CN116636088A - 贴片天线及车载用天线装置 - Google Patents

Abstract

贴片天线具备放射元件和位于所述放射元件的上方的n个金属体，其中，n为2以上的自然数，所述n个金属体中的至少一个金属体的面积与其他金属体的面积不同。进一步地，在贴片天线中，所述n为2或3，所述n个金属体中的至少两个金属体是第一金属体及第二金属体，所述第一金属体在与所述放射元件的上表面垂直的方向上设于与所述放射元件相距希望频带的波长的十分之一以下的距离，所述第二金属体在与所述放射元件的上表面垂直的方向上配置于离所述第一金属体最近的位置。

Description

贴片天线及车载用天线装置

技术领域

本发明涉及贴片天线及车载用天线装置。

背景技术

作为在电介质部件上具备放射元件的平面天线而具有贴片天线(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2017-191961号公报

发明内容

然而，根据贴片天线的结构，有时从低仰角到高仰角中的至少一部分仰角的轴比会恶化。

本发明的目的的一例在于改善贴片天线的轴比。本发明的其他目的从本说明书的记载中可以明晰。

本发明的一个方式是一种贴片天线，其具备：放射元件；和位于所述放射元件的上方的n个金属体，其中，n为2以上的自然数，所述n个金属体中的至少一个金属体的面积与其他金属体的面积不同。

本发明的另一方式是一种车载用天线装置，其具备：上述方式的贴片天线；和与所述贴片天线不同的天线，所述n个金属体中的至少两个金属体是第一金属体及第二金属体，所述天线的一部分是所述第二金属体。

本发明的又一方式是一种车载用天线装置，其具备：上述方式的贴片天线；和与所述贴片天线不同的天线，所述n个金属体中的至少三个金属体是所述第一金属体、所述第二金属体及第三金属体，所述天线的一部分是所述第三金属体。

发明效果

根据本发明的一个方式，能够改善贴片天线的仰角的轴比。

附图说明

图1是车载用天线装置10的立体图。

图2是表示贴片天线31的图。

图3是贴片天线31的分解立体图。

图4是贴片天线31的剖视立体图。

图5是表示贴片天线X的特性的图。

图6是表示贴片天线31的特性的图。

图7是表示距离D1与轴比的关系的图。

图8是表示距离D2与轴比的关系的图。

图9是表示金属体55的边的长度L与轴比的关系的图。

图10是表示金属体55、57的倍率与轴比的关系的图。

图11是表示第二实施方式的车载用天线装置11的示意图。

图12是表示第二实施方式的车载用天线装置11的示意图。

图13是表示第三实施方式的车载用天线装置12的示意图。

图14是表示第三实施方式的车载用天线装置12的示意图。

图15是表示金属体的其他实施方式的图。

图16是表示贴片天线的主体部300的一例的图。

图17是表示放射元件350的一例的图。

图18是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。

图19是贴片天线502的立体图。

图20是表示贴片天线502周围的电力线的示意图。

图21是用于说明馈电线510、511的配置的示意图。

图22是图19中的B-B线的剖视立体图。

图23是用于说明屏蔽部件590的图。

图24是表示贴片天线502周围的电力线的示意图。

具体实施方式

根据本说明书及附图的记载，至少可知以下事项。

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。对各附图所示的相同或同等的构成要素、部件等标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。

＝＝＝＝＝本实施方式＝＝＝＝＝

＜＜＜车载用天线装置10(第一实施方式)的概要＞＞＞

图1是表示作为本发明的第一实施方式的车载用天线装置10的结构的图。车载用天线装置10是安装在车辆(未图示)上表面的车顶上的装置，构成为包括天线基座20、金属基座21、22、壳体23、贴片天线30、31及天线32。

在图1中，将安装有车载用天线装置10的车辆的前后方向设为x方向，将与x方向垂直的左右方向设为y方向，并将与x方向和y方向垂直的铅垂方向设为z方向。另外，从车辆的驾驶席来看，将前侧设为+x方向，将右侧设为+y方向，并将车顶方向(上方向)设为+z方向。以下，在本实施方式中，将车载用天线装置10的前后、左右及上下的各个方向等同于车辆的前后、左右及上下的方向进行说明。

天线基座20是成为车载用天线装置10的底面的板状部件，例如由绝缘性树脂成形。在天线基座20上，从前方起依次利用多个螺丝(未图示)分别安装有金属基座21、22。金属基座21是用于设置贴片天线30的板状部件，金属基座22是用于设置贴片天线31及天线32的板状部件。

金属基座21与金属基座22通过金属板(未图示)而电连接。另外，当车载用天线装置10安装在车辆的车顶(未图示)上时，金属基座21、22与车顶电连接。因此，金属基座21、22作为车载用天线装置10的接地部发挥功能。此外，在本实施方式中，金属基座21、22作为单独的个体设置，但也可以是一个金属基座。即使在使用这种金属基座的情况下，金属基座也会作为后述的贴片天线30、31的接地部适当地发挥功能。

