CN112534643A - 天线装置 - Google Patents

天线装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112534643A
CN112534643A CN201980051558.3A CN201980051558A CN112534643A CN 112534643 A CN112534643 A CN 112534643A CN 201980051558 A CN201980051558 A CN 201980051558A CN 112534643 A CN112534643 A CN 112534643A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna device
feeding
dielectric substrate
antenna
feeding element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980051558.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112534643B (zh
Inventor
须藤薫
尾仲健吾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN112534643A publication Critical patent/CN112534643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112534643B publication Critical patent/CN112534643B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/35—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using two or more simultaneously fed points
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0414—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna in a stacked or folded configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/005—Patch antenna using one or more coplanar parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/065—Patch antenna array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/08—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart the units being spaced along or adjacent to a rectilinear path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

天线装置(120)包括接地电极(GND)、供电元件(121)以及寄生元件(122)。接地电极(GND)具有包含沿着第1方向延伸的第1边和沿着与该第1方向正交的第2方向延伸的第2边的大致长方形的平面形状。供电元件(121)具有大致矩形的平面形状，形成为各边与第1方向或第2方向平行。寄生元件(122)与供电元件(121)的与第1边平行的边相对地形成。供电元件(121)构成为辐射在第1方向上激励的第1极化波和在第2方向上激励的第2极化波。第1边的长度比第2边的长度长。

Description

天线装置
技术领域
本公开涉及一种天线装置，更特定而言，涉及一种改善带有寄生元件的天线装置的特性的技术。
背景技术
在平板形状的贴片天线中，已知通过在供电元件的周围配置无源元件(寄生元件)来调整天线特性的结构。
在日本特开2008-312263号公报(专利文献1)中，公开了以下结构：一种平板形状的微带天线，其中，在供电元件的周围配置多个无源元件，使用开关将无源元件选择性地连接于接地电极。在日本特开2008-312263号公报(专利文献1)的结构中，通过变更连接于接地电极的无源元件，能够调整从天线辐射的电波的波束方向。
此外，在日本特开2003-8337号公报(专利文献2)中，公开了以下结构：一种构成为辐射垂直极化波和水平极化波这两种极化波的微带天线，其中，与正方形的平板状的接地导体的左右和上下的边相邻地配置线状的无源元件。在日本特开2003-8337号公报(专利文献2)的结构中，通过调整无源元件的长度、宽度以及无源元件间的间隙，对于垂直极化波和水平极化波各自而言，能够使水平面半角值和垂直面半角值匹配，能够使两极化波的收发区域均匀化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-312263号公报
专利文献2：日本特开2003-8337号公报
发明内容
发明要解决的问题
通常，若在贴片天线的供电元件的周围配置无源元件(寄生元件)，则能够使从天线辐射的电波的频段宽频化。但是，在由于供供电元件配置的介电体基板的尺寸的制约等而导致相对于辐射元件(供电元件+无源元件)的尺寸而言不能确保充分的接地面积的情况下，与接地面积足够大的情况相比，从天线辐射的电波的波束宽度较窄，可能有时不能得到期望的天线特性。
