CN113853712A - 天线 - Google Patents

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conductor
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dielectric
insulating
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佐山稔贵
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Abstract

天线(100‑1)具备：天线导体(120)，设置于壳体(1a)的外侧；和挠性基板(30)，具有通过使片状电介质(7)折回而形成的第一绝缘部(3‑1)、设置在第一绝缘部(3‑1)与壳体(1a)之间的接地导体(22)、由未被折回的片状电介质(7)形成的第二绝缘部(3‑2)、以及向天线导体(120)供电的信号线(21)，第一绝缘部(3‑1)的厚度厚于第二绝缘部(3‑2)的厚度。

Description

天线
技术领域
本发明涉及天线。
背景技术
公知在机器人、汽车、列车等搭载有收发各种电波的天线。专利文献1中示出的车载用平面天线装置具备天线基板、保护天线基板的表面的天线罩、用于将天线基板固定于车的壳体的托架、以及向天线基板供电的供电线缆。通过将与托架对置的地导体、板状电介质以及放射元件以该排列进行层叠，而将天线基板设置于车的壳体。
专利文献1：日本实开平5-55607号公报
然而，在专利文献1中示出的现有技术中，在利用如挠性基板那样板厚较薄的基板的情况下，存在电介质的厚度变薄而从放射元件到地导体的距离相对地变短，难以确保必要的天线性能的课题。
发明内容
因此，本发明提供一种能够确保必要的天线性能的天线。
本发明提供一种天线，具备：天线导体，设置于壳体的外侧；和挠性基板，具有通过使片状的电介质折回而形成的第一绝缘部、设置在上述第一绝缘部与上述壳体之间的接地导体、由未被折回的片状的上述电介质形成的第二绝缘部、以及向上述天线导体供电的信号线，上述绝缘部件的位于上述天线导体与上述接地导体之间的第一绝缘部的厚度厚于不位于上述天线导体与上述接地导体之间的第二绝缘部的厚度。
根据本发明的技术，能够提供一种能够确保必要的天线性能的天线。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式所涉及的天线100的车辆1的外观图。
图2是第一结构例所涉及的天线100-1的第一剖视图。
图3是第一结构例所涉及的天线100-1的第二剖视图。
图4是第二结构例所涉及的天线100-2的剖视图。
图5A是第三结构例所涉及的天线100-3的剖视图。
图5B是在XY平面俯视第三结构例所涉及的天线100-3而得到的图中抽出折回部分的图。
图6是俯视第四结构例所涉及的天线100-4而得到的图。
图7是俯视第五结构例所涉及的天线100-5而得到的图。
图8是表示对第一～第五结构例所涉及的各天线的、回波损耗系数S11的模拟结果的一个例子的图。
图9是第六结构例所涉及的天线100-6的剖视图。
图10A是第七结构例所涉及的天线100-7的立体图。
图10B是俯视第七结构例所涉及的天线100-7而得到的图。
图11A是图10B的A-A’向视剖视图。
图11B是图10B的B-B’向视剖视图。
图11C是图10B的C-C’向视剖视图。
图11D是图10B的D-D’向视剖视图。
图12是表示对第七结构例所涉及的天线100-7的、回波损耗系数S11的模拟结果的一个例子的图。
图13A是第八结构例所涉及的天线100-8的立体图。
图13B是俯视第八结构例所涉及的天线100-8而得到的图。
图14A是图13B的A-A’向视剖视图。
图14B是图13B的B-B’向视剖视图。
图14C是图13B的C-C’向视剖视图。
图14D是图13B的D-D’向视剖视图。
图15是表示对第八结构例所涉及的天线100-8的、回波损耗系数S11的模拟结果的一个例子的图。
图16是在第九结构例所涉及的天线100-9的剖视图中抽出折回部分的图。
图17A是在第十结构例所涉及的天线100-10的剖视图中抽出折回部分的图。
图17B是表示利用于天线100-10的挠性基板30的比较例的图。
图17C是表示利用于天线100-10的挠性基板30的结构例的图。
图18是俯视第十一结构例所涉及的天线100-11而得到的图。
图19A是图18B的A-A’向视剖视图。
图19B是图18B的B-B’向视剖视图。
图19C是图18B的C-C’向视剖视图。
图20是俯视第十二结构例所涉及的天线100-12而得到的图。
图21A是图20B的A-A’向视剖视图。
图21B是图20B的B-B’向视剖视图。
图21C是图20B的C-C’向视剖视图。
图22是俯视第十三结构例所涉及的天线100-13而得到的图。
图23A是图22B的A-A’向视剖视图。
图23B是图22B的B-B’向视剖视图。
图23C是图22B的C-C’向视剖视图。
图24A是表示第十四结构例所涉及的天线100-14的结构例的第一图。
图24B是表示第十四结构例所涉及的天线100-14的结构例的第二图。
图24C是表示第十四结构例所涉及的天线100-14的结构例的第三图。
图25A是表示第十五结构例所涉及的天线100-15的结构例的第一图。
图25B是表示第十五结构例所涉及的天线100-15的结构例的第二图。
图25C是表示第十五结构例所涉及的天线100-15的结构例的第三图。
图26A是第十六结构例所涉及的天线100-16的局部放大图。
图26B是表示将利用于第十六结构例所涉及的天线100-16的挠性基板30B折弯之前的状态的图。
图27是第十七结构例所涉及的天线100-17的剖视图。