另外，天线基座20也可以仅由金属基座21、22构成，还可以由金属基座21、22和绝缘基座构成。天线基座20也可以由绝缘基座和代替金属基座21、22的金属板构成，进一步地，天线基座20也可以由绝缘基座、金属基座21、22和金属板构成。

贴片天线30例如是用于接收卫星数字音频广播业务(SDARS：Satellite DigitalAudio Radio Service)用的2.3GHz频带的电波的天线。贴片天线31例如是用于接收全球导航卫星系统(GNSS：Global Navigation Satellite System)用的1.5GHz频带的电波的天线。此外，关于贴片天线31的详细情况见后述。

天线32例如是用于接收AM/FM无线电广播用的电波的天线。具体而言，天线32例如接收522kHz～1710kHz的AM广播用的电波和76MHz～108MHz的FM广播用的电波。天线32的构成包括螺旋元件80、电容加载元件100及滤波器110。

螺旋元件(以下简称为“线圈”)80以安装在支柱状的保持架(未图示)上的状态设于金属基座22上。而且，线圈80的一端与金属基座22电连接，线圈80的另一端与电容加载元件100电连接。电容加载元件100是与线圈80一起在希望频带中谐振的元件，包括沿着前后方向(长度方向)分割成四个的金属体100a～100d。

在此，“金属体”是通过对金属部件进行加工而形成的，例如除了金属板等板状的金属部件之外还包括板状以外的立体形状的金属部件。本实施方式的金属体100a～100d分别通过使金属板的y轴方向的两端部从与中央的x-y平面大致平行的底面向上侧弯曲而形成。而且，在左侧面中的金属体100a与金属体100b的间隙、右侧面中的金属体100b与金属体100c的间隙、和左侧面中的金属体100c与金属体100d的左间隙内设有滤波器110。滤波器110是在贴片天线31的频带中例如并联谐振的电路，构成为包括未图示的电容器和线圈。因此，滤波器110将四个金属体100a～100d电连接。此外，滤波器110在贴片天线31的频带中成为高阻抗。

此外，本实施方式的滤波器110设于图1所示的位置，但滤波器110的设置位置和数量并不限于此，滤波器110只要配置在将金属体100a～100d中的相邻的金属体彼此连接的位置即可。因此，滤波器110例如也可以设于金属体100a～100d的包括顶部的上方位置或包括底面的下方位置。另外，滤波器110也可以仅配置在电容加载元件100的左侧面或右侧面中的任一个侧面。

这样，四个金属体100a～100d经由在贴片天线31的频带中成为高阻抗的滤波器110而电连接。线圈80被设计为在贴片天线31的频带中阻抗变高。由于滤波器110在AM/FM的频带中为低阻抗，所以全部的金属体100a～100d相对于AM/FM的频带而与线圈80一起作为单一导体来工作。即，线圈80及电容加载元件100作为在AM/FM的频带中谐振的天线工作。

在本实施方式中，电容加载元件100构成为包括四个金属体100a～100d，但并不限于此。例如，既可以由一个金属体形成，也可以由多个金属体形成。另外，电容加载元件100具有中央的底面的两端部向上侧弯折的形状，但形状并不限于此。例如，电容加载元件100也可以是两端部向下侧弯折。另外，电容加载元件100例如也可以设为倒V字形、倒U字形、山形、拱形的形状。

另外，在本实施方式中，四个金属体100a～100d的前后方向的长度相同，但并不限于此。例如，四个金属体100a～100d的前后方向的长度也可以各不相同，还可以是一部分为相同长度。另外，金属体100a～100d分别设为具有底面的形状，但也可以包括不具有底面的金属体。

＜＜＜贴片天线31的详细情况＞＞＞

在此，参照图2至4对贴片天线31的详细情况进行说明。图2是贴片天线31的立体图，图3是贴片天线31的分解立体图。另外，图4是贴片天线31的剖视立体图。如图3及图4所示，贴片天线31构成为包括基板50、形成有图案51的电介质部件52、放射元件53、保持部件54、56及金属体55、57。

基板50是供在背面形成有图案51的电介质部件52设置的电路基板。电介质部件52的背面的图案51是作为接地导体膜(或接地导体板)发挥功能的导体。电介质部件52的背面例如通过粘接剂(未图示)安装在基板50上。此外，电介质部件52由陶瓷等电介质材料形成，且在从+z方向观察到的x-y平面的俯视图中为大致正方形的板状或箱状的部件。

在电介质部件52的表面形成有横竖长度相等的大致正方形的导电性的放射元件53。在此，“大致正方形”也包括至少一部分角相对于边被斜着切掉的形状、和在边的一部分上设有切口(凹部)或突部(凸部)的形状。