本公开是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，在能够辐射多个极化波的天线装置中，在基板尺寸存在制约的情况下，平衡良好地实现频段的宽频化和波束宽度的广角化。
用于解决问题的方案
本公开的天线装置包括接地电极、供电元件以及寄生元件。接地电极具有包含沿着第1方向延伸的第1边和沿着与该第1方向正交的第2方向延伸的第2边的大致长方形的平面形状。供电元件具有大致矩形的平面形状，形成为各边与第1方向或第2方向平行。寄生元件在从供电元件的法线方向俯视天线装置的情况下与供电元件的与第1边平行的边相对地形成。供电元件构成为辐射在第1方向上激励的第1极化波和在第2方向上激励的第2极化波。第1边的长度比第2边的长度长。
发明的效果
在本公开的天线装置中，对于与长方形形状的接地电极相对地配置的供电元件的将长边(第1边)方向作为激励方向的极化波(第1极化波)配置寄生元件，对于将短边(第2边)方向作为激励方向的极化波(第2极化波)不配置寄生元件。由此，对于将介电体基板的尺寸的制约比较大的方向作为激励方向的极化波(第2极化波)，能够抑制波束宽度变窄，对于将介电体基板的尺寸的制约比较小的方向作为激励方向的极化波(第1极化波)，能够利用寄生元件谋求宽频化。因而，在能够辐射多个极化波的天线装置中，在基板尺寸存在制约的情况下，能够平衡良好地实现频段的宽频化和波束宽度的广角化。
附图说明
图1是应用实施方式1的天线装置的通信装置的框图。
图2是图1的天线模块的俯视图和剖视图。
图3是比较例1的天线模块的俯视图。
图4是用于说明实施方式1和比较例的天线模块的天线特性的差异的图。
图5是实施方式2的天线装置的立体图。
图6是用于说明图5的天线装置的波束成形的增益特性的图。
图7是比较例2的天线装置的立体图。
图8是用于说明图7的天线装置的波束成形的增益特性的图。
图9是变形例的天线装置的俯视图。
图10是实施方式3的天线装置的立体图。
图11是包含实施方式4的天线装置的天线模块的俯视图和剖视图。
图12是包含实施方式5的天线装置的天线模块的第1例的剖视图。
图13是包含实施方式5的天线装置的天线模块的第2例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本公开的实施方式。另外，对于图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
[实施方式1]
(通信装置的基本结构)
图1是应用本实施方式1的天线装置120的通信装置10的框图的一例。通信装置10例如是手机、智能手机或平板电脑等便携终端、具备通信功能的个人计算机等。
参照图1，通信装置10包括天线模块100和构成基带信号处理电路的BBIC 200。天线模块100包括作为供电电路的一例的RFIC 110和天线装置120。通信装置10将从BBIC 200传输到天线模块100的信号上变频为高频信号而从天线装置120辐射，并且将利用天线装置120接收的高频信号下变频而利用BBIC 200处理信号。
在图1中，为了容易说明，仅示出与构成天线装置120的多个供电元件121中的4个供电元件121对应的结构，省略与具有同样的结构的其他供电元件121对应的结构。另外，在图1中，示出天线装置120由配置为二维的阵列状的多个供电元件121形成的例子，但供电元件121不需要一定是多个，也可以是由1个供电元件121形成天线装置120的情况。在本实施方式中，供电元件121是具有大致正方形的平板形状的贴片天线。另外，供电元件121的形状也可以是大致长方形。
RFIC 110包括开关111A～111D、113A～113D、117、功率放大器112AT～112DT、低噪声放大器112AR～112DR、衰减器114A～114D、移相器115A～115D、信号合成/分波器116、混频器118以及放大电路119。
在发送高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D向功率放大器112AT～112DT侧切换，并且开关117连接于放大电路119的发送侧放大器。在接收高频信号的情况下，开关111A～111D、113A～113D向低噪声放大器112AR～112DR侧切换，并且开关117连接于放大电路119的接收侧放大器。
从BBIC 200传输的信号被放大电路119放大，被混频器118上变频。作为上变频而得到的高频信号的发送信号被信号合成/分波器116分波成4个信号，通过4个信号路径，向彼此不同的供电元件121供给。此时，通过分别地调整配置于各信号路径的移相器115A～115D的移相度，能够调整天线装置120的方向性。
作为利用各供电元件121接收的高频信号的接收信号分别经由不同的4个信号路径，被信号合成/分波器116合波。合波而得到的接收信号被混频器118下变频，被放大电路119放大而向BBIC 200传输。
RFIC 110例如形成为包含上述电路结构的单芯片的集成电路部件。或者，也可以是，对于RFIC 110的与各供电元件121对应的设备(开关、功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器)，针对每个对应的供电元件121形成为单芯片的集成电路部件。
(天线模块的构造)
使用图2，说明天线模块100的更详细的构造。在图2的(a)中，示出天线模块100的俯视图。图2的(b)和图2的(c)分别示出图2的(a)的线I-I和线II-II处的剖视图。
参照图2，天线模块100的天线装置120除了包含供电元件121之外，还包含作为无源元件的寄生元件122X、介电体基板130、供电线140X、140Y以及接地电极GND。
另外，在图2和后述的图3、图11～图13中，为了容易说明，说明在天线装置120仅配置有1个供电元件121的情况，但也可以如图5、图7、图9以及图10的天线装置所示那样是多个供电元件121配置为阵列状的结构。此外，在以下的说明中，有时将供电元件121和无源元件统称为“辐射元件”。
