CN113809528A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明对于多个辐射导体共用一个滤波器电路。本发明的天线装置(1)包括：滤波器层(FIL)、分配器层(DIV)、天线层(ANT)和接地图案(G1、G2)。天线层(ANT)具有分别包围辐射导体(10A、10B)的多个接地支柱(11A、11B)。接地图案(G1、G2)具有与被接地支柱(11A)包围的空间重叠的区域(S1)、与被接地支柱(11B)包围的空间重叠的区域(S2)、和将区域(S1)与区域(S2)连接的区域(S3)。区域(S3)的y方向上的宽度比区域(S1、S2)的y方向上的宽度窄。这样，夹着分配器层(DIV)的接地图案(G1、G2)在区域(S3)中变窄，所以能够提高辐射导体(10A)与辐射导体(10B)的独立性。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及一种天线装置，特别是涉及具有包含辐射导体的天线层和包含滤波器电路的滤波器层被一体化了的结构的天线装置。
背景技术
作为将包含辐射导体的天线层和包含滤波器电路的滤波器层一体化而成的天线装置，已知有专利文献1所记载天线装置。专利文献1的图5中公开了将多个辐射导体排列成阵列状的天线模块。专利文献1的图5所记载的天线模块对9个辐射导体分别单独地分配了滤波器电路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第6658704号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，若对多个辐射导体分别单独地分配滤波器电路，则信号端子数增多，控制变得复杂。为了解决该问题，可以考虑对多个辐射导体共用1个滤波器电路的方法，但在该情况下，如何将从1个滤波器电路输出的天线信号分配给多个辐射导体成为问题。
因此，本发明的目的在于提供一种相对于多个辐射导体共用1个滤波器电路的类型的天线装置。
用于解决技术问题的手段
本发明的天线装置的特征在于，包括：滤波器层，其具有第1滤波器电路；天线层，其具有第1和第2辐射导体；分配器(divider)层，其层叠于滤波器层与天线层之间，具有将从第1滤波器电路供给的第1天线信号分配给第1辐射导体和第2辐射导体的第1分配器电路；第1接地图案，其设置于滤波器层与分配器层之间；和第2接地图案，其设置于分配器层与天线层之间，天线层还具有在从层叠方向观察的俯视图中包围第1辐射导体的多个第1接地支柱、和包围第2辐射导体的多个第2接地支柱，第1接地图案和第2接地图案均具有在从层叠方向观察的俯视图中与被多个第1接地支柱包围的第1空间重叠的第1区域、与被多个第2接地支柱包围的第2空间重叠的第2区域、和将第1区域与第2区域连接的第3区域，在与第1区域和第2区域的排列方向正交的宽度方向上的第3区域的宽度比宽度方向上的第1区域和第2区域的宽度窄。
根据本发明，夹着分配器层的第1和第2接地图案在第3区域变窄，所以能够提高第1辐射导体与第2辐射导体的独立性。
在本发明中，也可以是：滤波器层还具有在从层叠方向观察的俯视图中包围第1滤波器电路的多个第3接地支柱，由多个第3接地支柱包围的第3空间的宽度方向上的宽度比第1空间和第2空间的宽度方向上的宽度窄。由此，从第1和第2接地支柱流向第3接地支柱的电流减少，所以天线特性提高。
在本发明中，也可以是：天线层还具有与第1辐射导体电容耦合的第1供电导体、和与第2辐射导体电容耦合的第2供电导体，第1供电导体相对于第1辐射导体的供电位置与第2供电导体相对于第2辐射导体的供电位置相差180°，第1分配器电路具有：与第1滤波器电路连接的第1共用配线区间；和从第1共用配线区间分支，并分别与第1供电导体和第2供电导体连接的第1分支配线区间和第2分支配线区间，第1分支配线区间比第2分支配线区间短。由此，从第1辐射导体辐射的能量与从第2辐射导体辐射的能量不会相互抵消。
在本发明中，也可以是：从第1共用配线区间分支到第1分支配线区间和第2分支配线区间的第1分支点设置在从层叠方向观察的俯视图中与第1区域重叠的位置。由此，能够使第3区域的宽度更窄。