图28是第十八结构例所涉及的天线100-18的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行说明。此外，在平行、直角、正交、水平、垂直、上下、左右等方向上，例如在设置天线的壳体由曲面构成的情况下等，允许不损害本发明的效果的程度的偏差。另外，X轴方向、Y轴方向、Z轴方向分别表示与X轴平行的方向、与Y轴平行的方向、与Z轴平行的方向。X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向相互正交。XY平面、YZ平面、ZX平面分别表示与X轴方向及Y轴方向平行的假想平面、与Y轴方向及Z轴方向平行的假想平面、与Z轴方向及X轴方向平行的假想平面。
在本发明的一个实施方式中，天线适于微波、毫米波等高频段(例如，超过1GHz～300GHz)的电波的收发。本发明的一个实施方式中的天线例如能够应用于V2X通信系统、第五代移动通信系统(所谓的5G)、车载雷达系统等，但能够应用的系统并不限于这些。作为频率范围，例如可以是ITS(Intelligent Transport Systems：智能交通系统)(5.89GHz)用、5G(28GHz频段、3.6至6GHz频段、39GHz频段)用、Wi-Fi(2.4GHz、5GHz)用。
图1是具备本发明的实施方式所涉及的天线100的车辆1的外观图。车辆1例如是列车的前头车辆、末尾车辆、中间车辆等。在车辆1的壳体1a设置有天线100。此外，实施方式所涉及的天线100除了利用于列车以外，也能够利用于汽车、建筑物、机器人、飞机等。壳体1a并不限定于例如构成车辆1的外廓的面板，只要是能够设置后述的天线导体120的部位即可。壳体1a例如也包括汽车的前窗玻璃、汽车的后窗玻璃、汽车、飞机、汽车等的内衬、建筑物的窗玻璃、构成机器人的外廓的框架等。
另外，在壳体1a是大楼的窗玻璃的情况下，例如在大楼的窗玻璃的室内侧设置后述的天线导体120，后述的RF模块60设置在大楼的室内的天花板的背面侧。而且，在后述的挠性基板30一体地设置天线导体120和后述的供电电路110，天线导体120通过供电电路110而与RF模块60连接。
另外，在壳体1a是汽车的前窗玻璃的情况下，天线导体120夹入于前窗玻璃的内侧、或设置于前窗玻璃的表面。而且，RF模块60设置于汽车的内部后视镜的安装部，在挠性基板30一体地设置天线导体120和后述的供电电路110，天线导体120通过供电电路110而与RF模块60连接。
另外，在壳体1a是机器人的机体的情况下，天线导体120设置于机器人的机体的表面(正面侧)，RF模块60设置于机器人的机体的背面侧。在挠性基板30一体地设置天线导体120和后述的供电电路110，天线导体120通过供电电路110而与RF模块60连接。
图2是第一结构例所涉及的天线100-1的第一剖视图，图3是第一结构例所涉及的天线100-1的第二剖视图。图2中示出图1的II-II向视剖面，图3中示出图2的III-III向视剖面。天线100-1具备供电电路110-1、天线导体120、RF连接器50以及RF模块60。
供电电路110-1具备：挠性基板30，从壳体1a的外侧面1a1遍及壳体1a的内侧面1a2地设置；和传送线路20，以与天线导体120连接的方式设置于挠性基板30，并具有遮蔽电磁波的屏蔽构造。另外，供电电路110-1也可以还具备：外观设计部40，以至少遮挡传送线路20的一部分的方式设置于与传送线路20的壳体1a侧相反的一侧(壳体1a的外侧)。
挠性基板30是具有如下特性的单相双面基板，即、具有能够以沿着壳体1a的曲面部的方式弯曲的柔软性，能够用较弱的力使其反复变形，即使在变形了的情况下也维持其电特性。
挠性基板30例如是在厚度12μm至300μm的薄膜状电介质7(基膜)的上下表面贴合厚度为12μm～300μm的导体箔而成的构造。薄膜状电介质7构成第一绝缘部3-1及第二绝缘部3-2。电介质7在被称为阻焊剂(抗蚀剂/光致抗蚀剂)、覆盖膜(Coverlay)的材料中使用聚酰亚胺、聚酯等。导体箔例如使用金、银、铜、铝、白金、铬等。挠性基板30与一般的刚性基板(总厚300μm～1,600μm)相比较薄，加工性优异，所以能够进行复杂的形状加工。
挠性基板30的电介质7优选可以透过可见光的透明的电介质部件。“透明”包括半透明。电介质7是透明的，且导体(天线导体120、信号线21、接地导体22)是细网状，由此在可见光区域几乎透明，即使不用外观设计部40覆盖也能够目视观察壳体1a。从抑制隔着挠性基板30的视野的遮挡出发，挠性基板30的电介质7的可见光线透射率例如优选为30％以上，更加优选为40％以上，进一步优选为50％以上，更加进一步优选为60％以上，特别优选为80％以上。另外，上限并不特别限定，可以为99％以下，可以为95％以下。这里，可视透光率是通过分光光度计而测量到的光谱透射率的值乘以由日本工业标准(JIS R3106(1998))规定的权重系数并进行加权平均而得到的值。
对于挠性基板30的电介质7而言，例如28GHz下的介电损耗正切(所谓的tanδ)为0.01以下。此外，28GHz下的介电损耗正切是GHz频段的频率下的指标的例子。因此，若28GHz下的介电损耗正切为0.01以下，则例如在1GHz～100GHz也抑制传送线路20的传送损失，因此能够提高1GHz～100GHz下的平面天线101的天线增益，而不限于28GHz附近。在抑制传送线路20的传送损失(进而，天线增益的降低)这一点，挠性基板30的电介质7优选为0.005以下，更加优选为0.004以下，进一步优选为0.003以下，更加进一步优选为0.002以下，特别优选为0.001以下。挠性基板30的电介质7的28GHz下的介电损耗正切只要大于0即可，例如可以为0.00001以上，也可以为0.0005以上，也可以为0.001以上。
此外，介电损耗正切(tanδ)是在25℃、28GHz下，利用日本工业标准(JIS R 1641：2007)中规定的方法，使用腔体谐振器及矢量网络分析仪而测定到的值。
挠性基板30在壳体1a的外侧面1a1从壳体1a的平面部10延伸到弯曲部11，进一步在弯曲部11的端部被折回，朝向壳体1a的内侧面1a2延伸。由此，挠性基板30优选具有即使从厚度2mm左右的壳体1a的正面相对于背面被折回也没有问题的柔软性。在延伸至壳体1a的内侧面1a2的挠性基板30连接RF连接器50。RF连接器50例如与设置于壳体1a的内侧面1a2的RF模块60连接。RF连接器50及RF模块60设置于壳体1a的内侧，由此RF连接器50及RF模块60通过壳体1a被隐藏，所以提高天线100-1的外观设计性。