介电体基板130例如是环氧、聚酰亚胺等的树脂形成为多层构造而成的基板。此外，介电体基板130也可以由具有更低的介电常数的液晶聚合物(Liquid CrystalPolymer：LCP)、氟类树脂、或者低温共烧陶瓷(LTCC：Low Temperature Co-firedCeramics)等形成。并且，介电体基板130也可以是具有挠性的挠性基板。
另外，介电体基板为多层构造并非必需的结构。例如，在辐射元件和接地电极并非形成于介电体基板的内部而是形成于表面和/或背面且辐射元件和接地电极仅由导通孔连接的情况下，介电体基板也可以是单层构造。
介电体基板130具有大致长方形的平面形状，具有沿着图2中的X轴方向(第1方向)延伸的第1边和沿着与X轴正交的Y轴方向(第2方向)延伸的第2边。第1边是具有Lx的长度的长方形的长边。第2边是具有Ly的长度的长方形的短边。在介电体基板130的背面132侧形成有具有与介电体基板130大致相同的平面形状的接地电极GND。另外，接地电极GND也可以形成于靠近介电体基板130的背面132的内部的层。
在介电体基板130的背面132隔着钎焊凸块(未图示)等导电构件配置有RFIC 110。
供电元件121以各边与X轴方向或Y轴方向平行的方式形成于介电体基板130的表面131的中央部附近。供电线140X、140Y将从RFIC 110供给的高频信号向供电元件121传输。供电线140X连接于供电元件121的供电点SPX，供电线140Y连接于供电元件121的供电点SPY。
供电点SPX设于自供电元件121的中心向X轴的正方向偏移的位置。通过从RFIC110经由供电线140X供给高频信号，从而从供电元件121辐射将X轴方向作为激励方向的极化波(第1极化波)。供电点SPY设于自供电元件121的中心向Y轴的负方向偏移的位置(即，相对于供电元件121的中心将供电点SPX向逆时针方向旋转90°而到达的位置)。通过从RFIC110经由供电线140Y供给高频信号，从而从供电元件121辐射将Y轴方向作为激励方向的极化波(第2极化波)。
寄生元件122X(第1寄生元件)形成于与供电元件121的与X轴方向平行的边相对且分开预定距离的位置。通过设置这样的寄生元件122X，能够扩大将X轴方向作为激励方向的第1极化波的带宽。
通常，作为天线所要求的特性，有从天线辐射的电波的频段的宽频化、辐射区域的宽频化(波束宽度的广角化)以及辐射的电波的高收益化(高增益化)。其中，在观察波束宽度与增益的关系的情况下，若向天线供给的电力(即，能量)相同，则处于在波束宽度变窄时最大增益变高、在波束宽度变宽时最大增益变低这样的此消彼长的关系。此外，已知波束宽度与天线尺寸关联，天线尺寸越大则波束宽度越窄，天线尺寸越小则波束宽度越宽。
在此，天线尺寸既由辐射元件的物理的大小决定，但也由辐射元件与介电体基板(接地电极)的相对的尺寸比影响。例如，在辐射元件为相同的大小的情况下，若接地电极足够大，则天线尺寸相对变小，相反，若接地电极变小，则天线尺寸相对变大。因此，即使是相同的大小的辐射元件，也会随着基板(接地电极)变小、天线尺寸相对地变大而波束宽度变窄。因而，在如图2所示的天线模块100那样不能说介电体基板130的Y轴方向的尺寸Ly相对于供电元件121的尺寸而言足够大的情况下，辐射元件(供电元件+寄生元件)的尺寸越大，在Y轴方向上激励的第2极化波的波束宽度越窄。
在将天线的辐射元件的辐射面积设为S、将辐射的电波的波长设为λ的情况下，从天线辐射的电波的最大增益G通常能够表示为式(1)。
G＝4πS/λ2…(1)
如上所述，若天线的增益变大则波束宽度变窄，因此若辐射面积S(即，天线尺寸)变大则波束宽度变窄。
因此，在本实施方式1中，对于介电体基板的尺寸的制约比较小的方向设置寄生元件来谋求宽频化，另一方面，对于介电体基板的尺寸的制约较大的方向不设置寄生元件，抑制波束宽度变窄。
图3示出作为比较例1的除了图2的结构以外还具有将Y轴方向作为激励方向的第2极化波用的寄生元件122Y的天线模块100#的俯视图。即，在比较例1的天线模块100#中，在与供电元件121的与Y轴方向平行的边相对的位置还形成有寄生元件122Y。
图4是表示在图2中示出的实施方式1的情况和在图3中示出的比较例1的情况的电波的辐射角度与增益的关系的图。图4的横轴表示供电元件121的辐射面与电波的辐射方向所成的角度，纵轴表示增益。横轴的辐射角度为90°的情况与供电元件121的法线方向对应。另外，在图4中，实线LN1是实施方式1的情况的模拟结果，虚线LN2是比较例1的情况的模拟结果。
参照图4，若将增益大于0dBi的辐射角度作为波束宽度，则实施方式1的情况的波束宽度BW1比比较例1的情况的波束宽度BW2宽。这样，通过不设置针对介电体基板的尺寸的制约进一步变大的方向的极化波的寄生元件，能够抑制该极化波的波束宽度变窄。
另外，在将辐射的电波的考虑到介电体基板130的介电常数的有效波长设为λg的情况下，正方形状的供电元件121的一边的长度Lp能够由约λg/2表示(Lp≒λg/2)。在该情况下，对辐射的电波的波束宽度产生影响的介电体基板130的Y轴方向的尺寸Ly成为供电元件121的一边的长度的约2倍。即，波束宽度被限制的介电体基板的尺寸的范围设为λg/2＜Ly＜λg的情况。更详细而言，在考虑到与X轴方向的极化波相关的寄生元件122X时，若如图2那样将寄生元件122X间的尺寸设为Lr，则波束宽度被限制的介电体基板的尺寸的范围能够由Lr＜Ly＜λg表示。
[实施方式2]
在实施方式1中，说明了在天线装置配置有1个供电元件的情况的例子。
在实施方式2中，说明多个供电元件排列为阵列状的情况的例子。在阵列天线中，通过调整向相邻的供电元件供给的高频电力的相位，能够进行变更由天线整体辐射的电波的方向性(辐射角度)的波束成形。
图5是实施方式2的天线装置120A的立体图。另外，在图5中，省略RFIC110的记载。
