CN114982066A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

天线装置具备：柔性基板；天线元件，其设置于柔性基板的正面或背面；薄膜状的供电线，其设置于柔性基板的正面或背面，向天线元件供电；板状的电介质，其重叠地设置于柔性基板的背面侧，具有柔软性可弯曲；以及反射板，其设置于电介质的背面侧。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及天线装置。
背景技术
近年来，存在扩展利用使用微波或毫米波的频带的高速·大容量的无线通信系统的服务的行为，如从4G LTE(Long Term Evolution：长期演进)移至5G(sub6)等。作为在这样的频带中使用的天线，公知有使用了通常被称为CCL(Copper-Clad Laminate：铜箔基板)的刚性基板的贴片天线。
根据专利文献1的天线装置，使用厚度因区域而不同的柔性基板，与连接LTCC(LowTemperature Co-fired Ceramic：低温共烧陶瓷)基板等刚性基板与柔性基板的情况相比，能够简化构造，且向多个方向放射波束。
专利文献1：日本特开2019－4241号公报
然而，根据本发明的发明人们实施的试验，可知在被称为“Sub6”的不足6GHz的频带(例如，3.7GHz波段或4.5GHz波段)所使用的贴片天线等天线装置中，为了确保规定的频带下的宽带宽，优选使构成贴片天线的基板具有足够的厚度，例如在玻璃基板的情况下使板厚为6mm以上等。
然而，在现有技术中，随着玻璃基板或树脂基板的板厚变厚，难以使天线装置弯曲，因此，难以将天线装置设置于曲面状的设置面(例如，柱状的设置物的外周面)。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种天线装置，能够沿着曲面状的设置面设置，能够得到规定的频带下的宽带宽，且能够反射相对于背面方向放射的电波而向一个方向较强地放射电波。
为了解决上述课题而实现目的，本发明的天线装置具备：柔性基板；天线元件，其设置于柔性基板的正面或背面；薄膜状的供电线，其设置于柔性基板的正面或背面，向天线元件供电；板状的电介质，其重叠地设置于柔性基板的背面侧，具有柔软性可弯曲；以及反射板，其设置于电介质的背面侧。
根据本发明的天线装置，能够提供能够沿着曲面状的设置面设置，能够得到规定的频带下的宽带宽，且能够反射相对于背面方向放射的电波而向一个方向较强地放射电波的天线装置。
附图说明
图1是实施方式的天线装置的俯视图。
图2是实施方式的天线装置的A－A剖视图。
图3是表示实施方式的天线装置向柱的外周面设置的设置例的图。
图4表示实施方式的天线装置的指向性。
图5表示实施方式的天线装置的指向性。
图6是表示实施方式的天线装置的天线特性(S11)的图表。
图7是第1变形例的天线装置的俯视图。
图8是表示第1变形例的天线装置的指向性的图。
图9是表示第1变形例的天线装置的天线特性(S11、S21)的图表。
图10是第2变形例的天线装置的俯视图。
图11是表示第2变形例的天线装置中的供电线的连接例的图。
图12是表示第2变形例的天线装置的剖面结构的图。
图13是第3变形例的天线装置的俯视图。
图14是第4变形例的天线装置的俯视图。
图15是第5变形例的天线装置的俯视图。
图16是第6变形例的天线装置的俯视图。
图17是表示实施方式的天线装置中的基于电介质的厚度与相对介电常数的组合的带宽的一个例子的图。
图18是表示实施方式的天线装置中的基于电介质的厚度与相对介电常数的组合的带宽的一个例子的图。
图19是表示实施方式的天线装置的第1使用状态的外观立体图。
图20是表示实施方式的天线装置的第1使用状态下的天线特性(VSWR(VoltageStanding Wave Ratio：电压驻波比)值)的图表。
图21是表示实施方式的天线装置的第2使用状态的外观立体图。
图22是表示实施方式的天线装置的第2使用状态下的天线特性(VSWR值)的图表。
图23是表示实施方式的天线装置的第3使用状态的外观立体图。
图24是表示实施方式的天线装置的第3使用状态下的天线特性(VSWR值)的图表。
图25是表示第7变形例的天线装置的平面状态的外观立体图。
图26是表示第7变形例的天线装置(图25所示的平面状态)的指向性的图。
图27是表示第7变形例的天线装置的弯曲状态的外观立体图。
图28是表示第7变形例的天线装置(图27所示的弯曲状态)的指向性的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
(天线装置10的结构)