通过沿着壳体1a的曲面设置挠性基板30，即使在具有曲面的壳体1a，也能够与壳体1a的曲率变化的部分平行地构建传送线路20。因此，提高天线100-1的设计自由度，并且传送线路20不会看起来从壳体1a浮起，提高外观设计性。此外，挠性基板30也可以设置于不具有曲面的壳体1a。即使在挠性基板30设置于不具有曲面的壳体1a的情况下，也能够以从壳体1a的外侧面1a1朝向内侧面1a2折回的方式设置挠性基板30，所以使向设置于壳体1a的内侧面1a2的RF模块60的连接容易化，提高外观设计性，并且提高天线100-1的设计自由度。
天线导体120例如设置于挠性基板30的折回部31。挠性基板30的折回部31是通过片状的挠性基板30的电介质7的端部被折回而形成的、Z轴方向的厚度增加了的部分。天线导体120经由挠性基板30的折回部31而设置于壳体1a的外侧。
在图2所示的方式中，天线导体120是其表面与XY平面平行的导体图案。天线导体120可以是形成于挠性基板30的导体图案，也可以是在预先制造后配置于挠性基板30的导体片、导体基板等。天线导体120例如使用金、银、铜、铝、白金、铬等。
挠性基板30的折回部31与电介质7中的、位于沿Z轴方向排列的接地导体22与天线导体120之间的区域(第一绝缘部3-1)等同。
挠性基板30的除折回部31以外的部分与电介质7中的、不位于天线导体120与壳体1a之间的区域(第二绝缘部3-2)等同。第二绝缘部3-2例如与从挠性基板30的折回部31与信号线21的边界部到位于壳体1a的内侧的挠性基板30的端部的部分相当。
第一绝缘部3-1的Z轴方向的厚度t1厚于第二绝缘部3-2的Z轴方向的厚度t2。厚度t2例如设定为12μm～300μm的值，厚度t1例如优选为比厚度t2厚12～300μm。
通过在挠性基板30设置折回部31，能够扩大从接地导体22到天线导体120的Z轴方向的距离(间隔距离)。由此，能够提高天线导体120的增益，并且使天线100-1的构造简化而提高可靠性。
图3中的传送线路20优选为沿着壳体1a的面设置且为例如具有遮蔽电磁波的屏蔽构造的基板一体型波导(Substrate Integrated Waveguide：SIW)。SIW有时也被称为基板内置波导、柱壁波导。如图3所示，SIW由挠性基板30的电介质7、两个导体层(后述)以及多个导体柱23构成，是以波导管模式传递信号的波导。两个导体层是形成于挠性基板30的电介质7的导体图案(接地导体22)。导体柱23是将两个导体层电连接的实心或中空的柱状导电体。导体柱23以使在SIW中传播的高频信号不向外部泄漏的间隔排列有多个。
接地导体22例如使用金、银、铜、铝、白金、铬等。接地导体22的厚度优选为0.09μm以上，更加优选为0.35μm以上。另外，接地导体22的厚度优选为110μm以下。只要接地导体22的厚度在上述范围内，就能够提高天线导体120的天线增益。
图2所示的信号线21是与电介质7连接的导体图案。信号线21的一端(正Y轴方向的端部)设置于天线导体120与接地导体22之间的区域(折回部31中片状电介质7重叠的部分)。信号线21例如以非接触的方式与天线导体120电连接。信号线21例如使用金、银、铜、铝、白金、铬等。信号线21的厚度优选为0.09μm以上，更加优选为0.35μm以上。另外，信号线21的厚度优选为110μm以下。
此外，传送线路20也可以是除SIW以外的传送线路。作为传送线路20的其他例子，有具有柔软性的带状线、微带线等。
外观设计部40作为覆盖天线导体120及传送线路20的遮挡而发挥功能。在本结构例中，外观设计部40的正Y轴方向侧的端部41例如与壳体1a的外侧面1a1中的、挠性基板30的折回部31的正Y轴方向的端部附近接触。而且，外观设计部40的与端部41相反的一侧的端部42例如延伸到壳体1a的弯曲部11的端部附近。
对于传送线路20整体中的、从折回部分20a延伸至壳体1a的内侧的部分而言，在该部分未设置外观设计部40。这是因为该部分在从正Z轴方向俯视壳体1a时难以目视观察到。根据该结构，即使不用外观设计部40覆盖该部分，也能够提高天线导体120及传送线路20的外观设计性。另外，能够减小设置外观设计部40的区域，所以能够抑制天线100-1的制造成本的增加。
此外，在本结构例中，外观设计部40覆盖天线导体120及传送线路20两者，但外观设计部40只要是至少遮挡传送线路20的一部分的形状即可。传送线路20的一部分例如是从挠性基板30的折回部31与信号线21的边界部到传送线路20的折回部分20a(壳体1a的弯曲部11的端部附近)的区域。根据该结构，传送线路20的一部分由外观设计部40遮蔽，能够抑制壳体1a的外观的美观度降低。
外观设计部40例如是由兼具能够沿着壳体的曲面弯曲的柔软性、电波透射性、耐防水性、耐冲击性等的材料构成的片部件、涂装膜等。
在外观设计部40是片部件的情况下，外观设计部具备：透明树脂层，设置于正面(正面侧)、即与传送线路20侧相反的一侧；和基材层，设置于背面(传送线路20侧的面)。透明树脂层由耐久性优异且具有高透明性的丙烯酸树脂构成，基材层由丙烯腈-乙烯-苯乙烯树脂(AES树脂)构成。此外，基材层也可以是除AES树脂以外的树脂，例如ABS树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯等。
AES树脂的基本特性与ABS树脂相同，将橡胶成分设为特殊乙丙橡胶，由此与ABS树脂相比，对光劣化具有良好的稳定性，能够长期屋外使用。另外，AES树脂的成形加工性优异，能够进行任意着色。因此，AES树脂是适合于例如设置于在屋外利用的汽车、列车等的外观设计部40的材料。
ABS树脂是通用性较高的树脂，具有柔软性，结实且容易加工，与AES树脂相同地能够进行任意着色。其反面，ABS树脂的耐久性(工业制品耐太阳光、温度、湿度、雨等屋外环境的性质)较低，所以是适合于例如设置于在屋内利用的机器人的壳体等的外观设计部40的材料。