参照图5，在天线装置120A中，在介电体基板130上4个供电元件121在X轴方向上配置为一列。而且，对于各供电元件121，在与X轴方向平行的边相对的位置形成有寄生元件122X。另外，在图5的例子中，示出相邻的供电元件的供电点的位置旋转90°的形态，但各供电元件的供电点的位置也可以全部相同。
在这样的阵列天线中，如上所述，通过调整向相邻的供电元件供给的高频电力的相位，能够变更由天线整体辐射的电波的方向性(辐射角度)。但是，若从各供电元件辐射的电波的波束宽度变窄，则有时不能确保期望的辐射角度的增益。
图6是关于在图5中示出的天线装置120A表示通过波束成形而改变辐射角度的情况的增益特性的一例的图。图6的(a)是表示将辐射方向设为介电体基板130的法线方向(即，Z轴方向)时的增益特性(实线LN11)的例子，图6的(b)是表示在XZ平面中将自Z轴－45°的方向作为辐射方向的情况的增益特性(实线LN12)的例子。如图6所示，在辐射角度为0°(即法线方向)的情况(图6的(a))和辐射角度为－45°的情况(图6的(b))中的任一情况下，作为对象的辐射角度的增益均比0dBi大。
另一方面，在如图7所示的比较例2的天线装置120A#那样对于各供电元件121还配置有与Y轴方向的极化波相关的寄生元件122Y的结构的情况下，在辐射角度为0°时能够确保充分的增益(图8的(a)的实线L21)，但在辐射角度为－45°时，作为对象的辐射角度的增益降低至0dBi附近(图8的(b)的实线L22)。
这样，在阵列天线中，通过不设置针对介电体基板的尺寸的制约进一步变大的方向的极化波的寄生元件，能够确保通过波束成形而改变辐射角度的情况的增益。
另外，在图5的例子中，说明了多个供电元件一维地排列的阵列天线的情况，但如图9所示的天线装置120B那样，在Y轴方向上也排列多个供电元件的二维排列构造的阵列天线的情况也是同样的。即，在介电体基板130的Y轴方向的尺寸比X轴方向的尺寸小的情况下，通过不设置与介电体基板的尺寸的制约变大的Y轴方向的极化波相关的寄生元件，能够确保进行波束成形的情况的增益。
[实施方式3]
在实施方式2中，说明了介电体基板是平面、向一方向辐射电波的阵列天线的例子。
在实施方式3中，说明介电体基板的局部弯折、能够向不同的方向辐射电波的阵列天线的例子。
图10是实施方式3的天线装置120C的立体图。在天线装置120C中，介电体基板130包含与图10的XY平面平行的第1部分135和自第1部分135的端部弯折且与图10的ZX平面平行的第2部分136。第1部分135的沿着X轴方向的边的长度为La，沿着Y轴方向的边的长度为Lb。此外，第2部分136的沿着X轴方向的边的长度同样为La，沿着Z轴方向的边的长度为Lc。这样的天线装置例如能够应用于智能手机这样的薄型的便携终端，第1部分135与搭载有显示画面的壳体的主面侧的天线对应，第2部分136与壳体的侧面侧的天线对应。
在介电体基板130的第1部分135和第2部分136分别配置有在X轴方向上排列的4个供电元件121。此外，在图10中未示出，但在第1部分135和第2部分136的背面侧配置有接地电极。配置于第1部分135的供电元件121(第2供电元件)的法线方向与配置于第2部分136的供电元件121(第1供电元件)的法线方向不同。
关于第1部分135的供电元件，将X轴方向作为激励方向的极化波和将Y轴方向作为激励方向的极化波向Z轴的正方向辐射。关于第2部分136的供电元件，将X轴方向作为激励方向的极化波和将Z轴方向作为激励方向的极化波向Y轴的负方向辐射。另外，如在实施方式2中说明的那样，通过波束成形，能够调整辐射的电波的相对于X轴方向的辐射角。
在此，第1部分135的沿着Y轴方向的边的长度Lb与第2部分136的沿着Z轴方向的边的长度Lc相比足够长(Lb＞Lc)。此外，第2部分136的沿着Z轴方向的边的长度Lc比辐射的电波的介电体基板130内的有效波长λg短(Lc＜λg)。即，如在实施方式1中说明的那样，在第1部分135中，不由介电体基板130的尺寸的制约对波束宽度产生影响，但在第2部分136中，由于介电体基板130的尺寸的制约而导致将Z轴方向作为激励方向的极化波的波束宽度变窄。因此，对于第1部分135的供电元件121，配置有两极化波用的寄生元件122X、122Y，但对于第2部分136的供电元件，仅配置有将X轴方向作为激励方向的极化波用的寄生元件122XA而未配置将Z轴方向作为激励方向的极化波用的寄生元件。
这样，在介电体基板的局部弯折、能够向不同的方向辐射电波的阵列天线中，根据供供电元件配置的介电体基板的尺寸而决定与各极化波方向对应的寄生元件的配置。由此，能够抑制从供电元件辐射的电波的波束宽度变窄，平衡良好地实现频段的宽频化和波束宽度的广角化。
另外，在图10中，说明了在介电体基板130的第1部分135和第2部分136分别配置有多个供电元件121的例子，但配置于第1部分135和/或第2部分136的供电元件121也可以是1个。
[实施方式4]
寄生元件基本上以扩大辐射的电波的带宽作为目的而配置。如上所述，在介电体基板的尺寸的制约较大的情况下，若为了确保期望的增益而通过不配置寄生元件来抑制波束宽度的窄角化，则可能有时不能实现期望的带宽。
在实施方式4中，说明在这样的情况下通过在从RFIC向供电元件传输高频信号的供电线设置短截线来实现期望的频段的例子。
图11是表示包含实施方式4的天线装置120D的天线模块100D的图。在图11的(a)中示出天线模块100D的俯视图，在图11的(b)中示出图11的(a)的线I-I处的剖视图。
参照图11，天线装置120D成为除了在图2中示出的天线装置120的结构以外在供电线140X设有短截线141且在供电线140Y设有短截线142的结构。短截线141、142作为使RFIC110与供电元件121之间的阻抗匹配的匹配电路发挥功能。因此，通过适当地调整短截线，能够降低由阻抗不匹配引起的损耗。因而，能够确保较宽的频段的增益，因此能够扩大辐射的电波的带宽。由此，特别是对于由于介电体基板130的尺寸的制约而未设置寄生元件的Y轴方向的极化波，能够容易实现期望的带宽。