图1是实施方式的天线装置10的俯视图。如图1所示，天线装置10在从正面侧(Y轴正侧)俯视时具有正方形形状。另外，如图1所示，在天线装置10的正面遍及整个区域形成有由导电性材料构成的薄膜状的导体层11。
此外，在本实施方式中，天线装置10设置于垂直的设置面(例如，垂直立设的柱的外周面)。因此，在本实施方式中，将天线装置10的纵边方向(Z轴方向)设为垂直方向及上下方向，将天线装置10的横边方向(X轴方向)设为水平方向及左右方向。另外，在本实施方式中，将相对于天线装置10的正面的垂线方向(即，与XZ面正交的方向)设为Y轴方向。另外，在本实施方式中，将天线装置10的Y轴正侧设为正面侧，将天线装置10的Y轴负侧设为背面侧。
在图1所示的例子中，在天线装置10的导体层11的中央部设置有呈带状且具有正方形形状的狭缝状的天线元件5。天线元件5是所谓的槽环天线。天线元件5通过切除导体层11的一部分而形成。天线元件5用于规定的频带的电波的收发。例如，天线元件5用于在5G(第5代移动通信系统)中使用的被称为“Sub6”的不足6GHz的频带(例如，3.7GHz波段或4.5GHz波段)的电波的收发，但能够应用的频率不限于此。天线元件5在从正面侧(Y轴正侧)俯视时具有将纵边设为垂直方向，将横边设为水平方向的正方形形状。此外，在导体层11中，天线元件5的内侧的部分作为接地板9A发挥功能，天线元件5的外侧的部分作为接地板9B发挥功能。
另外，如图1所示，天线装置10在导体层11的背面侧(Y轴负侧)具备由导电性材料构成的薄膜状且带状的供电线3。供电线3从天线装置10的下缘部的水平方向(X轴方向)的中央向上方(Z轴正方向)呈直线状延伸。供电线3的上端部通过通孔4与接地板9A的下缘部的附近连接。其中，不限于此，供电线3也可以在从接地板9A的下缘部分离约1/4λg(其中，λg是包含柔性基板12的介电常数的影响在内的电长度为1个波长的长度)的位置开放，通过电磁耦合与接地板9A非接触地电连接。在供电线3的设置于下端部的连接点3A经由连接线21连接有信号处理电路20。信号处理电路20例如具有AMP(Amplifier：放大器)、开关、混频器、DAC(Digital to Analog Converter：数模转换器)、ADC(Analog to Digital Converter：模数转换器)等。
天线装置10从信号处理电路20经由连接线21及供电线3向接地板9A供给信号，由此能够从天线元件5放射用于传输该信号的规定的频带的电波(垂直极化波)。信号处理电路20可以设置于天线装置10的外部，也可以设置于天线装置10(例如柔性基板12的正面)。
在图1所示的例子中，将天线元件5形成的正方形形状的一个边的长度设为规定的频率的四分之一波长即“15.00mm”，将接地板9A形成的正方形形状的一个边的长度设为“12.00mm”。即，天线元件5的带宽为“1.50mm”。
(天线装置10的剖面结构)
图2是实施方式的天线装置10的A－A剖视图。如图2所示，天线装置10从正面侧(Y轴正侧)依次具备导体层11、柔性基板12、布线层13、电介质14、反射板15及柔性基板16。天线装置10具有通过这些多个构成部件相互重叠而被形成的多层构造。此外，天线装置10不限于图2的剖面结构，例如也可以是布线层13形成于柔性基板12的正面(Y轴正侧的面)，导体层11形成于柔性基板12的背面(Y轴负侧的面)。另外，例如，反射板15也可以形成于柔性基板16的背面(Y轴负侧的面)。另外，反射板15至少设置于比电介质14靠背面侧(Y轴负侧)的位置即可，例如，反射板15也可以形成于电介质14的背面(Y轴负侧的面)。在该情况下，天线装置10也可以不具有柔性基板16。
导体层11形成于柔性基板12的正面(Y轴正侧的面)。导体层11呈薄膜状且具有导电性。例如，导体层11使用铜等导电性材料被形成。另外，例如，导体层11的厚度为1nm～32μm。如图1所示，在导体层11呈正方形形状形成有带状的天线元件5。天线元件5通过将导体层11的一部分局部切除而被形成。由此，在导体层11的被天线元件5围起的区域内形成有正方形形状的接地板9A。此外，在图1所示的例子中，导体层11形成于柔性基板12的正面的整个区域。即，在图1所示的例子中，导体层11在俯视时呈与柔性基板12相同的正方形形状。
柔性基板12是具有挠性的树脂制且薄膜状的部件。例如，柔性基板12使用氟、COP(Cyclo Olefin Polymer：环烯烃聚合物)、PET(Polyethylene terephthalate：聚对苯二甲酸)、PEN(polyethylene naphthalate：聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰亚胺、Peek(polyetherether ketone：聚醚醚酮)、LCP(Liquid Crystal Polymer：液晶聚合物)、其他复合材料等的具有挠性的树脂材料形成。另外，例如，柔性基板16的厚度为1μm～300μm。在柔性基板12设置有在上下方向贯通该柔性基板12的通孔4。