在本发明中，也可以是：滤波器层还具有第2滤波器电路，分配器层还具有将从第2滤波器电路供给的第2天线信号分配给第1辐射导体和第2辐射导体的第2分配器电路，天线层还具有与第1辐射导体电容耦合的第3供电导体、和与第2辐射导体电容耦合的第4供电导体，第3供电导体相对于第1辐射导体的供电位置与第1供电导体相对于第1辐射导体的供电位置相差90°，第4供电导体相对于第2辐射导体的供电位置与第2供电导体相对于第2辐射导体的供电位置相差90°，第3供电导体相对于第1辐射导体的供电位置与第4供电导体相对于第2辐射导体的供电位置相差180°，第2分配器电路具有：与第2滤波器电路连接的第2共用配线区间；和从第2共用配线区间分支，分别与第3供电导体和第4供电导体连接的第3分支配线区间和第4分支配线区间，第4分支配线区间比第3分支配线区间短。由此，从第1辐射导体辐射的能量与从第2辐射导体辐射的能量不会相互抵消。
在本发明中，也可以是：从第2共用配线区间分支到第3分支配线区间和第4分支配线区间的第2分支点，设置于从层叠方向观察的俯视图中与第2区域重叠的位置。由此，能够使第3区域的宽度更窄。
在本发明中，也可以是：构成天线层的电介质材料与构成滤波器层和分配器层的电介质材料不同。由此，能够兼顾天线特性和滤波器特性。
发明的效果
根据本发明，能够在相对于至少2个辐射导体共用1个滤波器电路的类型的天线装置中，提高2个辐射导体的独立性。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的天线装置1的外观的大致立体图，表示从辐射面侧观察的状态。
图2是表示本发明的一个实施方式的天线装置1的外观的大致立体图，表示从安装面侧观察的状态。
图3是用于说明天线装置1的内部结构的示意图，示意性地示出安装在母板5上的状态。
图4是天线装置1的电路图。
图5是表示将多个天线装置1阵列状排列在母板5上的状态的大致俯视图。
图6是表示从天线装置1中删除了电介质2～4的状态的大致立体图。
图7是从x方向观察从天线装置1删除了电介质2～4的状态的大致侧视图。
图8是用于说明分配器层DIV的结构的大致俯视图。
图9是用于说明滤波器层FIL的结构的大致俯视图。
附图标记说明
1……天线装置
2～4……电介质
5……母板
10A，10B……辐射导体
11A，11B，21，28，31……接地支柱
12A，12B……接地环
13V，13H，14V，14H……供电导体
15H，15V，16H，16V……电容图案
20V，20H……分配器电路
22，25……共用配线区间
22a，25a……共用配线区间的一端
22b，25b……共用配线区间的另一端
23，24，26，27……分支配线区间
30V，30H……滤波器电路
40G……接地端子
40H，40V……信号端子
301H～313H，301V～313V……导体图案
ANT……天线层
DIV……分配器层
FIL……滤波器层
G1～G3……接地图案
S1～S3……区域
SV、SH……天线信号
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
图1和图2是表示本发明的一个实施方式的天线装置1的外观的大致立体图，图1表示从辐射面侧观察的状态，图2表示从安装面侧观察的状态。
如图1和图2所示，本实施方式的天线装置1具有天线层ANT、滤波器层FIL、和层叠在滤波器层FIL与天线层ANT之间的分配器层DIV。
天线层ANT具有电介质2、3和埋入电介质3的辐射导体10A、10B。另外，天线层ANT在从层叠方向(z方向)观察的俯视图中，具有包围辐射导体10A的多个接地支柱11A和包围辐射导体10B的多个接地支柱11B。接地支柱11A、11B是以贯通电介质2的方式在z方向上延伸的支柱状导体。多个接地支柱11A在规定的xy平面上与环状的接地环12A连接，多个接地支柱11B在规定的xy平面上与环状的接地环12B连接。在被多个接地支柱11A、11B包围的空间设置有后述的供电导体。
滤波器层FIL和分配器层DIV是由电介质4和埋入电介质4中的导体图案构成的。关于滤波器层FIL和分配器层DIV的详细内容将在后面叙述。构成电介质4的电介质材料具有比构成电介质2的电介质材料高的介电常数。构成电介质3的电介质材料也可以与构成电介质4的电介质材料相同。滤波器层FIL构成对于母板的安装面。在安装面设置有信号端子40V、40H和多个接地端子40G。信号端子40V是用于输入输出垂直极化波的天线信号的端子，信号端子40H是用于输入输出水平极化波的天线信号的端子。接地端子40G被赋予接地电位。
图3是用于说明本实施方式的天线装置1的内部结构的示意图，示意性地示出安装于母板5上的状态。