另外，在图11中，对于与设置寄生元件122X的X轴方向的极化波相关的供电线140X也设有短截线141，但在能够由寄生元件122X实现期望的带宽的情况下，也可以不设置短截线141。此外，在图11的(b)的剖视图中，为了容易理解供电线上的短截线的连接位置，将短截线的厚度图示得比供电线的厚度厚，但短截线的厚度也可以与供电线的厚度相同。
[实施方式5]
在上述的实施方式中，说明了具有供电元件和配置于与供电元件相同的层的寄生元件作为辐射元件的天线装置的例子。
在实施方式5中，说明在介电体基板的与供电元件不同的层配置有无源元件的所谓的叠层型的天线装置的例子。
(第1例)
图12是表示包含实施方式5的第1例的天线装置120E的天线模块100E的剖视图。图12的(a)是与实施方式1的图2的(b)对应的图，是通过供电点SPX的线I-I处的剖视图。图12的(b)～图12的(d)分别是与实施方式1的图2的(c)对应的图，是通过供电点SPY的线II-II处的剖视图。另外，在图12中，未示出天线装置120E的俯视图，但是与实施方式1的图2的(a)同样的介电体基板130的尺寸。
参照图12，在天线装置120E中，供电元件121配置于介电体基板130的内部的层。而且，天线装置120E还包含配置于介电体基板130的表面131的无源元件125。另外，无源元件125也可以不自介电体基板130暴露。换言之，供电元件121形成于形成有无源元件125的层与形成有接地电极GND的层之间的层。
无源元件125具有大致正方形的平面形状。无源元件125的尺寸与供电元件121相同，或者比供电元件121小。在从介电体基板130的法线方向俯视天线装置120E的情况下，无源元件125的至少局部与供电元件121重叠。另外，无源元件125的形状也可以是大致长方形。
在天线装置120E中，无源元件125设定为与供电元件121相同的谐振频率。通过设为这样的结构，能够扩大从辐射元件辐射的电波的带宽。
此外，在天线装置120E中，配置有与将X轴方向作为激励方向的极化波相关的寄生元件。该寄生元件既可以如图12的(b)的例子的寄生元件123X那样与无源元件125的沿着X轴方向的边相对地配置，也可以如图12的(c)的例子的寄生元件122X那样与供电元件121的沿着X轴方向的边相对地配置。或者，也可以如图12的(d)的例子那样配置寄生元件122X和寄生元件123X这两者。
在天线装置120E中也是，由于介电体基板130的尺寸的制约，将Y轴方向作为激励方向的极化波的波束宽度可能被限制。因此，在供电元件121和无源元件125中的任一者中均未设置针对将Y轴方向作为激励方向的极化波的寄生元件，由此能够确保波束宽度而实现期望的增益。
(第2例)
图13是表示包含实施方式5的第2例的天线装置120F的天线模块100F的剖视图。图13也与图12同样，图13的(a)是与实施方式1的图2的(b)对应的图，图13的(b)～图13的(d)分别是与实施方式1的图2的(c)对应的图。此外，介电体基板130是与实施方式1的图2的(a)的介电体基板130同样的尺寸。
参照图13，在天线装置120F中，供电元件121配置于介电体基板130的表面131。而且，天线装置120F还包含无源元件126，该无源元件126形成于形成有供电元件121的层与形成有接地电极GND的层之间的层。无源元件126具有大致正方形的平面形状，具有比供电元件121大的尺寸。在从介电体基板130的法线方向俯视天线装置120F的情况下，无源元件126的至少局部与供电元件121重叠。另外，无源元件126的形状也可以是大致长方形。
在天线装置120F中，无源元件126设定为与供电元件121不同的谐振频率。此外，向供电元件121传输高频信号的供电线140X、140Y分别贯通无源元件126而连接于供电元件121。通过设为这样的结构，无源元件126能够辐射与供电元件121不同的频段的电波。即，天线装置120F作为双频型的天线装置发挥功能。
此外，在天线装置120F中，配置有与将X轴方向作为激励方向的极化波相关的寄生元件。在图13的(b)的例子中，与供电元件121的沿着X轴的边相对地配置有寄生元件122X。在图13的(c)的例子中，与无源元件126的沿着X轴的边相对地配置有寄生元件124X。在图13的(d)的例子中，在供电元件121和无源元件126这两者分别配置有寄生元件122X和寄生元件124X。
在天线装置120F中也是，由于介电体基板130的尺寸的制约，将Y轴方向作为激励方向的极化波的波束宽度可能被限制。因此，在供电元件121和无源元件126中的任一者中，均未设置针对将Y轴方向作为激励方向的极化波的寄生元件，由此确保波束宽度而实现期望的增益。
另外，实施方式5那样的叠层型的天线装置也能够设为实施方式2、3那样的阵列天线。此外，也能够设为如实施方式4那样设置短截线的结构。
另外，在上述的天线模块中，说明了辐射元件(供电元件、无源元件、寄生元件)配置于共通的介电体基板的表面和/或内部的结构，但也可以是辐射元件的局部或全部配置于与介电体基板不同的构件(例如，通信装置的壳体)的结构。此外，也可以不使用介电体基板，仅配置电极而形成天线模块。
此外，寄生元件只要能够与供电元件电磁场耦合，就也可以配置于距接地电极的距离与供电元件不同的位置(即，与配置有供电元件的层不同的层)。
并且，向供电元件供给高频信号的供电线也可以是至少局部形成于与供电元件相同的层的结构。
应认为本次公开的实施方式在所有的方面均为例示而并非限制。本公开的范围由权利要求书表示而不由上述的实施方式的说明表示，意图包含在与权利要求书均等的意思和范围内的所有的变更。
附图标记说明
