的第一频带的高频信号，因此从馈电点111和馈电点112流向馈电导体图案11的电流中的第一频带的高频电流相互增强。因此，能够进行第一频带的高频信号的励磁增强，并且能够消除不必要的高阶模。也就是说，能够调节流过馈电导体图案11的电流。因此，从馈电导体图案11辐射的第一频带的电波的指向性的对称性提高，并且能够提高针对第一频带的电波的交叉极化鉴别率(XPD：Cross PolarizationDiscrimination)。
另外，由于向相对于馈电导体图案12的中心点位于彼此相反侧的位置的馈电点121和馈电点122馈送大致相反相位的第二频带的高频信号，因此从馈电点121和馈电点122流向馈电导体图案12的电流中的第二频带的高频电流相互增强。因此，能够进行第二频带的高频信号的励磁增强，并且能够消除不必要的高阶模。也就是说，能够调节流过馈电导体图案12的电流。因此，从馈电导体图案12辐射的第二频带的电波的指向性的对称性提高，并且能够提高针对第二频带的电波的交叉极化鉴别率。
在此，将能够对馈电导体图案11进行相反相位差的馈电的馈电布线和能够对馈电导体图案12进行相反相位差的馈电的馈电布线相独立地进行配置即可，但是在布线空间上难以将上述两个馈电布线相独立地进行配置。
对此，在从贴片天线10辐射第一频带和第二频带的电波时，从馈电布线15向馈电导体图案11的两个馈电点111和112双方进行直接馈电。另一方面，从馈电布线15向馈电导体图案12的两个馈电点121和馈电点122分别进行直接馈电和电容馈电。由此，利用一个馈电布线15向两个馈电导体图案11和12分别馈送大致相反相位的高频信号。因此，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线10。
[1.3馈电布线和馈电导体的具体结构]
下面，示出用于实现上述那样的能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率进行辐射的小型的天线元件的馈电布线15、馈电导体图案11和12的具体结构例。
如图2和图3的(b)所示，馈电布线15形成于电介质层20，具有从分支点150分支出的分支布线151和152。馈电布线15是从与RFIC 3的连接节点16起到馈电点111和112为止的布线。分支布线151是从分支点150起到馈电点111为止的布线，分支布线152是从分支点150起到馈电点112为止的布线。
馈电点111与分支布线151直接连接，馈电点121与分支布线151直接连接。另外，馈电点112与分支布线152直接连接，馈电点122与分支布线152通过电容耦合电连接。在本实施方式中，如图3的(b)所示，在馈电点122与分支布线152之间配置有使第二频带的高频信号通过的电容耦合部140。
在此，分支布线151的长度与分支布线152的长度不同。具体地说，在将第一频带的中心频率处的(在电介质层20的)波长设为λ1g的情况下，期望分支布线151与分支布线152的线路长度差L为L≈(n+1/2)λ1g(n为整数)。
由此，能够将分支布线151兼用于向馈电导体图案11的馈电点111的馈电和向馈电导体图案12的馈电点121的馈电。另外，能够将分支布线152兼用于向馈电导体图案11的馈电点112的馈电和向馈电导体图案12的馈电点122的馈电。另外，通过分支布线151与分支布线152的线路长度差L，能够对馈电导体图案11的馈电点111和112以大致相反的相位馈送第一频带的高频信号。
另一方面，针对馈电导体图案12的馈电点121和馈电点122，如果通过利用上述线路长度差L进行的直接馈电，则很难以大致相反的相位馈送第二频带的高频信号。对此，馈电点122经由电容耦合部140来与分支布线152进行连接。由此，针对馈电导体图案12的馈电点121和馈电点122，通过最佳地设定电容耦合部140的容量，能够以大致相反的相位馈送第二频带的高频信号。
也就是说，能够通过分支布线151与分支布线152的线路长度差L来将向馈电导体图案11的馈电点111与馈电点112馈送的第一频带的高频信号的相位差设定为大致相反的相位。另一方面，能够通过上述线路长度差L与电容耦合部140的容量值的组合来将向馈电导体图案12的馈电点121与馈电点122馈送的第二频带的高频信号的相位差设定为大致相反的相位。
由此，能够通过两个分支布线151和152来传递向馈电点111、112、121和馈电点122馈送的高频信号，并且能够独立地设定向馈电导体图案11的馈电点111与馈电点112馈送的第一频带的高频信号的相位差和向馈电导体图案12的馈电点121与馈电点122馈送的第二频带的高频信号的相位差。因此，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线10和天线模块1。
在本实施方式中，接地导体图案13、馈电导体图案12以及馈电导体图案11按此顺序(从Z轴负侧朝向正侧)配置。馈电导体图案12在馈电点122处具有开口部141，该开口部141用于使馈电布线15以与馈电导体图案12隔开间隙的方式贯通馈电导体图案12。
由此，能够实现馈电点122与馈电布线15的电容耦合。
接着，对电容耦合部140的结构进行说明。
如图3的(b)、图4A以及图4B所示，电容耦合部140具有开口部141、电容电极图案14以及馈电导体图案12。开口部141位于形成馈电导体图案12的平面上，是没有形成馈电导体图案12且用于使分支布线152贯通的开口部。电容电极图案14是如下的面状的电极图案：位于馈电导体图案12与接地导体图案13之间，且被配置成在俯视观察馈电导体图案12的情况下覆盖开口部141，并以电容电极图案14与馈电布线15直接连接的状态使馈电布线15贯通电容电极图案14。
根据上述结构，电容耦合部140构成了由电容电极图案14和馈电导体图案12中的位于开口部141的外周部的区域将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。
由此，能够维持贴片天线10的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点122与分支布线152的电容耦合。
此外，在本实施方式中，第一频带位于比第二频带高的高频侧。另外，馈电导体图案11的将馈电点111与馈电点112连结的方向上的电长度比馈电导体图案12的将馈电点121与馈电点122连结的方向上的电长度短。
由此，能够通过分支布线151与分支布线152的线路长度差L来实现高频侧的第一频带的高频信号的相反相位状态，并且能够通过上述线路长度差L与电容耦合部140的容量值的组合来实现低频侧的第二频带的高频信号的相反相位状态。