布线层13形成于柔性基板12的背面(Y轴负侧的面)。在布线层13设置有在上下方向(Z轴方向)呈直线状延伸的薄膜状且带状的供电线3。供电线3的上端部经由设置于柔性基板12的通孔4以相对于接地板9A的下边部正交的方式与该接地板9A连接。由此，天线元件5能够放射垂直极化波。
电介质14是重叠地设置于柔性基板12的背面侧，并具有柔软性且能够弯曲的板状部件。例如，电介质14使用具有弹性的电介质材料(例如海绵、橡胶、聚氨酯等)被形成。电介质14具有能够在规定的频带确保规定的带宽的厚度。例如，电介质14的优选的厚度通过模拟等求出。例如，电介质14通过任意的粘合手段(例如粘合剂、双面胶带等)粘合在柔性基板12的背面(Y轴负侧的面)。此外，在本实施方式中，使电介质14的形状以及尺寸形成与柔性基板12相同的形状及尺寸，但不限于此。电介质14可以具有比柔性基板12大的尺寸，也可以呈与柔性基板12不同的形状(即，除正方形以外的形状)。
这里，参照图17及图18，对电介质14的优选的厚度尺寸的一个例子进行说明。图17及图18是表示实施方式的天线装置10(具有图1及图2所示的结构的天线装置10)中的基于电介质14的厚度与相对介电常数的组合的带宽的一个例子的图。此外，图17表示VSWR不足1.5的带宽的一个例子。另外，图18表示VSWR不足2.0的带宽的一个例子。
如图17及图18所示，天线装置10的带宽能够基于电介质14的厚度与相对介电常数的组合来决定。因此，为了使天线装置10的带宽合适(即，足够宽的带宽)，优选通过模拟等预先求出图17及图18所示的一览表，基于该一览表来决定实际使用的电介质14的厚度与相对介电常数。此外，电介质14例如能够通过调整及变更材质来变更相对介电常数。
例如，VSWR不足1.5的带宽优选为2％以上，更优选为3％以上，进一步优选为5％以上。在该情况下，只要根据图17所示的一览表，决定带宽为2％以上、3％以上或者5％以上的电介质14的厚度与相对介电常数的组合即可。
另外，例如，VSWR不足2.0的带宽优选为3.5％以上，更优选为7％以上，进一步优选为10.5％以上。在该情况下，只要根据图18所示的一览表，决定带宽为3.5％以上、7％以上或者10.5％以上的电介质14的厚度与相对介电常数的组合即可。
此外，使用于电介质14的厚度的λg是介电中的1个波长的电长度，能够通过式
Figure BDA0003750789770000061
来计算。其中，λ0表示空气中的1个波长的电长度。
另外，如图17及图18所示，实施方式的天线装置10形成能够弯曲且具有电介质14的结构，由此与现有的能够弯曲的天线装置相比较，整体能够得到足够宽的带宽。另外，确认到实施方式的天线装置10即使在以弯曲状态来使用的情况下，与以平面状态来使用的情况比较，也几乎不产生带宽的变化。
反射板15遍及柔性基板16的正面(Y轴正侧的面)的整个区域形成。反射板15呈薄膜状且具有导电性。例如，反射板15使用铜等导电性材料被形成。另外，例如，反射板15的厚度为1nm～32μm。反射板15被设置为用于反射从天线元件5向天线装置10的背面侧(Y轴负侧)放射的电波。
柔性基板16重叠地设置于电介质14的背面(Y轴负侧的面)。柔性基板16与柔性基板12相同，是具有挠性的树脂制且薄膜状的部件。例如，柔性基板16使用与柔性基板12相同的材料被形成。其中，不限于此，柔性基板16的材质及厚度的至少一方也可以与柔性基板12不同。例如，柔性基板16以在正面(Y轴正侧的面)形成有反射板15的状态，通过任意的粘合手段(例如粘合剂、双面胶带等)与电介质14的背面(Y轴负侧的面)粘合。
(天线装置10的设置例)
图3是表示实施方式的天线装置10向柱70的外周面70A设置的设置例的图。如图3所示，天线装置10由于电介质14以及柔性基板12、16能够弯曲，所以整体能够弯曲。因此，如图3所示，天线装置10能够以沿着柱70的外周面70A弯曲的状态设置于外周面70A。例如，天线装置10能够设置于信号器、路灯、电线杆等柱70的外周面70A，但不限于此。另外，例如，天线装置10能够通过任意的固定方法(例如粘合剂、双面胶带等)固定于柱70的外周面70A。
(天线装置10的天线特性)
接下来，参照图4～图6，对通过本发明的发明人实施的试验而得到的实施方式的天线装置10的天线特性进行说明。
图4及图5是表示实施方式的天线装置10的指向性的图。图5的(a)表示天线装置10的4.85GHz波段下的ZY面的指向性。图5的(b)表示天线装置10的4.85GHz波段下的XY面的指向性。