10、通信装置；100、100D～100F、天线模块；110、RFIC；111A～111D、113A～113D、117、开关；112AR～112DR、低噪声放大器；112AT～112DT、功率放大器；114A～114D、衰减器；115A～115D、移相器；116、信号合成/分波器；118、混频器；119、放大电路；120、120A～120F、天线装置；121、供电元件；122X、122XA、122Y、123X、124X、寄生元件；125、126、无源元件；130、介电体基板；140X、140Y、供电线；141、142、短截线；200、BBIC；GND、接地电极；SPX、SPY、供电点。

Claims (12)

1.一种天线装置，其中，
该天线装置包括：
接地电极，其具有包含沿着第1方向延伸的第1边和沿着与所述第1方向正交的第2方向延伸的第2边的大致长方形的平面形状；
第1供电元件，其具有大致矩形的平面形状，形成为各边与所述第1方向或所述第2方向平行；以及
第1寄生元件，在从所述第1供电元件的法线方向俯视所述天线装置的情况下，该第1寄生元件与所述第1供电元件的与所述第1边平行的边相对地形成，
所述第1供电元件构成为辐射在所述第1方向上激励的第1极化波和在所述第2方向上激励的第2极化波，
所述第1边的长度比所述第2边的长度长。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括无源元件，该无源元件具有大致矩形的平面形状，形成为在从所述第1供电元件的法线方向俯视所述天线装置的情况下至少局部与所述第1供电元件重叠。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括第2寄生元件，在从所述第1供电元件的法线方向俯视所述天线装置的情况下，该第2寄生元件与所述无源元件的与所述第1边平行的边相对地形成。
4.根据权利要求2或3所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括供电线，该供电线向所述第1供电元件传输高频信号，
所述无源元件形成于所述第1供电元件与所述接地电极之间，
所述供电线贯通所述无源元件而连接于所述第1供电元件。
5.根据权利要求2或3所述的天线装置，其中，
所述无源元件形成于所述第1供电元件处于所述无源元件与所述接地电极之间的位置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括介电体基板，
所述第1供电元件和所述接地电极配置于所述介电体基板，
在将从所述第1供电元件辐射的电波的所述介电体基板内的有效波长设为λg的情况下，所述第2边的长度大于λg/2且小于λg。
7.一种天线装置，其中，
该天线装置包括：
接地电极，其具有包含沿着第1方向延伸的第1边和沿着与所述第1方向正交的第2方向延伸的第2边的大致长方形的平面形状；
第1供电元件，其具有大致矩形的平面形状，形成为各边与所述第1方向或所述第2方向平行；
无源元件，其具有大致矩形的平面形状，形成为在从所述第1供电元件的法线方向俯视所述天线装置的情况下至少局部与所述第1供电元件重叠；以及
寄生元件，在从所述第1供电元件的法线方向俯视所述天线装置的情况下，该寄生元件与所述无源元件的与所述第1边平行的边相对地形成，
所述第1供电元件构成为辐射在所述第1方向上激励的第1极化波和在所述第2方向上激励的第2极化波，
所述第1边的长度比所述第2边的长度长。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括第2供电元件，该第2供电元件具有平面形状，
所述第2供电元件的法线方向与所述第1供电元件的法线方向不同。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括介电体基板，该介电体基板包含第1部分和第2部分，
所述第2部分自所述第1部分弯折，
所述第1供电元件配置于所述第2部分，所述第2供电元件配置于所述第1部分。
10.一种天线装置，其中，
该天线装置包括：
接地电极，其具有包含沿着第1方向延伸的第1边和沿着与所述第1方向正交的第2方向延伸的第2边的大致长方形的平面形状；
多个第1供电元件，其各自具有大致矩形的平面形状，以各边与所述第1方向或所述第2方向平行的方式排列为阵列状；以及
寄生元件，对于所述多个第1供电元件各自而言，在从该供电元件的法线方向俯视所述天线装置的情况下，该寄生元件与所述多个第1供电元件各自的与所述第1边平行的边相对地形成，
所述多个第1供电元件各自构成为辐射在所述第1方向上激励的第1极化波和在所述第2方向上激励的第2极化波，
所述第1边的长度比所述第2边的长度长。
11.根据权利要求10所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括至少1个第2供电元件，该至少1个第2供电元件具有平面形状，
所述至少1个第2供电元件的法线方向与所述多个第1供电元件各自的法线方向不同。
12.根据权利要求11所述的天线装置，其中，
该天线装置还包括介电体基板，该介电体基板包含第1部分和第2部分，
所述第2部分自所述第1部分弯折，
所述多个第1供电元件配置于所述第2部分，所述至少1个第2供电元件配置于所述第1部分。
CN201980051558.3A 2018-08-02 2019-07-29 天线装置 Active CN112534643B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-145934 2018-08-02
JP2018145934 2018-08-02
PCT/JP2019/029672 WO2020027058A1 (ja) 2018-08-02 2019-07-29 アンテナ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112534643A true CN112534643A (zh) 2021-03-19
