CN113366702B - 无线通信装置和天线配置方法 - Google Patents

Abstract

在连接至各个馈电点的第一天线元件(21)和第二天线元件(22)这两个全向天线元件布置在印制板(30)上的天线配置中，在印制板(30)上形成连接至地电位的装置GND平面(31)，以覆盖印制板(30)上的除形成有电子电路的部分以外的区域，并且在与两个全向天线元件中的各个全向天线元件相邻的位置处以与这些全向天线元件平行的状态各自布置作为第一寄生天线元件(11)和第二寄生天线元件(12)的寄生天线元件，并且这些寄生天线元件以靠近装置GND平面(31)的状态布置，并且这些寄生天线元件的全长各自被设置为作为全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度。

Description

无线通信装置和天线配置方法

技术领域

本发明涉及无线通信装置和天线配置方法，并且特别地，涉及能够容易地在目标无线电波的到达方向上调整天线的指向性的无线通信装置和天线配置方法。

背景技术

近年来，随着无线通信的速率的增加，已对具有更好的无线通信特性的无线通信装置进行了要求。对于这种无线通信装置，例如，对符合WiMAX(全球微波接入互操作性)标准或LTE(长期演进)标准的家用路由器的需求一直在增加。

为了在符合这种标准的家用路由器中使用全向天线来实现舒适的无线通信，需要尽可能地将家用路由器安装在无线电场强度高的场所。特别地，WiMAX标准中的通信频带在具有高频率并且具有高传播损耗的千兆赫带中。因此，在符合WiMAX标准的家用路由器安装在无线电波难以到达的房间的中央等的情况下，有时不能实现舒适的无线通信。

为了防止这种情形，现有技术采取措施，使得将家用路由器安装在无线电波容易被发射穿过的窗户附近，或者如作为专利文献1的日本特开2012-5146“极化共用天线(偏波共用アンテナ)”中所述，附装用于在无线电波应到达的方向上调整天线的指向性的反射板。

现有技术列表

专利文献

专利文献1：日本特开2012-5146

发明内容

遗憾的是，天线被配置为包括诸如倒L天线元件等的全向天线元件的现有无线通信装置在改进无线电波发射特性方面存在限制。例如，针对以上作为现有无线通信装置的示例所述的家用路由器的可能措施导致以下的问题。

例如，即使家用路由器安装在具有大开口的窗户附近，天线的指向性未被调整成朝向窗户的外侧的情况也不会发挥大的有利效果，并且不能实现舒适的无线通信。

安装有反射板以针对无线电波提供指向性的专利文献1等中所述的现有技术需要在大小上比家用路由器大的反射板。

此外，使用如前述专利文献中所述的反射板导致如下的缺点：从进行家用路由器和从属无线通信终端(无线LAN(局域网)终端)之间的通信的无线LAN天线元件发射的无线电波也具有与发射WiMAX标准或LTE标准的无线电波的天线元件相同的指向性。

也就是说，例如，在符合WiMAX标准的家用路由器安装在窗户附近的情况下，WiMAX所用的天线需要使无线电波的指向性朝向窗户的外侧。相反，用于与从属无线通信终端进行无线通信的无线LAN天线需要朝向从属无线通信终端所存在于的房间(即，窗户的内侧)提供无线电波的指向性。因此，即使使用如前述专利文献1等中所述的反射板也不能支持意图的指向性。

(本开发的目的)

鉴于这种情形，本开发的目的是提供一种无线通信装置和天线配置方法，该无线通信装置具有能够容易地在期望的方向上提供天线元件的指向性的天线配置。

为了解决上述问题，根据本发明的无线通信装置和天线配置方法主要采用以下的特征性配置。

(1)根据本发明的无线通信装置是

一种无线通信装置，其具有连接至馈电点的全向天线元件布置在印制板上的天线配置，其中，

连接至地电位的接地面形成在所述印制板上，以覆盖所述印制板上的除形成有电子电路的部分以外的区域，

在与所述全向天线元件相邻的位置处以与所述全向天线元件平行的状态布置有寄生天线元件，并且所述寄生天线元件以靠近所述接地面的状态布置，以及

所述寄生天线元件的全长被设置为作为所述全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度。

(2)根据本发明的天线配置方法是

一种无线通信装置所用的天线配置方法，所述无线通信装置具有连接至馈电点的全向天线元件布置在印制板上的天线配置，其中，

连接至地电位的接地面形成在所述印制板上，以覆盖所述印制板上的除形成有电子电路的部分以外的区域，

在与所述全向天线元件相邻的位置处以与所述全向天线元件平行的状态布置有寄生天线元件，并且所述寄生天线元件以靠近所述接地面的状态布置，以及

所述寄生天线元件的全长被设置为作为所述全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度。

根据本发明的无线通信装置和天线配置方法可以主要发挥以下的有利效果。

本发明具有如下的配置：具有作为期望的无线电波波长的(1/2)的长度的寄生天线元件布置成与全向天线元件相邻，并且可以使用与无线通信装置的地(GND)电位连接的接地面(装置GND平面)作为针对寄生天线元件所发射的无线电波的反射板。因此，可以低成本地实现能够在期望的特定方向上发射强的无线电波的定向天线。当安装有根据本发明的无线通信装置时，天线的指向性在期望的无线电波的方向上对齐，这可以实现舒适的无线通信环境。