另外，在本实施方式中，接地导体图案13、馈电导体图案12以及馈电导体图案11按此顺序(从Z轴负侧朝向正侧)进行配置。由此，与辐射低频侧的第二频带的高频信号的馈电导体图案12相比，辐射高频侧的第一频带的高频信号的馈电导体图案11的尺寸更小，并且被配置得离接地导体图案13更远。因此，在从馈电导体图案12向与接地导体图案13相反侧的方向辐射第二频带的高频信号的情况下，能够抑制馈电导体图案11的干扰。
此外，本发明所涉及的贴片天线也可以为，第一频带位于比第二频带低的低频侧，馈电导体图案11的将馈电点111与馈电点112连结的方向上的电长度比馈电导体图案12的将馈电点121与馈电点122连结的方向上的电长度长。
由此，能够通过分支布线151与分支布线152的线路长度差L来实现低频侧的第一频带的高频信号的相反相位状态，并且能够通过上述线路长度差L与电容耦合部140的容量值的组合来实现高频侧的第二频带的高频信号的相反相位状态。
图5是示出实施方式1、比较例1以及比较例2所涉及的贴片天线的辐射特性的曲线图。更具体地说，在图5的上部示出实施方式1(图5的(c))、比较例1(图5的(a))以及比较例2(图5的(b))所涉及的贴片天线的结构。另外，在图5的中部示出从馈电导体图案12辐射的第二频带(28.0GHz)的高频信号的主极化波(在穿过馈电点的YZ面上)的辐射强度(增益)分布以及交叉极化波(在穿过馈电点的XZ面上)的辐射强度(增益)分布。另外，在图5的下部示出从馈电导体图案11辐射的第一频带(38.5GHz)的高频信号的主极化波(在穿过馈电点的YZ面上)的辐射强度(增益)分布以及交叉极化波(在穿过馈电点的XZ面上)的辐射强度(增益)分布。
在比较例1所涉及的贴片天线中，与实施方式1所涉及的贴片天线10的不同点在于，在各馈电导体仅配置有一个馈电点。也就是说，比较例1所涉及的贴片天线为在各馈电导体中没有反相馈电的结构。
另外，在比较例2所涉及的贴片天线中，与实施方式1所涉及的贴片天线10同样地在各馈电导体配置有两个馈电点。但是，在比较例2所涉及的贴片天线中，是仅对馈电导体图案11进行反相馈电而没有对馈电导体图案12进行反相馈电的结构。
在实施方式1、比较例1以及比较例2中，均如图5的(a)～(c)的中部所示那样，主极化波的辐射强度分布从馈电导体图案11向天顶方向(Z轴正方向：在图5中为90°方向)具有指向性。
然而，在比较例1所涉及的贴片天线中，如图5的(a)所示，在第一频带(38.5GHz)和第二频带(28.0GHz)这两个频带下，主极化波的辐射强度与交叉极化波的辐射强度之差小，交叉极化鉴别率低。尤其是在第一频带(38.5GHz)的接近水平方向的角度(0°～45°和135°～180°)时，交叉极化鉴别率下降为极低。
另外，在比较例2所涉及的贴片天线中，如图5的(b)所示，在未进行反相馈电的第二频带(28.0GHz)时，主极化波的辐射强度的角度平衡变差。具体地说，在图5的(b)的中部，主极化波的角度0°附近的辐射强度(图5的(b)的区域θL)与主极化波的角度180°附近的辐射强度(图5的(b)的区域θH)之差大。也就是说，第二频带(28.0GHz)的高频信号的辐射强度的指向性的对称性差。
与此相对，根据本实施方式所涉及的贴片天线10，如图5的(c)所示，在馈电导体图案11和12双方中，通过馈电布线15实现了反相馈电，由此在第一频带(38.5GHz)和第二频带(28.0GHz)这两个频带下，实现了高的交叉极化鉴别率和优异的指向性的对称性。也就是说，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线10。
此外，在本发明所涉及的贴片天线中，也可以是，接地导体图案13、馈电导体图案11以及馈电导体图案12按此顺序进行配置。在该情况下，馈电导体图案11的馈电点111和112被从馈电布线15进行直接馈电，另外，馈电导体图案12的馈电点121被从馈电布线15进行直接馈电，馈电导体图案12的馈电点122被从馈电布线15进行电容馈电。由此也能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线。
另外，在接地导体图案13、馈电导体图案11以及馈电导体图案12按此顺序进行配置的情况下，也可以为，馈电导体图案12的馈电点121和122被从馈电布线15进行直接馈电，另外，馈电导体图案11的馈电点111被从馈电布线15进行直接馈电，馈电导体图案11的馈电点112被从馈电布线15进行电容馈电。由此也能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线。
另外，在接地导体图案13、馈电导体图案11以及馈电导体图案12按此顺序进行配置的情况下，也可以为，通过馈电导体图案11规定的第一频带位于比通过馈电导体图案12规定的第二频带低的低频侧，馈电导体图案11的将馈电点111与馈电点112连结的方向上的电长度比馈电导体图案12的将馈电点121与馈电点122连结的方向上的电长度长。由此，在从馈电导体图案11向与接地导体图案13相反侧的方向辐射第一频带的高频信号的情况下，能够抑制馈电导体图案12的干扰。
(实施方式2)
在实施方式1中，向馈电导体图案11所具有的两个馈电点进行直接馈电，向馈电导体图案12所具有的两个馈电点分别进行直接馈电和电容馈电，由此实现了能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率进行辐射的小型的贴片天线10。与此相对，在本实施方式中，用于向馈电导体图案12的馈电点进行电容馈电的电容耦合部的结构与实施方式1的电容耦合部的结构不同。
[2.1贴片天线的结构]
图6是实施方式2所涉及的贴片天线10A的外观立体图。另外，图7是实施方式2所涉及的天线模块1A的俯视图和截面图。另外，图8A是实施方式2所涉及的贴片天线10A的省略了馈电导体图案11A和电介质层20的情况下的主要部分立体图。另外，图8B是实施方式2所涉及的贴片天线10A的省略了馈电导体图案11A和12A以及电介质层20的情况下的主要部分立体图。此外，图7的(b)是天线模块1A的在图7的(a)的VII-VII线的切断面处的截面图。
如图6所示，贴片天线10A具备电介质层20、接地导体图案13A、馈电导体图案11A和12A以及馈电布线15A。另外，如图7的(b)所示，天线模块1A具备贴片天线10A和RFIC 3。本实施方式所涉及的贴片天线10A和天线模块1A与实施方式1所涉及的贴片天线10和天线模块1相比，主要是电容耦合部140A的结构不同。下面，关于本实施方式所涉及的贴片天线10A和天线模块1A，省略关于与实施方式1所涉及的贴片天线10和天线模块1相同的结构的说明，以不同的结构为中心进行说明。