CN112534643B CN112534643B (zh) 2023-06-06

Family

ID=69230697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980051558.3A Active CN112534643B (zh) 2018-08-02 2019-07-29 天线装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US11631936B2 (zh)
CN (1) CN112534643B (zh)
WO (1) WO2020027058A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020031776A1 (ja) * 2018-08-06 2020-02-13 株式会社村田製作所 アンテナモジュール
WO2021059738A1 (ja) * 2019-09-27 2021-04-01 株式会社村田製作所 アンテナモジュールおよびその製造方法、ならびに、集合基板
KR20210092696A (ko) * 2020-01-16 2021-07-26 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 플로팅 라디에이터를 포함하는 안테나 모듈 및 이를 포함하는 전자 장치
TWM600485U (zh) * 2020-05-13 2020-08-21 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組
JPWO2022264415A1 (zh) * 2021-06-18 2022-12-22
CN115149249A (zh) * 2022-09-01 2022-10-04 广东大湾区空天信息研究院 高增益微带天线阵列、毫米波车载雷达传感器及车辆

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1244299A (zh) * 1997-02-05 2000-02-09 奥根公司 用两个隔离通道进行工作的天线
JP2002299949A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Hitachi Chem Co Ltd 平面アレーアンテナ
JP2006115451A (ja) * 2004-09-15 2006-04-27 Ricoh Co Ltd 指向性制御マイクロストリップアンテナおよび該アンテナを用いた無線モジュールならびに無線システム
JP2008053816A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Denki Kogyo Co Ltd 偏波共用アンテナ
CN101652897A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 艾利森电话股份有限公司 极化相关的波束宽度调整器
CN203850436U (zh) * 2014-04-21 2014-09-24 广州博纬通信科技有限公司 一种双极化宽频阵列天线
CN104662737A (zh) * 2012-09-21 2015-05-27 株式会社村田制作所 双极化天线
CN107046183A (zh) * 2016-02-05 2017-08-15 三星电机株式会社 利用人工磁导体的阵列天线
CN107078403A (zh) * 2014-10-20 2017-08-18 株式会社村田制作所 无线通信模块

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4401988A (en) * 1981-08-28 1983-08-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Coupled multilayer microstrip antenna
JP2002158534A (ja) * 2000-11-17 2002-05-31 Ntt Docomo Inc パッチ型アンテナ
JP4541595B2 (ja) 2001-06-18 2010-09-08 マスプロ電工株式会社 マイクロストリップアンテナ
CN101032054B (zh) 2004-09-30 2011-11-30 Toto株式会社 微带天线及使用微带天线的高频感测器
KR200404222Y1 (ko) * 2005-07-25 2005-12-20 안병철 소형화된 측면급전 패치 안테나
JP4431893B2 (ja) * 2005-09-08 2010-03-17 日立電線株式会社 水平偏波・垂直偏波ダイバーシティアンテナ
JP2016092713A (ja) * 2014-11-10 2016-05-23 住友電気工業株式会社 アンテナシステム
JP6486734B2 (ja) 2015-03-17 2019-03-20 株式会社豊田中央研究所 アレーアンテナ装置
JP6699500B2 (ja) * 2016-10-12 2020-05-27 株式会社デンソー ミリ波レーダ装置およびその製造方法
US10483621B2 (en) * 2016-10-21 2019-11-19 Peraso Technologies Inc. Antenna and wireless communications assembly