如图3所示，在滤波器层FIL与分配器层DIV之间设置有接地图案G1，在分配器层DIV与天线层ANT之间设置有接地图案G2。接地图案G1埋入电介质4中。接地图案G2设置于电介质4与电介质2的界面。
在滤波器层FIL上设置有滤波器电路30V。滤波器电路30V是带通滤波器，与信号端子40V连接。滤波器电路30V在从层叠方向观察的俯视图中被多个接地支柱31包围。虽然在图3中未示出，滤波器层FIL中还包含与信号端子40H连接的其它滤波器电路。
在分配器层DIV设置有分配器电路20V。分配器电路20V是将从滤波器电路30V供给的天线信号分配给辐射导体10A、10B的电路。分配器电路20V在从层叠方向观察的俯视图中被多个接地支柱21包围。虽然在图3中未示出，在分配器层DIV中还包含与其它滤波器电路连接的其它分配器电路。
图4是本实施方式的天线装置1的电路图。
如图4所示，供给到信号端子40V的天线信号SV经由滤波器电路30V被供给到分配器电路20V。分配器电路20V将天线信号SV分配给辐射导体10A、10B。供给到信号端子40H的天线信号SH，经由滤波器电路30H被供给到分配器电路20H。分配器电路20H将天线信号SH分配给辐射导体10A、10B。
天线信号SV和天线信号SH相对于辐射导体10A的供电位置彼此相差90°。同样地，天线信号SV和天线信号SH相对于辐射导体10B的供电位置彼此相差90°。由此，天线信号SV、SH均从2个辐射导体10A、10B向空间辐射。如图5所示，本实施方式的天线装置1也可以在母板5上排列成阵列状。这样，如果将多个天线装置1排列成阵列状，则能够构成所谓相控阵(phased array)，能够使波束的方向任意地变化。
以下，对本实施方式的天线装置1的内部结构进行更详细的说明。
图6是表示从天线装置1中删除了电介质2～4的状态的大致立体图。
如图6所示，在被多个接地支柱11A包围的空间设置有从z方向观察时与辐射导体10A重叠的供电导体13V、13H。其中，供电导体13V是以y方向为长边方向的导体图案，向辐射导体10A供给垂直极化波的天线信号SV。另一方面，供电导体13H是以x方向为长边方向的导体图案，向辐射导体10A供给水平极化波的天线信号SH。供电导体13V相对于辐射导体10A的供电位置与供电导体13H相对于辐射导体10A的供电位置相差90°。
同样地，在被多个接地支柱11B包围的空间设置有从z方向观察时与辐射导体10B重叠的供电导体14V、14H。其中，供电导体14V是以y方向为长边方向的导体图案，向辐射导体10B供给垂直极化波的天线信号SV。另一方面，供电导体14H是以x方向为长边方向的导体图案，向辐射导体10B供给水平极化波的天线信号SH。供电导体14V相对于辐射导体10B的供电位置与供电导体14H相对于辐射导体10B的供电位置相差90°。
在天线层ANT的下方设置有大面积的接地图案G1～G3。被接地图案G1与接地图案G2夹着的区域为分配器层DIV。接地图案G1和接地图案G2由多个接地支柱21连接。在此，接地图案G1、G2均具有在从z方向观察的俯视图中与被多个接地支柱11A包围的空间重叠的区域S1、与被多个接地支柱11B包围的空间重叠的区域S2、和将区域S1与区域S2连接的区域S3。而且，区域S3的y方向上的宽度比区域S1、S2的y方向上的宽度窄。由此，辐射导体10A、10B的经由接地图案G1、G2的相互干涉减少，所以辐射导体10A与辐射导体10B的独立性提高。
被接地图案G1与接地图案G3夹着的区域是滤波器层FIL。接地图案G1和接地图案G3由多个接地支柱31连接。接地图案G3的y方向上的宽度也可以是一定的。
图7是从x方向观察从天线装置1删除了电介质2～4的状态的大致侧视图。
如图7所示，在将由接地支柱11A、11B、21包围的空间的y方向上的宽度设为W1，将由接地支柱31包围的空间的y方向上的宽度设为W2的情况下，在本实施方式中，设计为W1＞W2。由此，从接地支柱11A、11B经由接地支柱31流向接地端子40G的电流减少，所以天线特性提高。
图8是用于说明分配器层DIV的结构的大致俯视图。
如图8所示，在分配器层DIV中设置有分配器电路20V、20H。其中，分配器电路20H由共用配线区间22和分支配线区间23、24构成，分配器电路20V由共用配线区间25和分支配线区间26、27构成。构成分配器电路20H的共用配线区间22的一端22a，经由设置于接地图案G1的开口部与滤波器电路30H连接。同样地，构成分配器电路20V的共用配线区间25的一端25a经由设置于接地图案G1的开口部与滤波器电路30V连接。
