CN113839223A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种天线装置，其在共同的壳体内具有多个天线，能够抑制天线增益的降低并谋求小型化。天线具备：具有长边方向的底座；配置在所述底座上的第1天线振子；和配置在所述底座上且发送或接收频率比所述第1天线振子高的电波的第2天线振子和第3天线振子，所述第1天线振子在所述长边方向上位于所述第2天线振子的后方且位于所述第3天线振子的前方，所述第2天线振子和所述第3天线振子的至少一方相对于所述底座的短边方向中心而偏置。

Description

天线装置
本申请是国际申请日为2018年2月22日、国际申请号为PCT/JP2018/006594、国家申请号为201880012694.7、发明名称为“天线装置”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在共同的壳体内具有两个以上天线的天线装置。
背景技术
近年来，开发了被称为鲨鱼鳍天线的车载用天线装置。对于车载用天线装置，具有在AM/FM天线等广播类接收天线的基础上，还搭载智能交通系统(ITS：IntelligentTransport System)用天线和TEL天线等信息通信类天线的倾向(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－124714号公报
发明内容
当在有限的壳体内的空间中设置多个天线时，无法充分确保天线彼此的距离，天线的增益会降低。另一方面，若想在壳体内增大天线彼此的距离，则壳体会变大，无法小型化。
本发明涉及一种天线，其在共同的壳体内具有多个天线，能够抑制天线增益的降低并谋求小型化。
本发明的一个方式为天线装置。该天线装置具有设于共同的壳体内的第1天线以及第2天线，
所述第1天线位于所述第2天线的一侧，
所述第2天线具有电容加载振子，
所述电容加载振子具有切空部，该电容加载振子自身所产生的所述第1天线的频带的驻波的电压最大点由于该切空部而从自身的所述第1天线侧的端部偏移。
本发明的另一方方式为天线装置。该天线装置具有设于共同的壳体内的第1天线以及第2天线，
所述第1天线位于所述第2天线的一侧，
所述第2天线具有电容加载振子，
所述电容加载振子具有切空部，该电容加载振子自身的电流路径的端部由于该切空部而从自身的所述第1天线侧的端部偏移。
也可以为，所述电容加载振子具有蜿蜒形状部。
也可以为，所述第1天线以及第2天线沿前后方向排列，
所述电容加载振子沿左右方向分割，分割出的一方和另一方的至少一部分在左右方向上连结。
也可以为，从相对于所述第1天线以及第2天线的排列方向以及上下方向垂直的方向来看，所述电容加载振子的面对所述第1天线侧的端缘斜着倾斜。
也可以为，在所述第2天线的与所述第1天线相反的一侧，设有第3天线。
也可以为，所述电容加载振子的所述第3天线侧的端部局部地向所述第3天线侧延伸。
此外，以上的构成要素的任意组合、将本发明的表现在方法和系统等之间转换的方案，作为本发明的方式也是有效的。
发明效果
根据本发明，能够提供一种天线，其在共同的壳体内具有多个天线，能够抑制天线增益的降低并谋求小型化。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的天线装置1A的分解立体图。
图2是天线装置1A的立体图。
图3是表示电容加载振子3左右分割为左板状部3a以及右板状部3b的情况和没有左右分割的情况下的、AM/FM天线的FM波带的频率与平均增益之间的关系的基于模拟制成的特性图。
图4是表示电容加载振子3的左板状部3a以及右板状部3b的前缘部3g从左右方向来看斜着倾斜的情况和没有倾斜的情况下的、AM/FM天线的FM波带的频率与平均增益之间的关系的基于模拟制成的特性图。
图5是表示电容加载振子3的左板状部3a以及右板状部3b具有后方延伸部3e的情况和不具有的情况下的、AM/FM天线的FM波带的频率与平均增益之间的关系的基于模拟制成的特性图。
图6是本发明的实施方式2的天线装置1B的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图具体说明本发明的优选实施方式。对各图所示的相同或者同等的构成要素、部件等标注相同的附图标记，并恰当省略重复说明。另外，实施方式并不限定发明，仅是示例，实施方式所述的全部特征和其组合并不限于一定是发明的本质构成。
