CN113285228A

CN113285228A - 天线装置

Info

Publication number: CN113285228A
Application number: CN202110176829.7A
Authority: CN
Inventors: 李政彦; 松本翔
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-19
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2021-08-20
Also published as: US20210257735A1; DE102021103546A1; US11482782B2; JP7298505B2; JP2021132296A

Abstract

天线装置是0谐振天线的装置，其包括：提供接地电位的接地板(40)；相对导体(50)，其设置成在接地板的板厚方向上与接地板具有预定距离，并且构造成用于与馈线(60)连接；和电连接相对导体和接地板的短路部(70)。该天线装置还包括中间导体(80)，该中间导体(80)具有与接地板相同的电位并且在板厚方向上设置在接地板和相对导体之间。中间导体包括穿透部(81)，该穿透部在板厚方向的平面图中包括相对导体。

Description

天线装置

技术领域

本公开总体上涉及一种天线装置。

背景技术

专利文献1公开了一种天线装置。通过引用将该现有技术文件的公开内容并入本文，作为对本公开中的技术元件的解释。

(专利文献1)日本特开2020-10135号公报。

专利文献1的天线装置包括使用超材料技术的0阶谐振天线。0阶谐振天线具有窄带(即窄频率带宽)。从上述观点或未提及的其他观点出发，天线装置需要进一步的改进。

发明内容

本公开的目的是提供一种宽带天线装置。

这里公开的天线装置包括：提供接地电位的接地板；相对导体，其设置成在接地板的板厚方向上与接地板相距预定距离并具有馈送点；短路部，其将相对导体和接地板电连接；以及中间导体，其具有与接地板相同的电位，且在板厚方向上设置在接地板与相对导体之间。

中间导体具有在板厚方向上穿透中间导体的穿透部，并且在沿着板厚方向的平面图中包括相对导体。

在公开的天线装置中，通过设置具有穿透部的中间导体，在中间导体和相对导体之间也形成电容器。结果，另外形成了谐振点。因此，可以提供具有宽带的天线装置。

本说明书中公开的各方面采用彼此不同的技术方案，以实现它们各自的目的。本部分中描述的权利要求和括号中的附图标记示例了与稍后描述的实施例的各部分的对应关系，并且不用于限制技术范围。通过参考随后的详细描述和附图，使在此公开的目的、特征和效果更加清楚。

附图说明

从以下参考附图的详细描述中，本发明的目的、特征和优点将变得更加明显，其中：

图1是示出了应用了天线装置的电子设备的立体图。

图2是示出了根据第一实施例的天线装置的分解立体图。

图3是相对导体附近的放大平面图。

图4是沿图3的线IV-IV截取的横截面图。

图5是示出了反射特性的图。

图6是示出了天线装置的电感器和电容器的图。

图7是示出了变形例的平面图。

图8是示出了电场分布的图。

图9是示出了根据第二实施例的天线装置的平面图。

图10是示出了根据第三实施例的天线装置的平面图。

图11是天线装置的等效电路图。

图12是示出了反射特性的图。

图13是示出了根据第四实施例的天线装置的平面图。

图14是沿图13的线XIV-XIV截取的横截面图。

图15是示出了变形例的平面图。

图16是沿图15的线XVI-XVI截取的横截面图。

图17是示出了变形例的平面图。和

图18是沿图17的线XVIII-XVIII截取的横截面图。

具体实施方式

在下文中，参考附图描述实施例。

在每个实施例中，在功能和/或结构上彼此对应的元件被赋予相同的附图标记。

(第一实施例)

首先，参考图1描述应用了天线装置的电子设备的示意性构造。电子设备例如是安装在诸如车辆的可移动体上的电子控制单元(ECU)。ECU是电子控制单元的缩写。

<电子控制单元>

如图1所示，电子设备10包括电路板11。电路板11具有在绝缘基板材料上设置有布线的布线板以及安装在该布线板上以与该布线一起形成电路的电子部件。电路板11容纳在例如壳体或外壳(未示出)中。在下文中，电路板11(即，布线板)的厚度方向是Z方向。此外，将与Z方向正交的一个方向定义为X方向，并且将与Z方向和X方向正交的方向定义为Y方向。

作为电路板11一部分的区域R1提供无线通信功能。无线通信单元12形成在区域R1中。区域R1是在Z方向的平面图中被长短交替点划线(或单点虚线)所包围的部分。区域R1是包括电路板11的一个角的区域，该角在Z方向的平面图中为基本矩形。区域R1包括电路板11在Y方向上的侧面11a的一部分。在下文中，侧面11a也可以被称为板端部11a。无线通信单元12包括稍后描述的天线装置20和馈送电路(即，通信电路)。

如上所述，电子设备10具有内置的无线通信单元12。例如，电子设备10可以与设置在车辆中的其他电子设备执行无线通信。其他电子设备可以被设置在容纳电路板11的壳体的外部，或者可以与电子设备10容纳在相同的壳体中。电子设备10可以被构造为与车辆的外部进行无线通信。