接地导体图案13A具有与实施方式1的接地导体图案13同样的结构。
如图6所示，馈电导体图案11A是以与接地导体图案13A相向的方式(以大致平行的方式)配置于电介质层20上的面状的第一馈电导体。馈电导体图案11A具有馈电点111A(第一馈电点)和馈电点112A(第二馈电点)，在俯视观察馈电导体图案11A的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点111A和馈电点112A相对于馈电导体图案11A的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点111A和馈电点112A分别是馈电导体图案11A上的、馈电布线15A与馈电导体图案11A接触的点。
馈电导体图案12A是面状的第二馈电导体，如图6所示，其以与接地导体图案13A及馈电导体图案11A相向的方式(大致平行的方式)配置于相对于接地导体图案13A处于与馈电导体图案11A相同的一侧的电介质层20中。馈电导体图案12A的面的大小与馈电导体图案11A的面的大小不同。如图8A所示，馈电导体图案12A具有馈电点121A(第三馈电点)和馈电点122A(第四馈电点)，在俯视观察馈电导体图案12A的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点121A和馈电点122A相对于馈电导体图案12A的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点121A是馈电导体图案12A上的、馈电布线15A与馈电导体图案12A接触的点。另外，馈电点122A是馈电导体图案12A中的最接近馈电布线15A的区域。
在此，馈电导体图案11A的馈电点111A和馈电点112A被从馈电布线15A进行直接馈电。另外，馈电导体图案12A的馈电点121A被从馈电布线15A进行直接馈电，馈电导体图案12A的馈电点122A被从馈电布线15A进行电容馈电。
在上述结构中，利用馈电布线15A将第一频带的高频信号以大致相反的相位传递至馈电点111A和馈电点112A。另外，利用馈电布线15A将与第一频带不同的第二频带的高频信号以大致相反的相位传递至馈电点121A和馈电点122A。
根据上述结构，从馈电导体图案11A辐射的第一频带的电波的指向性的对称性提高，并且能够提高针对第一频带的电波的交叉极化鉴别率。另外，从馈电导体图案12A辐射的第二频带的电波的指向性的对称性提高，并且能够提高针对第二频带的电波的交叉极化鉴别率。
另外，在从贴片天线10A辐射第一频带和第二频带的电波时，从馈电布线15A向馈电导体图案11A的馈电点111A和馈电点112A双方进行直接馈电。另一方面，从馈电布线15A向馈电导体图案12A的馈电点121A和馈电点122A分别进行直接馈电和电容馈电。由此，通过一个馈电布线15A向两个馈电导体图案11A和12A分别馈送大致相反相位的高频信号。因此，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线10A。
[2.2馈电布线和馈电导体的具体结构]
下面，示出用于实现上述那样的能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率进行辐射的小型的天线元件的馈电布线15A、馈电导体图案11A和12A的具体结构例。
如图6和图7的(b)所示，馈电布线15A形成于电介质层20，具有从分支点150A分支出的分支布线151A和152A。馈电布线15A是从与RFIC 3的连接节点16A起到馈电点111A和112A为止的布线。分支布线151A是从分支点150A起到馈电点111A为止的布线，分支布线152A是从分支点150A起到馈电点112A为止的布线。
馈电点111A与分支布线151A直接连接，馈电点121A与分支布线151A直接连接。另外，馈电点112A与分支布线152A直接连接，馈电点122A与分支布线152A通过电容耦合电连接。也就是说，如图7的(b)所示，在馈电点122A与分支布线152A之间配置有使第二频带的高频信号通过的电容耦合部140A。
在此，分支布线151A的长度与分支布线152A的长度不同。具体地说，在将第一频带的中心频率处的(在电介质层20的)波长设为λ1g的情况下，期望分支布线151A与分支布线152A的线路长度差L为L≈(n+1/2)λ1g(n为整数)。
由此，能够通过两个分支布线151A和152A来传递向馈电点111A、112A、121A以及馈电点122A馈送的高频信号，并且能够独立地设定向馈电导体图案11A的馈电点111A与馈电点112A馈送的第一频带的高频信号的相位差和向馈电导体图案12A的馈电点121A与馈电点122A馈送的第二频带的高频信号的相位差。因此，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率辐射两个不同频带的电波的小型的贴片天线10A和天线模块1A。
在本实施方式中，接地导体图案13A、馈电导体图案12A以及馈电导体图案11A按此顺序(从Z轴负侧朝向正侧)进行配置。馈电导体图案12A在馈电点122A处具有开口部141A，该开口部141A用于使馈电布线15A以与馈电导体图案12A隔开间隙的方式贯通馈电导体图案12A。
由此，能够实现馈电点122A与馈电布线15A的电容耦合。
接着，对电容耦合部140A的结构进行说明。
如图7的(b)、图8A以及图8B所示，电容耦合部140A具有开口部141A。开口部141A位于形成馈电导体图案12A的平面上，是没有形成馈电导体图案12A的开口部。在俯视观察馈电导体图案11A和12A的情况下，馈电点112A与馈电点122A位于相互错开的位置。另外，在开口部141A内，馈电布线15A的一部分沿着延伸设置有馈电导体图案12A的平面进行配置。
由此，能够由沿着馈电导体图案12A的平面配置的分支布线152A的一部分和在该一部分的周围经由开口部141A配设的馈电导体图案12A的一部分构成上述平面方向的电容。因此，能够维持贴片天线10A的小型化(低背化)，并且能够实现馈电点122A与分支布线152A的电容耦合。
(实施方式3)
在实施方式1和实施方式2中，示出每一个馈电导体辐射一个方向的线性极化波的贴片天线，但是在本实施方式中，说明每一个馈电导体能够辐射相互正交的两个方向的线性极化波的贴片天线。
[3.1贴片天线的结构]
图9是实施方式3所涉及的贴片天线10B的外观立体图。另外，图10A是实施方式3所涉及的贴片天线10B的省略了馈电导体图案11B和电介质层20的情况下的主要部分立体图。另外，图10B是实施方式3所涉及的贴片天线10B的省略了馈电导体图案11B和12B以及电介质层20的情况下的主要部分立体图。