附图说明

图1A示意性示出如下的配置示例：在作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器中实现的印制板上布置有两个全向天线元件(倒L天线元件)。

图1B示意性示出如下的配置示例：在作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器中实现的印制板上布置有两个全向天线元件(倒L天线元件)。

图2A示意性示出在图1A和图1B所示的WiMAX家用路由器中实现印制板的壳体的实现状态的示例。

图2B示意性示出在图1A和图1B所示的WiMAX家用路由器中实现印制板的壳体的实现状态的示例。

图3A示意性示出作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图3B示意性示出作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图4A示意性示出作为根据本发明的无线通信装置的示例的图3A和图3B所示的WiMAX家用路由器中的天线操作的示例。

图4B示意性示出作为根据本发明的无线通信装置的示例的图3A和图3B所示的WiMAX家用路由器中的天线操作的示例。

图5是示出在图1A和图1B所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图。

图6是示出在图3A和图3B所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图。

图7是示出在图3A和图3B所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图。

图8示意性示出与图3A和图3B中不同、并且是作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图9示意性示出图8所示的天线配置中的天线操作的示例。

图10是示出在图8所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图。

图11A示意性示出与图3A、图3B和图8中不同、并且是作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图11B示意性示出与图3A、图3B和图8中不同、并且是作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图12是示出具有图11A和图11B所示的天线配置的无线LAN寄生天线元件的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图。

图13A示意性示出与图3A、图3B、图8、图11A和图11B中进一步不同、并且是作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图13B示意性示出与图3A、图3B、图8、图11A和图11B中进一步不同、并且是作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器的天线配置的示例。

图14是示出具有图11A和图11B所示的天线配置的无线LAN寄生天线元件的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图。

图15是示出具有图13A和图13B所示的天线配置的无线LAN寄生天线元件的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图。

具体实施方式

在后文中参考附图来描述根据本发明的无线通信装置和天线配置方法的优选示例实施例。注意，为了方便起见，将指派至以下各图的附图参考标记指派至各个元件，作为便于理解的示例。当然，无意将本发明限制于所示出的方面。

(本发明的特征)

在描述本发明的示例实施例之前，首先描述本发明的特征的概述。本发明的特征在于，寄生天线元件布置成与全向的倒L天线元件或倒F天线元件相邻，并且利用与无线通信装置的地(GND)电位连接的装置GND平面(接地面)作为针对寄生天线元件所发射的无线电波的反射板，由此实现具有指向性的天线的操作。

可以容易且低成本地实现定向天线，由此允许容易地在期望的无线电波的到达方向上调整无线通信装置的天线。因此，可以改进无线通信特性。

此外，本发明的特征还在于，寄生天线元件的形状具有在垂直或水平方向上以直角弯曲的弯曲形状。结果，允许容易地发送和接收水平极化和垂直极化这两者的无线电波，这可以进一步改进无线通信特性。

也就是说，寄生天线元件布置成与作为全向天线元件的示例的倒L天线元件或倒F天线元件相邻。此外，寄生天线元件被形成为具有在垂直和水平方向上以直角弯曲的弯曲形状，使得可以有效地利用在形成有寄生天线元件的印制板上形成的接地面(即，连接至装置的地电位的地球平面)作为针对寄生天线所发射的无线电波的反射板，以针对这些无线电波的垂直极化波和水平极化波这两者提供指向性。因此，可以低成本地配置具有优良的无线通信特性的定向天线。

(本发明的示例实施例的配置示例)

接着，对于根据本发明的无线通信装置的示例实施例，举例说明WiMAX家用路由器，并且具体描述其配置示例。图1A和图1B示意性示出如下的配置示例：在作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器中实现的印制板上布置有两个全向天线元件(倒L天线元件)，并且示出在实现作为本发明中的必需配置元件的寄生天线之前的状态。图1A示意性示出WiMAX家用路由器中的印制板的前视图。图1B示意性示出WiMAX家用路由器中的印制板的透视后视图。

如图1A和图1B所示，在WiMAX家用路由器100中的印制板30上，布置有分别从馈电点在Z轴方向上延伸的第一天线元件21和第二天线元件22这两个全向天线例如作为倒L天线元件，以将其布置成与印制板30在X轴方向(图1A中的横向方向)上的边缘相邻。第一天线元件21和第二天线元件22这两个全向天线元件被形成为以与印制板30在Z方向上的边缘(例如，图1A中的上边缘)相邻的方式，在彼此相反的方向上弯曲成L字状，作为倒L天线元件。第一天线元件21和第二天线元件22以及印制板30中的除了形成有包括馈电点的电子电路的部分以外的区域被装置GND平面(接地面)31覆盖，该装置GND平面与实现有印制板30的WiMAX家用路由器100的GND(地)电位(地电位)连接。

注意，该示例实施例假定WiMAX家用路由器100采用2×2MIMO(多输入和多输出)并且包括第一天线元件21和第二天线元件22这两个全向天线，并且还假定将2.6GHz带的频带中的无线电波作为WiMAX所用的通信频率进行处理的情况。

图2A和图2B示意性示出在图1A和图1B所示的WiMAX家用路由器100中实现印制板30的壳体的实现状态的示例。图2A示出包括内部实现的印制板30的壳体40A是圆筒形状的壳体的情况。图2B示出包括内部实现的印制板30的壳体40B是长方体形状的壳体的情况。