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1的天线装置1A的分解立体图。图2是天线装置1A的立体图。由图1定义了天线装置1A的前后、上下、左右的各方向。上下方向是对于水平方向垂直的方向。前后方向是天线装置1A的长边方向，左右方向是天线装置1A的宽度方向。另外，前方是在车辆上安装有天线装置1A的情况下的前进方向，左右方向是以观察前进方向即前方的状态为基准而定的。
天线装置1A是车载用鲨鱼鳍天线，安装于车辆车顶等。天线装置1A在未图示的外壳体内具有作为第1天线的ITS天线2、作为第2天线的电容加载振子3及螺旋振子(AM/FM线圈)5、和作为第3天线的TEL天线4。第2天线为AM/FM天线，可接收AM/FM广播。
ITS天线2为智能交通系统用的信息通信类天线。ITS天线2是对例如镀锡钢板等金属板(导体板)加工而形成的板状部件，设在电容加载振子3的前方。ITS天线2具有下端成为连接腿部2a的棒状导体、和与棒状导体的上端连接的电容加载振子，配置为相对于连接腿部2a向前方倾斜的形状。ITS天线2具有电容加载振子，因此ITS天线2与不具有电容加载振子时相比能够在相同的天线尺寸下增大电长度。由此，ITS天线2与不具有电容加载振子时相比可以小型化。作为ITS天线2一部分的棒状导体配置于电容加载振子3的下方。ITS天线2的棒状导体相对于底座10的左右方向中心偏置(偏移)。ITS天线2通过使连接腿部2a与后述的导体板弹簧9a连接而与放大基板9电连接。ITS天线2的棒状导体是偏置的，因此连接腿部2a与放大基板9电连接的给电点也相对于底座10的左右方向中心偏置。保持架7是保持ITS天线2的例如树脂成形体。保持架7通过两根螺丝105从下方安装于内壳体6，由此ITS天线2固定于内壳体6的内面。在ITS天线2的电容加载振子的前方的前端设有孔，在保持架7的前方的前端设有与该孔相嵌的突起。由此，ITS天线2牢固地固定于保持架7。ITS天线2的频带为例如760MHz带。内壳体6为电波透过性的合成树脂制(ABS树脂等树脂制的成型品)。内壳体6通过六根螺丝103安装于后述的底座10。
电容加载振子3是对例如不锈钢等金属板(导体板)加工而形成的板状部件。电容加载振子3具有左板状部3a以及右板状部3b，位于ITS天线2的后方且TEL天线4的前方。电容加载振子3将长边方向作为前后方向，配置于底座10的上方。电容加载振子3左右分割为左板状部3a以及右板状部3b，由此能够抑制在与TEL天线4之间出现的浮置电容，能够提高AM/FM带中的性能(参照后述图3)。
左板状部3a以及右板状部3b是相对于包括内壳体6的左右方向中心且与上下方向以及前后方向平行的平面、而彼此对称的形状。以下，以左板状部3a的形状为中心来说明，但同样的说明对于右板状部3b也成立。左板状部3a具有与上下方向以及前后方向平行的连接部3f，通过贯穿连接部3f的螺丝101而从左方向安装(固定)于内壳体6的上部。同样地，右板状部3b通过螺丝102从右方向安装(固定)于内壳体6的上部。在内壳体6上，通过一体成形等而与内壳体6一体地设有与连接部3f面对接触的连接件6a。左板状部3a以及右板状部3b通过连接件6a在左右方向上连结而彼此电连接。另外，在内壳体6上，沿着外周设有向外侧为凸状的肋，左板状部3a以及右板状部3b与该肋相接而安装(固定)于内壳体6。由此，与未设有肋时相比，左板状部3a以及右板状部3b与内壳体6接触的面积变少，即使左板状部3a以及右板状部3b因天线装置1A的振动而振动，也能够抑制因向内壳体6的接触而发出的异响。