如图9所示，贴片天线10B具备电介质层20、接地导体图案13B、馈电导体图案11B和12B以及馈电布线15B和15C。本实施方式所涉及的贴片天线10B相比于实施方式1所涉及的贴片天线10而言，每一个馈电导体具有两对用于馈送大致相反相位的高频信号的成对的馈电点的结构以及用于向这两对馈电点传递高频信号的馈电布线的结构不同。下面，关于本实施方式所涉及的贴片天线10B，省略关于与实施方式1所涉及的贴片天线10相同结构的说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图9所示，馈电导体图案11B是以与接地导体图案13B相向的方式(以大致平行的方式)配置于电介质层20上的面状的第一馈电导体。馈电导体图案11B具有馈电点111B(第一馈电点)和馈电点112B(第二馈电点)，在俯视观察馈电导体图案11B的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点111B和馈电点112B相对于馈电导体图案11B的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点111B和馈电点112B分别是馈电导体图案11B上的、馈电布线15B与馈电导体图案11B交叉的点。并且，馈电导体图案11B具有馈电点111C(第五馈电点)和馈电点112C(第六馈电点)，在上述俯视观察时，馈电点111C和馈电点112C相对于馈电导体图案11B的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点111C和馈电点112C分别是馈电导体图案11B上的、馈电布线15C与馈电导体图案11B交叉的点。另外，在上述俯视观察时，将馈电点111C与馈电点112C连结的虚拟线同将馈电点111B与馈电点112B连结的虚拟线正交。
如图10A所示，馈电导体图案12B是以与接地导体图案13B及馈电导体图案11B相向的方式(以大致平行的方式)配置于电介质层20上的面状的第二馈电导体。馈电导体图案12B具有馈电点121B(第三馈电点)和馈电点122B(第四馈电点)，在俯视观察馈电导体图案12B的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点121B和馈电点122B相对于馈电导体图案12B的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点121B是馈电导体图案12B上的、馈电布线15B与馈电导体图案12B交叉的点。另外，馈电点122B是馈电导体图案12B中的最接近馈电布线15B的区域。并且，馈电导体图案12B具有馈电点121C(第七馈电点)和馈电点122C(第八馈电点)，在上述俯视观察时，馈电点121C和馈电点122C相对于馈电导体图案12B的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点121C是馈电导体图案12B上的、馈电布线15C与馈电导体图案12B交叉的点。另外，馈电点122C是馈电导体图案12B中的最接近馈电布线15C的区域。另外，在上述俯视观察时，将馈电点121C与馈电点122C连结的虚拟线同将馈电点121B与馈电点122B连结的虚拟线正交。
此外，在本实施方式中，馈电导体图案11B和12B分别为矩形。
另外，馈电导体图案11B的馈电点111B和馈电点112B相对于中心点在Y轴方向上错开地配置，馈电导体图案12B的馈电点121B和馈电点122B相对于中心点在Y轴方向上错开地配置。由此，馈电导体图案11B和12B的第一极化方向为Y轴方向，极化面为YZ面。
并且，馈电导体图案11B的馈电点111C和馈电点112C相对于中心点在X轴方向上错开地配置，馈电导体图案12B的馈电点121C和馈电点122C相对于中心点在X轴方向上错开地配置。由此，馈电导体图案11B和12B的第二极化方向为X轴方向，极化面为XZ面。
在此，馈电导体图案11B的馈电点111B和112B被从馈电布线15B(第一馈电布线)进行直接馈电。另外，馈电导体图案12B的馈电点121B被从馈电布线15B(第一馈电布线)进行直接馈电，馈电导体图案12B的馈电点122B被从馈电布线15B(第一馈电布线)进行电容馈电。
另外，馈电导体图案11B的馈电点111C和112C被从馈电布线15C(第二馈电布线)进行直接馈电。另外，馈电导体图案12B的馈电点121C被从馈电布线15C(第二馈电布线)进行直接馈电，馈电导体图案12B的馈电点122C被从馈电布线15C(第二馈电布线)进行电容馈电。
根据上述结构，通过从馈电布线15B进行的馈电，能够从馈电导体图案11B辐射具有第一极化方向的第一频带的电波，并且从馈电导体图案12B辐射具有第一极化方向的第二频带的电波。另外，通过从馈电布线15C进行的馈电，能够从馈电导体图案11B辐射具有与第一极化方向正交的第二极化方向的第一频带的电波，并且从馈电导体图案12B辐射具有第二极化方向的第二频带的电波。也就是说，能够从馈电导体图案11B辐射正交的两个极化方向的第一频带的电波，并且能够从馈电导体图案12B辐射正交的两个极化方向的第二频带的电波。
下面，示出馈电布线15B和15C的具体结构例。
如图10B所示，馈电布线15B形成于电介质层20，具有从分支点150B分支出的分支布线151B和152B。馈电布线15B是从与RFIC 3的连接节点起到馈电点111B和112B为止的布线。分支布线151B是从分支点150B起到馈电点111B为止的布线，分支布线152B是从分支点150B起到馈电点112B为止的布线。
馈电点111B与分支布线151B直接连接，馈电点121B与分支布线151B直接连接。另外，馈电点112B与分支布线152B直接连接，馈电点122B与分支布线152B通过电容耦合电连接。也就是说，在馈电点122B与分支布线152B之间配置有使第二频带的高频信号通过的电容耦合部。
在此，分支布线151B的长度与分支布线152B的长度不同。具体地说，在将第一频带的中心频率处的(在电介质层20的)波长设为λBg的情况下，期望分支布线151B与分支布线152B的线路长度差LB为LB≈(n+1/2)λBg(n为整数)。
由此，能够将分支布线151B兼用于向馈电导体图案11B的馈电点111B的馈电和向馈电导体图案12B的馈电点121的馈电。另外，能够将分支布线152B兼用于向馈电导体图案11B的馈电点112B的馈电和向馈电导体图案12B的馈电点122B的馈电。另外，通过分支布线151B与分支布线152B的线路长度差LB，能够对馈电导体图案11B的馈电点111B和112B以大致相反的相位馈送第一频带的高频信号。