聚碳酸酯树脂是能够进行任意着色且兼具较高的透明性、自熄性、耐冲击性的塑料。另外，聚碳酸酯树脂的耐久性较高，所以是适合于例如设置于在屋外利用的汽车、列车等的外观设计部40的材料。
聚氯乙烯廉价且加工性优异，另一方面具有绝缘性，所以作为能够廉价地制造覆盖传送线路20的一部分的形状的外观设计部40的材料而优选。
在外观设计部40是涂装膜的情况下，例如使用具有电波透射性的涂料。作为涂料，并不特别限定，但能够例示丙烯酸类涂料、聚氨酯类涂料、环氧类涂料、聚酯类涂料等。作为涂装方法，并不特别限定，但能够例示空气喷雾涂装、无空气喷雾涂装、浸渍涂装、喷淋涂装、辊涂涂装等。
在外观设计部40是片状部件的情况下，仅通过将预先制造的外观设计部40粘贴于传送线路20等就完成天线100-1，所以能够缩短天线100-1的组装时间，能够大量生产。另外，通过设为片状，即使在挠性基板30的折回部31与信号线21的边界部、挠性基板30的折回部31与壳体1a的边界部等产生台阶部，片状外观设计部40也能够使该台阶部不醒目。因此，能够更加提高外观设计性。另外，通过设为片状，外观设计部40的拆卸变得容易，所以提高天线导体120、传送线路20等的维护性。
另外，在外观设计部40是片状部件的情况下，也可以设为如下的结构，即、挠性基板30的至少一部分以由片状外观设计部40覆盖的方式固定于壳体1a。根据该结构，即使省略通过粘合等将挠性基板30固定于壳体1a的工序，也能够将挠性基板30固定于壳体1a。因此，能够省略为了将挠性基板30粘合于壳体1a而涂覆粘合剂等的作业，能够缩短天线100-1的制造时间。
在外观设计部40是涂装膜的情况下，可以得到与天线导体120及传送线路20的良好的紧贴性。并且，能够与传送线路20及挠性基板30的形状无关地形成涂装膜，所以可以提高天线100-1的设计自由度。
此外，外观设计部40的颜色优选设为与壳体1a的颜色大致相同。本结构例中的大致相同的颜色是指在目视观察时几乎不能区别的色差，且指在用色差计测量到的L＊a＊b＊显示系中的L＊a＊b值中，色差ΔE为3以下，优选为色差ΔE为1.5以下。色差ΔE是模样间的最大配色色差。
ΔE＝{(L1-L2)2+(a1-a2)2+(b1-b2)2}0.5
L1、a1、b1：壳体1a的测色结果
L2、a2、b2：外观设计部40的测色结果
通过将外观设计部40的颜色设为与壳体1a的颜色大致相同，例如当在白色的壳体1a贴合白色的外观设计部40的情况下，即使各自的颜色严格来说相互不同，使用上也可以看作相同的颜色，所以更加提高天线100-1的外观设计性。
RF连接器50是用于通过高频信号，与其他基板、其他线路连接的连接器。一般而言，存在由同轴线路构成的连接器。RF模块60是安装有具有各种功能的器件的部件。一般而言，存在安装有放大器、相位器、混频器、信号源、滤波器、开关、循环器、AD/DA(Analog toDigital/Digital to Analog)转换器等器件，并在输入输出接口设置有RF连接器及电源/控制连接器的模块。
图4是第二结构例所涉及的天线100-2的剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。图4所示的天线100-2具备供电电路110-2，供电电路110-2在图2所示的结构之外，还具备绝缘部件70。
绝缘部件70设置在外观设计部40与挠性基板30之间。绝缘部件70是以电介质为主成分的板状或片状的可挠性基材。例如，在外观设计部40由涂装膜形成的情况下，对于涂装膜而言，难以管理材料的物理特性值(相对介电常数与介电损耗正切)，所以存在介电损耗正切降低的趋势。通过设置绝缘部件70，能够扩大从外观设计部40到挠性基板30的电介质的距离，所以能够抑制由涂装膜导致的天线增益的降低。绝缘部件70的厚度优选为挠性基板30中的天线导体120与接地导体22的距离、或者信号线21与接地导体22的距离(即挠性基板30的绝缘材料厚度)的一半以上。
图5A是在第三结构例所涉及的天线100-3的剖视图中抽出折回部分的图。图5B是在XY平面俯视第三结构例所涉及的天线100-3而得到的图中抽出折回部分的图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。
如图5A所示，通过将用点线示出的展开为板状电介质7沿箭头A的方向折弯，而形成折回部31。折回部31通过形成天线导体120的第一区域3-1a重叠于形成信号线21的第二区域3-1b而形成。在这样构成的天线100-3中，天线导体120与信号线21的前端开路部21A的位置关系较大地影响天线特性。因此，在形成折回部31时，为了将信号线21的前端开路部21A设定于天线特性上所期望的位置，折弯电介质7的位置是重要的。
因此，天线100-3在图2所示的结构之外，还具有多个导体图案4，作为设定电介质7的折弯位置的手段。具体而言，在图5B所示的展开为板状电介质7的负Z轴方向的板面，形成多个导体图案4。导体图案4例如使用金、银、铜、铝、白金、铬等。此外，在本构成中，形成有四个导体图案4，但导体图案4的数量也可以为四个以上。
例如，四个导体图案4中的、两个导体图案4的组形成于电介质7的靠负X轴方向的端部的部位，其余的两个导体图案4的组形成于电介质7的靠正X轴方向的端部的部位。而且，各组的两个导体图案4例如以形成0.5mm～5.0mm左右的缝隙G的方式，沿Y轴方向分离一定距离地排列。该缝隙G作为折弯部位的标记发挥功能。缝隙G的位置设定为在折回部31形成时信号线21的前端开路部21A成为天线特性上所期望的位置。
根据天线100-3，通过设置邻接的导体图案4，能够将缝隙G设定于天线特性上所期望的折弯位置B。因此，通过对折弯位置B附加折痕而能够容易地形成折回部31。其结果是，能够大幅缩短制造时间，并且得到具有良好的天线特性的天线100-3。
图6是俯视第四结构例所涉及的天线100-4而得到的图，与图5的另一方式相当。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-3的不同是在天线100-4中各组的导体图案4的位置以在折回部31形成时相互不接触的方式向远离的方向(X轴方向)偏移这一点。