此外，在图5的(a)以及图5的(b)中，实线表示在天线装置10设置了反射板15的情况下的指向性，虚线表示在天线装置10不设置反射板15的情况下的指向性。
如图4及图5所示，实施方式的天线装置10能够通过天线元件5对天线装置10的正面方向(Y轴正方向)放射具有足够高的增益的垂直极化波。
另外，如图5的(a)及图5的(b)所示，实施方式的天线装置10设置了反射板15，由此能够使朝向天线装置10的背面方向(Y轴负方向)的垂直极化波向天线装置10的正面方向(Y轴正方向)反射。因此，实施方式的天线装置10能够增强垂直极化波相对于天线装置10的正面方向(Y轴正方向)的电波强度。
另外，实施方式的天线装置10设置了反射板15，由此能够抑制作为设置对象物的外周面70A对从天线元件5放射的电波的影响。即，实施方式的天线装置10能够不选择外周面70A的材质地设置于各种外周面70A。
图6是表示实施方式的天线装置10的天线特性(S11)的图表。如图6所示，实施方式的天线装置10设置了具有恒定厚度(在本试验中为15mm)的电介质14与反射板15，由此能够在规定的频带(4.75～4.95GHz)中将反射系数(S11)抑制为“－10dB”以下(相当于VSWR＜2)。即，实施方式的天线装置10能够得到规定的频带(4.75～4.95GHz)下的宽带宽(200MHz)。
(第1使用状态下的天线特性)
图19是表示实施方式的天线装置10的第1使用状态的外观立体图。图20是表示实施方式的天线装置10的第1使用状态下的天线特性(VSWR值)的图表。如图19所示，作为第1使用状态，实施方式的天线装置10能够在平面状态下使用。该第1使用状态在将天线装置10设置于平面状的设置对象面的情况下有效。如图20所示，确认到实施方式的天线装置10在第1使用状态下能够得到以3.8GHz为中心频率的宽带宽，特别是作为VSWR不足1.5的带宽，能够得到足够宽的带宽即“4.1％”。
(第2使用状态下的天线特性)
图21是表示实施方式的天线装置10的第2使用状态的外观立体图。图22是表示实施方式的天线装置10的第2使用状态下的天线特性(VSWR值)的图表。如图21所示，作为第2使用状态，实施方式的天线装置10能够在沿着水平方向弯曲的弯曲状态下使用。该第2使用状态在将天线装置10设置于沿着水平方向弯曲的设置对象面(例如圆柱状的柱的外周面等)的情况下有效。如图22所示，确认到实施方式的天线装置10在第2使用状态下能够得到以3.8GHz为中心频率的宽带宽，特别是作为VSWR不足1.5的带宽，能够得到足够宽的带宽即“2.5％”。
(第3使用状态下的天线特性)
图23是表示实施方式的天线装置10的第3使用状态的外观立体图。图24是表示实施方式的天线装置10的第3使用状态下的天线特性(VSWR值)的图表。如图23所示，作为第3使用状态，实施方式的天线装置10能够在沿着垂直方向弯曲的弯曲状态下使用。该第3使用状态在将天线装置10设置于沿着垂直方向弯曲的设置对象面的情况下有效。如图24所示，确认到实施方式的天线装置10在第3使用状态下能够得到以3.8GHz为中心频率的宽带宽，特别是作为VSWR不足1.5的带宽，能够得到足够宽的带宽即“3.9％”。
此外，在图19～图24所示的例子中，均使用了具有图1及图2所示的结构的相同的天线装置10，将电介质14的厚度设为“0.1875*λg”，将电介质14的相对介电常数设为“2”。
据此，确认到实施方式的天线装置10具有图1及图2所示的结构，由此即便在以平面状态以及弯曲状态的任一状态来使用的情况下，也能够得到足够宽的带宽。
(天线装置10的第1变形例)
接下来，对实施方式的天线装置10的第1变形例进行说明。图7是第1变形例的天线装置10A的俯视图。图7所示的天线装置10A在导体层11的背面侧(Y轴负侧)的布线层13进一步具备由导电性材料构成的薄膜状且带状的供电线6，该点与图1所示的天线装置10不同。供电线6从天线装置10的左缘部的中央向右方(X轴负方向)呈直线状延伸。供电线6的右端部通过通孔4与接地板9A的左缘部的附近连接。在供电线6的设置于左端部的连接点6A经由连接线22连接有信号处理电路20。
第1变形例的天线装置10A能够从天线元件5放射垂直极化波与水平极化波。具体而言，第1变形例的天线装置10A从信号处理电路20经由连接线21及供电线3(第1供电线)向接地板9A供给信号，由此能够从天线元件5放射规定的频带的垂直极化波。另一方面，第1变形例的天线装置10A从信号处理电路20经由连接线22及供电线6(第2供电线)向接地板9A供给信号，由此能够从天线元件5放射规定的频带的水平极化波。
(天线装置10A的天线特性)