此外，放射元件53如后所述是包括两个馈电点的大致正方形，但例如也可以包括一个馈电点。在该情况下，放射元件53成为横竖长度不同的大致长方形的形状。此外，“大致长方形”也与大致正方形同样地包括角相对于边被斜着切掉的形状等。另外，在本实施方式中，将大致正方形及大致长方形适当统称为大致四边形。

另外，如图4所示，在本实施方式中形成有将基板50及电介质部件52贯穿的贯穿孔60。此外，在图4中仅图示了一个贯穿孔60，但实际在基板50及电介质部件52上形成有两个贯穿孔60，以使两条馈电线61分别被连接在放射元件53的馈电点上。

在电介质部件52的表面以包围放射元件53的方式设有树脂制的保持部件54。保持部件54是保持金属体55的框状部件。具体而言，保持部件54由俯视时的开口为规定面积的大致正方形的上框及下框构成。

构成保持部件54的上框的一条边的宽度大于构成下框的一条边的宽度。而且，在本实施方式中，由于是保持部件54的宽度较宽的上框的表面对金属体55进行保持，所以金属体55以稳定状态设置在保持部件54上。

另外，在保持部件54的上框的与y轴平行的两条边各自的中心附近形成有沿z轴方向延伸的凸部62a、62b。凸部62a、62b例如分别是为了确定金属体55相对于保持部件54的位置而形成的、大致长方体形状的突起。

需要说明的是，“边的中心”例如是指保持部件54的上框的与y轴平行的+x侧的边(或-x侧的边)和从保持部件54的几何中心(以下简称为“中心”)穿过的x方向上的轴所交叉的位置。

金属体55是被保持部件54保持的大致正方形的顶板(或顶电容板)，并在与y轴平行的+x侧的边及-x侧的边各自的中心附近形成有凹部63a、63b。在本实施方式中，在保持部件54的凸部62a、62b分别与金属体55的凹部63a、63b嵌合的状态下，金属体55配置在保持部件54的表面。

不过，如上所述，保持部件54是大致正方形的框，金属体55是在俯视时具有大致正方形的形状的板状部件。因此，当以使凹部63a、63b与凸部62a、62b一致的方式在保持部件54上安装金属体55时，保持部件54的中心与金属体55的中心成为大致一致。

保持部件56是由树脂形成的框状部件，并设于金属体55的表面。具体而言，保持部件56由俯视时的开口为规定面积的大致正方形的上框及下框构成。另外，构成保持部件56的下框的一条边的宽度大于构成上框的一条边的宽度。而且，在本实施方式中，金属体55的表面与保持部件56的宽度较宽的下框的底面重叠，且保持部件56设置在金属体55上。因此，保持部件56以稳定的状态设置在金属体55上。

在保持部件56的下框的与y轴平行的两条边各自的中心附近形成有凹部64a、64b。在本实施方式中，凹部64a、64b被设计为，当保持部件56设于金属体55的表面时，俯视时凹部64a、64b分别与凹部63a、63b重叠。其结果是，当保持部件54、金属体55及保持部件56重叠时，凹部63a、64a相对于凸部62a嵌合，且凹部63b、64b相对于凸部62b嵌合。

另外，在保持部件56的上框的与y轴平行的两条边各自的中心附近形成有凸部65a、65b。金属体57与金属体55同样地在俯视时是大致正方形的板状部件(顶板)，并在与y轴平行的+x侧的边及-x侧的边各自的中心附近形成有凹部66a、66b。在本实施方式中，在保持部件56的凸部65a、65b分别与金属体57的凹部66a、66b嵌合的状态下，金属体57配置在保持部件56的表面。因此，保持部件56的中心与金属体57的中心成为大致一致。

不过，本实施方式的保持部件54以使保持部件54的中心与放射元件53的中心一致的方式设于电介质部件52上。因此，保持部件54以使放射元件53的中心与金属体55的中心一致的方式保持金属体55。

另外，保持部件56也以使保持部件56的中心与金属体55的中心一致的方式设于金属体55上。因此，保持部件56以使金属体55的中心与金属体57的中心一致的方式保持金属体57。这样，由于大致正方形的放射元件53、金属体55、57的中心全都大致一致，所以贴片天线31能够进一步提高轴比(AR：Axial Ratio)。另外，在这种结构中，例如与放射元件53及金属体55、57各自的中心偏离的情况相比，能够使贴片天线31小型化。

需要说明的是，金属体55相当于在与放射元件53的上表面垂直的方向上设置得离放射元件53最近的“第一金属体”。另外，金属体57相当于在与放射元件53的上表面垂直的方向上设置得离金属体55最近的“第二金属体”。另外，金属体55、57相当于“两个金属体”，保持部件54相当于“第一保持部件”，保持部件56相当于“第二保持部件”。