沿X轴方向的偏移量是在折回部31形成时相互不接触的尺寸，例如0.5mm～5.0mm左右。通过沿X轴方向使导体图案4的位置偏移，能够防止在折回部31形成时导体图案4彼此重叠，电介质7的Z轴方向的厚度的管理变得容易。
图7是俯视第五结构例所涉及的天线100-5而得到的图，与图5的又一方式相当。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构以及效果的说明。与天线100-3的不同是在天线100-5中取代多个导体图案4而在电介质7形成有多个贯通孔6a、6b这一点。
在第一区域3-1a形成两个贯通孔6a，两个贯通孔6a沿X轴方向相互分离地排列。在第二区域3-1b形成两个贯通孔6b，两个贯通孔6b沿X轴方向相互分离地排列。
形成于电介质7的靠负X轴方向的端部的部位的贯通孔6a和贯通孔6b的位置设定为在折回部31形成时信号线21的前端开路部21A成为天线特性上所期望的位置。形成于电介质7的靠正X轴方向的端部的部位的贯通孔6a和贯通孔6b的位置也相同。各贯通孔6a、6b的直径例如为1.0mm～5.0mm左右。
在天线100-5中，以跨越片状的绝缘部件(电介质7)的端部被折回的部分(折弯位置B)的方式相互分离地设置的多个贯通孔6a、6b相对于折弯位置B线对称地排列。根据该结构，通过使沿Y轴方向排列的贯通孔6a与贯通孔6b对准，并且将第一区域3-1a重叠于第二区域3-1b，而能够在天线特性上所期望的折弯位置B附加折痕。此外，若在使贯通孔6a与贯通孔6b对准的状态下将棒状限位器插入至这些贯通孔，则能够防止第一区域3-1a与第二区域3-1b的错位。
另外，根据天线100-5，仅通过开孔加工就能够在适当的位置附加折痕，所以不需要设定导体图案，可以提高天线100-5的设计自由度。
图8是表示对第一结构例所涉及的各天线的、回波损耗系数S11的模拟结果的一个例子的图。
图8的模拟时的设定值如下，
第一绝缘部3-1的厚度t1：400μm
第二绝缘部3-2的厚度t2：200μm(与电介质7的厚度相等)
电介质7的相对介电常数：2.0
接地导体22的厚度：43μm
信号线21的厚度：43μm
天线导体120的厚度：43μm。图8的模拟是省略了外观设计部40的状态下的结果。根据图8，在频率28GHz附近，得到充分的回波损耗特性、天线增益以及放射效率。通常，在天线导体120是由宽度W和长度L决定的微带线天线(贴片天线)的情况下，一般从宽度W的中心进行激励。另外，对于宽度W的中心，在从两侧进行激励的情况下，若以相反相位进行激励，则作为微带线天线进行动作。在图8所示的第一结构例所涉及的各天线中，暂时从SIW变换为作为平衡类线路的平行板线路。将基板的上侧的信号线导体和下侧的信号线导体在YZ面(该信号线导体的与基板水平面正交的中心面)对称地配置，所以两个信号线导体变为同振幅、反相位(0度和180度)。变为反相位的两个信号线导体能够从微带线天线的宽度W的中心的两侧，为了进行激励而作为微带线天线进行动作。
图9是第六结构例所涉及的天线100-6的剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-1的不同是在天线100-6中，在图2所示的结构之外还具备以夹入于折回部31的方式设置的绝缘部件80这一点。
绝缘部件80是以电介质为主成分的板状基材，也可以是可挠性基材。在天线100是sub6的天线的情况下，在sub6的频段下需要增加与接地导体22的距离，所以设置绝缘部件80，从而能够扩大从接地导体22到天线导体120的距离，所以在抑制天线增益的降低这一点优选。绝缘部件80具有扩大从天线导体120到接地导体22的距离的功能。绝缘部件80是绝缘性隔离物的一个例子。
在天线100-6是sub6的天线的情况下，在sub6的频段下需要增加与接地导体22的距离，所以设置绝缘部件80，从而能够扩大从接地导体22到天线导体120的距离，所以在实现天线增益的提高这一点优选。
接下来，对具备绝缘部件80的天线100的信号线及天线导体的结构例进行说明。
图10A是第七结构例所涉及的天线100-7的立体图。图10B是俯视第七结构例所涉及的天线100-7而得到的图。图11A是图10B的A-A’向视剖视图，图11B是图10B的B-B’向视剖视图，图11C是图10B的C-C’向视剖视图，图11D是图10B的D-D’向视剖视图。在天线100-7中，在偶极形状信号线21a、21b设置有贴片天线(天线导体120A)。
信号线21a设置于电介质7的负Z轴方向的板面。信号线21a从接地导体22朝向天线导体120A沿负Y轴方向延伸一定距离后，折弯为U字状或C字状。
信号线21b设置于电介质7的正Z轴方向的板面。信号线21b从接地导体22朝向天线导体120A沿负Y轴方向延伸一定距离后，相对于天线导体120A的中心线，折弯为与信号线21a线对称。天线导体120A的中心线例如是通过天线导体120A的中心线X轴方向的中心且与Y轴方向平行的假想线。
这样形成的信号线21a、21b通过由导通孔(via)相互连接而构成环形天线。在环形天线的中心部设置作为贴片天线的天线导体120A。由信号线21a、21b形成平衡式传输线(Parallel Plate Transmission Line)，在平衡式传输线中，以0°、180°激励供电点处的彼此的相位。
图12是表示对第七结构例所涉及的天线100-7的、回波损耗系数S11的模拟结果的一个例子的图。
图12的模拟时的设定值如下，
第一绝缘部3-1的厚度t1：4mm(与绝缘部件80的厚度相等)
第二绝缘部3-2的厚度t2：200μm(与电介质7的厚度相等)
电介质7的相对介电常数：2.0
接地导体22的厚度：43μm
信号线21a的厚度：43μm
信号线21b的厚度：43μm
天线导体120的厚度：43μm。根据图12，在频率3.7GHz附近，得到充分的回波损耗特性、天线增益以及放射效率。