图3A和图3B示意性示出作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器100的天线配置的示例，并且示出如下的配置示例：以与在图1A和图1B所示的WiMAX家用路由器100中的印制板30上实现的两个全向天线元件(第一天线元件和第二天线元件)各自相邻的方式添加寄生天线元件。类似于图1A，图3A示意性示出WiMAX家用路由器100中的印制板30的前视图。类似于图1B，图3B示意性示出WiMAX家用路由器100中的印制板30的透视后视图。

如图3B所示，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12这两个寄生天线元件各自以靠近印制板30的背面上的装置GND平面31的状态布置。在这两个寄生天线元件中，第一寄生天线元件11布置成与第一天线元件21相邻，并且具有如下的形状：以与第一天线元件21平行的状态在Z轴方向上延伸，并且在第一寄生天线元件11到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处，在-Y轴方向上(即，朝向印制板30的表面)以直角弯曲，以靠近印制板30。同样，第二寄生天线元件12布置成以与第二天线元件22相邻，并且具有如下的形状：以与第二天线元件22平行的状态在Z轴方向上延伸，并且在第二寄生天线元件12到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处，在-Y轴方向上(即，朝向印制板30的表面)以直角弯曲，以靠近印制板30。

注意，对于WiMAX家用路由器100的天线的指向性，假定提供在图3A和图3B中的Y轴方向(即，与印制板30的背面垂直的方向)上调整的指向性。第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12各自由金属导体制成，布置成与第一天线元件21和第二天线元件22平行，并且被配置成使得：各自在中部(也就是说，在第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处)包括直角弯曲部分的第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的全长各自被设置为作为期望频率为2.6GHz的无线电波的通信波长λ的(1/2)的长度、也就是说(λ/2)，以使作为第一天线元件21和第二天线元件22的全向天线元件在2.6GHz带的频带中谐振。

根据WiMAX家用路由器100的天线的指向性来调整第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12分别与第一天线元件21和第二天线元件22的位置关系、第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的宽度、以及在中部以直角弯曲的位置。

如上所述，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12在印制板30的边缘(上边缘)处在-Y轴方向(朝向印制板30的表面)上以直角弯曲以具有不延伸到远离印制板30的位置的形状，从而允许有效地利用印制板30的装置GND平面31作为针对无线电波的反射板。也就是说，如果第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的末端部分延伸到远离印制板30的位置，则不能获得Y轴方向(即，从印制板30的背面起的垂直方向)上的目标指向性。

此外，为了获得Y轴方向上的目标指向性，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12在中部在-Y轴方向上以直角弯曲的位置需要被配置成使得：至少比全长的一半((即，(λ/2)×(1/2)＝(λ/4))更长的长度在印制板30的背面侧(也就是说，以分别与第一天线元件21和第二天线元件22平行的状态布置，并且在朝向Z轴方向的天线元件部分侧上)。

换句话说，布置成与装置GND平面(接地面)31相邻的两个寄生天线元件具有在这些寄生天线元件到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处在接近印制板30的方向上以直角弯曲的弯曲形状。需要如下配置弯曲位置。也就是说，这两个寄生天线元件在长度方向上的中央位置需要在直到印制板30的边缘(上边缘)为止的天线元件部分(在Z轴方向上延伸的天线元件部分)处，并且靠近装置GND平面(接地面)。

这是因为，在第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12在长度方向上的中央部分处天线电流具有最大值，并且允许利用具有最大值的电流来反射无线电波以相应地进一步改进无线电波的指向性。也就是说，这是因为，如果第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12在长度方向上的中部在-Y轴方向上以直角弯曲、并且天线元件部分的长度比存在于印制板30的背面上的天线元件部分的全长的一半(即，(λ/4))短，则来自第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的无线电波在Y轴方向上的发射特性劣化，并且不能获得指向性。

注意，对于在图1A、图1B、图3A和图3B中例示的作为第一天线元件21和第二天线元件22的全向倒L天线元件，示出被绘制在印制板30上的情况。然而，不限于这种情况。例如，可以使用芯片天线来形成元件。全向天线元件不一定是倒L天线元件，并且代替地可以是倒F天线元件。

(本发明的示例实施例的操作示例的描述)

接着，详细描述作为根据本发明的无线通信装置的示例的图3A和图3B所示的WiMAX家用路由器100的操作。图4A和4B示意性示出作为根据本发明的无线通信装置的示例的图3A和图3B所示的WiMAX家用路由器100中的天线操作的示例。与图3A不同，图4A示意性示出从背面观察WiMAX家用路由器100中的印制板30的情况，并且示出在高频电流从馈电点流向作为第一天线元件21和第二天线元件22的全向倒L天线元件的情况下的第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的情形。与图3B类似地，图4B示意性示出以透视方式从后方观察WiMAX家用路由器100中的印制板30的情况，并且示出从第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12发射的无线电波的情形。

当如图4A中的实线箭头所指示、频率为2.6GHz的高频电流分别流入第一天线元件21和第二天线元件22时，如图4A中的虚线箭头所指示，激振频率为2.6GHz的高频电流也流入平行地布置成分别与第一天线元件21和第二天线元件22相邻的第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12。