在此，将从放射元件53的表面在垂直方向(+z方向)上到达金属体55的距离中的最小离开距离设为放射元件53与金属体55的距离D1。在本实施方式中，金属体55是板状部件，并相对于放射元件53的表面具有对置的面。因此，距离D1成为从放射元件53的表面到金属体55的与放射元件53对置的背面的距离。

另外，金属体57设为在金属体55的垂直方向(+z方向)上且是在俯视时至少使双方相对。而且，在本实施方式中，将金属体55与金属体57的距离设为两者的相对部分之间的距离中的最小离开距离、即金属体55与金属体57的距离D2。需要说明的是，在此，“部分”包括金属体为板状部件的情况下的平面、缘、边的一部分或金属体上设有凹凸的立体形状的情况下的面、曲面、缘、边的一部分。因此，金属体55与金属体57的距离成为z轴方向上的两者距离中的最小离开距离。

在此，由于金属体55、57均为板状部件，所以从金属体55的表面到金属体57的背面的距离成为距离D2。另外，在贴片天线31中，例如电介质部件52与保持部件54之间等各结构之间例如通过双面胶或粘接剂(未图示)粘接。

＜＜＜关于贴片天线的特性＞＞＞

不过，贴片天线31在放射元件53的上侧设有两个金属体55、57，但作为比较对象，对未设置金属体55、57等的贴片天线(以下称为贴片天线X)的电气特性进行说明。需要说明的是，除非下文特别提及，否则贴片天线将接收GNSS的L1频带(中心频率为1575.42MHz)的右旋圆极化波的电波。另外，在本实施方式中，“希望频带的波长”是指与贴片天线31所使用的希望频带中的希望频率对应的波长。具体而言，“希望频带的波长”例如是与希望频带的中心频率对应的波长(以下称为使用波长)，用λ表示。另外，以下，例如将使用波长的1/2标记为λ/2(＝(1/2)×λ)。

＝＝贴片天线的结构的尺寸等＝＝

另外，放射元件53是一条边为28mm(约λ/8)的大致正方形。另外，金属体55是一条边为35mm(约λ/6)的大致正方形，金属体57是一条边为27mm(约λ/8)的大致正方形。进一步地，从放射元件53到金属体55的距离D1为3mm(约λ/80)，从金属体55到金属体57的距离D2为8.5mm(约λ/23)。此外，以下，在本实施方式中，将上述的放射元件53及金属体55、57的尺寸、距离D1、D2的条件称为标准条件。

＝＝贴片天线X的特性＝＝

在此，贴片天线X(未图示)构成为不包括金属体55、57而是包括例如图2和图3所示的基板50、图案51、电介质部件52及放射元件53。图5是表示贴片天线X接收到希望的电波时的轴比特性的图。另外，在图5中，+x轴方向与方位角180°对应，+y轴方向与方位角270°对应。从图5可知，随着仰角变低，尤其是方位角135°、270°附近的轴比恶化。

＝＝贴片天线31的特性＝＝

图6是表示贴片天线31接收到希望的电波时的轴比特性的图。若将贴片天线X的轴比与贴片天线31的轴比进行比较，则可知在贴片天线31中、尤其是在低仰角(10°～30°)时轴比的值变小，且轴比得到了改善。因此，如图6所示，在贴片天线31中，通过设置金属体55、57而能够改善低仰角的轴比。

＜＜＜将贴片天线31的构成要素变更后的情况＞＞＞

如上所述，具有金属体55、57的贴片天线31能够改善轴比。不过，在贴片天线31中采用了将金属体55的尺寸设为35mm见方、将金属体57的尺寸设为27mm见方、将距离D1设为3mm、并将距离D2设为8.5mm的标准条件，但也可以改变这四个要素。以下，对分别将距离D1、D2变更后的情况和将金属体55、57的尺寸变更后的情况依次进行说明。

＝＝将距离D1变更后的情况＝＝

图7是表示距离D1与轴比的关系的图。图7的轴比的值是仰角30°时的方位角0～360°中的最大值(最差值)。需要说明的是，在此，对距离D1以外的要素采用标准条件。从图7可知，当使距离D1从0mm变化到20mm(λ/10)时，轴比从7.92dB逐渐变小；当距离D1为20mm时，轴比为最小值(7.22dB)。而且，当使距离D1从20mm增加时，轴比从最小值增加。因此，在贴片天线31中，通过将距离D1设定为0mm～20mm(λ/10)的范围而能够改善轴比。