另一方面，针对馈电导体图案12B的馈电点121B和馈电点122B，如果通过利用上述线路长度差LB进行的直接馈电，则很难以大致相反的相位馈送第二频带的高频信号。对此，馈电点122B经由电容耦合部来与分支布线152B连接。由此，针对馈电导体图案12B的馈电点121B和馈电点122B，通过最佳地设定电容耦合部的容量，能够以大致相反的相位馈送第二频带的高频信号。
如图10A和图10B所示，针对馈电点122B的电容耦合部具有开口部123B、电容电极图案14B以及馈电导体图案12B。开口部123B位于形成馈电导体图案12B的平面上，是没有形成馈电导体图案12B且用于使分支布线152B贯通的第一开口部。电容电极图案14B是如下的面状的电极图案：以在Z轴方向上与馈电导体图案12B相向的方式配置，并以电容电极图案14B与分支布线152B直接连接的状态使分支布线152B贯通电容电极图案14B。根据该结构，针对馈电点122B的电容耦合部构成了由电容电极图案14B和馈电导体图案12B中的位于开口部123B的外周部的区域将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。由此，能够维持贴片天线10B的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点122B与分支布线152B的电容耦合。
也就是说，能够通过分支布线151B与分支布线152B的线路长度差LB来将向馈电导体图案11B的馈电点111B与馈电点112B馈送的第一频带的高频信号的相位差设定为大致相反的相位。另一方面，能够通过上述线路长度差LB与电容耦合部的容量值的组合来将向馈电导体图案12的馈电点121与馈电点122馈送的第二频带的高频信号的相位差设定为大致相反的相位。
根据馈电布线15B的结构，能够通过两个分支布线151B和152B来传递向馈电点111B、112B、121B以及馈电点122B馈送的高频信号，并且能够独立地设定向馈电导体图案11B的馈电点111B与馈电点112B馈送的第一频带的高频信号的相位差和向馈电导体图案12B的馈电点121B与馈电点122B馈送的第二频带的高频信号的相位差。
另外，如图10B所示，馈电布线15C形成于电介质层20，具有从分支点150C分支出的分支布线151C和152C。馈电布线15C是从与RFIC 3的连接节点起到馈电点111C和112C为止的布线。分支布线151C是从分支点150C起到馈电点111C为止的布线，分支布线152C是从分支点150C起到馈电点112C为止的布线。关于从馈电布线15C向馈电点111C、112C、121C以及馈电点122C馈电的结构，与从馈电布线15B向馈电点111B、112B、121B以及馈电点122B馈电的结构相同，因此省略说明。
如图10A和图10B所示，针对馈电点122C的电容耦合部具有开口部123C、电容电极图案14C以及馈电导体图案12B。关于针对馈电点122C的电容耦合部的结构，与针对馈电点122B的电容耦合部的结构相同，因此省略说明。
根据馈电布线15C的结构，通过两个分支布线151C和152C来传递向馈电点111C、112C、121C以及馈电点122C馈送的高频信号，并且能够独立地设定向馈电导体图案11B的馈电点111C与馈电点112C馈送的第一频带的高频信号的相位差和向馈电导体图案12B的馈电点121C与馈电点122C馈送的第二频带的高频信号的相位差。
也就是说，向两个馈电导体图案11B和12B分别馈送两组大致相反相位的高频信号。因此，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率针对两个频带分别辐射具有正交的两个极化方向的电波的小型的贴片天线10B。
此外，针对馈电点122B的电容耦合部和针对馈电点122C的电容耦合部的结构为与实施方式1中的针对馈电点122的电容耦合部140的结构相同的结构，但是也可以是与实施方式2中的针对馈电点122A的电容耦合部140A的结构相同的结构。
另外，在本实施方式所涉及的贴片天线10B中，示出如下结构：利用馈电布线15B向馈电导体图案11B的馈电点111B和112B进行直接馈电，向馈电导体图案12B的馈电点121B进行直接馈电，向馈电点122B进行电容馈电，并且，利用馈电布线15C向馈电导体图案11B的馈电点111C和112C进行直接馈电，向馈电导体图案12B的馈电点121C进行直接馈电，向馈电点122C进行电容馈电。然而，本实施方式所涉及的贴片天线10B仅具备特征性的馈电布线15B和15C中的任一方即可。例如，馈电导体图案12B的馈电点122B和122C中的一方也可以不是经由电容耦合部被进行电容馈电，而是被进行直接馈电。
(实施方式4)
在实施方式1～3中，示出对第一馈电导体的馈电点进行直接馈电的贴片天线的结构，但是在本实施方式中，说明对第一馈电导体的馈电点进行电容馈电的贴片天线的结构。
[4.1贴片天线的结构]
图11是实施方式4所涉及的贴片天线10C的外观立体图。另外，图12A是实施方式4所涉及的贴片天线10C的省略了馈电导体图案11C和电介质层20的情况下的主要部分立体图。另外，图12B是实施方式4所涉及的贴片天线10C的省略了馈电导体图案11C和12C以及电介质层20的情况下的主要部分立体图。另外，图12C是实施方式4所涉及的贴片天线10C的截面图。此外，图12C是向包含图11的C-C线的Z轴负方向切断的情况下的贴片天线10C的截面图。此外，在图12C中，为了明确地示出馈电导体图案11C、12C、电容电极图案14D、17A、17B、分支布线151D和152D的配置关系，省略了接地导体图案13C的显示。
如图11所示，贴片天线10C具备电介质层20、接地导体图案13C、馈电导体图案11C和12C以及馈电布线15D和15E。本实施方式所涉及的贴片天线10C与实施方式3所涉及的贴片天线10B相比，用于对第一馈电导体的馈电点进行电容馈电而不进行直接馈电的结构不同。下面，关于本实施方式所涉及的贴片天线10C，省略关于与实施方式3所涉及的贴片天线10B相同的结构的说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图11所示，馈电导体图案11C是以与接地导体图案13C相向的方式(以大致平行的方式)配置于电介质层20上的面状的第一馈电导体。馈电导体图案11C具有馈电点111D(第一馈电点)和馈电点112D(第二馈电点)，在俯视观察馈电导体图案11C的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点111D和馈电点112D相对于馈电导体图案11C的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点111D和馈电点112D分别是馈电导体图案11C中的最接近馈电布线15D的区域。并且，馈电导体图案11C具有馈电点111E(第五馈电点)和馈电点112E(第六馈电点)，在上述俯视观察时，馈电点111E和馈电点112E相对于馈电导体图案11C的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点111E和馈电点112E分别是馈电导体图案11C中的最接近馈电布线15E的区域。另外，在上述俯视观察时，将馈电点111E与馈电点112E连结的虚拟线同将馈电点111D与馈电点112D连结的虚拟线正交。