在电路板11中，将电子部件13安装在区域R2中以形成电路，该区域R2是区域R1之外的其余部分。区域R2提供了对车辆进行控制的能力。在Z方向上的平面图中，区域R2大于区域R1。处理器、存储器等(未示出)被安装在区域R2中。此处的存储器是存储设备，或者例如是至少一种类型的非暂时性有形存储介质，例如半导体存储器、磁性介质、光学介质等，用于存储或记忆计算机可读程序、数据等。处理器包括例如CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)、RISC(精简指令集计算机)-CPU等中的至少一个作为其核。

处理器根据存储在存储器中的程序执行用于实现功能的各种处理。例如，通过无线通信将处理结果中的至少一个发送到另一电子设备。例如，处理器使用通过无线通信从另一电子设备获取的信息，并根据上述程序执行处理。提供处理器和存储器例如作为为一个电子部件的微型计算机/微控制器。电源电路等也形成在电路板11的区域R2中。

<天线装置的结构>

接下来，参照图2、3和4描述天线装置的结构。图2是天线装置的分解立体图。图3是从相对导体侧观察时相对导体附近的放大平面图。图4是沿图3的线IV-IV截取的横截面图。

天线装置20被配置为发送和/或接收具有预定工作频率的无线电波。工作频率的一个示例是2.44GHz。天线装置20被配置为能够在短距离无线通信使用的频带中发送和/或接收无线电波。可以适当地设计工作频率，并且可以是除2.44GHz之外的其他频率(例如，可以为5GHz)。

本实施例的天线装置20形成在电路板11上。换言之，通过使用电路板11来实现天线装置20。天线装置20设置在电路板11在Y方向(图1、2和3的向右)上的一个侧面附近。

如图2到4所示，天线装置20包括基材30、接地板40、相对导体50、馈线60、短路部70和中间导体80。以下，为了方便起见，从接地板40到相对导体50的方向被定义为向上(沿正Z方向)，从相对导体50到接地板40的方向被定义为向下(沿负Z方向)。图3是平面图(沿负Z方向的鸟瞰图)，Z方向从纸面向上离开。图4是沿正Y方向(相当于图3中从左到右)的侧视图。

基材30对应于构成电路板11(即，布线板)的绝缘基板材料。天线装置20配置在基材30的区域R1中。基材30由介电材料例如树脂制成。通过使用基材30，可以期待介电材料的波长缩短效果。作为基材30，例如，可以采用仅由树脂制成的材料，或者树脂和玻璃布、无纺织物等的组合。

接地板40与相对导体50之间的面对距离以及短路部70的长度可以通过调整基材30的厚度来调整。基材30的功能是保持部件，用于将接地板40和相对导体50保持在预定的位置关系(即彼此分开)。基材30具有多层结构。本实施例的基材30是通过将三个提供为介电材料的薄板30A层压形成的层压体。薄板30A不限于片状，而可以是膜状。

接地板40是由铜等制成的平板状导体。基板40的板厚方向与Z方向即电路板11的板厚方向基本平行。垂直于(正交于)接地板40的板面的方向也基本平行于Z方向。以下，将从板厚方向即Z方向观察的接地板40在平面中的形状简称为平面形状。

接地板40具有在平面图中包括整个相对导体50和在后面描述的穿透部81(或穿透切口)的大小。接地板40在平面中具有例如基本矩形的形状。本实施例的接地板40设置在基材30的下/底表面上。通过对设置在薄板30A的形成基材30下表面的一个表面上的金属箔进行图案化来形成接地板40。接地板40连接到馈送电路(未示出)，以在天线装置20中提供接地电位。

相对导体50是由铜等制成的板状导体。相对导体50是设置成与接地板40面对/相对的导体，以在Z方向上与接地板40相距预定距离。相对导体50可以被称为贴片部分或辐射元件。在平面图中，整个相对导体50与接地板40重叠。即，相对导体50的整个板表面(下表面)在Z方向上面对接地板40。相对导体50被设置为与接地板40基本平行。本实施例的相对导体50设置在基材30的上表面上。通过对设置在薄板30A的形成基材30的上表面的一个表面上的金属箔进行图案化来形成相对导体50。相对导体50具有平坦正方形形状。作为限定正方形的侧部，相对导体50具有与X方向基本平行的侧部和与Y方向基本平行的侧部。

相对导体50经由馈线60电连接到馈送电路。本实施例的馈线60包括设置在基材30上表面上的导体。这种导体也可以称为微带线。馈线60的一端连接到相对导体50的四侧之一。馈线60的在相对导体50上的连接部对应于馈送点。从馈送电路输入到馈线60的电流传播到相对导体50并激励相对导体50。供电方法不限于直接供电方法。也可以采用将馈线60和相对导体50电磁耦合的馈送方法。

短路部70将接地板40和相对导体50电连接，即，使两者短路。短路部70是柱状的导体，其一端与接地板40连接，另一端与相对导体50连接。本实施例的短路部70由形成在电路板11(即布线板)上的过孔导体构成。如上所述，基材30(薄板30A)具有通孔31。然后，短路部70由设置在通孔31中的导体形成。