接下来，参照图8及图9，对通过本发明的发明人实施的试验而得到的第1变形例的天线装置10A的天线特性进行说明。
图8是表示第1变形例的天线装置10A的指向性的图。图8的(a)表示第1变形例的天线装置10A的4.85GHz波段下的ZY面的天线特性。图8的(b)表示第1变形例的天线装置10A的4.85GHz波段下的XY面的天线特性。
此外，在图8的(a)中，实线表示从天线元件5放射的垂直极化波的YZ面的天线特性，虚线表示从天线元件5放射的垂直极化波的YX面的天线特性。另外，在图8的(b)中，实线表示从天线元件5放射的水平极化波的YZ面的天线特性，虚线表示从天线元件5放射的水平极化波的YX面的天线特性。
如图8的(a)及图8的(a)所示，第1变形例的天线装置10A能够通过天线元件5对天线装置10A的正面方向(Y轴正方向)分别放射具有足够高的增益的垂直极化波及水平极化波。
此外，图8的(a)及图8的(b)表示在第1变形例的天线装置10A不设置反射板15的情况下的天线特性。第1变形例的天线装置10A能够与图1所示的天线装置10相同，通过设置反射板15来反射放射至天线装置10A的背面方向(Y轴负方向)的垂直极化波及水平极化波，由此增强正面方向(Y轴正方向)的电波。
图9是表示第1变形例的天线装置10A的天线特性(S11、S21)的图表。此外，在图9中，实线表示由天线装置10A产生的垂直极化波及水平极化波各自的反射系数(S11)，虚线表示由天线装置10A产生的垂直极化波及水平极化波各自的透过系数(S21)。
如图9所示，第1变形例的天线装置10A设置了具有恒定厚度(在本试验中为15mm)的电介质14与反射板15，由此能够在规定的频带(4.75～4.95GHz)下将垂直极化波及水平极化波各自的反射系数(S11)抑制为“－10dB”以下(相当于VSWR＜2)。
另外，如图9所示，第1变形例的天线装置10A能够在规定的频带(4.75～4.95GHz)下将垂直极化波及水平极化波各自的透过系数(S21)抑制为“－15dB”以下。
即，实施方式的天线装置10能够得到规定的频带(4.75～4.95GHz)下的宽带宽(例如200MHz以上)。
(天线装置10的第2变形例)
接下来，对实施方式的天线装置10的第2变形例进行说明。图10是第2变形例的天线装置10B的俯视图。
图10所示的天线装置10B在导体层11具备多个天线元件5，该多个天线元件5配置为呈在水平方向(X轴方向)及垂直方向(Z轴方向)分别排列的矩阵状排列。在图10所示的例子中，天线装置10B在水平方向(X轴方向)及垂直方向(Z轴方向)分别排列配置有8个天线元件5。即，天线装置10B在导体层11具有以8×8的矩阵状配置的64个天线元件5。
另外，图10所示的天线装置10B与图7所示的天线装置10A相同，相对于64个天线元件5分别设置有方向相差90°的2根供电线3、6。
其中，如图10所示，在天线装置10B中，下侧4行的多个天线元件5以及供电线3、6与图7所示的天线装置10A的天线元件5以及供电线3、6相比，成为逆时针旋转45°而成的结构。由此，在天线装置10B的下侧4行中，供电线3与天线元件5的内侧的接地板9A的右下斜边垂直地连接，供电线6与接地板9A的左下斜边垂直地连接。
另外，如图10所示，在天线装置10B中，上侧4行的多个天线元件5以及供电线3、6与下侧4行的天线元件5以及供电线3、6相比，成为上下进行了反转而成的结构。由此，在天线装置10B的上侧4行中，供电线3与接地板9A的右上斜边垂直地连接，供电线6与接地板9A的左上斜边垂直地连接。
这样构成的天线装置10B针对多个天线元件5的每一个，向供电线3或供电线6供给电力，由此能够放射极化波方向相差90°的两种电波。
(供电线3、6的连接例)
图11是表示第2变形例的天线装置10B的供电线3、6的连接例的图。在图11中，例示了天线装置10B中的在垂直方向排列的下侧4个天线元件5。在图11所示的例子中，天线装置10B相对于4个天线元件5具有2根供电线3－1、3－2与2根供电线6－1、6－2。供电线3－1、6－1与下侧的2个天线元件5分别连接。供电线3－2、6－2与上侧的2个天线元件5分别连接。此外，供电线3－1、3－2、6－1、6－2分别与信号处理电路20连接。
这样构成的天线装置10B从信号处理电路20向供电线3－1或供电线6－1供给电力，由此能够从4个天线元件5中的下侧的2个天线元件5放射极化波方向相差90°的两种电波。
另一方面，天线装置10B从信号处理电路20向供电线3－2或供电线6－2供给电力，由此能够从4个天线元件5中的上侧的2个天线元件5放射极化波方向相差90°的两种电波。