＝＝将距离D2变更后的情况＝＝

图8是表示距离D2与轴比的关系的图。需要说明的是，图8的轴比也与图7的轴比相同，在此，对距离D2以外的要素采用标准条件。从图8可知，当使距离D2从0mm变化到20mm(λ/10)时，轴比从7.4dB逐渐变小；当距离D2成为20mm时，轴比成为最小值(7.0dB)。而且，当使距离D2从20mm增加时，轴比从最小值增加。因此，在贴片天线31中，通过将距离D2设定为0mm～20mm(λ/10)的范围而能够改善轴比。

不过，虽然距离D1、D2分别优选设定在0mm～20mm(λ/10)的范围内，但该范围是将各结构电容耦合以改善贴片天线31的特性的范围。也就是说，在本实施方式中，通过将放射元件53与金属体55电容耦合、并将金属体55与金属体57电容耦合，贴片天线31的轴比会得到改善。

＝＝将金属体55的尺寸变更后的情况＝＝

图9是表示金属体55的尺寸与轴比的关系的图。需要说明的是，图9的轴比也与图7的轴比相同，在此，对金属体55的尺寸以外的要素采用标准条件。另外，由于金属体55是大致正方形，所以金属体55的尺寸用大致正方形的一条边的长度(以下称为长度L)表示。从图9可知，在长度L为0mm的情况下，轴比为8.6dB，但当长度L成为20mm(λ/10)时，轴比下降至8.2dB。而且，当长度L为50mm(λ/4)时成为最小值(7.2dB)。

另外，当使长度L从50mm增加时，轴比从最小值增加。因此，在贴片天线31中，通过将贴片天线31的离放射元件53最近的金属体55的长度L设定为20mm(λ/10)～50mm(λ/4)的范围而能够改善轴比。

＝＝将金属体57的尺寸变更后的情况＝＝

图10是表示金属体55及金属体57的尺寸比与轴比的关系的图。需要说明的是，在图10中，分别将仰角10°、30°、90°时的方位角0～360°中的最大值(最差值)绘制为轴比。另外，在此，对金属体57的尺寸以外的要素采用标准条件。另外，图10所示的倍率是在将大致正方形的金属体55的面积设为1.0的情况下用数值表示大致正方形的金属体57的面积的倍率。因此，例如在金属体57的面积是金属体55的面积的一半的情况下，倍率为0.5。

在图10的仰角为30°的轴比中，当倍率大于0且不足0.5时，轴比为8.2dB且无变化，但当将倍率设为0.5时，轴比下降为8.1dB。而且，当使倍率从0.5增大时，轴比逐渐下降。而且，当倍率成为1.5倍时，轴比下降到最低而成为最小值(6.8dB)。

另外，当使倍率大于1.5倍时，轴比从最小值增加。因此，在贴片天线31中，通过将倍率设定为0.5以上且1.5以下的范围内的某一处，能够改善轴比。

另外，当仰角为10°时，尤其是在倍率为0.5～1.0的范围内，轴比大幅减小；当仰角为90°时，尤其是在倍率为1.0～1.5的范围内，轴比大幅减小。因此，在本实施方式中，在倍率为0.5～1.0的范围内，尤其能够改善低仰角至中仰角(例如10°～30°)的轴比。另外，在倍率为1.0～1.5的范围内，尤其能够改善中仰角至高仰角(例如30°～90°)的轴比。因此，在本实施方式中，通过调整倍率而能够调整希望的仰角的轴比。

＜＜＜第二实施方式的车载用天线装置11＞＞＞

图11是第二实施方式的车载用天线装置11的示意性立体图，图12是车载用天线装置11的示意性侧视图。车载用天线装置11与图1的车载用天线装置10相同，但为了方便，在此仅绘制了一部分结构并省略了其他结构。此外，在车载用天线装置10与车载用天线装置11中，标注有相同附图标记的结构是相同的。

在车载用天线装置11中，代替贴片天线31而设有贴片天线33。贴片天线33是从贴片天线31中除去保持部件56及金属体57后的天线。也就是说，在贴片天线33中，在放射元件53的上侧仅设有保持部件54及金属体55。

另外，在车载用天线装置11中，以使天线32的金属体100a的底面设置在与金属体55的表面仅离开距离D3的位置的方式将天线32安装在天线基座20(未图示)上。此外，与上述距离D2同样地，距离D3是金属体55与金属体100a相对的部分之间的距离中的最小离开距离。

在本实施方式中，将从金属体55到金属体100a的底面的距离D3设定为金属体55与金属体100a电容耦合的距离(例如λ/10以内)。

在此，为了方便而将包括金属体100a的天线32的尺寸绘制得稍小一些，但与金属体55对置的实际的金属体100a的底面面积是金属体55的面积的至少0.5倍以上。通过设为这种结构，能够改善车载用天线装置11的贴片天线33的低仰角的轴比。需要说明的是，在此，作为天线32的一部分的金属体100a相当于“第二金属体”。