左板状部3a具有切空部3c。切空部3c是以连接部3f的后方为起点、向下方延伸之后向前方延伸的L字形状。左板状部3a的电流路径由于切空部3c而以连接部3f为一端向前方延伸之后向后方折回，并到达成为另一端的后述的后方延伸部3e。由此与未形成切空部3c的情况相比，在波长小的频带下使电流路径变长。在没有切空部3c的情况下，左板状部3a的前端部以及后端部分别成为左板状部3a的电流路径的端部。但是，在具有切空部3c的情况下，左板状部3a的电流路径的一端从左板状部3a的前端部(ITS天线2侧的端部)向连接部3f(更准确地，在连接部3f的前后方向的端部中，与后方延伸部3e相反的一侧的端部)偏移。另外，在没有切空部3c的情况下，左板状部3a的前端部以及后端部分别成为左板状部3a所产生的ITS天线2的频带的驻波的电压最大点。但是，在具有切空部3c的情况下，左板状部3a所产生的ITS天线2的频带的驻波的电压最大点从左板状部3a的前端部(ITS天线2侧的端部)向连接部3f(更准确地，在连接部3f的前后方向的端部中，与后方延伸部3e相反的一侧的端部)偏移。由此，即使ITS天线2接近电容加载振子3，也能够减轻电容加载振子3对ITS天线2的影响，能够抑制ITS天线2的天线增益相对于ITS天线2单体的天线增益恶化。
左板状部3a在自身的前端部与后方延伸部3e之间具有蜿蜒形状部3d。蜿蜒形状部3d是通过沿上下方向延伸的多个切空部而使电流路径在上下弯曲的部分，是为了调节左板状部3a的电长度而设的。通过具有蜿蜒形状部3d，能够将左板状部3a的电长度对于GNSS天线21的所希望频带而向不会共振的电长度调节。由此抑制电容加载振子3与GNSS天线21的干涉，提高GNSS天线21的增益。同样地，对于ITS带、TEL带的所希望频率，也设为电容加载振子3不会共振的电长度。左板状部3a的前缘部3g(面对ITS天线2侧的端缘)从左方向来看斜着倾斜(在图示的例中从前方上侧向着后方下侧延伸)。通过使前缘部3g斜着倾斜，能够增大左板状部3a与ITS天线2的距离，抑制浮置电容，提高AM/FM带中的性能(参照后述图4)。即使前缘部3g从左方向来看以从前方下侧向着后方上侧延伸的方式斜着倾斜，也能够抑制浮置电容，在该情况下能够起到同样的效果。
左板状部3a在后端部(TEL天线4侧的端部)具有后方延伸部3e。后方延伸部3e是使左板状部3a的上部后端向后方延伸的部分(突出的部分)。通过具有后方延伸部3e，与没有后方延伸部3e的情况相比能够增大左板状部3a的面积。另外，通过后方延伸部3e，与使左板状部3a的后端整体地延伸至后方延伸部3e的后端部的情况相比能够抑制与TEL天线4之间的浮置电容，提高AM/FM带的增益。
螺旋振子5是在绕线筒5a上卷绕线状导体而形成的。在绕线筒5a的上部设有端子部(端子配件)17。在绕线筒5a的下部设有端子部(端子配件)18。线卷的一端通过软钎焊等与端子部17电连接，另一端通过软钎焊等与端子部18电连接。端子部17通过螺丝104安装(固定)于连接件6a，与连接件6a电连接。由此电容加载振子3与螺旋振子5彼此电连接。绕线筒5a通过两根螺丝107安装(固定)于内壳体6的内面，位于ITS天线2的后方且电容加载振子3的下方。端子部18的连接腿部18a与后述的导体板弹簧9b连接，与放大基板9电连接。由此螺旋振子5和放大基板9彼此电连接。
TEL天线4为对例如镀锡钢板等金属板(导体板)加工而形成的板状部件且是用于电话的天线，优选为，能够收发AMPS带/PCS带的宽带天线。AMPS带的频率为824～894MHz范围。PCS带的频率为1850～1990MHz范围。TEL天线4也可以为仅收发AMPS带和PCS带的某一方。另外，TEL天线4也可以用于LTE。TEL天线4位于电容加载振子3的后方。TEL天线4通过使连接腿部4a与后述的导体板弹簧9c连接而与放大基板9电连接。TEL天线4在与前后方向垂直的平面部具有U字状的缺口，由该缺口得到的突起向后方伸出。使内壳体6的突起与TEL天线4的突起钩挂，由此TEL天线4以相对于底座10大致垂直的方式配置。TEL天线4为了减少与电容加载振子3之间的浮置电容而构成为，与前后方向垂直的平面具有最宽的面积，提高AM/FM带的增益。另外，TEL天线4在与前后方向垂直的平面部的基础上，在该平面部的左右两端设有相对于该平面部折曲的部分。通过这种构成，提高TEL天线4的增益，并谋求宽带域化。TEL天线4的相对于该平面部折曲的部分也可以仅设在该平面部的左右方向的某一端。并且，TEL天线4的离电容加载振子3近的上部附近构成为，没有设置折曲的部分，设为抑制与电容加载振子3的干涉的形状而能够提高AM/FM带的增益。TEL天线4与电容加载振子3以及螺旋振子5相比位于后方。在前后方向上观察时，电容加载振子3以及螺旋振子5位于TEL天线4与ITS天线2之间。这是由于TEL天线4的频带域和ITS天线2的频带域比较近，为了确保TEL天线4与ITS天线2的距离。由此，抑制TEL天线4与ITS天线2的相互干涉，并且与电容加载振子3以及螺旋振子5没有位于TEL天线4与ITS天线2之间时相比，缩短了天线装置1A的前后方向的长度。通过使TEL天线4与螺旋振子5相比位于后方，而能够提高TEL天线4高度并提高TEL天线4性能。