如图12A所示，馈电导体图案12C是以与接地导体图案13C及馈电导体图案11C相向的方式(以大致平行的方式)配置于电介质层20上的面状的第二馈电导体。馈电导体图案12C具有馈电点121D(第三馈电点)和馈电点122D(第四馈电点)，在俯视观察馈电导体图案12C的情况下(在从Z轴正侧观看负侧的情况下)，馈电点121D和馈电点122D相对于馈电导体图案12C的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点121D是馈电导体图案12C上的、馈电布线15D与馈电导体图案12C交叉的点。另外，馈电点122D是馈电导体图案12C中的最接近馈电布线15D的区域。并且，馈电导体图案12C具有馈电点121E(第七馈电点)和馈电点122E(第八馈电点)，在上述俯视观察时，馈电点121E和馈电点122E相对于馈电导体图案12C的中心点位于彼此相反侧的位置。馈电点121E是馈电导体图案12C上的、馈电布线15E与馈电导体图案12C交叉的点。另外，馈电点122E是馈电导体图案12C中的最接近馈电布线15E的区域。另外，在上述俯视观察时，将馈电点121E与馈电点122E连结的虚拟线同将馈电点121D与馈电点122D连结的虚拟线正交。
另外，馈电导体图案11C的馈电点111D和馈电点112D相对于中心点在Y轴方向上错开地配置，馈电导体图案12C的馈电点121D和馈电点122D相对于中心点在Y轴方向上错开地配置。由此，馈电导体图案11C和12C的第一极化方向为Y轴方向，极化面为YZ面。
并且，馈电导体图案11C的馈电点111E和馈电点112E相对于中心点在X轴方向上错开地配置，馈电导体图案12C的馈电点121E和馈电点122E相对于中心点在X轴方向上错开地配置。由此，馈电导体图案11C和12C的第二极化方向为X轴方向，极化面为XZ面。
在此，如图12C所示，馈电导体图案11C的馈电点111D被从配置于分支布线151D的端部的电容电极图案17A进行电容馈电。另外，如图12C所示，馈电导体图案11C的馈电点112D被从配置于分支布线152D的端部的电容电极图案17B进行电容馈电。另外，馈电导体图案12C的馈电点121D被从馈电布线15D(第一馈电布线)进行直接馈电，馈电导体图案12C的馈电点122D被从馈电布线15D(第一馈电布线)进行电容馈电。
另外，馈电导体图案11C的馈电点111E被从配置于分支布线152E的端部的电容电极图案17D进行电容馈电。另外，馈电导体图案11C的馈电点112E被从配置于分支布线151E的端部的电容电极图案17C进行电容馈电。另外，馈电导体图案12C的馈电点121E被从馈电布线15E(第二馈电布线)进行直接馈电，馈电导体图案12C的馈电点122E被从馈电布线15E(第二馈电布线)进行电容馈电。
根据上述结构，通过从馈电布线15D进行的馈电，能够从馈电导体图案11C辐射具有第一极化方向的第一频带的电波，并且从馈电导体图案12C辐射具有第一极化方向的第二频带的电波。另外，通过从馈电布线15E进行的馈电，能够从馈电导体图案11C辐射具有与第一极化方向正交的第二极化方向的第一频带的电波，并且从馈电导体图案12C辐射具有第二极化方向的第二频带的电波。也就是说，能够从馈电导体图案11C辐射正交的两个极化方向的第一频带的电波，并且能够从馈电导体图案12C辐射正交的两个极化方向的第二频带的电波。
此外，馈电布线15D和15E的结构与实施方式3所涉及的馈电布线15B和15C的结构大致相同。下面，关于馈电布线15D和15E的结构，以与实施方式3所涉及的馈电布线15B和15C的结构不同的点为中心进行说明。
如图12A和图12B所示，针对馈电点122D的电容耦合部具有开口部123D、电容电极图案14D以及馈电导体图案12C。开口部123D位于形成馈电导体图案12C的平面上，是没有形成馈电导体图案12C且用于使分支布线152D贯通的第一开口部。电容电极图案14D是如下的面状的电极图案：以在Z轴方向上与馈电导体图案12C相向的方式配置，并以电容电极图案14D与分支布线152D直接连接的状态使分支布线152D贯通电容电极图案14D。根据该结构，针对馈电点122D的电容耦合部构成了由电容电极图案14D和馈电导体图案12C中的位于开口部123D的外周部的区域将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。由此，能够维持贴片天线10C的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点122D与分支布线152D的电容耦合。
如图12A和图12B所示，针对馈电点122E的电容耦合部具有开口部123E、电容电极图案14E以及馈电导体图案12C。关于针对馈电点122E的电容耦合部的结构，与针对馈电点122D的电容耦合部的结构相同，因此省略说明。
如图11、图12A、图12B以及图12C所示，针对馈电点111D的电容耦合部具有电容电极图案17A和馈电导体图案11C。电容电极图案17A是如下的面状的电极图案：以在Z轴方向上与馈电导体图案11C相向的方式配置，且与分支布线151D的端部直接连接。根据该结构，针对馈电点111D的电容耦合部构成了由电容电极图案17A和馈电导体图案11C将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。由此，能够维持贴片天线10C的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点111D与分支布线151D的电容耦合。