也就是说，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12各自具有作为频率为2.6GHz的通信波长λ的(1/2)的长度，并且在Z轴方向上平行地布置成分别与第一天线元件21和第二天线元件22相邻。因此，当频率为2.6GHz的高频电流分别流入第一天线元件21和第二天线元件22时，发生激振以允许频率同样为2.6GHz的高频电流分别流入第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12。

当频率为2.6GHz的高频电流分别流入第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12时，在与Z轴方向垂直的平面上发射无线电波。这里，印制板30的背面中的在分别靠近第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的位置处的大部分区域被装置GND平面31覆盖。因此，如图4B中的粗箭头所指示，在-Y轴方向上发射的无线电波被印制板30的装置GND平面31反射并且在Y轴方向上发射。因此，在Y轴方向上发射更强的无线电波，以由此形成具有Y轴方向上的指向性的无线电波。

注意，如图3A和图3B所示，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12被形成为具有在中部在-Y轴方向上(从印制板30的背面朝向表面)以直角弯曲的形状。因此，发生XY平面上的垂直极化波。

对于XY平面上的垂直极化波的发射图案，图5和图6分别示出以下情况的测量结果：未布置有第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的图1A和图1B中的天线配置(也就是说，仅由作为第一天线元件21和第二天线元件22的全向倒L天线元件构成的天线配置)的情况、以及布置有第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的图3A和图3B中的天线配置的情况。图5是示出在图1A和图1B所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图。图6是示出在图3A和图3B所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图。示出在图1A和图1B所示的天线配置中向第二天线元件22馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图与图5的特性图大致相同或相似。因此，省略其图示。示出在图3A和图3B所示的天线配置中向第二天线元件22馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图与图6的特性图大致相同或相似。因此，省略其图示。

根据图5所示的发射图案的测量结果，垂直极化的无线电波在XY平面上的所有方向上大致均匀地发射。因此，可以确认为，图1A和图1B所示的天线配置仅包括全向倒L天线元件，并且不是在特定方向上具有指向性的任意天线配置。另一方面，如图6中的发射图案的测量结果所示，可以确认为，布置有第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的图3A和图3B中的天线配置是由于印制板30的装置GND平面31所引起的反射效应而从印制板30的背面起在垂直方向的Y轴方向上具有强指向性的天线配置。

注意，在上述描述中，已经描述了具有2×2MIMO配置的WiMAX家用路由器100作为根据本发明的无线通信装置的示例。然而，根据本发明的无线通信装置不限于这种情况。例如，无线通信装置不一定是家用路由器，并且可以是商业机构所用的路由器装置、车载无线通信装置或家用电子电器、或者诸如符合LTE标准的路由器装置等的无线通信装置、或者使用除WiMAX标准或LTE标准以外的无线通信标准来进行无线通信的无线通信装置。可以采用包括全向天线元件和寄生天线元件的无线通信装置来代替MIMO配置。当然，即使在MIMO配置的情况下，例如，也可以采用4×4MIMO配置来代替2×2MIMO配置。

(示例实施例的有利效果的描述)

如以上详细所述，该示例实施例可以获得以下的有利效果。

该示例实施例具有如下的配置：全长是期望的无线电波长的(1/2)的作为一个第一寄生天线元件11和一个第二寄生天线元件12的两个寄生天线元件可以布置成分别与作为第一天线元件21和第二天线元件22的这两个全向天线元件相邻，并且可以利用与作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器100的地(GND)电位连接的装置GND平面(接地面)31作为寄生天线元件所发射的无线波的反射板。因此，可以低成本地实现能够在期望的特定方向上发射强无线电波的定向天线。当安装有作为例如WiMAX家用路由器100等的无线通信装置时在期望的无线电波的方向上对齐天线的指向性，这可以允许舒适的无线通信环境。

(本发明的其它示例实施例)

接着，描述与作为上述示例实施例的图3A和图3B所示的WiMAX家用路由器100的天线配置不同的另一示例实施例。

((本发明的其它第一示例实施例))

如图6中的XY平面上的发射图案的测量结果所示，图3A和图3B所示的WiMAX家用路由器100的天线配置对于XY平面上的垂直极化波分量可以实现具有Y轴方向上的指向性的发射特性。然而，如图7的特性图所示，存在XY平面上的水平极化波分量不能实现充分指向性的可能性。这是因为，XY平面上(即，水平方向上)的高频电流没有流向与第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12相对应的沿着印制板30的背面布置的天线元件部分。

图7是示出在图3A和图3B所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图。在图7的特性图中，细线所指示的曲线示出XY平面上的垂直极化波的发射图案，并且粗线所指示的曲线示出XY平面上的水平极化波的发射图案。如图7的特性图所示，XY平面上的水平极化波的发射图案与垂直极化波的发射图案相比具有劣化的发射特性，并且处于未充分实现Y轴方向上的指向性的状态。示出在图3A和3B所示的天线配置中向第二天线元件22馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图与图7的特性图大致相同或相似。因此，省略其图示。