在平面图中，短路部70连接到相对导体50的基本中心。相对导体50的中心对应于相对导体50的重心。由于本实施例的相对导体50具有平坦正方形形状，所以该中心对应于相对导体50的两条对角线的交点。构成短路部70的导体的数量没有特别限制。短路部70可以被提供为多个导体，连接相对导体50的基本中心(即，中心区域)和接地板40。

中间导体80是具有与接地板40相同电位(即，接地电位)的导体，该中间导体80在Z方向上设置在接地板40与相对导体50之间。本实施例的中间导体80是设置在电路板11的基材内侧的内层接地。中间导体80电连接至电路板11上的接地板40。中间导体80和接地板40之间的连接部设置在区域R1和R2中的至少一个区域中。中间导体80也通过对设置在基材30(即，薄板30A)上的金属箔进行图案化而形成。

中间导体80具有在Z方向上穿透中间导体80的穿透部81。穿透部81设置为在平面图中与相对导体50重叠(见图3中的虚线)。穿透部81可以具有两部分，即，在相对导体50正下方的部分和围绕在相对导体50正下方的部分的周边部分。在平面图中，中间导体80在中间导体80和相对导体50之间具有预定的间隙(见图3中的L1、L2和L3)。中间导体80被设置在相对导体50周围或附近，以便在平面图中不与相对导体50重叠。图2和图3示出了围绕相对导体50三侧的中间导体80，以距离L1、L2和L3分隔。

穿透部81设置为缺口(图2所示)或通孔(未示出)。本实施例的穿透部81是缺口。穿透部81在平面中具有基本矩形的形状。具体而言，穿透部81具有以X方向为纵向、Y方向为横向的矩形形状。矩形穿透部81的三侧由中间导体80限定(具体而言，由每个中间导体80的三个内部竖直表面限定)，剩余一侧由板端部(侧面)11a限定。中间导体80具有基本C形的平面(或基本U形的平面)。

设置在接地板40和相对导体50之间的中间导体80的数量没有特别限制。可以在其中放置至少一个导体80。中间导体80可以在Z方向上设置成多级/层。本实施例的中间导体80被设置成两级(即，两层)。两个中间导体80的构造彼此相同。在平面图中，中间导体80可以基本上彼此重合/匹配。

<天线装置的操作>

接下来，描述天线装置20的操作。如上所述，天线装置20具有的结构中通过短路部70连接彼此面对的接地板40和相对导体50。这种结构是所谓的蘑菇结构，其与超材料的基本结构相同。由于天线装置20是应用超材料技术的天线，因此有时被称为超材料天线。

由于天线装置20被设计为以期望的工作频率在0阶谐振模式下工作，因此有时被称为0阶谐振天线。在超材料的频散特性中，在相位常数β变为零(0)的频率下的谐振现象是0阶谐振。相位常数β是在传输线上传播的波的传播系数γ的虚部。天线装置20能够令人满意地在包括发生0次谐振的频率的预定频带中发送和/或接收无线电波。

天线装置20通过形成在接地板40与相对导体50之间的电容与设置在短路部70中的电感的LC并联谐振而工作。在天线装置20中，相对导体50通过设置在其中心区域的短路部70被短路至接地板40。相对导体50的面积大小是形成以期望的频率(即，以工作频率)与短路部70的电感并联谐振的电容的面积大小。注意，根据短路部70每个部分的尺寸(即，例如，Z方向上的直径和长度)来确定电感。

因此，当供应工作频率的电力时，由于电感和电容之间的能量交换，发生并联谐振，从而在接地板40和相对导体50之间产生垂直于接地板40(和垂直于相对导体50)的电场。即，在Z方向上产生电场。竖直电场(垂直于接地板40)从短路部70向相对导体50的边缘传播，在相对导体50的边缘处竖直极化，并在空间中传播。注意，此处的竖直极化波是指电场的振动方向垂直于接地板40和相对导体50的无线电波。此外，天线装置20通过LC并联谐振接收从天线装置20的外部到达的竖直极化波。

0阶谐振的谐振频率不取决于天线大小。因此，可以使相对导体50一侧的长度短于0阶谐振频率的1/2波长。例如，即使一侧长度等于1/4波长，也可以产生0阶谐振。可以使其短于1/4波长，但是在这种情况下，例如，增益会降低。

<第一实施例的概述>

图5示出了在参考例和本实施例中以相同的工作频率执行电磁场模拟(反射特性)的结果。工作频率为2.44GHz。在图5中，虚线表示参考例的结果，实线表示本实施例的结果，即具有上述配置的天线装置20的结果。参考例的天线装置是不具有中间导体的0阶谐振天线。在参考例和本实施方式中，基材的组成(即，介电常数和厚度)和短路部的直径彼此相同。然后，根据相对导体的大小(即，面积大小)执行优化设计。更具体地，参考例的相对导体具有一侧为15.64mm的正方形形状，并且本实施例的相对导体具有一侧为14.9mm的正方形形状。