如图11、图12A、图12B以及图12C所示，针对馈电点112D的电容耦合部具有电容电极图案17B和馈电导体图案11C。电容电极图案17B是如下的面状的电极图案：以在Z轴方向上与馈电导体图案11C相向的方式配置，且与分支布线152D的端部直接连接。根据该结构，针对馈电点112D的电容耦合部构成了由电容电极图案17B和馈电导体图案11C将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。由此，能够维持贴片天线10C的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点112D与分支布线152D的电容耦合。
如图11、图12A以及图12B所示，针对馈电点111E的电容耦合部具有电容电极图案17D和馈电导体图案11C。电容电极图案17D是如下的面状的电极图案：以在Z轴方向上与馈电导体图案11C相向的方式配置，且与分支布线152E的端部直接连接。根据该结构，针对馈电点111E的电容耦合部构成了由电容电极图案17D和馈电导体图案11C将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。由此，能够维持贴片天线10C的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点111E与分支布线152E的电容耦合。
如图11、图12A以及图12B所示，针对馈电点112E的电容耦合部具有电容电极图案17C和馈电导体图案11C。电容电极图案17C是如下的面状的电极图案：以在Z轴方向上与馈电导体图案11C相向的方式配置，且与分支布线151E的端部直接连接。根据该结构，针对馈电点112E的电容耦合部构成了由电容电极图案17C和馈电导体图案11C将电介质层20的一部分夹在中间而形成的平行平板型的电容。由此，能够维持贴片天线10C的小型化(省面积化)，并且能够实现馈电点112E与分支布线151E的电容耦合。
根据上述结构，能够向两个馈电导体图案11C和12C分别馈送两组大致相反相位的高频信号。因此，能够提供能够以优异的指向性的对称性和高的交叉极化鉴别率针对两个频带分别辐射具有正交的两个极化方向的电波的小型的贴片天线10C。
此外，本实施方式所涉及的贴片天线10C优选被应用于在取天线匹配方面电容馈电更有利的情况。另外，作为针对高频侧的馈电导体图案11C的馈电方法，当应用电容馈电时，馈电导体图案11C与馈电导体图案12C为松耦合，能够抑制馈电导体图案11C和馈电导体图案12C的天线特性的劣化。
(其它实施方式等)
以上列举实施方式1～4来说明了本发明所涉及的天线元件、天线模块以及通信装置，但是本发明的天线元件、天线模块以及通信装置不限定于上述实施方式。将上述实施方式中的任意的构成要素组合而实现的其它的实施方式、在不脱离本发明的宗旨的范围内对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的变形例、内置有本公开的天线元件、天线模块以及通信装置的各种设备也包括在本发明中。
例如，本发明所涉及的天线元件也可以除了具备上述实施方式中说明的贴片天线以外，还具备所谓的切口天线或偶极天线。
另外，例如，实施方式1～4所涉及的贴片天线还能够应用于大规模天线(MassiveMIMO)系统。有望在5G(第五代移动通信系统)中使用的无线传输技术之一是Phantom Cell与大规模天线系统的组合。Phantom Cell是将用于在低频带的宏基站(Macro Cell)与高频带的小基站(Small Cell)之间确保通信的稳定性的控制信号和作为高速数据通信的对象的数据信号分离的网络结构。在各Phantom Cell设置大规模天线的天线装置。大规模天线系统是用于在毫米波段等中提高传输品质的技术，通过对从各贴片天线发送的信号进行控制，来控制贴片天线的指向性。另外，大规模天线系统由于使用大量的贴片天线，因此能够生成灵敏的指向性的波束。通过提高波束的指向性，即使是高频带也能够使电波辐射至一定程度远的距离，并且能够减少基站间的干扰而提高频率利用效率。
另外，实施方式1～4所涉及的贴片天线设为具有电介质层的结构，但是本发明所涉及的贴片天线也可以不使用电介质层而由金属板形成。因此，在具有多个上述贴片天线的天线装置中，该多个贴片天线不仅形成于同一电介质层，也可以形成于同一基板，另外，上述多个贴片天线的一部分也可以形成于与电介质层不同的其它构件(例如壳体等)。
产业上的可利用性
本发明作为支持多波段的天线元件能够广泛地利用于毫米波段移动体通信系统及大规模天线系统等通信设备。
附图标记说明
1、1A：天线模块；2：基带信号处理电路(BBIC)；3：RF信号处理电路(RFIC)；4：阵列天线；5：通信装置；10、10A、10B、10C：贴片天线；11、11A、11B、11C、12、12A、12B、12C：馈电导体图案；13、13A、13B、13C：接地导体图案；14、14B、14C、14D、14E、17A、17B、17C、17D：电容电极图案；15、15A、15B、15C、15D、15E：馈电布线；16、16A：连接节点；20：电介质层；31A、31B、31C、31D、33A、33B、33C、33D、37：开关；32AR、32BR、32CR、32DR：低噪声放大器；32AT、32BT、32CT、32DT：功率放大器；34A、34B、34C、34D：衰减器；35A、35B、35C、35D：移相器；36：信号合成/分波器；38：混频器；39：放大电路；111、111A、111B、111C、111D、111E、112、112A、112B、112C、112D、112E、121、121A、121B、121C、121D、121E、122、122A、122B、122C、122D、122E：馈电点；123B、123C、123D、123E、141、141A：开口部；140、140A：电容耦合部；150、150A、150B、150C、150D、150E：分支点；151、151A、151B、151C、151D、151E、152、152A、152B、152C、152D、152E：分支布线。

Claims (15)

1.一种天线元件，具备：
面状的接地导体，其被设定为接地电位；
面状的第一馈电导体，其以与所述接地导体相向的方式配置；
面状的第二馈电导体，其以与所述接地导体相向的方式配置；以及
第一馈电布线，其用于向所述第一馈电导体和所述第二馈电导体传递高频信号，
其中，所述第一馈电导体和所述第二馈电导体相对于所述接地导体配置在同一侧，且所述第一馈电导体和所述第二馈电导体具有互不相同的大小，
所述第一馈电导体具有被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第一馈电点和被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第二馈电点，