此外，车载用天线装置11中的电容加载元件100所具有的四个金属体100a～100d具有与x-y平面大致平行的底面，但并不限于此。例如，金属体100a～100d也可以分别具有向上凸出的伞形形状。即使在这种情况下，只要将放射元件53与金属体100a的距离D3(上述最小离开距离)设定为放射元件53及金属体100a能够电容耦合的距离(例如λ/10以内)即可。

另外，在金属体100a中，若将与放射元件53对置的面的面积设为放射元件53的面积的至少0.5倍以上，则能够进一步改善轴比。在此，“金属体的与放射元件53对置的面”并不一定只是与x-y平面平行的面，也可以是曲面或包含凹凸的面。

＜＜＜第三实施方式的车载用天线装置12＞＞＞

图13是第三实施方式的车载用天线装置12的示意性立体图，图14是车载用天线装置12的示意性侧视图。车载用天线装置12与图1的车载用天线装置10相同，但为了方便，在此仅绘制了一部分结构并省略了其他结构。此外，在车载用天线装置10与车载用天线装置12中，标注有相同附图标记的结构是相同的。

车载用天线装置12与车载用天线装置10同样地包括贴片天线31及天线32，但在贴片天线31的上侧设有天线32。具体而言，以使天线32的金属体100a的底面设置在与贴片天线31的金属体57的表面仅离开距离D4的位置的方式将天线32安装在天线基座20(未图示)上。此外，与上述距离D2同样地，距离D4是金属体57与金属体100a相对的部分之间的距离中的最小离开距离。

在此，在本实施方式中，将从金属体57到金属体100a的底面的距离D4设定为金属体57与金属体100a电容耦合的距离(例如λ/10以内)。通过设为这种结构，能够改善车载用天线装置12的贴片天线31的低仰角的轴比。需要说明的是，在此，作为天线32的一部分的金属体100a相当于“第三金属体”。

＜＜＜其他＞＞＞

＝＝关于放射元件53＝＝

在贴片天线31中，放射元件53是大致正方形，但并不限于此，例如也可以是圆形、椭圆形、除包括大致正方形及大致长方形的大致四边形以外的大致多边形。即使在使用那种形状的放射元件的情况下，也能与本实施方式同样地改善贴片天线的低仰角的轴比。

＝＝保持部件54、56＝＝

另外，保持部件54、56是框状部件，但只要能够以使金属体55、57的位置成为希望位置的方式进行保持，则可以是任何形状(例如支撑金属体的四个角的支柱)。另外，例如作为保持部件，例如也可以由树脂形成，并使用实心的基台来保持金属体55、57。

进一步地，也可以在壳体23的内侧的一部分安装金属体55、57，并将金属体55、57的位置设为希望位置。需要说明的是，在那种情况下，壳体23相当于“保持部件”。

＝＝放射元件53、金属体55、57的位置＝＝

另外，在贴片天线31中，以使放射元件53的中心与金属体55的中心一致的方式保持着金属体55，但即使两者的中心偏离，也能改善贴片天线31的低仰角的轴比。

另外，在贴片天线31中，以使金属体55的中心与金属体57的中心一致的方式保持着金属体57，但即使两者的中心偏离，也能改善贴片天线31的低仰角的轴比。

＝＝金属体55、57＝＝

金属体55、57是大致正方形，但并不限于此，例如也可以是圆形、椭圆形、除大致四边形以外的大致多边形。即使在使用那种形状的金属体55、57的情况下，也能与本实施方式同样地改善贴片天线31的低仰角的轴比。

另外，在本实施方式中，金属体55、57是与x-y平面平行的板状部件，但例如也可以至少一部分弯折而具有凸形状或凹形状。另外，金属体55、57例如也可以具有左右非对称的形状。

图15是表示金属体的其他实施方式的图。图15的(a)所示的金属体200将金属板的y轴方向的两端部从中央部向下方弯折而在z轴正向上具有凸形状。图15的(b)所示的金属体201将金属板弯曲成拱形而在z轴正向上具有凸形状。

图15的(c)所示的金属体202将金属板的y轴方向的两端部从中央部向上方弯折而在轴正向上具有凸形状。图15的(d)所示的金属体203在将金属板的y轴方向的两端部从中央部向下方弯折而形成弯曲部之后进一步使该弯曲部的端部弯曲以作为凸缘。此外，形成在金属体203上的端部的两个凸缘和中央部均与x-y平面大致平行。

即使在使用这种金属体的情况下，如上所述，放射元件53与金属体的距离也由距离D1确定，且多个金属体之间的距离也由距离D2确定。

＝＝层叠式贴片天线＝＝

在本实施方式中，贴片天线31仅设有一个电介质部件52和放射元件53，但并不限于此。例如，在将电介质部件52作为第一电介质部件、并将设于第一电介质部件的表面的放射元件53作为第一放射元件的情况下，也可以包括设于第一放射元件的上方的第二电介质部件和设于第二电介质部件的表面的第二放射元件。或者，也可以是具有电介质部件52、和设于电介质部件52的表面且其表面及背面具有放射元件的其他电介质部件的构造。即，电介质部件及放射元件的数量并不限定于一个，也可以是两个以上，也可以是层叠式或多层式结构。