在如参考例中那样不具有中间导体的0阶谐振天线中，如果接地板的面积大小小，则工作变得不稳定。例如，在0阶谐振天线中，为了改善反射特性，理想的是接地板具有无限大小。因此，优选将平面矩形接地板的每侧长度设定为一个波长以上的长度。在参考例中，每侧的长度大于一个波长。即使考虑接地板的大小，在未设置中间导体的天线装置中，频率带宽即回波损耗S11＝-10dB的带宽也窄，如图5中的虚线所示。请注意，当使接地板每一侧的长度短于一个波长时，与图5所示的虚线相比，反射特性劣化，并且频率带宽进一步变窄。

在另一方面，根据本实施例，如图5中的实线所示，与参考例相比，反射特性能够得到改善。中间导体80的设置增加了频率带宽。根据本实施例的天线装置20，如图6所示，在通过短路部70构成的电感器L1和在接地板40和相对导体50之间的电容器C1形成的并联谐振结构中另外形成电容器C2。电容器C2形成在中间导体80与相对导体50之间，中间导体80和接地板40一起具有接地电位。即，增加了电感器L1和电容器C2的并联谐振结构。由于谐振点由电容器C2形成，如图5所示，频率带宽变宽。

如上所述，根据本实施例，可以提供具有宽带(即，频率带宽)的天线装置20。由于频带宽，因此，例如，不易受到壳体金属的反射和形成在电路板11上的电源电路的开关噪声的影响。

穿透部81的大小，即与相对导体50的每侧平行的方向上的长度没有特别限定。穿透部81可以设置为至少在平面图中包括相对导体50。通过在平面图中在中间导体80和相对导体50之间具有间隙而形成电容器C2。由于中间导体80具有包括相对导体50的穿透部81，因此天线装置20能够具有宽带。

在以上构造中，接地板40与穿透部81在平面图中重叠的部分基本上用作接地板(即，作为接地)。因此，可以根据穿透部81的大小来减小接地板40。通过减小接地板40，可以减小天线装置20的外形/尺寸。因此，优选的是，将穿透部81的大小设定在能够减小天线装置20的外形/尺寸的范围内，换言之，在接地板40的各侧长度可以小于工作频率的一个波长的范围内。此外，可以设置穿透部81的大小，使得在0阶谐振频率(即，工作频率)下频率带宽变得更宽。

在进行上述的电磁场模拟时，如图3所示，将穿透部81在X方向上的长度定义为LX，将穿透部81在Y方向上的长度定义为LY。此外，将在平面图中相对导体50和中间导体80之间的距离在X方向上定义为L1和L2，并且将在平面图中相对导体50和中间导体80之间的距离在Y方向上定义为L3。另外，将板的端面(即，穿透部81的一端)与相对导体50之间的距离在Y方向上定义为L4。然后，距离L1和L2被设置为6mm，距离L3被设置为2.5mm，并且距离L4被设置为3.2mm。

在本实施例中，(基本正方形的)相对导体50的每一侧的长度是14.9mm，其对应于工作频率(即，0阶谐振频率)的大约1/4波长。因此，穿透部81在X方向上的长度LX为26.9mm，其在Y方向上的长度LY为20.6mm。穿透部81的大小在X方向和Y方向上均小于工作频率的1/2波长。即使穿透部81的大小以这种方式比工作频率的1/2波长短，也能够如图5中的实线所示使频带变宽。请注意，可以通过(300[mm/s]/244[GHz])/基材30的介电常数的平方根来获得工作频率(即0阶谐振频率)的无线电波的波长λε。在本实施例中，基材30的介电常数为4.4。在包括基材30的构造中，实施例中示出的所有波长均为上述波长λε。

(第一修改例)

图7示出了天线装置20的第一修改例。图7对应于图3。在图7的天线装置20中，应用在电磁场模拟中设置的距离L1至L4以及长度LX和LY。由于中间导体80仅需要具有能够限定穿透部81的大小和形状，因此，图7中采用比图3中窄的框体。中间导体80的宽度例如短于1/4波长。该宽度例如短于距离L1至L4中的任何一个。接地板40可以至少设置在与穿透部81重叠的部分/位置中。当接地板40与穿透部81匹配时，接地板40在X方向上的长度为26.9mm，其在Y方向上的长度为20.6mm。接地板40可以与穿透部81和框体对准(平行)。

以这种方式，可以使接地板40的大小在X方向和Y方向上都小于1/2波长或大约等于1/2波长。即使将接地板40的大小减小到大约1/2波长或更小的大小，也可以抑制频率带宽的变窄。即使在图7所示的构造中，也可以获得与图5的实线所示的本实施例相同的效果。因此，可以在加宽频率带宽的同时减小外形/尺寸。

距离L3和L4之间的关系不限于以上示例。在本实施例中，天线装置20设置在包括板端部11a(即，侧面)的区域中。即，相对导体50设置在板端部11a的附近。由于这种设置，位于相对导体50的板端部11a侧的接地板40的长度和位于板端部11a沿Y方向的相反侧的接地板40的长度不同。换句话说，接地板40的设置是不均匀的，并且相对于相对导体50的中心沿Y方向偏置。由于位于板端部11a侧的接地板40短，所以中间导体80没有相对于相对导体50设置在板端部11a侧，并且穿透部81被切为缺口。