天线100-7具备与设置于挠性基板的传送线路连接的环形天线形状的信号线(连接成环形天线形状的平衡式传输线)，且构成为天线导体经由信号线而与传送线路连接。根据该结构，能够提供在sub6的频段下相对于偏振面变动的电波而天线增益较高，且抗噪音(S/N比良好)的天线100-7。
图13A是第八结构例所涉及的天线100-8的立体图。图13B是俯视第八结构例所涉及的天线100-8而得到的图。图14A是图13B的A-A’向视剖视图，图14B是图13B的B-B’向视剖视图，图14C是图13B的C-C’向视剖视图，图14D是图13B的D-D’向视剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-7的不同是在天线100-8中在信号线21b设置有延迟线路这一点。
信号线21a从接地导体22朝向天线导体120A沿负Y轴方向延伸而与天线导体120A连接。信号线21b是从接地导体22朝向天线导体120A沿负Y轴方向延伸，通过天线导体120A，在天线导体120A的负Y轴侧的区域，经由导通孔而向天线导体120A折回的形状。信号线21b的折回形状部分作为延迟线路发挥功能，由此以0°、180°激励供电点处的彼此的相位。
图15是表示对第八结构例所涉及的天线100-8的、回波损耗系数S11的模拟结果的一个例子的图。
图15的模拟时的设定值如下，
第一绝缘部3-1的厚度t1：4mm(与绝缘部件80的厚度相等)
第二绝缘部3-2的厚度t2：200μm(与电介质7的厚度相等)
电介质7的相对介电常数：2.0
接地导体22的厚度：43μm
信号线21a的厚度：43μm
信号线21b的厚度：43μm
天线导体120的厚度：43μm。根据图15，在频率3.7GHz附近，得到充分的回波损耗特性、天线增益以及放射效率。
天线100-8具有如下的平衡式传输线，即、信号线12a及信号线12b具有延迟线路。根据该结构，在sub6的频段下，通过比环形天线更简易的结构能够提高天线增益。
图16是在第九结构例所涉及的天线100-9的剖视图中抽出折回部分的图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-7的不同是传送线路20(挠性基板30)具备距接地导体22的折弯位置具有相当于λ/4的长度L的前端短路的扼流圈构造8(前端短路电路)这一点。λ是规定的频段的中心波长。
若绝缘部件80夹入于折回部31，则由于绝缘部件80的角部81而折弯的接地导体22(地线)存在于绝缘部件80的P1的面。即，从天线导体120A观察，地线(接地导体22)存在于绝缘部件80的P1的面。因此，从天线导体120A观察，能够以在该接地导体22部分成为短接状态(短路状态)，在与波长λ的1/4相当的点成为断开(开路)的方式设定距离L。即，在天线100-9中，在从接地导体22的折弯位置P1朝向天线导体120A延伸了与λ/4相当的长度L的位置，形成扼流圈构造(前端短路电路)。由此，从天线导体120A观察，从接地导体22的折弯位置P1分离长度L的位置P2成为开路点，起到天线导体120A的性能不劣化的效果。
图17A是在第十结构例所涉及的天线100-10的剖视图抽出折回部分的图。图17B是表示利用于天线100-10的挠性基板30的比较例的图。图17C是表示利用于天线100-10的挠性基板30的结构例的图。与天线100-7的不同是在天线100-10中使用在XY平面俯视到的形状为L字状的挠性基板30A这一点。
图17B所示的挠性基板30是最大尺寸L1例如为200mm以上的带状基板。为了将这样的挠性基板30从印刷电路板的基材(工件)切出，需要比挠性基板30的最大尺寸L1更大的工件，对工件尺寸可能产生制约。
第十结构例所涉及的天线100-10的挠性基板30A具有在平面电路上接地导体22被折弯为L字状的结构，所以能够使挠性基板30A的最大尺寸L2小于挠性基板30的最大尺寸L1。最大尺寸L2例如为120mm～190mm的值。因此，能够利用例如200平方毫米的通用工件制造挠性基板30A，能够减少天线100-10的制造成本。
图18是俯视第十一结构例所涉及的天线100-11而得到的图。图19A是图18B的A-A’向视剖视图，图19B是图18B的B-B’向视剖视图，图19C是图18B的C-C’向视剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-8的不同是在天线100-11中，在作为平衡式传输线的信号线21a、21b连接有作为偶极天线的天线导体120B1及天线导体120B2这一点。根据该结构，能够提供在sub6的频段下简化构造并提高可靠性，并且相对于偏振面变动的电波而天线增益较高，且抗噪音(S/N比良好)的天线100-11。
图20是俯视第十二结构例所涉及的天线100-12而得到的图。图21A是图20B的A-A’向视剖视图，图21B是图20B的B-B’向视剖视图，图21C是图20B的C-C’向视剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-8的不同是在天线100-12中，在作为微带线线路的信号线21连接有作为单极天线的天线导体120C这一点。根据该结构，能够提供在sub6的频段下能够减小天线元件的占有面积，小型且美观的天线100-12。
图22是俯视第十三结构例所涉及的天线100-13而得到的图。图23A是图22B的A-A’向视剖视图，图23B是图22B的B-B’向视剖视图，图23C是图22B的C-C’向视剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-8的不同是在天线100-13中，在作为微带线线路的信号线21连接有作为领结天线的天线导体120D这一点。天线导体120D通过在导体图案形成六边形的狭孔200而构成。根据天线100-13，是小形及低成本，能够在更宽的频带上实现较高的天线增益。