此外，对于XY平面上的水平极化波分量，为了实现具有Y轴方向上的指向性的发射特性，XY平面上(即，水平方向上)的高频电流需要流经与第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12相对应的沿着印制板30的背面布置的天线元件部分。因此，优选地，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12的天线形状例如具有如图8所示的形状。图8示意性示出与图3A和图3B中的天线配置不同的、作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器100的天线配置的示例。与图3B类似地，图8示意性示出以透视方式从后方观察WiMAX家用路由器100中的印制板30的情况。图8示出第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a这两个寄生天线元件的形状不同于图3A和图3B中的第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12这两个寄生天线元件的形状的示例。

也就是说，在图8中，首先，在第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a这两个寄生天线元件中，第一寄生天线元件11a布置成与第一天线元件21相邻，并且以与第一天线元件21平行的状态在Z轴方向上延伸，并且在到达印制板30的边缘(上边缘)之前在中部以直角弯曲，然后在与印制板30的背面平行的-X轴方向(水平方向)上延伸。随后，第一寄生天线元件11a再次以直角弯曲以在Z轴方向上延伸，然后在第一寄生天线元件11a到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处在-Y轴方向上(即，朝向印制板30的表面)以直角弯曲，以靠近印制板30。

同样，第二寄生天线元件12a布置成与第二天线元件22相邻，并且以与第二天线元件22平行的状态在Z轴方向上延伸，并且在到达印制板30的边缘(上边缘)之前在中部以直角弯曲，然后在与印制板30的背面平行的X轴方向(水平方向)上延伸。随后，第二寄生天线元件12a再次以直角弯曲以在Z轴方向上延伸，然后在第二寄生天线元件12a到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处在-Y轴方向上(即，朝向印制板30的表面)以直角弯曲，以靠近印制板30。

注意，第一天线元件21和第二天线元件22这两个全向天线元件(倒L天线元件)的天线形状以及印制板30的装置GND平面31的形状与图3A和图3B的情况中的这些形状完全相同。

图9是用于示出图8所示的天线配置中的天线操作的示例的示意图，并且示出在高频电流从馈电点流向作为第一天线元件21和第二天线元件22的全向倒L天线元件的情况下的第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a的情形。

当如图9中的实线箭头所指示、频率为2.6GHz的高频电流分别流入第一天线元件21和第二天线元件22时，如图9中的虚线箭头所指示，激振频率为2.6GHz的高频电流沿相反方向流入平行地布置成分别与第一天线元件21和第二天线元件22相邻的第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a。这里，第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a的天线形状分别具有在-X轴方向和X轴方向上以直角弯曲的天线元件分量。因此，如图9中的虚线箭头所指示，高频电流不仅在Z轴方向上而且在作为X轴方向和-X轴方向的水平方向上流入第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a。

结果，不仅垂直极化波分量而且水平极化波分量都作为XY平面上的发射图案而发生，并且获得各自在垂直极化波分量和水平极化波分量中在Y轴方向上具有指向性的发射图案。图10是示出在图8所示的天线配置中向第一天线元件21馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图。在图10的特性图中，与图7的特性图类似地，细线所指示的曲线示出XY平面上的垂直极化波的发射图案，并且粗线所指示的曲线示出XY平面上的水平极化波的发射图案。示出在图8所示的天线配置中向第二天线元件22馈电的情况下的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图与图10的特性图大致相同或相似。因此，省略其图示。

不同于根据图3A和图3B的天线配置的图7的特性图，如图10的特性图所示，XY平面上的水平极化波的发射图案和垂直极化波的发射图案这两者都可以确认为实现了具有Y轴方向上的指向性的特性。

如上所述，在图8的天线配置中，与第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a这两个寄生天线元件相对应的沿着印制板30的背面布置的天线元件部分的天线形状是如在图8中例示的弯曲形状。换句话说，对于布置成与装置GND平面31(接地面)相邻的寄生天线元件，直至印制板30的边缘(上边缘)为止的各天线元件部分的形状是包括在与该边缘平行的方向上以直角弯曲的天线元件部分的弯曲形状。可以向通过前述示例实施例中的图3A和图3B中的天线配置而得到的效果附加地施加新的有利效果，该新的有利效果指示了：可以配置不仅在垂直极化波中而且在水平极化波中都具有Y轴方向上的指向性的天线。

((本发明的其它第二示例实施例))

接着，作为本发明的第二示例实施例，描述与前述示例实施例和其它第一示例实施例进一步不同的示例实施例。

在使用具有WiMAX功能的家用路由器作为无线通信装置的情况下，如上所述，经常使用无线LAN(局域网)来与从属无线通信终端进行通信。通常，为了改进家用路由器的WiMAX功能的通信性能，将家用路由器安装在处于良好无线电波环境中的窗户附近。进行配置，使得将WiMAX功能所用的天线的指向性调整成朝向窗户的外侧。即使在这种情况下，当然，用于与从属无线通信终端进行通信的无线LAN功能所用的天线也优选被配置为将无线LAN功能所用的天线的指向性调整成朝向从属无线通信终端所存在于的窗户的内侧。

也就是说，优选地，WiMAX功能所用的天线配置是在图3A和图3B或图8中所例示的配置，并且是在Y轴方向上具有指向性的配置，而相反，无线LAN功能所用的天线配置具有在-Y轴方向上具有指向性的配置。在后文中参考图11A和图11B的示意图来描述这种天线配置的示例。