在这种构造中，如图8所示，在板端部11a(即电路板11)与在Y方向上的外侧(即空气)之间的界面处形成不连续面41。此外，由中间导体80的穿透部81形成的不连续面42形成在与不连续面41相反的一侧。由于介电常数的差异大，所以不连续面41比不连续面42更容易反射电场。当如本实施例所示使板端部11a侧的距离L4比相反侧的距离L3长时，能够抑制电场相对于X轴的偏置，或者可以使电场关于其基本对称。通过以这种方式调整从相对导体50朝向穿透部81的端部的距离，可以抑制否则由于接地板40相对于相对导体50的不对称设置而引起的反射特性的劣化。

长度L1和L2之间的关系不限于以上示例。在X方向上，在相对导体50的两侧形成有由中间导体80的穿透部81形成的不连续面。由于在该不连续面上的反射基本相等，因此能够通过如上所述使距离L1和L2基本彼此相等，使电场相对于Y轴基本对称。

基材30的厚度和层数不限于上述示例。电容器C1和C2的电容以及电感器L1的电感可以通过调节基材30(即，薄板30A)的厚度来调节。

(第二实施例)

第二实施例是对作为基本构造的先前实施例的修改，并且可以并入先前实施例的描述。在先前实施例中，缺口被用作穿透部81。替代地，通孔也可以被采用。

图9示出了本实施例的天线装置20。图9对应于图3。天线装置20形成为远离板端部11a(即侧面)。中间导体80具有作为穿透部81的通孔(矩形孔)。穿透部81至少与相对导体50(重叠)。中间导体80在其中心附近具有封闭的矩形切口。在平面图中，中间导体80围绕相对导体50。

在本实施例中，穿透部81形成为基本正方形的平面。穿透部81的长度LX和LY基本彼此相等。至于在平面图中相对导体50和中间导体80之间的距离，在X方向上的距离L1和L2基本彼此相等。在Y方向上的距离L3和L4也基本彼此相等。换句话说，距离L1至L4基本彼此相等。其他构造与先前实施例中描述的构造相同。图9示出了相对于在X方向上的中心轴线两侧对称，并且还示出了相对于在Y方向上的中心轴线两侧对称(馈线60除外)。

<第二实施例的概述>

本实施例的天线装置20也具有与先前实施例中描述的构造相同的效果。例如，即使在采用通孔作为穿透部81的构造中，电容器C2也形成在相对导体50和中间导体80之间(见图6)。因此，可以提供具有宽带(即，宽的频率带宽)的天线装置20。

穿透部81的大小没有特别限定。由于接地板40在平面图中与穿透部81重叠的部分基本上用作接地板(即，作为接地)，因此可以将穿透部81的大小设置在能够减小天线装置20的外形/尺寸的范围内。此外，穿透部81的大小可以被设置为在0阶谐振频率(即，工作频率)处使频率带宽变得更宽。

同样在本实施例中，当穿透部81的大小，即穿透部81的长度LX和LY短于工作频率的1/2波长时，带可以变宽。即使将接地板40的大小减小到大约1/2波长或更小，也可以抑制频率带宽的变窄。因此，可以在加宽频率带宽的同时减小外形/尺寸。

距离L1和L2之间的关系以及距离L3和L4之间的关系不限于以上示例。由中间导体80的穿透部81形成的不连续面位于/设置在相对导体50在X方向上的两侧。由于不连续面上的反射基本相等，因此如上所述，可以通过使距离L1和L2基本彼此相等，使得电场相对于Y轴基本对称。类似地，通过使距离L3和L4基本彼此相等，可以使得电场相对于X轴基本对称。

距离L1(L2)和距离L3(L4)可以彼此不同。在本实施例中，由于距离L1至L4基本彼此相等，因此导体50在从中心区域朝向边缘的所有方向上具有方向性。

(第三实施例)

第三实施例是对作为基本构造的先前实施例的修改，并且可以并入先前实施例的描述。在先前实施例中，相对导体50具有平坦正方形形状。替代地，可以在否则具有平坦正方形形状的相对导体50中设置狭缝。

图10示出了本实施例的天线装置20。图10对应于图3。与第一实施例描述的构造相同，天线装置20形成在包括板端部11a的区域。相对导体50中形成有至少一个狭缝51。该狭缝51在Z方向上具有预定深度，并且向相对导体50的其中一个端面(侧面)开口。

本实施例的狭缝51在Z方向上穿透相对导体50。相对导体50具有两个狭缝51(在图10中，在左侧开口的左狭缝51和在右侧开口的右狭缝51)。设置两个狭缝51使得相对导体50关于Z轴具有双重对称性。设置两个狭缝51以将短路部70夹在中间，换言之，在平面图中约束相对导体50在Y方向上的中心。其中一个狭缝51在相对导体50的在板端部11a侧的侧面上开口，另一狭缝51在相反侧的侧面上开口。狭缝51在彼此面对的未连接馈线60的两个侧面上开口。