JP6850993B2 (ja) * 2017-06-14 2021-03-31 ソニー株式会社 アンテナ装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1244299A (zh) * 1997-02-05 2000-02-09 奥根公司 用两个隔离通道进行工作的天线
JP2002299949A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Hitachi Chem Co Ltd 平面アレーアンテナ
JP2006115451A (ja) * 2004-09-15 2006-04-27 Ricoh Co Ltd 指向性制御マイクロストリップアンテナおよび該アンテナを用いた無線モジュールならびに無線システム
JP2008053816A (ja) * 2006-08-22 2008-03-06 Denki Kogyo Co Ltd 偏波共用アンテナ
CN101652897A (zh) * 2007-04-05 2010-02-17 艾利森电话股份有限公司 极化相关的波束宽度调整器
JP2010524331A (ja) * 2007-04-05 2010-07-15 テレフオンアクチーボラゲット エル エム エリクソン（パブル） 偏波依存ビーム幅調整器
CN104662737A (zh) * 2012-09-21 2015-05-27 株式会社村田制作所 双极化天线
CN203850436U (zh) * 2014-04-21 2014-09-24 广州博纬通信科技有限公司 一种双极化宽频阵列天线
CN107078403A (zh) * 2014-10-20 2017-08-18 株式会社村田制作所 无线通信模块
CN107046183A (zh) * 2016-02-05 2017-08-15 三星电机株式会社 利用人工磁导体的阵列天线

Also Published As

Publication number Publication date
US11631936B2 (en) 2023-04-18
WO2020027058A1 (ja) 2020-02-06
US20230223691A1 (en) 2023-07-13
CN112534643B (zh) 2023-06-06
US20210126366A1 (en) 2021-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110998974B (zh) 天线模块和通信装置
US10950945B2 (en) Antenna element, antenna module, and communication apparatus
CN112534643B (zh) 天线装置
US11211720B2 (en) High-frequency module and communication device
CN112640209B (zh) 天线模块以及搭载有该天线模块的通信装置
CN114521307B (zh) 天线模块和搭载该天线模块的通信装置以及电路基板
CN112074992B (zh) 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
CN111919337B (zh) 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
CN112534642A (zh) 天线模块
US20220181766A1 (en) Antenna module and communication device equipped with the same
CN113169450B (zh) 天线模块、通信模块以及通信装置
CN113302799B (zh) 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
US11322841B2 (en) Antenna module and communication device equipped with the same
CN113728515A (zh) 天线模块和搭载有该天线模块的通信装置
JP6798656B1 (ja) アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
WO2020066604A1 (ja) アンテナモジュール、通信装置およびアレイアンテナ
US11588243B2 (en) Antenna module and communication apparatus equipped with the same
US11837801B2 (en) Antenna module and communication device equipped with the same
US20240178567A1 (en) Antenna module and communication apparatus equipped with the same
US20220085521A1 (en) Antenna module and communication device equipped with the same
US20230006350A1 (en) Antenna module and communication device including the same
WO2023188785A1 (ja) アンテナモジュールおよびそれを搭載した通信装置
CN115803966A (zh) 天线模块以及搭载有天线模块的通信装置
CN117501545A (zh) 天线模块和搭载该天线模块的通信装置
CN116941134A (zh) 天线模块和搭载该天线模块的通信装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant