CN113366704A - 平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块和无线通信装置 - Google Patents

平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块和无线通信装置 Download PDF

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CN113366704A CN202080011598.8A CN202080011598A CN113366704A CN 113366704 A CN113366704 A CN 113366704A CN 202080011598 A CN202080011598 A CN 202080011598A CN 113366704 A CN113366704 A CN 113366704A
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Abstract

平面天线具备：平面状辐射导体(11)；公共接地导体(32)；第1带状导体(21)，其位于平面状辐射导体(11)与公共接地导体(32)之间，并且在具有第1轴、第2轴和第3轴的第1右手正交坐标系中沿着与第1轴平行的方向延伸；第2带状导体(22)，其位于平面状辐射导体与公共接地导体之间并且沿着与第1带状导体的延伸方向正交的方向延伸；以及至少一对无源导体(12～15)，其相对于第1轴成45±3°或‑45±3°的角度并且具有与平面状辐射导体相对的边。

Description

平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块和无 线通信装置
技术领域
本申请涉及平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块和无线通信装置。
背景技术
随着互联网通信的增加、高画质的影像技术的开发，无线通信所要求的通信速度也增大，要求能够收发更多信息的高频的无线通信技术。当载波的频率变高时，电磁波的直行性会提高，因此，在与无线终端之间进行电波的收发的基站的能够通信的单元半径变小。因此，在使用短波长的载波的无线通信中，一般以比以往高的密度配置基站。
其结果是，距无线通信终端处于较近的距离的基站的数量增加，有时需要从靠近的多个基站中选择能够高质量地进行通信的特定的基站。即，有时会要求可辐射的方位较广并且指向性较高的天线。
例如，专利文献1公开了一种用于从电波强度较强的方向进行接收的分集式天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-146564号公报
发明内容
发明要解决的问题
本申请提供一种能够在短波长频带中对具有较高的指向性的电磁波进行收发的平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块和无线通信装置。
用于解决问题的方案
本公开的一技术方案的平面天线具备：平面状辐射导体；公共接地导体；第1带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且在具有第1轴、第2轴和第3轴的第1右手正交坐标系中沿着与第1轴平行的方向延伸；第2带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且沿着与所述第1带状导体的延伸方向正交的方向延伸；以及至少一对无源导体，其相对于所述第1轴成45±3°或-45±3°的角度并且具有与所述平面状辐射导体相对的边。
平面天线也可以具备：所述一对无源导体，其相对于所述第1轴成45±3°的角度并且具有与所述平面状辐射导体相对的边；以及另一对无源导体，其相对于所述第1轴成-45±3°的角度并且具有与所述平面状辐射导体相对的边。
所述平面状辐射导体和所述无源导体也可以位于同一平面上。
也可以是，平面天线还包括位于所述第1带状导体以及所述第2带状导体与所述公共接地导体之间的天线接地导体，从所述第3轴方向观察，所述天线接地导体至少与所述平面状辐射导体的整体重叠。
平面天线也可以还具备将所述无源导体和所述天线接地导体连接的至少1个第1导通孔导体。
也可以是，平面天线还具备介电体，该介电体具有与所述第3轴方向垂直的主表面，所述平面状辐射导体、所述公共接地导体、所述第1带状导体、所述第2带状导体以及所述无源导体位于所述介电体内。
本公开的一技术方案的平面阵列天线具备沿所述第1轴方向排列的多个上述平面天线，各平面天线的介电体一体地构成，各平面天线的公共接地导体互相连接，各平面天线的天线接地导体互相分离开。
也可以是，平面阵列天线在所述多个平面天线中的至少1组相邻的一对平面天线中具备沿着所述第3轴延伸并且与所述第2轴平行地排列的多个第2导通孔导体，所述多个第2导通孔导体与所述公共接地导体连接。
所述多个第2导通孔导体也可以包括：第1列，其还与所述相邻的一对平面天线中的一者的天线接地导体连接；以及第2列，其还与所述相邻的一对平面天线中的另一者的天线接地导体连接。
也可以是，所述多个第2导通孔导体在与所述第3轴平行的方向上具有所述公共接地导体和所述平面状辐射导体之间的距离以上的高度。
本公开的另一技术方案的平面天线具备：平面状辐射导体；公共接地导体；第1带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且在具有第1轴、第2轴和第3轴的第1右手正交坐标系中沿着相对于第1轴成45±3°的角度的方向延伸；第2带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且沿着与所述第1带状导体的延伸方向正交的方向延伸；以及天线接地导体，其位于所述第1带状导体以及所述第2带状导体与所述公共接地导体之间并且在外缘具有相对于所述第1轴成45±3°或-45±3°的角度的至少一对边。
所述天线接地导体也可以具备：所述一对边，从所述第3轴方向观察，其相对于所述第1轴成45±3°的角度并且隔着所述平面状辐射导体；以及另一对边，从所述第3轴方向观察，其相对于所述第1轴成-45±3°的角度并且隔着所述平面状辐射导体。
平面天线也可以还具备至少1个第3导通孔导体，该至少1个第3导通孔导体位于沿着所述天线接地导体的所述外缘的位置，并且将所述天线接地导体和所述公共接地导体连接。
也可以是，平面天线还具备介电体，该介电体具有与所述第3轴方向垂直的主表面，所述平面状辐射导体、所述公共接地导体、所述第1带状导体、所述第2带状导体以及所述无源导体位于所述介电体内。
本公开的一技术方案的平面阵列天线具备沿所述第1轴方向排列的多个上述平面天线，各平面天线的介电体一体地构成，各平面天线的公共接地导体互相连接，各平面天线的天线接地导体互相连接。
也可以是，平面阵列天线在所述多个平面天线中的至少1组相邻的一对平面天线中具备沿着所述第3轴延伸并且与所述第2轴平行地排列的多个第2导通孔导体，所述多个第2导通孔导体与所述公共接地导体连接。
本公开的一技术方案的多轴阵列天线具备上述任一方案中记载的平面阵列天线和多个线状天线，各线状天线包括1个或两个线状辐射导体，该1个或两个线状辐射导体位于在所述第2轴方向上与所述多个平面天线中的一者分离开的位置，并且与所述第1轴平行地延伸。
也可以是，所述介电体具有与所述主表面相邻并且与所述第2轴垂直的侧面，所述线状天线的所述1个或两个线状辐射导体靠近所述侧面地配置于所述介电体内。
本公开的一技术方案的无线通信模块具备上述多轴阵列天线、以及从由有源部件和无源部件构成的组中选出的至少1者。
本公开的一技术方案的无线通信装置具备：电路板，其在具有第1轴、第2轴和第3轴的第2右手正交坐标系中具有与第3轴垂直的第1主表面和第2主表面、与所述第1轴垂直的第1侧部和第2侧部、与所述第2轴垂直的第3侧部和第4侧部、以及发送电路和接收电路中的至少一者；以及至少1个上述无线通信模块，所述至少1个无线通信模块配置于所述第1主表面和第2主表面、所述第1侧部、第2侧部、第3侧部和第4侧部中的至少一者。
发明的效果
根据本公开，能够提供一种可收发具有较高的指向性的电磁波的平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块和无线通信装置。
附图说明
图1是表示平面天线和平面阵列天线的第1实施方式的立体图。
图2是放大表示图1所示的平面天线的立体图。
图3的(a)是图1所示的平面天线的俯视图，图3的(b)和图3的(c)是图3的(a)的平面天线的沿3B-3B线和3C-3C线的剖视图。
图4的(a)至图4的(c)是说明从图1所示的平面天线辐射的电磁波的强度分布的示意图。
图5是放大表示平面阵列天线的另一方式中的平面天线的立体图。
图6是表示平面阵列天线的另一方式的立体图。
图7的(a)是表示平面天线和平面阵列天线的第2实施方式的立体图，图7的(b)是图7的(a)所示的平面天线的俯视图。
图8是放大表示平面阵列天线的另一方式中的平面天线的立体图。
图9是表示多轴阵列天线的实施方式的立体图。
图10的(a)和图10的(b)是说明从图9所示的多轴阵列天线辐射的电磁波的强度分布的示意图。
图11是表示无线通信模块的实施方式的示意剖视图。
图12是表示无线通信模块的另一实施方式的示意剖视图。
图13的(a)和图13的(b)是表示无线通信装置的一实施方式的示意俯视图和侧视图。
图14的(a)、(b)和(c)是表示无线通信装置的另一方式的示意俯视图和侧视图。
图15示出了通过模拟求得的自本实施方式的平面阵列天线辐射的电磁波的峰值增益的频率特性。
图16示出了通过模拟求得的自不具有天线接地导体的平面阵列天线辐射的电磁波的峰值增益的频率特性。
图17的(a)是表示平面天线和平面阵列天线的另一方式的立体图，图17的(b)是图17的(a)所示的平面天线的俯视图。
图18示出了通过模拟求得的自平面阵列天线辐射的电磁波的z轴方向上的频率特性。
图19示出了通过模拟求得的自平面阵列天线辐射的电磁波的峰值增益的频率特性。
具体实施方式
本公开的平面天线、平面阵列天线、多轴天线、无线通信模块和无线通信装置例如可用于准微波、厘米波、准毫米波、毫米波带宽的无线通信。准微波带宽的无线通信使用波长为10cm～30cm且频率为1GHz至3GHz的电波来作为载波。厘米波带宽的无线通信使用波长为1cm～10cm且频率为3GHz至30GHz的电波来作为载波。毫米波带宽的无线通信使用波长为1mm～10mm且频率为30GHz至300GHz的电波来作为载波。准毫米波带宽的无线通信使用波长为10mm～30mm且频率为10GHz至30GHz的电波来作为载波。在这些带宽的无线通信中，平面天线的尺寸为几厘米至亚毫米的量级。例如，在由多层陶瓷烧结基板构成准微波、厘米波、准毫米波、毫米波无线通信电路的情况下，能够在多层陶瓷烧结基板安装本公开的平面天线、平面阵列天线或者多轴天线。以下，在本实施方式中，只要没有特别说明，就以载波的频率是30GHz且载波的波长λ是10mm的情况举例来作为准微波、厘米波、准毫米波、毫米波的载波的一例，从而对平面天线、平面阵列天线进行说明。
在本公开中，使用右手正交坐标系以用于说明构成要素的配置、方向等。具体而言，第1右手正交坐标系具有互相正交的x、y、z轴，第2右手正交坐标系具有互相正交的u、v、w轴。为了区分第1右手正交坐标系和第2右手正交坐标系并且确定右手系坐标的轴的顺序，对轴标记x、y、z和u、v、w这样的字母，但这些轴也可以称为第1轴、第2轴、第3轴。
在本公开中，两个方向对齐是指大致两个方向所成的角度处于0°至约20°的范围。平行是指两个平面、两个直线、或者平面和直线所成的角度处于0°至约10°的范围。另外，在参照轴而对方向进行说明的情况下，在相对于基准是轴的+方向还是-方向较为重要的情况下，对轴的+和-进行区分并说明。另一方面，在沿着哪一个轴的方向较为重要而不管是轴的+方向还是-方向的情况下，仅说明为“轴方向”。
(第1实施方式)
对本公开的平面天线和平面阵列天线的第1实施方式进行说明。图1是表示本公开的平面阵列天线101的示意立体图。在图1中，透视并示出了内部的结构。平面阵列天线101包括多个平面天线50。平面天线50也被称为贴片天线。在本实施方式中，平面阵列天线101包括4个平面天线50，但平面天线50的数量不限于4个，平面阵列天线101至少包括两个平面天线50即可。在第1右手正交坐标系中，多个平面天线50沿x轴方向排列。
图2是表示平面阵列天线101的1个平面天线50的示意性放大立体图。另外，图3的(a)是平面天线50的示意俯视图，图3的(b)和图3的(c)是图3的(a)的沿3B-3B线和3C-3C线的剖视图。
各平面天线50具备平面状辐射导体11、第1带状导体21、第2带状导体22、无源导体12、13、14、15、天线接地导体31以及公共接地导体32。
平面状辐射导体11大致与xy平面平行地配置。平面状辐射导体11是辐射电波的辐射元件，具有用于获得所要求的辐射特性和阻抗匹配的形状。在本实施方式中，平面状辐射导体11具有大致正方形形状，该大致正方形形状具有与x轴方向以及y轴方向平行的两组边。平面状辐射导体11也可以具有长方形、圆形等其他形状。平面状辐射导体11一般构成为以载波的波长λ的1/2的长度为基准的尺寸。例如，在介电体40的相对介电常数为8的情况下，例如假设为28GHz频段时，平面状辐射导体11的尺寸为0.5mm～2.5mm×0.5mm～2.5mm。平面状辐射导体11的形状为正方形或者至少与第1带状导体21平行的方向上的长度被规定成以f0谐振的长度的长方形。
第1带状导体21以及第2带状导体22与平面状辐射导体11电磁耦合，供给信号电力。第1带状导体21沿着x轴方向延伸，第2带状导体22沿着与第1带状导体的延伸方向正交的方向即y轴方向延伸。
天线接地导体31位于平面状辐射导体11与公共接地导体32之间。从z轴方向观察，第1带状导体21的局部以及第2带状导体22的局部与平面状辐射导体11重叠。
如图3的(c)所示，在第1带状导体21的一端例如连接有沿着z轴方向延伸的导通孔导体(日文：ビア導体)23。导通孔导体23向第1带状导体21供给信号电力。也可以是，导通孔导体23贯穿后述的分别设于天线接地导体31和公共接地导体32的孔31c、32c，并且使该导通孔导体23与设于比公共接地导体32靠下方的位置的布线或者收发电路连接。
天线接地导体31位于第1带状导体21以及第2带状导体22与公共接地导体32之间。在本实施方式中，天线接地导体31具有矩形形状，该矩形形状具有与x轴方向以及y轴方向平行的两组边，该天线接地导体31与相邻的平面天线50的天线接地导体31分离开。从z轴方向观察，天线接地导体31至少与平面状辐射导体11的整体重叠，天线接地导体31的4个边位于比平面状辐射导体11靠外侧的位置。天线接地导体31利用未图示的导通孔导体等连接于基准电位。天线接地导体31对自平面状辐射导体11辐射的电磁波的分布进行调整。
公共接地导体32是连接于基准电位的接地电极，从z轴方向观察，该公共接地导体32配置于比平面状辐射导体11大并且至少包括平面状辐射导体11的下方的区域在内的区域。在本实施方式中，公共接地导体32与相邻的平面天线50的公共接地导体32连接从而形成1个层。
平面天线50包括至少一对无源导体。在本实施方式中，平面天线50包括4个无源导体12、13、14、15。无源导体12、13、14、15分别相对于x轴成45±3°或-45±3°的角度，并且具有与平面状辐射导体11相对的边。具体而言，无源导体12、13、14、15分别具有边12d、13d、14d、15d。边13d和边15d相对于x轴成45±3°的角度并且与平面状辐射导体11相对。另外，边13d和边15d隔着平面状辐射导体11而彼此相对。同样地，边12d和边14d相对于x轴成-45±3°的角度并且与平面状辐射导体11相对。另外，边12d和边14d隔着平面状辐射导体11而彼此相对。例如假设为28GHz频段时，边12d、13d、14d、15d的长度为0.5mm～2.5mm的范围内。
在边12d、13d、14d、15d与x轴所成的角度为45±3°或-45±3°的情况下，如后所述，能够得到抑制平面天线50之间的意外干扰的效果。但是，即使自上述角度稍微偏离也能够得到该效果。另外，可以允许制造时的定位误差程度的角度偏差。具体而言，边12d、13d、14d、15d与x轴所成的角度例如为45±3°或-45±3°左右即可。在以下的实施方式中，对于以x轴为基准按照45±3°或-45±3°进行配置的构成要素而言也是同样的。另外，如果存在无源导体12、13、14、15的边12d、13d、14d、15d、后述的天线接地导体的边的起到反射作用的条件，则这些边也能够在相对于x轴为45±30°或-45±30°的范围内变更。
在本实施方式中，无源导体12、13、14、15分别具有沿着与边12d、13d、14d、15d平行的方向延伸的带状形状。另外，带状形状的两端被倾斜地切去，使得在从z轴方向观察时与天线接地导体31的4个边大致一致。因此，从z轴方向观察，无源导体12、13、14、15具有梯形形状。但是，无源导体12、13、14、15只要具有边12d、13d、14d、15d就也可以具有其他形状。例如，无源导体12、13、14、15也可以具有分别具有边12d、13d、14d、15d的三角形形状。
优选的是，边12d、13d、14d、15d配置于平面状辐射导体11辐射的电磁波的节点或节点附近的位置。如图3所示，优选的是，从平面状辐射导体11的中心到边12d的距离L例如满足0.8λ≤L≤1.2λ或1.6λ≤L≤2.4λ的关系。优选的是，对于边13d、14d、15d的位置也满足相同的条件。通过在电磁波的节点的位置配置平面状辐射导体11的各边，从而能够在稳定的条件下反射电磁波。
优选的是，平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15在z轴方向上位于大致相同的高度。例如，在z轴方向上，平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15位于同一平面上。无源导体12、13、14、15是不被供给电力的元件，不会从第1带状导体21和第2带状导体22接收电力的供给。
平面天线50具有介电体40，在本实施方式中，平面状辐射导体11、第1带状导体21、第2带状导体22、无源导体12、13、14、15、天线接地导体31以及公共接地导体32配置于介电体40内。各平面天线50的介电体40被一体地形成，具有在x轴方向上具有长边的长方体形状。例如，介电体40具有具备主表面40a、主表面40b以及侧面40c、40d、40e、40f的长方体的形状。主表面40a、主表面40b是长方体的6个面中的与其他面相比较大的两个面。主表面40a、主表面40b与平面状辐射导体11、天线接地导体31以及公共接地导体32平行。如上所述，各平面天线50沿x轴方向排列。多个平面天线50的x轴方向上的排列节距为λ/2左右。
在各平面天线50中，第1带状导体21、第2带状导体22、天线接地导体31、公共接地导体32配置于介电体40内。另一方面，平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15配置于介电体40的主表面40a或介电体40的内部。平面状辐射导体11是释放电磁波的元件，因此，从提高辐射效率这一观点出发，优选的是将平面状辐射导体11配置于主表面40a上。但是，若平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15在主表面40a暴露，则存在因外力等产生变形或者因暴露于外部环境而导致这些元件发生氧化、腐蚀等的可能性。根据本申请发明人的研究可知，若覆盖平面状辐射导体11的介电体的厚度为70μm以下，则能够实现与在主表面40a形成平面状辐射导体11进而形成Au/Ni镀层来作为保护膜的情况等同或以上的辐射效率。介电体40的覆盖平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15的部分40h的厚度t越小则损失越少，因此，从天线特性的观点出发，对下限没有特别限制。但是，若厚度t过小，则在介电体40的有些形成方法的情况下存在难以使厚度t均匀的情况。例如，为了以多层陶瓷体构成介电体40，例如厚度t优选为5μm以上。即厚度t更优选为5μm以上且70μm以下。特别地，即使使用相对介电常数为5～10左右的低相对介电常数的陶瓷来作为介电体40，厚度t也优选为5μm以上且不满20μm，从而实现与实施了Au/Ni镀敷的平面天线等同或以上的辐射效率。
介电体40是具有1.5～100左右的相对介电常数的树脂、玻璃、陶瓷等较佳。优选的是，介电体40是由树脂、玻璃、陶瓷等构成的多个层层叠而成的多层介电体。介电体40例如是具备多个陶瓷层的多层陶瓷体，在多个陶瓷层之间设置平面状辐射导体11、第1带状导体21、第2带状导体22、无源导体12、13、14、15、天线接地导体31以及公共接地导体32，并将导通孔导体23设于1个以上的陶瓷层内。平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15优选设于相同的陶瓷层之间。但是，只要是上述的z轴方向上的上述厚度t的范围内的距离，平面状辐射导体11和无源导体12、13、14、15就也可以配置于不同的陶瓷层之间。
介电体40内的平面状辐射导体11、第1带状导体21、第2带状导体22、无源导体12、13、14、15、天线接地导体31以及公共接地导体32的z轴方向上的位置即各元件间的间隔等能够通过改变配置于各构成要素间的陶瓷层的厚度和数量来进行调节。
上述平面天线50的构成要素由具有导电性的材料形成。例如，由含有Au、Ag、Cu、Ni、Al、Mo、W等金属的材料形成。
平面阵列天线101能够使用上述材料的介电体以及导电性材料并使用公知的技术来制作。特别是，能够采用使用树脂、玻璃、陶瓷的多层(层叠)基板技术来恰当地进行制作。例如，在对介电体40使用多层陶瓷体的情况下，能够采用共烧陶瓷基板技术而恰当地使用。换言之，平面阵列天线101能够制作成共烧陶瓷基板。