图24A是表示第十四结构例所涉及的天线100-14的结构例的第一图，图24B是表示第十四结构例所涉及的天线100-14的结构例的第二图，图24C是表示第十四结构例所涉及的天线100-14的结构例的第三图。在图24A中示出了在YZ平面沿正X轴方向俯视天线100-14而得到的状态。在图24B中示出了在XY平面沿正Z轴方向俯视天线100-14而得到的状态。在图24C中示出了在YZ平面沿负X轴方向俯视天线100-14而得到的状态。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-11的不同是在天线100-14中使用被折弯为L字状的挠性基板30，且设置有保持该挠性基板30的沿相对于壳体1a大致垂直的方向(正Z轴方向)延伸的部分的支承部件80A这一点。沿大致垂直的方向也包括与相对于与铅垂方向正交的水平面例如形成0°至±15°的角度的线段平行的方向。
支承部件80A例如由与绝缘部件80相同的材料构成。支承部件80A的X轴、Y轴以及Z轴各个方向的厚度例如设定为25～50mm的值。对于支承部件80A而言，在XY平面沿正Z轴方向俯视到的形状是C字状或U字状，在支承部件80A的中心部形成槽状凹部82。通过沿正Z轴方向延伸的挠性基板30插入至凹部82，而支承挠性基板30。
沿支承部件80A的正Z轴方向，配置形成于电介质7的、作为平衡式传输线的信号线21a及信号线21b、和作为偶极天线的天线导体120B1及天线导体120B2。由此，在与支承部件80A的壳体1a侧相反的一侧形成第一绝缘部3-1，在支承部件80A的壳体1a侧形成第二绝缘部3-2。第一绝缘部3-1的Z轴方向的厚度t1厚于第二绝缘部3-2的Z轴方向的厚度t2。厚度t1例如设定为1～30mm的值，厚度t2例如设定为24μm～300μm的值。
根据天线100-14，能够用支承部件80A覆盖挠性基板30，并且使天线导体(天线导体120B1及天线导体120B2)从接地导体22分离。由此，能够提高天线导体的增益，并且遮挡接地导体22而提高天线100-14的外观设计性。
图25A是表示第十五结构例所涉及的天线100-15的结构例的第一图，图25B是表示第十五结构例所涉及的天线100-15的结构例的第二图，图25C是表示第十五结构例所涉及的天线100-15的结构例的第三图。在图25A中示出了在YZ平面沿正X轴方向俯视天线100-15而得到的状态。在图25B中示出了在XY平面沿正Z轴方向俯视天线100-15而得到的状态。在图25C中示出了在YZ平面沿负X轴方向俯视天线100-15而得到的状态。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-14的不同是在天线100-15设置有与沿正Z轴方向延伸的挠性基板30接触的长方体状的支承部件80B这一点。
支承部件80B例如由与绝缘部件80相同的材料构成。支承部件80B的X轴、Y轴以及Z轴各个方向的厚度例如设定为25～50mm的值。沿正Z轴方向延伸的挠性基板30固定于支承部件80B的侧面(负Y轴方向的外周面)。第一绝缘部3-1的Z轴方向的厚度t1厚于第二绝缘部3-2的Z轴方向的厚度t2。
根据天线100-15，能够用支承部件80B固定挠性基板30，并且使天线导体从接地导体22分离。由此，能够提高天线导体的增益，并且能够通过利用简单构造的支承部件80B而抑制天线100-15的制造成本的上升。
图26A是第十六结构例所涉及的天线100-16的局部放大图。图26B是表示将利用于第十六结构例所涉及的天线100-16的挠性基板30B折弯之前的状态的图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。天线100-16的挠性基板30B具有如下的构造，即、以跨越折弯位置B的方式配置的多个导体柱23a的配置间隔a宽于其余的多个导体柱23的配置间隔b。折弯位置B是在绝缘部件80的角部81折弯的部位。当在折弯位置B存在导体柱23的情况下，由于导体柱23而挠性基板30B变得难以弯曲，若欲勉强地弯曲则导体柱23产生裂缝。根据天线100-16，从折弯位置B去除导体柱23，由此能够沿着绝缘部件80的角部81美观地弯曲挠性基板30B。此外，在电气上，若配置间隔a相对于实效波长充分短，则性能不劣化。
图27是第十七结构例所涉及的天线100-17的剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。与天线100-7的不同是在天线100-17中，绝缘部件80C的使得挠性基板30折弯的部位(正Y轴方向的前端部)形成为弯曲状这一点。绝缘部件80C是绝缘性隔离物的一个例子。
绝缘部件80C是与绝缘部件80相同地，以电介质为主成分的板状基材。通过利用折弯挠性基板30的部位形成为弯曲状的绝缘部件80C，挠性基板30的绝缘部件80C的角部成为平缓的弯曲面。若弯曲挠性基板30，则在挠性基板30的内侧和外侧延伸率不同，所以若挠性基板30以较小的R(曲率半径)被弯曲(即锐利地弯曲)，则在挠性基板30的内侧和外侧延伸率的差异变大，所以挠性基板30可能产生裂缝。根据天线100-17，将绝缘部件80C设为弯曲状，所以变为以较大的R弯曲挠性基板30，而起到能够在挠性基板30的内侧和外侧减小延伸率的差，不易产生裂缝的效果。
图28是第十八结构例所涉及的天线100-17的剖视图。通过引用上述的说明而省略或简化对与上述的天线相同的结构及效果的说明。夹入于片状电介质7的被折回的部分、扩大从天线导体120到接地导体22的距离的绝缘部件也可以包括多个种类的绝缘体(电介质)。图28例示出该绝缘部件包括壳体1a的绝缘体部分1a3和绝缘部件80D的情况。通过将壳体1a的一部分(绝缘体部分1a3)利用为绝缘部件，能够削减天线的结构部件。
绝缘部件80(图9)、绝缘部件80C(图27)、绝缘部件80D(图28)或者绝缘体部分1a3等绝缘部件(电介质)也可以是具有弯曲状表面的部件或者能够形成弯曲状表面的具有可挠性的部件。可挠性例如包括弹性、弯曲性等。通过绝缘部件是具有弯曲状表面的部件或者能够形成弯曲状表面的具有可挠性的部件，能够实现沿着弯曲状表面设置的共形天线。作为具有可挠性的部件的具体例，可以举出海绵、橡胶、聚氨酯等。
绝缘部件80等绝缘部件(电介质)具有能够在规定的频段中确保规定的带宽的厚度。例如，绝缘部件的优选厚度通过模拟等求出。例如，绝缘部件通过任意的粘合手段(例如，粘合剂、双面胶等)，粘合于挠性基板30的表面。