放大基板9通过九根螺丝106安装于底座10。在放大基板9上设有导体板弹簧9a～9c、GNSS(Global Navigation Satellite System)天线21、和未图示的AM/FM/GNSS增幅器以及TEL/ITS匹配回路。防水垫(水密封材料)8是弹性体或橡胶等环状弹性部件，设在底座10上。防水垫8通过由螺丝紧固等固定于底座10的内壳体6的下端部而在全周范围内被按压，将底座10与内壳体6之间水密封。密封部件15是弹性体、聚氨酯或橡胶等的环状弹性部件。密封部件15夹持在底座10的下表面与天线装置1A的安装对象的车身(例如车辆车顶)之间，将两者之间水密封。另外，密封部件15也可以为，为了强化水密封而在与车辆车顶相接的面上设置肋。螺栓(车身安装用螺丝)11经由垫圈12以及保持器14与底座10螺合，将天线装置1A固定于车辆车顶等。底座10为铝等金属制，经由垫圈12取得与车辆的接地。
图3是表示电容加载振子3左右分割为左板状部3a以及右板状部3b的情况和没有左右分割的情况下的、AM/FM天线的FM波带的频率与平均增益之间的关系的基于模拟制成的特性图。图3所示的两个特性均是与图1以及图2不同地，左板状部3a以及右板状部3b的前缘从左右方向来看没有倾斜且不存在后方延伸部3e的情况下的特性。根据图3，将电容加载振子3左右分割为左板状部3a以及右板状部3b，由此能够提高AM/FM天线的FM波带的平均增益。
图4是表示电容加载振子3的左板状部3a以及右板状部3b的前缘部3g从左右方向来看斜着倾斜的情况(有斜切)和没有倾斜的情况(没有斜切)下的、AM/FM天线的FM波带的频率与平均增益之间的关系的基于模拟制成的特性图。斜切方向是从前方上侧朝向后方下侧的方向。图4所示的两个特性均是与图1以及图2不同，不存在后方延伸部3e的情况下的特性。根据图4，使左板状部3a以及右板状部3b的前缘部3g从左右方向来看斜着倾斜，由此能够提高AM/FM天线的FM波带的平均增益。
图5是表示电容加载振子3的左板状部3a以及右板状部3b具有后方延伸部3e的情况和不具有的情况下的、AM/FM天线的FM波带的频率与平均增益之间的关系的基于模拟制成的特性图。图5所示的两个特性均是与图1以及图2不同，左板状部3a以及右板状部3b的前缘从左右方向来看没有倾斜的情况下的特性。根据图5，在左板状部3a以及右板状部3b设有后方延伸部3e，由此能够提高AM/FM天线的FM波带的平均增益。
根据本实施方式，能够起到如下的效果。
(1)ITS天线2的频带的驻波的电压最大点由于切空部3c而从电容加载振子3的前端部(ITS天线2侧的端部)偏移。由此，即使ITS天线2接近电容加载振子3，也能够减轻电容加载振子3对ITS天线2的影响，能够抑制ITS天线2的天线增益相对于ITS天线2单体的天线增益恶化。
(2)电容加载振子3左右分割为左板状部3a以及右板状部3b。由此，由此能够抑制在与TEL天线4之间出现的浮置电容，能够提高AM/FM带中的性能(AM/FM天线的FM波带的平均增益)。
(3)左板状部3a以及右板状部3b的前缘部3g从左右方向来看斜着倾斜。由此，电容加载振子3与ITS天线2之间的距离变大，抑制浮置电容，能够提高AM/FM带中的性能(AM/FM天线的FM波带的平均增益)。
(4)左板状部3a以及右板状部3b具有后方延伸部3e。由此，能够平衡性好地实现电容加载振子3的面积确保、和电容加载振子3与TEL天线4之间的浮置电容的抑制，能够提高AM/FM带中的性能(AM/FM天线的FM波带的平均增益)。
(实施方式2)
图6是本发明的实施方式2的天线装置1B的侧视图。天线装置1B与实施方式1相比较，图1以及图2所示的后方延伸部3e被图6所示的后方延伸部3h所代替这一点不同，其他点是一致的。后方延伸部3h是使左板状部3a的下部后端向后方延伸的部分(突出的部分)，在右板状部3b上同样地设置。后方延伸部3h起到与后方延伸部3e同样的效果。在图6中，在与图1以及图2的比较中省略了左板状部3a的切空部3c以及蜿蜒形状部3d、和内壳体6的图示。本实施方式也能够起到与实施方式1相同的效果。
以上，以实施方式为例说明了本发明，但本领域技术人员应该理解的是，对于实施方式的各构成要素和各处理流程，在技术方案所述的范围内能进行各种变形。以下说明变形例。
电容加载振子3并不限定于左右分割为左板状部3a以及右板状部3b的情况，也可以为，作为左右一体构造且截面向上方凸出的形状。电容加载振子3可以通过熔接或粘接等安装于内壳体6，也可以与内壳体6通过一体成形等而保持。电容加载振子3在防锈的点上设为SUS(不锈钢)，但也可以为，将被绝缘性膜夹着的导电体作为电容加载振子3而铺设于内壳体6。电容加载振子3也可以是在柔性基板上作为导电图案而印刷的构成。并且，也可以使金属粉蒸发附着于内壳体6来作为电容加载振子3。
TEL天线4可以替换为TV天线、无钥进入用天线、车车间通信用天线或者WiFi用天线。AM/FM天线可以替换为DAB(Digital Audio Broadcast)接收天线。ITS天线2可以替换为TEL(LTE)天线、TV天线、无钥进入用天线或者WiFi用天线。
TEL天线4可以用作为接打电话用的主天线，ITS天线2可以用作接电话用的辅天线。在该情况下，作为主天线的TEL天线4配置于后方，作为辅天线的ITS天线2配置于前方。由此，与作为主天线的TEL天线4配置于前方，作为辅天线的ITS天线2配置于后方时相比，能够增大GNSS天线21与作为主天线的TEL天线4之间的距离。由此，作为主天线的TEL天线4也进行接打电话，因此能够抑制GNSS天线21与作为主天线的TEL天线4之间的相互干涉。
附图标记说明
1A天线装置，2ITS天线(第1天线)，2a连接腿部，3电容加载振子，3a左板状部，3b右板状部，3c切空部，3d蜿蜒形状部，3e后方延伸部，3f连接部，3g前缘部，3h后方延伸部，4TEL天线(第3天线)，4a连接腿部，5螺旋振子(AM/FM线圈)，5a绕线筒，6内壳体，6a连接件，7螺栓，8防水垫(水密封材料)，9放大基板，9a～9c导体板弹簧(终端)，10底座，11螺栓(车身安装用螺丝)，12垫圈(捕获部)，14螺栓，15密封部件，17、18端子部(端子配件)，18a连接腿部，21GNSS天线，101～107螺丝。

Claims (7)

1.一种天线，其特征在于，具备：
具有长边方向的底座；
配置在所述底座上的第1天线振子；和
配置在所述底座上且发送或接收频率比所述第1天线振子高的电波的第2天线振子和第3天线振子，
所述第1天线振子在所述长边方向上位于所述第2天线振子的后方且位于所述第3天线振子的前方，
所述第2天线振子和所述第3天线振子的至少一方相对于所述底座的短边方向中心而偏置。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述第2天线振子和所述第3天线振子的至少一方的与基板电连接的馈电点相对于所述底座的短边方向中心而偏置。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，
所述第1天线振子沿所述长边方向延伸。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
当以所述底座为基准时，位于所述第1天线振子的后方的第3天线振子的上缘中的最高点的高度与所述第1天线振子的最高点的高度相比处于下方。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，
所述第1天线振子具有电容加载振子和螺旋振子。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在所述底座上的所述第2天线振子的所述长边方向前方，配置有平面天线。
7.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述第3天线振子是TV天线、无钥进入用天线、车辆间通信用天线、WiFi用天线或TEL天线的任意一种。
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