而且，在包括第一及第二电介质部件和第一及第二放射元件的层叠式结构中，也可以在最上方的第二放射元件的上侧设置本实施方式中所说明的多个金属体55、57。在那种情况下，包括第一及第二电介质部件、第一及第二放射元件和多个金属体55、57的结构相当于层叠式贴片天线。

此外，在层叠式贴片天线中，第一放射元件和第二放射元件也可以在互不相同的频带中工作。这样，即使是电介质部件及放射元件的数量为多个的层叠式贴片天线，也能获得与本实施方式相同的效果。

图16是表示层叠式贴片天线的主体部300的一例的图。层叠式贴片天线例如是与GNSS用的两个不同频带的电波(例如L1、L2频带的电波)对应的天线。

如图16的(a)的俯视图和图16的(b)的侧视图所示，主体部300构成为包括电介质部件310、311及放射元件320、321。

电介质部件310例如是与图3的贴片天线31的电介质部件52相同的部件，且设置在基板330上。此外，基板330是在背面形成有图案(未图示)的电路基板。

另外，在电介质部件310的表面形成有大致正方形的导电性的放射元件320。此外，在主体部300中，电介质部件310(第一电介质部件)及放射元件320(第一放射元件)是与第一频率(例如L2频带的频率)对应的结构。

在放射元件320的表面设置有电介质部件311，并在电介质部件311的表面设置有放射元件321。在此，电介质部件311(第二电介质部件)及放射元件321(第二放射元件)是主体部300中的与不同于第一频率的第二频率(例如L1频带的频率)对应的结构。

而且，对于这种主体部300，也可以与贴片天线31同样地在放射元件321的上方设置两个金属体。通过像这样设置两个金属体，能够与贴片天线31同样地改善包括主体部300的层叠式贴片天线的轴比。＝＝具有狭缝(slot)的放射元件＝＝

另外，本实施方式的贴片天线31的放射元件53例如是与规定频带的电波(例如GNSS的L1频带的电波)对应的元件，但并不限于此。例如，如图17所示，也可以使用与多个频带(例如L1、L2频带)的电波对应的放射元件350。

放射元件350具有大致正方形的形状，并设有在与四条边分别对应的位置上设置的狭缝360、和四个馈电点361。狭缝360是形成在放射元件350上的开口，并作为调整狭缝360的电气长度的一个手段而具有曲径形状。通过在放射元件350上设置这种狭缝360，放射元件350例如能够放射(或反射)两个频带的电波。

＝＝贴片天线与接地部件的关系＝＝

不过，若将贴片天线配置在作为接地部发挥功能的接地部件的大致中央，则贴片天线的轴比会提高。在此，“接地部件”只要是作为接地部发挥功能的部件即可，例如也可以是金属基座、金属板(所谓金属的平板)、金属基座及金属板组合而成的部件。

另外，接地部件的“大致中央”例如是包括俯视时看到的接地部件的几何中心、且比要配置的贴片天线的面积(例如俯视观察贴片天线时的面积)小的区域。此外，为了进一步改善轴比，优选以使贴片天线的几何中心与接地部件的几何中心在俯视时重叠的方式相对于接地部件配置贴片天线。

图18是表示贴片天线与接地部件的关系的示意图。此外，在图18的(a)～(e)中，上层是俯视图，下层是A-A线处的剖视图。

在图18的(a)中，在成为接地部件的金属基座400的表面设有基板401。另外，在基板401的表面设有贴片天线402。在此，当俯视时，以使四边形的贴片天线402的几何中心与四边形的金属基座400的几何中心重叠的方式设有贴片天线402。

在图18的(b)中，在成为接地部件的金属板410的表面设有贴片天线411。在图18的(b)中，当俯视时，也是以使四边形的贴片天线411的几何中心与四边形的金属板410的几何中心重叠的方式配置有贴片天线411。

在图18的(c)中，金属基座420与金属板421以作为一个接地部发挥功能的方式连接。另外，在金属基座420的表面设有贴片天线422。在此，当俯视时，也是以使四边形的贴片天线422的几何中心与由金属基座420及金属板421形成的接地部件(四边形)的几何中心重叠的方式配置有贴片天线422。

在图18的(d)中，图示了在中央部具有金属基座430的树脂基座431。另外，在金属基座430的表面设有贴片天线432。在此，当俯视时，贴片天线432也是以使四边形的贴片天线432的几何中心与四边形的金属基座430的几何中心重叠的方式配置在金属基座430上。