图11A和图11B示意性示出与图3A、图3B和图8中的天线配置不同的、作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器100的天线配置的示例，并且示出如下示例的情况：图3A和图3B中的第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12被布置作为寄生天线元件，并且进一步添加了无线LAN功能所用的天线元件。这里，与图3A类似地，图11A示意性示出WiMAX家用路由器100中的印制板30的前视图。与图3B类似地，图11B示意性示出WiMAX家用路由器100中的印制板30的透视后视图。

与图3A和图3B中的情况类似地，如图11A和图11B所示，第一天线元件21和第二天线元件22分别被布置成单独在印制板30的右端的位置处和左端的位置处从馈电点起在Z轴方向上延伸。与图3A和图3B类似地，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12布置在印制板30的背面上，并且分别以与第一天线元件21和第二天线元件22平行的状态(即，以在Z轴方向上延伸的状态)布置在与第一天线元件21和第二天线元件22相邻的位置处。随后，形状在印制板30的边缘(上边缘)的位置处在-Y轴方向上(朝向印制板30的表面)以直角弯曲。

另一方面，如图11A和图11B所示，在作为无线LAN功能所用的天线元件而添加的无线LAN天线元件52和无线LAN寄生天线元件51中，无线LAN天线元件52形成在印制板30上，并且例如布置成在印制板30的X轴方向(水平方向)上的大致中央位置处在Z轴方向上延伸。注意，从无线LAN功能所用的馈电点供电的无线LAN天线元件52是全向天线元件。例如，如图11B所示，示出使用倒L天线元件的情况。

如图11A和图11B所示，为了提供在与WiMAX所用的寄生天线元件(即，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12)的方向相反的方向上具有指向性的天线特性，将无线LAN寄生天线元件51布置在靠近作为与WiMAX所用的寄生天线元件的表面相反的表面的印制板30的表面的位置处，并且以与无线LAN天线元件52平行的状态(即，以在Z轴方向上延伸的状态)布置在靠近无线LAN天线元件52的位置处。

也就是说，如图11A和图11B所示，在WiMAX所用的寄生天线元件(即，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12)靠近地布置在印制板30的背面上的情况下，无线LAN寄生天线元件51靠近地布置在与WiMAX所用的寄生天线元件的表面相反的印制板30的表面上。无线LAN寄生天线元件51具有如下的形状，该形状在Z轴方向上延伸，并且在无线LAN寄生天线元件51到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处，在与WiMAX所用的寄生天线元件的方向相反的方向的Y轴方向上(即，朝向印制板30的背面)以直角弯曲，以靠近印制板30。

如上所述，如图11A和图11B那样的天线配置允许WiMAX功能所用的寄生天线元件(即，第一寄生天线元件11和第二寄生天线元件12)发射具有Y轴方向上的指向性的无线电波。另一方面，无线LAN寄生天线元件51发射具有作为与WiMAX功能所用的寄生天线元件的方向相反的方向的-Y轴方向上的指向性的无线电波。图12是示出具有图11A和图11B所示的天线配置的无线LAN寄生天线元件51的XY平面上的垂直极化波的发射图案的测量结果的特性图。

如图12的特性图所示，可以确认为，图11A和图11B所示的无线LAN寄生天线元件51被配置为包括在-Y轴方向上具有强指向性的天线作为XY平面上的垂直极化波的发射图案。

注意，图11A、图11B和图12已经示出WiMAX家用路由器100中的、在与WiMAX通信所用的无线电波的方向相反的方向上发送和接收无线LAN通信所用的无线电波的情况。然而，该情况不是仅限于无线LAN通信所用的无线电波。可选地，可以在与WiMAX所用的无线电波的方向不同或相同的方向上发送和接收任意类型的无线通信所用的无线电波。

例如，在符合与全向天线元件(即，第一天线元件21和第二天线元件22)所发送和接收到的无线电波的标准不同的标准的其它标准无线电波旨在形成具有全向天线元件所发送和接收到的无线电波的发射图案的相反方向或相同方向上的指向性的发射图案的情况下，可以采用以下的天线配置。首先，在印制板30上布置与该其它标准无线电波所用的馈电点连接的其它标准全向天线元件(例如，无线LAN天线元件52)。在与该其它标准全向天线元件相邻的位置处以与该其它标准全向天线元件平行的状态布置其它标准寄生天线元件(例如，无线LAN寄生天线元件51)，并且该其它标准寄生天线元件以靠近全向天线元件的相反侧或相同侧的装置GND平面(接地面)31的状态布置。此外，其它标准寄生天线元件的全长被设置为作为其它标准全向天线元件所处理的无线电信号的波长的(1/2)的长度。

如上所述，根据通过无线电波的通信的对方，可以容易地实现具有与WiMAX功能所用的寄生天线元件的指向性不同的指向性的寄生天线元件。不同于WiMAX家用路由器100，例如，可以处理LTE标准的无线电波。可选地，与处理供车载使用的无线电波的情况类似地，可以应用于任何无线通信装置。还可以发挥如下的新的有利效果：根据通过无线电波的通信的对方，可以容易地实现单独具有彼此不同的指向性的寄生天线元件。

与图8所示的具有弯曲形状的WiMAX功能所用的寄生天线元件的情况类似地，作为另一第一示例实施例，也可以对无线LAN寄生天线元件51采用在到达印制板30的边缘(上边缘)之前在中部在X轴方向(水平方向)上同样弯曲的弯曲形状。通过形成这种弯曲形状，无线LAN功能所用的天线可以被配置为不仅使XY平面上的垂直极化波而且使水平极化波在-Y轴方向上都具有强指向性。图13A和图13B示意性示出与图3A、图3B、图8、图11A和图11B中的天线配置不同的、作为根据本发明的无线通信装置的示例的WiMAX家用路由器100的天线配置的示例，并且示出如下的情况：无线LAN寄生天线元件51a被配置为通过使图11A和图11B所示的无线LAN寄生天线元件51的形状也在X轴方向上弯曲而具有弯曲形状。这里，与图11A类似地，图13A示意性示出WiMAX家用路由器100中的印制板30的前视图。与图11B类似地，图13B示意性示出WiMAX家用路由器100中的印制板30的透视后视图。

与图11A和图11B不同，图13B示出如下的情况：关于WiMAX所用的寄生天线元件，除无线LAN寄生天线元件51a以外的天线元件是使用具有与图8所示的情况中的弯曲形状相同的弯曲形状的天线元件(即，第一寄生天线元件11a和第二寄生天线元件12a)配置而成的。然而，第一天线元件21、第二天线元件22和无线LAN天线元件52具有与图11A和图11B的情况中的天线形状相同的天线形状。

接着，进一步描述无线LAN寄生天线元件51a的天线形状。与图11A和图11B的情况类似地，无线LAN寄生天线元件51a布置在印制板30的X轴方向(水平方向)上的大致中央位置处并且在Z轴方向上延伸，并且在到达印制板30的边缘(上边缘)之前在中部以直角弯曲，以例如在-X轴方向(水平方向)上沿着印制板30的表面延伸。随后，无线LAN寄生天线元件51a再次以直角弯曲以在Z轴方向上延伸，然后在无线LAN寄生天线元件51a到达印制板30的边缘(上边缘)的位置处，在Y轴方向上(即，朝向印制板30的背面)以直角弯曲，以靠近印制板30。

注意，在无线LAN寄生天线元件51a在具有全长的(1/2)的长度的长度方向上的中央位置位于在-X轴方向上以直角弯曲之前的Z轴方向上的天线元件部分处的情况下，如上所述，在-X轴方向上以直角弯曲之前的Z轴方向上的天线元件部分布置在印制板30的X轴方向(水平方向)上的大致中央位置处。然而，在无线LAN寄生天线元件51a在具有全长的(1/2)的长度的长度方向上的中央位置位于在不同的天线元件部分中的任意天线元件部分处的情况下，优选地，无线LAN寄生天线元件51a在具有全长的(1/2)的长度的长度方向上的中央位置被布置为印制板30的在X轴方向(水平方向)上的大致中央位置。

使用具有这种弯曲形状的无线LAN寄生天线元件51a不仅使得垂直极化波分量而且还使得水平极化波分量作为XY平面上的无线LAN寄生天线元件51a的发射图案，并且因此能够实现在垂直极化波分量和水平极化波分量这两者中都在-Y轴方向上具有指向性的发射图案。

图14是示出具有图11A和图11B所示的天线配置的无线LAN寄生天线元件51的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图，并且示出用于示出具有图13A和图13B的弯曲形状的无线LAN寄生天线元件51a的有利效果的比较对象。注意，在图14的特性图中，细线所指示的曲线示出XY平面上的垂直极化波的发射图案，并且粗线所指示的曲线示出XY平面上的水平极化波的发射图案。如图14的特性图所示，XY平面上的垂直极化波的发射图案与图12的特性图所示的发射图案(在-Y轴方向上具有指向性的图案)完全相同。然而，这表明，与垂直极化波的发射图案不同，XY平面上的水平极化波的发射图案处于在-Y轴方向上没有指向性的状态。

另一方面，图15是示出具有图13A和图13B所示的天线配置的无线LAN寄生天线元件51a的XY平面上的垂直极化波和水平极化波的发射图案的测量结果的特性图，并且示出：清楚地展示了具有图13A和图13B中的弯曲形状的无线LAN寄生天线元件51a的有利效果。在图15的特性图中，与图14的情况类似地，细线所指示的曲线示出XY平面上的垂直极化波的发射图案，并且粗线所指示的曲线示出XY平面上的水平极化波的发射图案。

与图14中的关于图11A和图11B的天线配置的特性图不同，如图15的特性图所示，XY平面上的水平极化波的发射图案和垂直极化波的发射图案这两者都可以确认为实现了具有-Y轴方向上的指向性的特性。

在图13的天线配置中，无线LAN所用的寄生天线元件具有弯曲形状，该弯曲形状是通过使靠近印制板30的表面布置的无线LAN寄生天线元件51a的天线形状也在水平方向(例如，-X轴方向)上弯曲而获得的。因此，可以发挥新的有利效果，这些新的有利效果不仅可以对于垂直极化波而且可以对于水平极化波配置具有-Y轴方向上的指向性的天线，并且被进一步添加到前述示例实施例中的图11的天线配置。

因此，以上描述了本发明的优选示例实施例的配置。然而，应当注意，这些示例实施例仅仅是本发明的示例，并且根本不限制本发明。本领域技术人员可以容易地理解，在不背离本发明的主旨的情况下，可以根据特定用途来进行各种改变和修改。

本申请要求基于2019年2月1日提交的日本专利申请2019-017076的优先权，其内容通过引用而被全部包含于此。

工业适用性

本发明可以用于利用无线通信的装置。

附图标记说明

11 第一寄生天线元件

11a 第一寄生天线元件

12 第二寄生天线元件

12a 第二寄生天线元件

21 第一天线元件

22 第二天线元件

30 印制板

31 装置GND平面(接地面)

40A 壳体

40B 壳体

51 无线LAN寄生天线元件

51a 无线LAN寄生天线元件

52 无线LAN天线元件

100 WiMAX家用路由器

Claims (9)

1.一种无线通信装置，其具有连接至馈电点的全向天线元件布置在印制板上的天线配置，其中，

连接至地电位的接地面形成在所述印制板上，以覆盖所述印制板上的除形成有电子电路的部分以外的区域，

在与所述全向天线元件相邻的位置处以与所述全向天线元件平行的状态布置有寄生天线元件，并且所述寄生天线元件以靠近所述接地面的状态布置，以及

所述寄生天线元件的全长被设置为作为所述全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度，

其中，

靠近所述接地面布置的所述寄生天线元件具有在所述寄生天线元件到达所述印制板的边缘的位置处在接近所述印制板的方向上以直角弯曲的弯曲形状，以及

所述寄生天线元件在长度方向上的中央位置存在于直到所述印制板的边缘为止的天线元件部分处，并且靠近所述接地面。

2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，

靠近所述接地面布置的所述寄生天线元件具有直到所述印制板的边缘为止的天线元件部分的形状，该形状是包括在与所述边缘平行的方向上以直角弯曲的天线元件部分的弯曲形状。

3.根据权利要求1或2所述的无线通信装置，其中，

所述全向天线元件包括倒L天线元件或倒F天线元件。

4.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，

所述全向天线元件被配置为发送和接收符合全球微波接入互操作性标准即WiMAX标准或者长期演进标准即LTE标准的无线电波。

5.根据权利要求1所述的无线通信装置，其中，

在符合与所述全向天线元件所发送和接收到的无线电波的标准不同的标准的其它标准无线电波形成了具有所述全向天线元件所发送和接收到的无线电波的发射图案的相反方向或相同方向上的指向性的发射图案的情况下，

将连接至所述其它标准无线电波所用的馈电点的其它标准全向天线元件布置在所述印制板上，

在与所述其它标准全向天线元件相邻的位置处以与所述其它标准全向天线元件平行的状态布置有其它标准寄生天线元件，并且所述其它标准寄生天线元件以靠近所述寄生天线元件的相反侧或相同侧的所述接地面的状态布置，以及

将所述其它标准寄生天线元件的全长设置为作为所述其它标准全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度。

6.一种无线通信装置所用的天线配置方法，所述无线通信装置具有连接至馈电点的全向天线元件布置在印制板上的天线配置，其中，

连接至地电位的接地面形成在所述印制板上，以覆盖所述印制板上的除形成有电子电路的部分以外的区域，

在与所述全向天线元件相邻的位置处以与所述全向天线元件平行的状态布置有寄生天线元件，并且所述寄生天线元件以靠近所述接地面的状态布置，以及

所述寄生天线元件的全长被设置为作为所述全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度，

其中，

靠近所述接地面布置的所述寄生天线元件具有在所述寄生天线元件到达所述印制板的边缘的位置处在接近所述印制板的方向上以直角弯曲的弯曲形状，以及

所述寄生天线元件在长度方向上的中央位置存在于直到所述印制板的边缘为止的天线元件部分处，并且靠近所述接地面。

7.根据权利要求6所述的天线配置方法，其中，

靠近所述接地面布置的所述寄生天线元件具有直到所述印制板的边缘为止的天线元件部分的形状，该形状是包括在与所述边缘平行的方向上以直角弯曲的天线元件部分的弯曲形状。

8.根据权利要求6所述的天线配置方法，其中，

所述全向天线元件包括倒L天线元件或倒F天线元件。

9.一种无线通信装置，其具有连接至馈电点的全向天线元件布置在印制板上的天线配置，其中，

连接至地电位的接地面形成在所述印制板上，以覆盖所述印制板上的除形成有电子电路的部分以外的区域，

在与所述全向天线元件相邻的位置处以与所述全向天线元件平行的状态布置有寄生天线元件，并且所述寄生天线元件以靠近所述接地面的状态布置，以及

所述寄生天线元件的全长被设置为作为所述全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度；

其中，

在符合与所述全向天线元件所发送和接收到的无线电波的标准不同的标准的其它标准无线电波形成了具有所述全向天线元件所发送和接收到的无线电波的发射图案的相反方向或相同方向上的指向性的发射图案的情况下，

将连接至所述其它标准无线电波所用的馈电点的其它标准全向天线元件布置在所述印制板上，

在与所述其它标准全向天线元件相邻的位置处以与所述其它标准全向天线元件平行的状态布置有其它标准寄生天线元件，并且所述其它标准寄生天线元件以靠近所述寄生天线元件的相反侧或相同侧的所述接地面的状态布置，以及

将所述其它标准寄生天线元件的全长设置为作为所述其它标准全向天线元件所处理的无线电波的波长的1/2的长度。