两个狭缝51的延伸长度和宽度彼此相等。狭缝51将相对导体50分成第一相对部50a和第二相对部50b。第一相对部50a和第二相对部50b具有相同的形状和面积大小。被两个狭缝51夹在中间的部分形成连接第一相对部50a和第二相对部50b的连接部50c。换句话说，相对导体50具有第一相对部50a、第二相对部50b和连接部50c。狭缝51在Y方向上的延伸长度比连接部50c在Y方向上的长度长，并且狭缝51的宽度短于第一相对部50a和第二相对部50b的宽度。相对导体50形成为平坦、基本正方形的形状，其中狭缝51被切割并从正方形中移走。

图11是天线装置20的等效电路图。在图11中，为了方便起见，省略了一些电路元件，例如，包括在相对导体50中的电感器。通过设置狭缝51，在第一相对部50a与第二相对部50b之间形成电容器C3。电容器C3是在两个狭缝51的每一个中形成的电容器的并联电路(等效电容器)。电容器C3与电容器C1和C2形成的另一并联电路串联连接。

<第三实施例的概述>

图12示出了电磁场模拟的结果(反射特性)。电磁场模拟的基本条件与先前实施例的相同。更具体地，工作频率、基材的组成(介电常数和厚度)以及短路部的直径与先前实施例的相同。另外，穿透部81的大小，即长度LX、LY也与先前实施例相同。然后，基于相对导体50的大小和狭缝51的大小来进行优化设计。相对导体50的大小是指面向接地板40和相对导体50的区域的大小。狭缝51的大小是指狭缝的长度和宽度。如上所述，第三实施例中的狭缝51可以是一对狭缝(左狭缝51和右狭缝51)。

更具体地，相对导体50的每一侧被设置为13mm。此外，将左狭缝51在延伸方向上的长度设置为5.6mm，并且将其宽度设置为1.75mm。为了比较，图12示出了图5用实线所示的先前实施例的示例(即，没有狭缝)。图12用双点划线示出了“没有狭缝”的示例，本实施例的示例(具有左狭缝和右狭缝)用实线表示。

本实施例的天线装置20还包括中间导体80，该中间导体80形成电容器C2。结果，如图12所示，频率带宽被加宽。

在本实施例中，通过在相对导体50中设置狭缝51，减小了相对导体50的面积大小，从而减小了电容器C1的电容。另一方面，狭缝51将电容器C3与电容器C1串联连接。以这种方式，确定总电容的变量的数量增加。电容器C3的电容例如可以通过狭缝51的延伸长度和/或宽度来设定。

通过以这种方式提供电容器C3，改善了天线装置20(即，0阶谐振天线)的设计自由度。因此，如图12所示，与没有狭缝的情况相比，可以改善反射特性。也可以调整(即移动)频带。

此外，相对导体50可以具有较小的主体大小，同时具有比没有狭缝51的构造相同或更高的特性。通过减小例如电路板11的大小，可以改善相对导体50的设计自由度。更具体地说，它可以适合更窄/更小的空间。

狭缝51的形状、大小、设置和数量不限于以上示例。例如，两个狭缝51的位置可以在X方向上错开(即，不在一条虚拟直线上)。此外，狭缝51可以设置为在沿X方向的侧面上开口。可以仅设置一个狭缝51，或者可以设置三个或更多个狭缝51。狭缝51不限于直线形状。例如，可以采用具有基本L形的平坦形状的狭缝51。如上所述，如果设置狭缝51使得相对导体50具有双重对称性，则可以抑制电场分布的偏置。

尽管示出了狭缝51在Z方向上穿透相对导体50的示例，但是本发明不限于这种示例。相对导体50中的狭缝51可以具有导体50的一半深度，即可以具有凹槽形状。即使在这种结构中，电容器C3也形成在第一相对部50a和第二相对部50b的相对表面之间。

尽管已经示出了将狭缝51与第一实施例中描述的构造相组合的示例，但是本发明不限于这种示例。本实施例的构造也可以与第二实施例中描述的构造组合。

(第四实施例)

第四实施例是对作为基本构造的先前实施例的修改，并且可以并入先前实施例的描述。除了先前实施例描述的构造之外，还可以提供屏蔽壁。

图13和图14示出了本实施例的天线装置20。图13对应于图10。图14是沿图13的线XIV-XIV截取的横截面图。天线装置20还包括屏蔽壁90。屏蔽壁90以外的结构是第三实施例(见图10)描述的构造和变形例(见图7)描述的中间导体80的组合。

屏蔽壁90由多个柱状部91构成。柱状部91与中间导体80连接，并且在Z方向上延伸。柱状部91是连接到中间导体80并被设定为接地电位的柱状导体。多个柱状部91通过以工作频率的1/2波长以下的间隔进行设置，起到阻挡/中断无线电波的壁的作用，以使无线电波不会从柱状部91之间泄漏。沿中间导体80的限定穿透部81的内边缘设置多个柱状部91。在将中间导体80设置成多层(多级)的构造中，柱状部91连接至至少一个中间导体80。