另外，天线装置10B设置于圆柱状的柱70的外周面70A，由此能够向以柱70为中心的多个方向(最大8个方向)的每一个分别放射极化波方向相差90°的两种电波。在该情况下，天线装置10B能够相对于柱70的周围的多个方向(最大8个方向)的每一个使电波更可靠地到达。
另外，在该情况下，天线装置10B能够根据需要单独地驱动64个天线元件5的每一个，即，能够仅在特定的1个或多个方向放射电波。另外，天线装置10B能够相对于特定的多个方向同时或具有时间差地放射电波。另外，天线装置10B能够相对于特定的多个方向同时或具有时间差地发送彼此不同的多种信号。例如，天线装置10B也能够利用于MIMO(multiple-input and multiple-output：多输入多输出)、波束成形等。
(天线装置10B的剖面结构)
图12是表示第2变形例的天线装置10B的剖面结构的图。如图12所示，第2变形例的天线装置10B从正面侧(Y轴正侧)依次具备第1布线层13A、第1柔性基板12A、导体层11、第2柔性基板12B、第2布线层13B、电介质14、反射板15及柔性基板16。此外，即使在天线装置10B中，反射板15也只要设置于至少比电介质14靠背面侧(Y轴负侧)的位置即可，例如，反射板15也可以形成于电介质14的背面(Y轴负侧的面)。在该情况下，天线装置10B也可以不具有柔性基板16。
即，第2变形例的天线装置10B重叠地设置有2张柔性基板12A、12B。而且，天线装置10B在2张柔性基板12A、12B之间设置有导体层11。另外，天线装置10B在第1柔性基板12A的正面设置有第1布线层13A，在第2柔性基板12B的背面设置有第2布线层13B。
而且，在第2变形例的天线装置10B中，在第1布线层13A设置有图11所示的供电线3－1、6－1。供电线3－1、6－1经由贯通第1柔性基板12A的通孔4与设置于导体层11的接地板9A连接。
另外，在第2变形例的天线装置10B中，在第2布线层13B设置有图11所示的供电线3－2、6－2。供电线3－2、6－2经由贯通第2柔性基板12B的通孔4与设置于导体层11的接地板9A连接。
这样，第2变形例的天线装置10B具备第1布线层13A与第2布线层13B，由此能够将多个供电线分配至第1布线层13A与第2布线层13B。由此，第2变形例的天线装置10B能够抑制各布线层13A、13B中的布线数量。因此，能够提高各布线层13A、13B中的布线自由度。
(天线装置10的第3变形例)
接下来，对实施方式的天线装置10的第3变形例进行说明。图13是第3变形例的天线装置10C的俯视图。图13所示的天线装置10C具备偶极天线ANT1、偶极天线ANT2、供电线3及接地板9。
在天线装置10C中，接地板9具备具有纵长的长方形形状的基部9a、从基部9a的左缘部向左方分支的分支部9b、及从基部9a的右缘部向右方分支的分支部9c。
供电线3在比接地板9靠上层重叠地设置于接地板9。供电线3具有：直线部3a，其在天线装置10C的水平方向(X轴方向)的中央部从天线装置10C的下端部向上方呈直线状延伸；分支部3b，其从直线部3a的上端部向左方分支；以及分支部3c，其从直线部3a的上端部向右方分支。
偶极天线ANT1在接地板9的左侧方具备向上方呈直线状延伸的天线元件5A和向下方呈直线状延伸的天线元件5B。天线元件5A的下端部与接地板9的分支部9b的左端部连接。天线元件5B的上端部与供电线3的分支部3b的左端部连接。
偶极天线ANT2在接地板9的右侧方具备向上方呈直线状延伸的天线元件5C和向下方呈直线状延伸的天线元件5D。天线元件5C的下端部与接地板9的分支部9c的右端部连接。天线元件5D的上端部与供电线3的分支部3c的右端部连接。
此外，在天线装置10C中，接地板9、天线元件5A及天线元件5C形成于柔性基板12(参照图12)的背面。另外，在天线装置10C中，供电线3、天线元件5B及天线元件5D形成于柔性基板12的正面。
这样构成的天线装置10C从供电线3向天线元件5B、5D分别供给电力，由此能够从偶极天线ANT1、ANT2分别放射规定的频带的垂直极化波。
(天线装置10的第4变形例)
接下来，对实施方式的天线装置10的第4变形例进行说明。图14是第4变形例的天线装置10D的俯视图。图14所示的天线装置10D具备偶极天线ANT3、供电线3及接地板9。
在天线装置10D中，接地板9具有纵长的长方形形状。偶极天线ANT3以及供电线3设置于比接地板9靠上层的位置。
供电线3具有在上下方向呈直线状延伸的直线部3a、从直线部3a的上端部向左方分支的分支部3b、及从直线部3a的上端部向右方分支的分支部3c。
偶极天线ANT3在接地板9的上方具备从供电线3的分支部3b的上端部向左方呈直线状延伸的天线元件5E、和从供电线3的分支部3c的上端部向右方呈直线状延伸的天线元件5F。