此外，在各结构例中，在外观设计部40是涂装膜的情况下，也可以是如下的结构，即、在挠性基板30中的形成有屏蔽构造的部分设置涂装膜的外观设计部40，在挠性基板30未形成屏蔽构造的部分(挠性基板30的电介质)由大致透明的绝缘部件或网状绝缘部件形成。未形成屏蔽构造的部分例如是从图2所示的信号线21的正Y轴方向的端部到折回部31的正Y轴方向的端部的区域。根据该结构，能够使未设置涂装膜的外观设计部40的部分(传送线路20的电介质)不醒目，提高天线100的外观设计性。
此外，在各结构例中，天线导体设置于挠性基板30，但也可以取代挠性基板30而设置于刚性基板。在这样构成的情况下，能够增厚基板厚，所以可以得到与上述的设置绝缘部件80的情况相同的效果。
此外，在各结构例中，在壳体1a的背面侧(内侧面1a2)设置有RF模块60，但只要使天线导体120和RF模块60分离即可，例如RF模块60的设置场所也可以是壳体1a的外侧面1a1。
以上的实施方式所示的结构是表示本发明的内容的一个例子，能够与其他的公知技术组合，也能够在不脱离本发明的主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
本国际申请主张基于2019年6月11日申请的日本国专利申请第2019-109115号的优先权，将日本国专利申请第2019-109115号的全部内容引用至本国际申请。
附图标记说明
1…车辆；1a…壳体；1a1…外侧面；1a2…内侧面；1a3…绝缘体部分；3-1…第一绝缘部；3-1a…第一区域；3-1b…第二区域；3-2…第二绝缘部；4…导体图案；6a…贯通孔；6b…贯通孔；7…电介质；8…扼流圈构造；10…平面部；11…弯曲部；20…传送线路；20a…折回部分；21…信号线；21A…前端开路部；21a…信号线；21b…信号线；22…接地导体；23…导体柱；23a…导体柱；30…挠性基板；31…折回部；40…外观设计部；41…端部；42…端部；50…RF连接器；60…RF模块；70…绝缘部件；80…绝缘部件；80A…支承部件；80B…支承部件；80C…绝缘部件；81…角部；82…凹部；100…天线；101…平面天线；110-1…供电电路；110-2…供电电路；120…天线导体；200…狭孔。

Claims (16)

1.一种天线，其特征在于，具备：
天线导体，设置于壳体的外侧；和
挠性基板，具有通过使片状的电介质折回而形成的第一绝缘部、设置在所述第一绝缘部与所述壳体之间的接地导体、由未被折回的片状的所述电介质形成的第二绝缘部、以及向所述天线导体供电的信号线，
所述第一绝缘部的厚度厚于所述第二绝缘部的厚度。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
具备绝缘部件，该绝缘部件被夹入于所述片状的所述电介质的被折回的部分、扩大从所述天线导体到所述接地导体的距离。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
具备多个导体图案，该多个导体图案以跨越所述片状的所述电介质的被折回的部分的方式相互分离地设置。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，
多个所述导体图案设置于在所述片状的所述电介质被折回的状态下相互不会接触的位置。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的天线，其特征在于，
所述信号线是连接成环形天线形状的平衡式传输线。
6.根据权利要求1～4中的任一项所述的天线，其特征在于，
所述信号线是具有延迟线路的平衡式传输线。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的天线，其特征在于，
所述挠性基板具有折弯为L字状的构造。
8.根据权利要求1～4、7中的任一项所述的天线，其特征在于，
所述信号线是平衡式传输线，
所述天线导体是经由所述平衡式传输线而与设置于所述挠性基板的传送线路连接的偶极天线。
9.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
具备支承部件，该支承部件对折弯为L字状的所述挠性基板中的、沿相对于所述壳体大致垂直的方向延伸的部分进行保持，
在所述支承部件的与所述壳体侧相反的一侧形成有所述第一绝缘部，
在所述支承部件的所述壳体侧形成有所述第二绝缘部。
10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，
所述支承部件具有槽状的凹部，该槽状的凹部供所述挠性基板的沿大致垂直方向延伸的部分插入。
11.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，
所述支承部件形成为供所述挠性基板的沿大致垂直方向延伸的部分接触的长方体状。
12.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，
形成于所述挠性基板的构成基板一体式导波路的多个导体柱中的、以跨越在所述绝缘部件的角部折弯的位置的方式配置的两个导体柱的配置间隔宽于其余的导体柱的配置间隔。
13.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，
所述绝缘部件的与所述挠性基板接触的端部形成为弯曲状。
14.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，
所述绝缘部件是具有弯曲状表面的部件或者是能够形成弯曲状表面的具有挠性的部件。
15.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，
所述绝缘部件包括多个种类的绝缘体。
16.根据权利要求15所述的天线，其特征在于，
所述绝缘体包括所述壳体的绝缘体部分。
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