构成分配器电路20H的分支配线区间23、24，是以共用配线区间22的另一端22b为起点分支的配线。分支配线区间23的端部与天线层ANT所包含的电容图案15H连接，分支配线区间24的端部与天线层ANT所包含的电容图案16H连接。同样地，构成分配器电路20V的分支配线区间26、27是以共用配线区间25的另一端25b为起点分支的配线。分支配线区间26的端部与天线层ANT所包含的电容图案15V连接，分支配线区间27的端部与天线层ANT所包含的电容图案16V连接。另外，在分配器层DIV中还设置有沿着共用配线区间22、25和分支配线区间23、24、26、27以包围它们的方式配置的多个接地支柱28。
在此，电容图案15H与供电导体13H电容耦合，由此经由滤波器电路30H、共用配线区间22、分支配线区间23供给的天线信号SH被供给到供电导体13H。电容图案16H与供电导体14H电容耦合，由此经由滤波器电路30H、共用配线区间22、分支配线区间24供给的天线信号SH被供给到供电导体14H。供电导体13H相对于辐射导体10A的供电位置与供电导体14H相对于辐射导体10B的供电位置相差180°。因此，当向辐射导体10A、10B供给同相的天线信号SH时，从辐射导体10A辐射的能量与从辐射导体10B辐射的能量相互抵消。然而，在本实施方式中，分支配线区间23比分支配线区间24短，由此向辐射导体10A、10B供给相位相互反转了180°的天线信号SH，所以从辐射导体10A辐射的能量与从辐射导体10B辐射的能量相互加强。
同样地，电容图案15V与供电导体13V电容耦合，由此经由滤波器电路30V、共用配线区间25、分支配线区间26供给的天线信号SV被供给到供电导体13V。电容图案16V与供电导体14V电容耦合，由此经由滤波器电路30V、共用配线区间25、分支配线区间27供给的天线信号SV被供给到供电导体14V。供电导体13V相对于辐射导体10A的供电位置与供电导体14V相对于辐射导体10B的供电位置相差180°。因此，当向辐射导体10A、10B供给同相的天线信号SV时，从辐射导体10A辐射的能量与从辐射导体10B辐射的能量相互抵消。然而，在本实施方式中，分支配线区间27比分支配线区间26短，由此向辐射导体10A、10B供给相位相互反转180°的天线信号SV，所以从辐射导体10A辐射的能量与从辐射导体10B辐射的能量相互加强。
在此，作为分配器电路20H的分支点的共用配线区间22的另一端22b，设置在从z方向观察的俯视图中与由接地支柱11A包围的空间重叠的位置、即与接地图案G1、G2的区域S1重叠的位置。与此相对，作为分配器电路20V的分支点的共用配线区间25的另一端25b，设置在从z方向观察的俯视图中与由接地支柱11B包围的空间重叠的位置、即与接地图案G1、G2的区域S2重叠的位置。由此，在与接地图案G1、G2的区域S3重叠的位置，分支配线区间24、26仅在x方向上直线地延伸，所以能够充分地使区域S3的y方向上的宽度变窄。
图9是用于说明滤波器层FIL的结构的大致俯视图。
如图9所示，在滤波器层FIL上设置有滤波器电路30V、30H。其中，滤波器电路30V包含导体图案301V～313V，滤波器电路30H包含导体图案301H～313H。
导体图案301V与信号端子40V连接，并且与导体图案302V电容耦合。导体图案302V作为电感器发挥功能。导体图案304V、306V、308V、310V、312V也作为电感器发挥功能，经由导体图案303V、305V、307V、309V、311V电容耦合。而且，与导体图案312V电容耦合的导体图案313V经由设置于接地图案G1的开口部，与分配器电路20V所包含的共用配线区间25的一端25a连接。
同样地，导体图案301H与信号端子40H连接，并且与导体图案302H电容耦合。导体图案302H作为电感器发挥功能。导体图案304H、306H、308H、310H、312H也作为电感器发挥功能，经由导体图案303H、305H、307H、309H、311H电容耦合。并且，与导体图案312H电容耦合的导体图案313H经由设置于接地图案G1的开口部，与分配器电路20H所包含的共用配线区间22的一端22a连接。