此外，在天线装置10D中，接地板9形成于柔性基板12(参照图12)的背面。另外，在天线装置10D中，供电线3、天线元件5E及天线元件5F形成于柔性基板12的正面。
这样构成的天线装置10D从供电线3向天线元件5E、5F分别供给电力，由此能够从偶极天线ANT3放射规定的频带的水平极化波。
(天线装置10的第5变形例)
接下来，对实施方式的天线装置10的第5变形例进行说明。图15是第5变形例的天线装置10E的俯视图。图15所示的天线装置10E具备天线元件5H和供电线3。
在图15所示的例子中，在天线装置10E的导体层11的垂直方向(Z轴方向)的中央部设置有带状且狭缝状的天线元件5H，该天线元件5H在水平方向(X轴方向)呈直线状延伸。天线元件5H是所谓的槽形天线。天线元件5H通过将导体层11的一部分切除而被形成。此外，在天线装置10E的导体层11中，天线元件5H的外侧的部分作为接地板9发挥功能。
供电线3在天线装置10E的水平方向(X轴方向)的中央部从天线装置10E的下端部向上方呈直线状延伸。供电线3的上端部在接地板9中的从天线元件5H的上缘部分离约1/4λg(其中，λg是包含柔性基板12的介电常数的影响在内的电长度为1个波长的长度)的位置开放，通过电磁耦合与天线元件5H非接触地电连接。由此，天线元件5H能够放射垂直极化波。
这样构成的天线装置10E从供电线3向接地板9供给电力，由此能够从天线元件5H放射规定的频带的垂直极化波。
(天线装置10的第6变形例)
接下来，对实施方式的天线装置10的第6变形例进行说明。图16是第6变形例的天线装置10F的俯视图。图16所示的天线装置10F具有相对于图15所示的天线装置10E进一步具备天线元件5I和供电线6而成的结构。
天线元件5I与天线元件5H相同地呈带状且狭缝状。天线元件5I设置为在天线装置10F的导体层11中在水平方向(X轴方向)的中央部沿垂直方向(Z轴方向)呈直线状延伸。天线元件5I与天线元件5H正交。
在天线装置10F中，供电线3在导体层11的正面侧设置为从天线装置10E的下端部向上方呈直线状延伸。供电线3的上端部在接地板9中的从天线元件5H的上缘部分离约1/4λg(其中，λg是包含柔性基板12的介电常数的影响在内的电长度为1个波长的长度)的位置开放，通过电磁耦合与天线元件5H非接触地电连接。由此，天线元件5H能够放射垂直极化波。
在天线装置10F中，供电线6在导体层11的背面侧设置为从天线装置10E的右端部向左方呈直线状延伸。供电线6的左端部在接地板9中的从天线元件5I的左缘部分离约1/4λg(其中，λg是包含柔性基板12的介电常数的影响在内的电长度为1个波长的长度)的位置开放，通过电磁耦合与天线元件5I非接触地电连接。由此，天线元件5I能够放射水平极化波。
此外，在天线装置10F中，与图12所示的天线装置10B相同，导体层11设置于2张柔性基板12A、12B之间。另外，在天线装置10F中，供电线3设置于第1柔性基板12A的正面，通过电磁耦合与天线元件5H非接触地电连接。另外，在天线装置10F中，供电线6设置于第2柔性基板12B的背面，通过电磁耦合与天线元件5I非接触地电连接。
这样构成的天线装置10F从供电线3向接地板9供给电力，由此能够从天线元件5H放射规定的频带的垂直极化波。
另外，天线装置10F从供电线6向接地板9供给电力，由此能够从天线元件5I放射规定的频带的水平极化波。
上述天线装置10B～10F均与天线装置10相同，具备具有恒定厚度的电介质14与反射板15。因此，天线装置10B～10F均能够沿着曲面状的设置面设置，能够得到规定的频带下的宽带宽，另外，反射相对于背面方向放射的电波，由此能够增强向正面方向的放射。
(天线装置10的第7变形例)
接下来，参照图25～图28，对实施方式的天线装置10的第7变形例进行说明。
图25是表示第7变形例的天线装置10G的平面状态的外观立体图。如图25所示，第7变形例的天线装置10G在从正面侧(Z轴正侧)俯视时具有横长的长方形形状。另外，第7变形例的天线装置10G在导体层11具备在X轴方向排列配置的4个天线元件5。各天线元件5与图1及图2所示的天线元件5相同，即呈带状且具有正方形形状。另外，与图1及图2所示的天线元件5相同，各天线元件5的内侧的接地板9A经由供电线3及连接线21与信号处理电路20连接。第7变形例的天线装置10G的其他结构与图1及图2所示的天线装置10相同。此外，在第7变形例的天线装置10G中，相邻的2个天线元件的配置间隔为0.5λo。另外，第7变形例的天线装置10G的电介质14的厚度为“0.1875＊λo”，电介质14的相对介电常数为“2”。如图25所示，第7变形例的天线装置10G能够在与XY面平行的平面状态下使用。