构成平面阵列天线101的共烧陶瓷基板既可以是低温共烧陶瓷(LTCC，LowTemperature Co-fired Ceramics)基板，也可以是高温共烧陶瓷(HTCC，High TemperatureCo-fired Ceramics)基板。从高频特性的观点出发，存在优选使用低温共烧陶瓷基板的情况。对介电体40、平面状辐射导体11、第1带状导体21、第2带状导体22、天线接地导体31、公共接地导体32使用与烧成温度、用途等以及无线通信的频率等相对应的陶瓷材料以及导电性材料。用于形成这些元件的导电性糊剂和用于形成介电体40的多层陶瓷体的生坯片被共烧(Co-fired)。在共烧陶瓷基板为低温共烧陶瓷基板的情况下，使用能够在800℃至1000℃左右的温度范围内进行烧结的陶瓷材料以及导电性材料。例如使用以Al、Si、Sr为主成分并以Ti、Bi、Cu、Mn、Na、K为副成分的陶瓷材料、以Al、Si、Sr为主成分并以Ca、Pb、Na、K为副成分的陶瓷材料、含有Al、Mg、Si、Gd的陶瓷材料、含有Al、Si、Zr、Mg的陶瓷材料。另外，使用含有Ag或Cu的导电性材料。陶瓷材料的介电常数为3～15左右。在共烧陶瓷基板为高温共烧陶瓷基板的情况下，能够使用以Al为主成分的陶瓷材料以及含有W(钨)或Mo(钼)的导电性材料。
更具体而言，作为LTCC材料，例如能够使用低介电常数(相对介电常数5～10)的Al-Mg-Si-Gd-O系介电体材料、由含有Mg2SiO4的结晶相和含有Si-Ba-La-B-O系的玻璃等构成的介电体材料、Al-Si-Sr-O系介电体材料、Al-Si-Ba-O系介电体材料、高介电常数(相对介电常数50以上)的Bi-Ca-Nb-O系介电体材料等各种材料。
例如，在Al-Si-Sr-O系介电体材料含有Al、Si、Sr、Ti的氧化物作为主成分的情况下，在将作为主成分的Al、Si、Sr、Ti分别以Al2O3、SiO2、SrO、TiO2换算时，优选含有Al2O3：10质量％～60质量％、SiO2：25质量％～60质量％、SrO：7.5质量％～50质量％、TiO2：20质量％以下(包括0)。另外，相对于其主成分100质量份而言，作为副成分，优选的是含有将Bi、Na、K、Co的组中的至少1种以Bi2O3换算为0.1质量份～10质量份、以Na2O换算为0.1质量份～5质量份、以K2O换算为0.1质量份～5质量份、以CoO换算为0.1质量份～5质量份，更优选的是含有将Cu、Mn、Ag的组中的至少1种以CuO换算为0.01质量份～5质量份、以Mn3O4换算为0.01质量份～5质量份、并且Ag为0.01质量份～5质量份。也能够含有其他不可避免的杂质。
参照图4的(a)至图4的(c)，对平面阵列天线101的动作进行说明。在平面阵列天线101中，在借助第1带状导体21向各平面天线50的平面状辐射导体11供给信号电力时，如图4的(a)所示，各平面天线50的平面状辐射导体11释放具有强度分布F1的电磁波，该强度分布F1整体上在与平面状辐射导体11垂直的方向即z轴的正方向上具有最大强度并且在与第1带状导体21的延伸方向平行的xz面上扩展。
另一方面，在借助第2带状导体22向各平面天线50的平面状辐射导体11供给信号电力时，如图4的(b)所示，各平面天线50的平面状辐射导体11释放具有强度分布F2的电磁波，该强度分布F2整体上在与平面状辐射导体11垂直的方向即z轴的正方向上具有最大强度，并且在与第2带状导体22的延伸方向平行的yz面上扩展。
因此，在对第1带状导体21和第2带状导体22同时供给信号电力的情况下，平面状辐射导体11将强度分布F1的电磁波和强度分布F2的电磁波叠加，释放具有强度分布F12的电磁波。强度分布F12的电磁波在使xz平面绕z轴相对于x轴旋转45±3°而得到的面、以及使xz平面绕z轴相对于x轴旋转-45±3°而得到的面上扩展。因此，具有相对于x轴成45±3°或-45±3°的角度的边的无源导体12、13、14、15会反射合成的电磁波或者使合成的电磁波衰减，从而抑制对自相邻的平面天线50辐射的电磁波造成意外干扰等不良影响。
由自第1带状导体21供给的信号电力实现的强度分布F1的电磁波和由自第2带状导体22供给的信号电力实现的强度分布F2的电磁波彼此正交。因此，即使自第1带状导体21和第2带状导体22同时向平面状辐射导体11供给信号电力，也能够接收合成的电磁波并将生成的信号分离为两个信号。因此，根据平面阵列天线101，能够借助第1带状导体21和第2带状导体22自平面状辐射导体11辐射不同的信号电力，能够收发更多信息。另外，在平面阵列天线101中，能够抑制平面天线50之间的干扰造成的不良影响，因此能够实现可进行指向性更高的波束成形的平面阵列天线。
另外，在平面天线50不构成阵列的情况下也是，如上所述，无源导体12、13、14、15能够抑制电磁波的不期望的扩展。因此，在将平面天线50单体地配置于无线设备的情况下也能够抑制对配置于平面天线50的周边的电路、其他天线的不期望的影响。
如上所述，平面阵列天线101在向第1带状导体21和第2带状导体22同时输入不同的信号电力并将两个电磁波合成而进行辐射的情况下能够起到优异效果，但也可以向第1带状导体21和第2带状导体22中的一者输入信号电力并辐射电磁波。在该情况下，无源导体12、13、14、15也能够抑制平面天线50之间的不良影响，因此能够实现可进行指向性更高的波束成形的平面阵列天线。具体而言，能够利用平面状辐射导体11高质量且同时地收发垂直极化波和水平极化波那样的正交的极化波，从而能够提高通信速度。另外，在针对第1带状导体21和第2带状导体22中的一者输入输出信号电力的情况下也能够收发高质量的信号电力。再者，平面阵列天线101在平面天线50之间对入射的信号电力赋予相位差、振幅差并进行波束成形，由此，主要能够提高图1的zx面上的覆盖范围。
能够对平面阵列天线101进行各种改变。图5是对平面阵列天线102的一个平面天线50’进行放大表示的立体图。平面阵列天线102与平面阵列天线101的不同之处在于：该平面阵列天线102包括多个平面天线50’，并且平面天线50’还具备将无源导体12、13、14、15和天线接地导体31连接的至少1个第1导通孔导体41。在本实施方式中，平面天线50’包括分别配置于无源导体12、13、14、15与天线接地导体31之间的多个第1导通孔导体41。具体而言，在无源导体12与天线接地导体31之间配置有在相对于x轴成-45±3°的角度的方向上排列的多个第1导通孔导体41。各第1导通孔导体的一端与无源导体12连接，另一端与天线接地导体31连接。同样地，在无源导体13与天线接地导体31之间、无源导体14与天线接地导体31之间、以及无源导体15与天线接地导体31之间也配置有多个第1导通孔导体41。第1导通孔导体41的直径例如为几μm～几百μm，第1导通孔导体41的节距(轴线间距离)例如为1/8λd以下，优选为1/16λd以下。在图5中，在多个第1导通孔导体41之间设有间隙，但也可以使第1导通孔导体41的侧面互相接触。
根据平面阵列天线102，配置于无源导体12、13、14、15与天线接地导体31之间的多个第1导通孔导体41作为屏蔽体发挥功能。因此，自各平面天线50’的平面状辐射导体11辐射的电磁波会被封闭在由多个第1导通孔导体41包围的区域，电磁波不易通过相邻的平面天线50’泄漏。因此，能够实现能抑制平面天线50’之间的不良影响并且可进行指向性更高的波束成形的平面阵列天线。
图6是平面阵列天线103的立体图。平面阵列天线103与平面阵列天线101的不同之处在于：在多个平面天线50中的至少1组相邻的一对平面天线50之间具备沿着y轴方向排列的多个第2导通孔导体42。第2导通孔导体42沿着z轴方向延伸，一端与公共接地导体32连接。另外，优选的是，第2导通孔导体42在z轴方向上具有和公共接地导体32与平面状辐射导体11之间的距离相同程度或该距离以上的高度。
在图6所示的方式中，平面阵列天线103在各一对平面天线50之间具备沿着y轴方向排列的多个第2导通孔导体42。在各平面天线50之间配置有1列或两列沿着y轴方向排列的第2导通孔导体42的列。在本实施方式中，在4个平面天线50中的x轴方向上的第2个平面天线50和第3个平面天线50之间配置有两列第2导通孔导体42。
对于在平面天线50之间配置有1列第2导通孔导体42的情况而言，第2导通孔导体42不与隔着第2导通孔导体的两个平面天线50的天线接地导体31连接，而是与之分离开。对于在平面天线50之间配置有两列第2导通孔导体42的情况而言，第2导通孔导体42也可以分别与隔着第2导通孔导体的两个平面天线50的天线接地导体31连接。与第1导通孔导体41同样地，第2导通孔导体42的直径例如为几μm～几百μm，第2导通孔导体42的节距(轴线间距离)例如为1/8λd以下，优选为1/16λd以下。在图6中，在多个第2导通孔导体42之间设有间隙，但也可以使第2导通孔导体42的侧面互相接触。
在一对平面天线50之间沿着y轴方向排列的多个第2导通孔导体42作为屏蔽体发挥功能，抑制从平面天线50的平面状辐射导体11辐射的电磁波漏入相邻的平面天线50。因此，能够实现能抑制平面天线50之间的不良影响并且可进行指向性更高的波束成形的平面阵列天线。
(第2实施方式)
对本公开的平面天线和平面阵列天线的第2实施方式进行说明。图7的(a)是表示本公开的平面阵列天线104的示意立体图。图7的(b)是表示平面阵列天线104的1个平面天线52的示意性放大立体图。
与第1实施方式同样地，平面阵列天线104包括沿着x轴方向排列的多个平面天线52。
各平面天线52具备平面状辐射导体11、第1带状导体21、第2带状导体22、天线接地导体33以及公共接地导体32。平面状辐射导体11、第1带状导体、第2带状导体22、天线接地导体33以及公共接地导体32的z轴方向上的配置与平面阵列天线101的平面天线50相同。
在平面天线52中，与平面天线50相比，平面状辐射导体11、第1带状导体21以及第2带状导体22配置于绕z轴旋转了-45±3°的方向上。具体而言，第2带状导体22沿着与第1带状导体21的延伸方向正交的方向延伸。
平面状辐射导体11具有大致正方形形状，该大致正方形形状具有与相对于x轴成45±3°的角度的直线以及成-45±3°的角度的直线平行的两组边。
天线接地导体33在外缘具有相对于x轴成45±3°或-45±3°的角度的至少一对边。在本实施方式中，天线接地导体33在外缘具有边33a～33h。其中，边33a和边33e相对于x轴成-45±3°的角度，边33c和边33g相对于x轴成45±3°的角度。另外，天线接地导体33具有与x轴平行的边33b和边33f、以及与y轴平行的边33d和边33h。从z轴方向观察，边33a和边33e、以及边33c和边33g分别位于隔着平面状辐射导体11的位置。
在本实施方式中，天线接地导体33与相邻的平面天线52的天线接地导体33彼此连接。具体而言，除了x轴方向上的两端的平面天线52以外，天线接地导体33的边33d与相邻的平面天线52的天线接地导体33的边33h连接。在位于x轴方向上的两端的平面天线52中，天线接地导体33的边33h或边33d分别与相邻的平面天线52的天线接地导体33的边33d或33h连接。
优选的是，边33a、33c、33e、33g配置于平面状辐射导体11辐射的电磁波的节点或节点附近的位置。如图7的(b)所示，优选的是，自平面状辐射导体11的中心至边33a的距离L’例如满足0.8λ≤L’≤1.2λ或1.6λ≤L’≤2.4λ的关系。优选的是边33c、33e、33g的位置也满足相同的条件。
在平面阵列天线104的各平面天线52中，在借助第1带状导体21和第2带状导体22向平面状辐射导体11供给信号电力时，由两个信号电力实现的电磁波的合成波会释放具有在z轴的正方向上具有最大强度并且在xz平面和yz平面上扩展的强度分布的电磁波。在平面阵列天线104中，平面天线52在x轴方向上以等距或接近于等距的节距排列。另外，平面状辐射导体11、第1带状导体21以及第2带状导体22配置为旋转到与长度方向成-45±3度角度的方向。由此，天线接地导体33的边33a、33e、以及33c、33g位于平面天线52所具有的两个谐振方向(相对于x轴成45°和-45°的方向)上，平面天线52的电磁的长度(谐振器长度)在两个谐振方向上相等，能够降低意外的来自相邻天线的干扰的影响。
再者，根据平面阵列天线104，各平面天线52的天线接地导体33具有相对于x轴成上述角度的边33a、33c、33e、33g，因此，这些边能反射电磁波或者使电磁波衰减，从而抑制对自相邻的平面天线52辐射的电磁波造成意外干扰等不良影响。因此，能够实现可进行指向性更高的波束成形的平面阵列天线。
图15示出了通过模拟求得的自本实施方式的平面阵列天线104辐射的电磁波的峰值增益的频率特性。横轴表示频率，纵轴表示无论方位如何都可实现的最大增益。为了进行比较，图16示出了不具有天线接地导体33的平面天线的峰值增益的频率特性。在27GHz～30GHz和37GHz～43GHz这两个频带中，得到了9dB以上的增益。特别是，在37GHz～43GHz的频带中，最大得到了12dB的增益。与此相对地，如图16所示，在不具有天线接地导体33的平面天线中，在37GHz～43GHz的频带中的41GHz以上的频率的情况下，增益大幅降低。考虑是在41GHz以上的频率的情况下会产生自相邻的平面天线52辐射的电磁波的相互干扰，导致增益降低。
能够对平面阵列天线104进行各种改变。图8是对平面阵列天线105的一个平面天线52’进行放大表示的立体图。平面阵列天线105与平面阵列天线104的不同之处在于：该平面阵列天线105包括多个平面天线52’，并且平面天线52’还具备将天线接地导体33和公共接地导体32连接的至少1个第3导通孔导体43。在本实施方式中，平面天线52’具备多个第3导通孔导体43。多个第3导通孔导体43沿着天线接地导体33的外缘配置，一端与天线接地导体33连接并且另一端与公共接地导体32连接。第3导通孔导体43的直径、节距是与第2导通孔导体42相同的尺寸较佳。另外，在图8中，在多个第3导通孔导体43之间设有间隙，但也可以使第3导通孔导体43的侧面互相接触。
多个第3导通孔导体43作为屏蔽体发挥功能，抑制自平面天线50的平面状辐射导体11辐射的电磁波漏入相邻的平面天线50。因此，能够实现能抑制平面天线52’之间的不良影响并且可进行指向性更高的波束成形的平面阵列天线。
图17的(a)是平面天线52’和平面阵列天线111的立体图，图17的(b)是图17的(a)所示的平面天线的俯视图。平面天线52’和平面阵列天线111与第2实施方式的平面天线52和平面阵列天线104的不同之处在于：公共接地导体32的与y轴平行的方向上的宽度Lc比天线接地导体33的与y轴平行的最大宽度La小。如图17的(b)所示，天线接地导体33的与y轴平行的最大宽度La例如指的是边33b与边33f之间的间隔。
如上所述，公共接地导体32的与y轴平行的方向上的宽度Lc和天线接地导体33的与y轴平行的最大宽度La满足以下的数学式(1)的关系。La和Lc优选满足以下的数学式(2)的关系，更优选为满足数学式(3)的关系。在此，λ是载波的波长，ε是介电体40的相对介电常数。
Lc＜La (1)
Lc≤La-(λ/16)/(√ε) (2)
Lc≤La-(λ/12)/(√ε) (3)
进一步优选为满足数学式(4)。
Lc≤La-(λ/8)/(√ε) (4)
对于自各平面天线52’辐射的电磁波而言，若不具有平面天线52’之间的相互作用、平面阵列天线111的俯视形状为长方形，特别是公共接地导体32在X轴方向上比在Y轴方向上长这样的特征，则该电磁波在与平面状辐射导体11垂直的方向即z轴的正方向上具有最大强度。但是，根据平面天线52’之间的相互作用的条件、公共接地导体21的形状的非对称性的不同，存在辐射的电磁波的最大强度的方向发生倾斜的情况。在该情况下，使公共接地导体32的与y轴平行的方向上的宽度Lc比天线接地导体33的与y轴平行的最大宽度La小，从而使有助于电磁波的辐射的有效的接地条件主要由天线接地导体33决定，使由公共接地导体32的形状产生的影响较小。因此，能够使辐射的电磁波的最大强度的方向接近z轴的正方向。
图18示出了通过模拟求得的自平面阵列天线111辐射的电磁波的z轴方向上的频率特性。横轴表示频率，纵轴表示z轴的正方向上的增益。图19示出了自平面阵列天线111辐射的电磁波的峰值增益的频率特性。横轴表示频率，纵轴表示无论方位而可实现的最大增益。从这些图的比较可知，z轴方向上的频率特性与自平面阵列天线111辐射的电磁波的峰值增益的频率特性非常一致，可知的是，在20GHz～45GHz的范围内，辐射的电磁波的z轴方向上的强度成为最大强度。
(第3实施方式)
对本公开的多轴天线的实施方式进行说明。图9是表示本公开的多轴阵列天线106的示意立体图。多轴阵列天线106包括平面阵列天线104和多个线状天线55。平面阵列天线104具备与在第2实施方式中已说明的平面阵列天线104相同的构造。多轴阵列天线106除了具备平面阵列天线104以外，也可以具备第1和第2实施方式的平面阵列天线101～103、105中的任一者。
多个线状天线55分别与平面阵列天线104的多个平面天线52中的一个相对应，并且在y轴方向上分离开地配置。各线状天线55包括与x轴方向平行地延伸的1个或两个线状辐射导体。在图9所示的方式中，线状天线55包括线状辐射导体25、26。线状辐射导体25、26分别具有沿x轴方向延伸的条状，并且在x轴方向上靠近地排列。沿y轴方向配置的1个平面天线52和1个线状天线55构成了1个天线单元60。
为了向线状辐射导体25、26供给信号电力，线状天线55还包括供电导体27、28。供电导体27、28具有沿y轴方向延伸的条状。供电导体27、28的一端分别与排列的线状辐射导体25、26的彼此相邻的一端连接。
从z轴方向观察，线状天线55的线状辐射导体25、26既可以与公共接地导体32重叠，也可以不重叠。在从z轴方向观察时线状天线55的线状辐射导体25、26与公共接地导体32不重叠的情况下，优选的是，线状天线55的线状辐射导体25、26在y轴方向上自公共接地导体32的边缘分离开λ/8以上。在从z轴方向观察时线状辐射导体25、26与公共接地导体32重叠的情况下，优选的是，公共接地导体32和线状辐射导体25、26在z轴方向上分离开λ/8以上。
也可以是，从z轴方向观察，线状天线55的包括供电导体27、28的另一端在内的一部分与公共接地导体32重叠。供电导体27、28的另一端中的一者与基准电位连接，另一者被供给信号电力。线状辐射导体25、26的x轴方向上的长度例如为1.2mm左右。另外，其y轴方向上的长度(宽度)例如为0.2mm左右。
参照图10的(a)和(b)对多轴阵列天线106的动作进行说明。在多轴天线106中，在借助第1带状导体21和第2带状导体22同时向各天线单元60的平面天线52供给信号电力时，如图10的(a)所示，各天线单元52的平面状辐射导体11释放具有强度分布F+z的电磁波，该强度分布F+z整体上在与平面状辐射导体11垂直的方向即z轴的正方向上具有最大强度。虽未图示，但在借助第1带状导体21和第2带状导体22选择性地向平面天线52供给信号电力的情况下，各天线单元52的平面状辐射导体11释放在z轴的正方向上具有最大强度并且在xz平面或yz平面上扩展的电磁波。另一方面，如图10的(b)所示，在向各天线单元60的线状天线55供给信号电力时，线状辐射导体25、26释放具有强度分布F-x的电磁波，该强度分布F-x整体上在y轴的负方向上具有最大强度并且在yz面上扩展。
在多轴阵列天线106中，平面天线52和线状天线55既可以同时使用，也可以选择性地使用。在不希望由于同时对这些天线进行供电而导致因干扰引起增益降低的情况下，例如在向平面天线52和线状天线55供给同相位的信号电力的情况下，使用RF开关等将要收发的信号选择性地向平面天线52或线状天线55输入即可。
在同时使用平面天线52和线状天线55的情况下，优选的是对向平面天线52和线状天线55输入的信号赋予相位差。由此，能够抑制干扰并且能够提高增益。例如，使用由二极管开关、MEMS开关等构成的移相器等将要收发的信号选择性地向平面天线52或线状天线55输入即可。
多轴天线106具备多个天线单元60。因此，也能够进行自平面天线52和线状天线55辐射的电磁波的波束成形。
(第4实施方式)
对本公开的无线通信模块的实施方式进行说明。图11是无线通信模块107的xz平面上的示意剖视图。无线通信模块107例如具备第3实施方式的多轴阵列天线106、有源元件64、65、无源元件66以及连接器67。无线通信模块107也被称为封装天线。无线通信模块107也可以具备对有源元件64、65和无源元件66进行覆盖的罩68。罩68由金属等构成，其具有电磁屏蔽体的功能或散热器的功能或者这两者的功能。在不要求电磁屏蔽和/或散热的功能的情况下，也可以利用密封树脂71对有源元件64、65和无源元件66进行模制来代替罩68。或者也可以是，利用密封树脂71对有源元件64、65和无源元件66进行模制并利用罩68来覆盖密封树脂71的外侧。连接器67既可以是表面安装型的高频用同轴连接器，也可以是低频用的多极连接器。
在多轴阵列天线106的介电体40的比公共接地导体32靠主表面40b侧的位置设有用于与平面天线52以及线状天线55连接的、构成布线电路图案的导体61、导通孔导体62。在主表面40b设有电极63。在图11所示的xz剖面中并未示出线状天线55的构成要素。
有源元件64、65是DC/DC转换器、低噪声放大器(LNA)、功率放大器(PA)、高频IC等，无源元件66是电容器、线圈、RF开关等。连接器67是用于将无线通信模块107和外部相连接的连接器。
将有源元件64、65、无源元件66以及连接器67通过焊接等与多轴阵列天线106的介电体40的主表面40b的电极63连接，由此将它们安装于多轴阵列天线106的主表面40b。利用由导体61和导通孔导体62构成的布线电路、有源元件64、65、无源元件66以及连接器67来构成信号处理电路等。
在无线通信模块107中，平面天线52和线状天线55所靠近的主表面40a位于与有源元件64、65等所连接的主表面40b所在侧相反的那一侧。因此，能够不受有源元件64、65等的影响地自平面天线52和线状天线55辐射电磁波，并且能够利用平面天线52和线状天线55来接收自外部到达的准毫米波和毫米波波段等的电波。因此，具备能够在正交的两方向上选择性地收发电磁波的天线，能够实现小型的无线通信模块。
在图12所示的无线通信模块108中，多轴阵列天线106的电极63与挠性布线69电连接。挠性布线69例如是形成有布线电路的挠性印刷电路板、同轴线缆、液晶聚合物基板等。特别地，液晶聚合物的高频特性优异，因此能够较佳地用作用于多轴阵列天线106的布线电路。
(第5实施方式)
对本公开的无线通信装置的实施方式进行说明。图13的(a)和图13的(b)是无线通信装置109的示意俯视图和侧视图。无线通信装置109具备主板(电路板)70以及1个或多个无线通信模块107。在图13中，无线通信装置109具备4个无线通信模块107A～107D。
主板70具备实现无线通信装置109的功能所必需的电子电路以及无线通信电路等。为了检测主板70的姿势和位置，主板70也可以具备地磁传感器、GPS单元等。
主板70具有主表面70a、70b和4个侧部70c、70d、70e、70f。主表面70a、70b与第2右手正交坐标系中的w轴垂直，侧部70c、70e与v轴垂直，侧部70d、70f与u轴垂直。在图13中，示意性地以具有长方形的主表面的长方体示出了主板70，但也可以使侧部70c、70d、70e、70f分别由多个面构成。
无线通信装置109具备1个或多个无线通信模块。无线通信模块的数量能够根据在哪个方位进行电磁波的收发、将收发的灵敏度设为何种程度等无线通信装置的规格、所要求的性能等进行调节。主板70中的无线通信模块的配置也能够考虑与无线通信装置中的其他无线通信模块、其他功能模块之间的电磁干扰、配置上的干扰、无线通信装置的借助外装的情况下的电磁波的收发的灵敏度而确定于任意的位置。在主板70的主表面70a、70b配置无线通信模块的情况下，若为靠近侧部70c、70d、70e、70f中的1个侧部的位置，则有时不易受到与设于主板70的其他电路等之间的干扰。但是，主表面70a、70b上的无线通信模块的配置不限于靠近侧部70c、70d、70e、70f的位置，也可以是主表面70a、70b的中央等。
在本实施方式中，在无线通信装置109中，无线通信模块107A～107D以如下方式配置于主表面70a或主表面70b：多轴阵列天线106的介电体40的侧面40c靠近侧部70c、70d、70e、70f中的1个侧部，并且介电体40的主表面40a位于与主板70所在侧相反的那一侧的位置。线状天线55的线状辐射导体25、26靠近介电体40的侧面40c，自侧面40c辐射电磁波。另外，平面天线52的平面状辐射导体11靠近介电体40的主表面40a，自主表面40a辐射电磁波。因此，在自无线通信模块107A～107D辐射的电磁波不易与主板70发生干扰的位置和方向上，将无线通信模块107A～107D配置于主板70。无线通信模块107A～107D既可以在uvw方向上彼此靠近，也可以远离。
例如，在图13所示的例子中，将无线通信模块107A、107C以无线通信模块107A、107C的侧面40c靠近侧部70c、70d中的任一侧部的方式配置于主表面70a上。另外，将无线通信模块107B、107D以无线通信模块107B、107D的侧面40c靠近侧部70e、70f中的任一侧部的方式配置于主表面70b上。在本实施方式中，无线通信模块107A的侧面40c靠近侧部70c，无线通信模块107B的侧面40c靠近侧部70e。另外，无线通信模块107C的侧面40c靠近侧部70d，无线通信模块107D的侧面40c靠近侧部70f。无线通信模块107A～107D配置为关于主板70的中心点对称。
自这样配置的无线通信模块107A～107D的平面天线52和线状天线55辐射的电磁波的分布中的最大强度的方向如表1所示。
[表1]
Figure BDA0003186779200000231
这样，能够相对于主板70向全方位(±u、±v、±w方向)辐射电磁波。例如，若利用无线通信装置109的GPS单元来检测位置，则能够确定位于无线通信装置109的周围的位置信息为已知的多个基站中最近的基站、以及该基站的自无线通信装置109的方位。另外，若使用无线通信装置109的地磁传感器，则能够确定无线通信装置109的姿势，能够确定在当前的无线通信装置109的姿势下能够以最大强度向确定的用于通信的基站辐射电磁波的无线通信模块107A～107D和平面天线52/线状天线55。因此，通过使用所确定的无线通信模块和天线来进行电磁波的收发，从而能够进行高质量的通信。
无线通信模块107A～107D也可以配置于主板70的侧部。图14的(a)、(b)和(c)是无线通信装置110的示意俯视图和侧视图。在无线通信装置110中，无线通信模块107A～107D以如下方式配置于侧部70c～70f中的任一侧部：多轴阵列天线106的介电体40的侧面40c靠近主表面70a或主表面70b，并且介电体40的主表面40a位于与主板70所在侧相反的那一侧的位置。
在图14所示的例子中，将无线通信模块107A、107B以无线通信模块107A、107B的侧面40c靠近主表面70a、70b中的任一主表面的方式配置于侧部70c、70e。另外，将无线通信模块107C、107D以无线通信模块107C、107D的侧面40c靠近主表面70a、70b中的任一主表面的方式配置于侧部70d、70f。在本实施方式中，无线通信模块107A的侧面40c靠近主表面70a，无线通信模块107B的侧面40c靠近主表面70b。另外，无线通信模块107C的侧面40c靠近主表面70a，无线通信模块107D的侧面40c靠近主表面70b。无线通信模块107A～107D配置为关于主板70的中心点对称。也可以使无线通信模块107A～107D的w轴方向上的位置自主板70的w轴方向上的中心偏离。另外，无线通信模块107A～107D既可以与主板70的侧部70c～70f接触，也可以设置有间隙地配置。
自这样配置的无线通信模块107A～107D的平面天线52和线状天线55辐射的电磁波的分布中的最大强度的方向如表2所示。
[表2]
Figure BDA0003186779200000251
这样，在图14所示的配置中也是，无线通信装置110能够相对于主板70向全方位(±u、±v、±w方向)辐射电磁波。
无线通信装置中的无线通信模块107的配置不限于上述实施方式，还能够进行各种改变。例如，也可以是，多个无线模块中的一部分无线模块配置于主板70的主表面70a、70b中的至少1个主表面，并且剩余的无线模块配置于侧部70c、70d、70e、70f中的至少1个侧部。
(其他方式)
在第1～第5实施方式中已说明的平面阵列天线等的特征能够恰当组合并进行实施。例如，公共接地导体的y轴方向上的宽度比天线接地导体的y轴方向上的最大宽度小这一特征能够与第1～第5实施方式中的其他任意的实施方式组合。另外，平面阵列天线中的平面天线的数量也不限于实施方式中示出的值。例如也可以将平面阵列天线配置于x轴方向和y轴方向的2维空间。另外，平面状辐射导体的形状也不限于附图示出的形状。
产业上的可利用性
本公开的平面天线、平面阵列天线、多轴阵列天线、无线通信模块以及无线通信装置能够适合用于各种高频无线通信用的天线以及包括天线的无线通信电路，特别适合用于准微波、厘米波、准毫米波、毫米波波段的无线通信装置。
附图标记说明
11、平面状辐射导体；12～15、无源导体；12d～15d、边；21、第1带状导体；22、第2带状导体；23、导通孔导体；25、26、线状辐射导体；27、28、供电导体；31、33、天线接地导体；31c、32c、孔；32、公共接地导体；33a～33h、边；40、介电体；40a、40b、主表面；40c～40f、侧面；40h、介电体40的部分；41、第1导通孔导体；42、第2导通孔导体；43、第3导通孔导体；50、50’、52、52’、平面天线；55、线状天线；60、天线单元；61、导体；62、导通孔导体；63、电极；64、65、有源元件；66、无源元件；67、连接器；68、罩；69、挠性布线；70、主板；70a、70b、主表面；70c～70f、侧部；71、密封树脂；101～105、平面阵列天线；106、多轴阵列天线；107、107A～107D、108、无线通信模块；109、110、无线通信装置。

Claims (21)

1.一种平面天线，其中，
该平面天线具备：
平面状辐射导体；
公共接地导体；
第1带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且在具有第1轴、第2轴和第3轴的第1右手正交坐标系中沿着与第1轴平行的方向延伸；
第2带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且沿着与所述第1带状导体的延伸方向正交的方向延伸；以及
至少一对无源导体，其相对于所述第1轴成45±3°或-45±3°的角度并且具有与所述平面状辐射导体相对的边。
2.根据权利要求1所述的平面天线，其中，
该平面天线具备：
所述一对无源导体，其相对于所述第1轴成45±3°的角度并且具有与所述平面状辐射导体相对的边；以及
另一对无源导体，其相对于所述第1轴成-45±3°的角度并且具有与所述平面状辐射导体相对的边。
3.根据权利要求1或2所述的平面天线，其中，
所述平面状辐射导体和所述无源导体位于同一平面上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的平面天线，其中，
该平面天线还包括位于所述第1带状导体以及所述第2带状导体与所述公共接地导体之间的天线接地导体，从所述第3轴方向观察，所述天线接地导体至少与所述平面状辐射导体的整体重叠。
5.根据权利要求4所述的平面天线，其中，
该平面天线还具备将所述无源导体和所述天线接地导体连接的至少1个第1导通孔导体。
6.根据权利要求5所述的平面天线，其中，
该平面天线还具备介电体，该介电体具有与所述第3轴方向垂直的主表面，
所述平面状辐射导体、所述公共接地导体、所述第1带状导体、所述第2带状导体以及所述无源导体位于所述介电体内。
7.一种平面阵列天线，其中，
该平面阵列天线具备沿着所述第1轴方向排列的多个权利要求5所述的平面天线，
各平面天线的介电体一体地构成，
各平面天线的公共接地导体互相连接，
各平面天线的天线接地导体互相分离开。
8.根据权利要求7所述的平面阵列天线，其中，
该平面阵列天线在所述多个平面天线中的至少1组相邻的一对平面天线中具备沿着所述第3轴延伸并且与所述第2轴平行地排列的多个第2导通孔导体，
所述多个第2导通孔导体与所述公共接地导体连接。
9.根据权利要求8所述的平面阵列天线，其中，
所述多个第2导通孔导体包括：第1组，其还与所述相邻的一对平面天线中的一者的天线接地导体连接；以及第2组，其还与所述相邻的一对平面天线中的另一者的天线接地导体连接。
10.根据权利要求9所述的平面阵列天线，其中，
所述多个第2导通孔导体在与所述第3轴平行的方向上具有所述公共接地导体和所述平面状辐射导体之间的距离以上的高度。
11.一种平面天线，其中，
该平面天线具备：
平面状辐射导体；
公共接地导体；
第1带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且在具有第1轴、第2轴和第3轴的第1右手正交坐标系中沿着相对于第1轴成45±3°的角度的方向延伸；
第2带状导体，其位于所述平面状辐射导体与所述公共接地导体之间并且沿着与所述第1带状导体的延伸方向正交的方向延伸；以及
天线接地导体，其位于所述第1带状导体以及所述第2带状导体与所述公共接地导体之间并且在外缘具有相对于所述第1轴成45±3°或-45±3°的角度的至少一对边。
12.根据权利要求11所述的平面天线，其中，
所述天线接地导体具备：
所述一对边，从所述第3轴方向观察，其相对于所述第1轴成45±3°的角度并且隔着所述平面状辐射导体；以及
另一对边，从所述第3轴方向观察，其相对于所述第1轴成-45±3°的角度并且隔着所述平面状辐射导体。
13.根据权利要求11或12所述的平面天线，其中，
该平面天线还具备至少1个第3导通孔导体，该至少1个第3导通孔导体位于沿着所述天线接地导体的所述外缘的位置，并且将所述天线接地导体和所述公共接地导体连接。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的平面天线，其中，
所述公共接地导体的与所述第2轴平行的方向上的宽度比所述天线接地导体的与所述第2轴平行的最大宽度小。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的平面天线，其中，
该平面天线还具备介电体，该介电体具有与所述第3轴方向垂直的主表面，
所述平面状辐射导体、所述公共接地导体、所述第1带状导体、所述第2带状导体以及所述天线接地导体位于所述介电体内。
16.一种平面阵列天线，其中，
该平面阵列天线具备沿着所述第1轴方向排列的多个权利要求15所述的平面天线，
各平面天线的介电体一体地构成，
各平面天线的公共接地导体互相连接，
各平面天线的天线接地导体互相连接。
17.根据权利要求16所述的平面阵列天线，其中，
该平面阵列天线在所述多个平面天线中的至少1组相邻的一对平面天线中具备沿着所述第3轴延伸并且与所述第2轴平行地排列的多个第2导通孔导体，
所述多个第2导通孔导体与所述公共接地导体连接。
18.一种多轴阵列天线，其中，
该多轴阵列天线具备：
权利要求7至10、16以及17中任一项所述的平面阵列天线；以及
多个线状天线，
各线状天线包括1个或两个线状辐射导体，该1个或两个线状辐射导体位于在所述第2轴方向上与所述多个平面天线中的一者分离开的位置，并且与所述第1轴平行地延伸。
19.根据权利要求18所述的多轴阵列天线，其中，
所述介电体具有与所述主表面相邻并且与所述第2轴垂直的侧面，
所述线状天线的所述1个或两个线状辐射导体靠近所述侧面地配置于所述介电体内。
20.一种无线通信模块，其中，
该无线通信模块具备：
权利要求19所述的多轴阵列天线；以及
从由有源部件和无源部件构成的组中选出的至少1者。
21.一种无线通信装置，其中，
该无线通信装置具备：
电路板，其在具有第1轴、第2轴和第3轴的第2右手正交坐标系中具有与第3轴垂直的第1主表面和第2主表面、与所述第1轴垂直的第1侧部和第2侧部、与所述第2轴垂直的第3侧部和第4侧部、以及发送电路和接收电路中的至少一者；以及
至少1个权利要求20所述的无线通信模块，
所述至少1个无线通信模块配置于所述第1主表面和第2主表面、所述第1侧部、第2侧部、第3侧部和第4侧部中的至少一者。
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