柱状部91具有设置在通孔32中的导体，该通孔穿透至少一层的薄板30A。柱状部91例如被设置为过孔导体或通孔导体。可以在薄板30A的单元中形成通孔32(即，可以从板30A至板30A形成)。通孔32也可以形成在制成为层叠薄板30A的基材30上。在本实施例中，通孔32穿透基材30，并且每个柱状部91从接地板40延伸到基材30的上表面。柱状部91连接到接地板40。

如图13所示，矩形穿透部81的三侧由中间导体80形成，剩余的一侧由板端部11a形成。中间导体80是具有平坦的基本C形(即基本U形)的窄框架。多个柱状部91沿着中间导体80的框架设置。柱状部91设置在中间导体80的除馈线60延伸朝向的一侧之外的两侧上。屏蔽壁90在平面图中具有基本L形。相对于相对导体50，屏蔽壁90设置在沿X方向与馈线60相反的一侧。此外，屏蔽壁90设置在沿Y方向与板端部11a相反的一侧。

注意，在本实施例中，基材30通过层压五个薄板30A而形成，并且中间导体80设置成四层。每层的中间导体80具有彼此相同的构造。

<第四实施例的概述>

根据本实施例，屏蔽壁90可以阻挡/中断从天线装置20传输到电路板11的区域R2的能量。此外，屏蔽壁90可以阻挡/中断从电路板11的区域R2中形成的电路进入天线装置20的能量。由于屏蔽壁90设置在穿透部81的外侧，因此即使具有屏蔽壁90时，天线装置20也能够获得与先前实施例描述的构造相同的效果。例如，可以加宽频率带宽。

屏蔽壁90的设置不限于以上示例。例如，可以将其仅设置在两个中间导体80之间。在本实施例中，屏蔽壁90从接地板40延伸至基材30的上表面。换句话说，屏蔽壁90被连接到接地板40和设置在其上的所有中间导体80。因此，可以有效地中断通过电路板11传输的能量。

以上示出了一个示例，其中屏蔽壁90设置在中间导体80的除馈线60延伸朝向的一侧之外的两侧上。然而，本发明不限于此。屏蔽壁90可以仅设置在其一侧上。

以上示出了接地板40延伸到中间导体80外侧的示例。然而，本发明不限于此。该构造可以与修改例(见图7)的构造相同。构成基材30的层压薄板30A的数量和中间导体80的数量不限于上述示例。

屏蔽壁90可以与先前实施例中描述的每种构造组合。以上示出了一个示例，其中屏蔽壁90设置在其中相对导体50具有狭缝51的天线装置20中。然而，本发明不限于此。屏蔽壁90可以设置在其中相对导体50没有设置狭缝51的天线装置20中。

如在图15和16所示的修改例中，屏蔽壁90可以设置在远离板端部11a定位的天线装置20上。图15对应于图9。图16是沿图15的线XVI-XVI截取的横截面图。中间导体80是形成矩形环状的框体。多个柱状部91设置在中间导体80的除馈线60延伸朝向的一侧以外的三侧。屏蔽壁90在平面图中具有基本C形(即，具有基本U形)。

如在图17和图18所示的第二修改例中，屏蔽壁90的一部分可以设置在相对导体50的设置表面上。图17对应于图15。图18是沿图17的线XVIII-XVIII截取的横截面图。除了柱状部91之外，屏蔽壁90还具有设置在基材30上表面的表面导体92。与相对导体50类似，通过对金属箔进行图案化/裁剪而形成表面导体92。表面导体92以外的构造与图15所示的变形例相同。

在平面图中，表面导体92与中间导体80基本匹配。表面导体92具有在平面图中与穿透部81基本匹配的穿透部93。穿透部93在Z方向上穿透表面导体92。穿透部93是由表面导体92限定的导体的无设置区域。表面导体92还具有穿透槽94。设置穿透槽94以避开/绕过馈线60，并且沿Z方向穿透表面导体92。穿透槽94也可以被称为表面导体92之间的间隙。穿透槽94连接至穿透部93。表面导体92具有平坦的基本C形的形状。穿透槽94和表面导体92在平面图中与中间导体80基本匹配。

屏蔽壁90可以被设置为围绕相对导体50。例如，在图15或图17所示的构造中，可以在中间导体80的所有侧上设置多个柱状部分91，包括馈线60向其延伸的一侧。

(其他实施例)

本说明书、附图等公开的内容不限于示例性实施例。本公开包括示例性实施例以及本领域技术人员基于实施例做出的变型。例如，本公开不限于实施例中所示的部件和/或元件的组合。本公开可以通过各种组合来实现。本公开可以具有添加到实施例的附加部件。本公开涵盖实施例的部件和/或元件的省略。本发明涵盖一个实施例与另一实施例之间的部件、元件的替换或组合。本公开的技术范围不限于实施例的描述。可以理解的是，权利要求的描述示出了公开的技术范围，进一步包括与权利要求描述等效的含义以及范围内的所有修改。