图26是表示第7变形例的天线装置10G(图25所示的平面状态)的指向性的图。图26的(a)表示第7变形例的天线装置10G的规定的频带下的ZX面的天线特性。图26的(b)表示第7变形例的天线装置10G的规定的频带下的YZ面的天线特性。如图26所示，确认到实施方式的天线装置10即便在阵列配置有多个天线元件5的情况下，也能够相对于特定的方向放射具有足够高的增益(12.4dBi)的电波。
图27是表示第7变形例的天线装置10G的弯曲状态的外观立体图。如图27所示，第7变形例的天线装置10G也能够在相对于XY面弯曲的弯曲状态下使用。此外，在图27所示的例子中，天线装置10G的曲率半径为100mm。
图28是表示第7变形例的天线装置10G(图27所示的弯曲状态)的指向性的图。图28的(a)表示第7变形例的天线装置10G的规定的频带下的ZX面的天线特性。图28的(b)表示第7变形例的天线装置10G的规定的频带下的YZ面的天线特性。如图28所示，确认到实施方式的天线装置10即便在阵列配置有多个天线元件5且形成弯曲状态的情况下，与在平面状态下使用的情况相比也不大幅变化，能够相对于特定的方向放射具有足够高的增益(11.1dBi)的电波。
以上的实施方式所示出的结构表示本发明的内容的一个例子，也能够与其他公知技术组合，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。
本国际申请主张享有于2020年2月3日申请的日本专利申请第2020－016420号的优先权，并将该申请的全部内容引入本国际申请中。
附图标记说明
3、3－1、3－2、6、6－1、6－2…供电线；3a…直线部；3b、3c…分支部；3A、6A…连接点；4…通孔；5、5A～5F…天线元件；9、9A、9B…接地板；9a…基部；9b、9c…分支部；10、10A～10G…天线装置；11…导体层；12…柔性基板；13…布线层；14…电介质；15…反射板；16…柔性基板；20…信号处理电路；21、22…连接线；70…柱；70A…外周面；ANT1～ANT3…偶极天线。

Claims (12)

1.一种天线装置，其特征在于，具备：
柔性基板；
天线元件，其设置于所述柔性基板的正面或背面；
供电线，其设置于所述柔性基板的正面或背面，向所述天线元件供电；
板状的电介质，其重叠地设置于所述柔性基板的背面侧，具有柔软性可弯曲；以及
反射板，其设置于所述电介质的背面侧。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
所述天线装置能够在沿着设置对象物的外周面弯曲的状态下设置于所述外周面。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，
所述电介质具有能够在规定的频带中确保规定的带宽的厚度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述天线装置具备形成于所述柔性基板的正面或背面的导体层，
所述天线元件呈通过切除该导体层的一部分而形成的狭缝状。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，
所述天线元件在俯视时具有矩形状。
6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，
所述天线元件的一个边的长度是规定的频率的四分之一波长。
7.根据权利要求5或6所述的天线装置，其特征在于，
所述供电线设置于所述柔性基板的与设置有所述导体层的面相反一侧的面。
8.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，
所述天线装置进一步具备贯通所述柔性基板的通孔，
所述供电线通过所述通孔与所述导体层连接。
9.根据权利要求7所述的天线装置，其特征在于，
所述供电线通过电磁耦合与所述导体层非接触地电连接。
10.根据权利要求8或9所述的天线装置，其特征在于，
具备向所述天线元件供电的垂直极化波用的第1所述供电线、和向所述天线元件供电的水平极化波用的第2所述供电线。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的天线装置，其特征在于，
具备设置于所述柔性基板的正面或背面的多个所述天线元件、和设置于每个所述天线元件的多个所述供电线。
12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述多个天线元件在所述柔性基板的正面或背面，配置成在垂直方向及水平方向分别排列的矩阵状。
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