以上是本实施方式的天线装置1的结构。这样，本实施方式的天线装置1中，由于对2个辐射导体10A、10B共同地供给天线信号SV、SH，所以只要设置用于输入天线信号SV、SH的2个信号端子40V、40H即可。另外，通过接地图案G1、G2夹着分配天线信号SV、SH的分配器层DIV，且使接地图案G1、G2的区域S3的宽度变窄，所以能够提高辐射导体10A、10B的独立性。而且，由于设置在滤波器电路30V、30H周围的被接地支柱31包围的空间的y方向上的宽度变窄，所以也能够得到高的天线特性。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更，当然这些也包含在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种天线装置，其特征在于，
包括：
滤波器层，其具有第1滤波器电路；
天线层，其具有第1辐射导体和第2辐射导体；
分配器层，其层叠在所述滤波器层与所述天线层之间，具有将从所述第1滤波器电路供给的第1天线信号分配给所述第1辐射导体和所述第2辐射导体的第1分配器电路；
第1接地图案，其设置在所述滤波器层与所述分配器层之间；和
第2接地图案，其设置在所述分配器层与所述天线层之间，
所述天线层还具有在从层叠方向观察的俯视图中包围所述第1辐射导体的多个第1接地支柱、和包围所述第2辐射导体的多个第2接地支柱，
所述第1接地图案和所述第2接地图案均具有在从层叠方向观察的俯视图中与被所述多个第1接地支柱包围的第1空间重叠的第1区域、与被所述多个第2接地支柱包围的第2空间重叠的第2区域、和将所述第1区域与所述第2区域连接的第3区域，
在与所述第1区域和所述第2区域的排列方向正交的宽度方向上的所述第3区域的宽度，比所述宽度方向上的所述第1区域和所述第2区域的宽度窄。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：
所述滤波器层还具有在从层叠方向观察的俯视图中包围所述第1滤波器电路的多个第3接地支柱，
被所述多个第3接地支柱包围的第3空间的所述宽度方向上的宽度，比所述第1空间和所述第2空间的所述宽度方向上的宽度窄。
3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于：
所述天线层还具有与所述第1辐射导体电容耦合的第1供电导体、和与所述第2辐射导体电容耦合的第2供电导体，
所述第1供电导体相对于所述第1辐射导体的供电位置与所述第2供电导体相对于所述第2辐射导体的供电位置相差180°，
所述第1分配器电路具有：与所述第1滤波器电路连接的第1共用配线区间；和从所述第1共用配线区间分支，且分别与所述第1供电导体和所述第2供电导体连接的第1分支配线区间和第2分支配线区间，
所述第1分支配线区间比所述第2分支配线区间短。
4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于：
从所述第1共用配线区间分支到所述第1分支配线区间和所述第2分支配线区间的第1分支点，设置在从层叠方向观察的俯视图中与所述第1区域重叠的位置。
5.如权利要求3或4所述的天线装置，其特征在于：
所述滤波器层还具有第2滤波器电路，
所述分配器层还具有将从所述第2滤波器电路供给的第2天线信号分配给所述第1辐射导体和所述第2辐射导体的第2分配器电路，
所述天线层还具有与所述第1辐射导体电容耦合的第3供电导体、和与所述第2辐射导体电容耦合的第4供电导体，
所述第3供电导体相对于所述第1辐射导体的供电位置与所述第1供电导体相对于所述第1辐射导体的供电位置相差90°，
所述第4供电导体相对于所述第2辐射导体的供电位置与所述第2供电导体相对于所述第2辐射导体的供电位置相差90°，
所述第3供电导体相对于所述第1辐射导体的供电位置与所述第4供电导体相对于所述第2辐射导体的供电位置相差180°，
所述第2分配器电路具有：与所述第2滤波器电路连接的第2共用配线区间；和从所述第2共用配线区间分支，且分别与所述第3供电导体和所述第4供电导体连接的第3分支配线区间和第4分支配线区间，
所述第4分支配线区间比所述第3分支配线区间短。
6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于：
从所述第2共用配线区间分支到所述第3分支配线区间和所述第4分支配线区间的第2分支点，设置在从层叠方向观察的俯视图中与所述第2区域重叠的位置。
7.如权利要求1～6中任一项所述的天线装置，其特征在于：
构成所述天线层的电介质材料与构成所述滤波器层和所述分配器层的电介质材料不同。
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