说明书、附图等公开的内容不受权利要求的描述限制。说明书、附图等中公开的内容涵盖权利要求描述的技术思想，并且进一步扩展到比权利要求的技术思想更广泛种类的技术思想。因此，可以从本说明书、附图等公开的内容中提取各种技术思想，而不限于权利要求的描述。

尽管已经示出了将天线装置20设置在电路板11上的示例，但是本发明不限于此。尽管示出了天线装置20包括基材30的示例，但是本发明不限于此。天线装置20可以至少包括具有接地板40的中间导体80、相对导体50、短路部70和穿透部81。

接地板40和相对导体50在平面图中的形状不限于上述示例。接地板40和相对导体50的形状除了矩形或基本圆形之外可以是基本多边形。中间导体80在平面图中的形状不限于上述示例。例如，中间导体80的形状可以是基本圆环形。短路部70的形状不限于圆形/环形。。

Claims

1.一种天线装置，包括：

提供接地电位的接地板；

在所述接地板的板厚方向上与所述接地板分隔预定距离的相对导体(50)，其中所述相对导体被配置为用于连接到馈线(60)；

电连接所述相对导体和所述接地板的短路部(70)；和

中间导体(80)，其具有与所述接地板相同的电位，并且在所述板厚方向上位于所述接地板和所述相对导体之间，其中

所述中间导体至少部分地限定穿透部(81)，所述穿透部(81)穿透所述中间导体并且在所述板厚方向上的平面图中包括所述相对导体。

2.根据权利要求1所述的天线装置，还包括：

包含电介质的基材(30)，其中

所述接地板、所述相对导体和所述中间导体在所述板厚方向的高度上设置在所述基材的不同位置。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中

所述接地板、所述相对导体、所述短路部和所述中间导体在所述平面图中是所述基材的一部分，并且设置在包括板端部(11a)的区域(R1)中，以及

所述穿透部是由所述中间导体和所述板端部限定的缺口。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其中

在与所述板厚方向正交的一个方向上，所述中间导体相对于所述相对导体设置在一侧，并且所述板端部定位于与所述中间导体相反的一侧，以及

在所述一个方向上，从所述相对导体到所述板端部的距离比从所述相对导体到所述中间导体的距离长。

5.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中

所述穿透部是被所述中间导体围绕的通孔。

6.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中

所述相对导体在所述板厚方向上具有预定深度，并且具有在所述相对导体的侧面开口的狭缝(51)。

7.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中

所述穿透部在所述平面图中具有矩形形状，并且在沿着所述矩形的每条边的方向上的长度是工作频率的一半波长以下。

8.一种天线装置，包括：

接地板(40)；

位于所述接地板(40)上方的第一介电板(30A)；

位于所述第一介电板(30A)上方的第一中间导体(80)；

位于所述第一中间导体(80)上方的第二介电板(30A)；

位于所述第二介电板(30A)上方的第二中间导体(80)；

位于所述第二中间导体(80)上方的第三介电板(30A)；

位于所述第三介电板(30A)上方的相对导体(50)；和

电连接所述接地板(40)、所述中间导体(80)和所述相对导体(50)的短路部(70)，

其中，所述第一中间导体(80)包括第一穿透部(81)，所述第一穿透部(81)限定为所述第一中间导体(80)中的缺口或通孔，

其中所述第二中间导体(80)包括与所述第一穿透部(81)基本相同的第二穿透部(81)，

其中，所述相对导体(50)的大小和位置设置为使得在平面图中，所述相对导体(50)的周边被所述第一介电板(30A)的周边、所述第二介电板(30A)的周边和所述第三介电板(30A)的周边完全围绕：

其中，所述短路部(70)竖直穿过所述第一穿透部(81)并穿过所述第二穿透部(81)。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，在平面图中：

所述第一穿透部(81)是在所述第一中间导体(80)的前边缘上开始的矩形缺口；

所述相对导体(50)是基本正方形；和

所述短路部(70)是基本圆形并且基本位于所述相对导体(50)的中心。

10.根据权利要求8所述的天线装置，其中，在平面图中：

所述第一穿透部(81)是基本矩形的通孔，使得所述第一穿透部(81)的周边被所述第一介电板(30A)的所述周边、所述第二介电板(30A)的所述周边以及所述第三介电板(30A)的所述周边完全围绕；

所述相对导体(50)是基本正方形；和

11.根据权利要求8所述的天线装置，其中，在平面图中：

所述相对导体(50)包括向后开口的后狭缝(51)和向前开口的前狭缝(51)；

所述左狭缝(51)是所述右狭缝(51)相对于穿过所述短路部(70)的左右轴线的基本镜像，

所述短路部(70)位于所述后狭缝(51)与所述前狭缝(51)之间，以及

12.根据权利要求8所述的天线装置，还包括：

屏蔽壁(90)，其包括将所述中间导体(80)电连接到所述接地板(40)的柱状部(91)，

其中，在平面图中，所述相对导体(50)不与所述中间导体(80)中的任一个重叠。