所述第二馈电导体具有被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第三馈电点和被从所述第一馈电布线进行电容馈电的第四馈电点，
在俯视观察所述第一馈电导体的情况下，所述第二馈电点相对于所述第一馈电导体的中心点位于与所述第一馈电点相反的一侧，
在俯视观察所述第二馈电导体的情况下，所述第四馈电点相对于所述第二馈电导体的中心点位于与所述第三馈电点相反的一侧，
利用所述第一馈电布线将第一频带的高频信号以大致相反的相位传递至所述第一馈电点和所述第二馈电点，
利用所述第一馈电布线将与所述第一频带不同的第二频带的高频信号以大致相反的相位传递至所述第三馈电点和所述第四馈电点。
2.根据权利要求1所述的天线元件，其中，
还具备电介质层，所述电介质层用于配置所述接地导体、所述第一馈电导体以及所述第二馈电导体，
所述第一馈电布线形成于所述电介质层，具有从分支点分支出的第一分支布线和第二分支布线，
所述第一馈电点与所述第一分支布线直接连接，
所述第三馈电点与所述第一分支布线直接连接，
所述第二馈电点与所述第二分支布线直接连接，
所述第四馈电点与所述第二分支布线通过电容耦合电连接。
3.根据权利要求1所述的天线元件，其中，
所述接地导体、所述第二馈电导体以及第一馈电导体按此顺序进行配置，
所述第二馈电导体在所述第四馈电点处具有开口部，该开口部用于使所述第一馈电布线以与所述第二馈电导体隔开间隙的方式贯通该第二馈电导体。
4.根据权利要求3所述的天线元件，其中，
还具有面状的电容电极，所述面状的电容电极位于所述第二馈电导体与所述接地导体之间，且被配置成在俯视观察所述第二馈电导体的情况下覆盖所述开口部，并以所述面状的电容电极与所述第一馈电布线直接连接的状态使所述第一馈电布线贯通所述面状的电容电极。
5.根据权利要求3所述的天线元件，其中，
在俯视观察所述第一馈电导体和所述第二馈电导体的情况下，所述第二馈电点与所述第四馈电点位于相互错开的位置，
在所述开口部内，所述第一馈电布线的一部分沿着延伸设置有所述第二馈电导体的平面进行配置。
6.根据权利要求1所述的天线元件，其中，
所述第一频带位于比所述第二频带高的高频侧，
所述第一馈电导体的将所述第一馈电点与所述第二馈电点连结的方向上的电长度比所述第二馈电导体的将所述第三馈电点与所述第四馈电点连结的方向上的电长度短。
7.根据权利要求1所述的天线元件，其中，
所述接地导体、所述第一馈电导体以及所述第二馈电导体按此顺序进行配置。
8.根据权利要求7所述的天线元件，其中，
所述第一频带位于比所述第二频带低的低频侧，
所述第一馈电导体的将所述第一馈电点与所述第二馈电点连结的方向上的电长度比所述第二馈电导体的将所述第三馈电点与所述第四馈电点连结的方向上的电长度长。
9.根据权利要求1、6～8中的任一项所述的天线元件，其中，
所述第一馈电导体还具有第五馈电点和第六馈电点，
所述第二馈电导体还具有第七馈电点和第八馈电点，
所述天线元件还具备第二馈电布线，所述第二馈电布线用于向所述第五馈电点、所述第六馈电点、所述第七馈电点以及所述第八馈电点传递高频信号，
在俯视观察所述第一馈电导体的情况下，所述第六馈电点相对于所述第一馈电导体的中心点位于与所述第五馈电点相反的一侧，并且所述第五馈电点和所述第六馈电点以将所述第五馈电点与所述第六馈电点连结的虚拟线同将所述第一馈电点与所述第二馈电点连结的虚拟线正交的方式进行配置，
在俯视观察所述第二馈电导体的情况下，所述第八馈电点相对于所述第二馈电导体的中心点位于与所述第七馈电点相反的一侧，并且所述第七馈电点和所述第八馈电点以将所述第七馈电点与所述第八馈电点连结的虚拟线同将所述第三馈电点与所述第四馈电点连结的虚拟线正交的方式进行配置。
10.根据权利要求9所述的天线元件，其中，
从所述第二馈电布线向所述第五馈电点和所述第六馈电点进行直接馈电，
从所述第二馈电布线向所述第七馈电点进行直接馈电，
从所述第二馈电布线向所述第八馈电点进行电容馈电，
利用所述第二馈电布线将所述第一频带的高频信号以大致相反的相位传递至所述第五馈电点和所述第六馈电点，
利用所述第二馈电布线将所述第二频带的高频信号以大致相反的相位传递至所述第七馈电点和所述第八馈电点。
11.根据权利要求1所述的天线元件，其中，
具备被排列成一维状或二维状的多个所述天线元件，
多个所述天线元件形成于同一基板。
12.一种天线元件，具备：
面状的接地导体，其被设定为接地电位；
面状的第一馈电导体，其以与所述接地导体相向的方式配置；
面状的第二馈电导体，其以与所述接地导体相向的方式配置；以及
第一馈电布线，其用于向所述第一馈电导体和所述第二馈电导体传递高频信号，
其中，所述第一馈电导体和所述第二馈电导体相对于所述接地导体配置在同一侧，且所述第一馈电导体和所述第二馈电导体具有互不相同的大小，
所述第一馈电导体具有被从所述第一馈电布线进行电容馈电的第一馈电点和被从所述第一馈电布线进行电容馈电的第二馈电点，
所述第二馈电导体具有被从所述第一馈电布线进行直接馈电的第三馈电点和被从所述第一馈电布线进行电容馈电的第四馈电点，
在俯视观察所述第一馈电导体的情况下，所述第二馈电点相对于所述第一馈电导体的中心点位于与所述第一馈电点相反的一侧，
在俯视观察所述第二馈电导体的情况下，所述第四馈电点相对于所述第二馈电导体的中心点位于与所述第三馈电点相反的一侧，
利用所述第一馈电布线将第一频带的高频信号以大致相反的相位传递至所述第一馈电点和所述第二馈电点，
利用所述第一馈电布线将与所述第一频带不同的第二频带的高频信号以大致相反的相位传递至所述第三馈电点和所述第四馈电点。
13.根据权利要求12所述的天线元件，其中，
具备被排列成一维状或二维状的多个所述天线元件，
多个所述天线元件形成于同一基板。
14.一种天线模块，具备：
根据权利要求1～13中的任一项所述的天线元件；以及
馈电电路，其向所述第一馈电导体和所述第二馈电导体馈送高频信号，
其中，所述第一馈电导体和所述第二馈电导体中的一方形成于电介质层的第一主表面，
所述接地导体形成于所述电介质层的与所述第一主表面相背向的第二主表面，
所述馈电电路形成于所述电介质层的所述第二主表面侧。
15.一种通信装置，具备：
根据权利要求1～13中的任一项所述的天线元件；以及
射频信号处理电路，其向所述第一馈电导体和所述第二馈电导体馈送高频信号，
其中，所述射频信号处理电路具备：
移相电路，其使高频信号移相；
放大电路，其将所述高频信号放大；以及
开关元件，其用于切换供所述高频信号传播的信号路径与所述天线元件的连接。
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