在图18的(e)中，图示了在中央部的纸面左侧具有金属基座440的树脂基座441。与图18的(d)的情况同样地，贴片天线442以使四边形的贴片天线442的几何中心与四边形的金属基座440的几何中心重叠的方式配置在金属基座440上。

通过在图18的(a)～(e)例示的位置配置贴片天线，能够抑制贴片天线的方向性歪斜并提高轴比。此外，在图18中，为了方便而将贴片天线及接地部件(例如金属基座)分别绘制为四边形，但并不限于此，而是可以为任何形状。在此，只要以俯视时的贴片天线的几何中心成为接地部件的“大致中央”的方式、优选以与接地部件的几何中心重叠的方式配置贴片天线即可。

另外，图18中的贴片天线并不限于普通的由电介质部件及放射元件构成的贴片天线。例如，也可以是图2的贴片天线31、图16的层叠式的具有主体部300的贴片天线、图17的使用放射元件350的贴片天线。

＝＝关于馈电线的配置＝＝

图19是贴片天线的一例的立体图。图19的贴片天线例如包括在与图1相同的车载用天线装置中，但为了方便，在此仅图示了贴片天线的周边结构。具体而言，在图19中绘制了金属基座500、基板501、贴片天线502、馈电线510、511及螺丝520～523。

金属基座500是与图1的天线装置10的金属基座22同样地作为接地部发挥功能的板状部件，并通过五个螺丝(螺丝520～523及螺丝524(后述))安装有基板501。另外，在金属基座500上设有贯穿金属基座500的开口530，使得能够将馈电线510、511(后述)与车载用天线装置的外部的装置连接。

基板501是与图2的基板50同样地在背面形成有图案(未图示)且供贴片天线502配置的电路基板。贴片天线502例如是与GNSS的L1频带及L2频带对应的天线，并具备电介质部件550及上述图17的放射元件350。

馈电线510、511是将贴片天线502与车载用天线装置的外部的装置连接的同轴电缆。此外，馈电线510、511各自的内导体(未图示)经由从电介质部件550的通孔(via hole)(未图示)或设于电介质部件550上的贯穿孔通过的导体(未图示)等与放射元件350的馈电点361连接，外导体(未图示)例如与基板501的背面的接地部分连接。

需要说明的是，在此，两条馈电线510、511与四个馈电点361连接，但并不限于此。例如在放射元件具有两个馈电点的情况下，馈电线510、511也可以与两个馈电点连接。另外，虽然详细后述，但在本实施方式中，基板501的接地部分与金属基座500电连接。

不过，当贴片天线502工作时，贴片天线502的放射元件350与金属基座500之间的电场会变化。图20是表示贴片天线502与金属基座500之间的电力线的示意图。如图20所示，与贴片天线502连接的馈电线510、511受到电场的影响。其结果是，有时会分别在馈电线510、511上因电场的影响而产生泄漏电流。

假如馈电线510、511中的馈电线510比馈电线511受到更大的电场影响，则在馈电线510上产生的泄漏电流变大。其结果是，有时贴片天线502的方向性会恶化。

因此，在本实施方式中，以使馈电线510、511各自受到的电场影响相等的方式配置馈电线510和馈电线511。

图21是说明基板501的背面上的馈电线的配置的示意图。由于图21的(a)是从-z方向观察图19的金属基座500看到的示意图，所以首先参照图21的(a)来说明馈电线的配置。

此外，在图21的示意图中，为了方便而图示为当俯视时四边形的贴片天线502的几何中心与四边形的基板501的几何中心重叠。

连接部560、561分别是供安装在基板501的背面的馈电线510、511的内导体连接的导电性部件。在此，连接部560与连接部561在基板501的背面相对于从贴片天线502的几何中心穿过的x方向上的轴而配置在对称的位置。

而且，在图19(图21的(a))的实施方式中，馈电线510与馈电线511从连接部560、561到开口530，相对于从贴片天线502的几何中心穿过的x方向上的轴而对称配置。通过设为这种配置，能够使连接部560、561从贴片天线502的电场受到的影响大致相等。

需要说明的是，在此，将馈电线510和馈电线511的配置相对于从贴片天线502的几何中心穿过的x方向上的轴设为“对称”，但只要使馈电线510、511各自受到的电场影响大致相等即可。因此，馈电线510与馈电线511也可以相对于从贴片天线502的几何中心穿过的x方向上的轴大致对称，以使电场的影响大致相等。

另外，来自贴片天线502的电场根据与贴片天线502的距离而变小。因此，只要馈电线510和馈电线511中的、例如电场影响比较大的引出部分大致对称地配置即可。在此，“馈电线的引出部分”是指馈电线中的、例如从连接部到馈电线被呈直线状引出的部位(馈电线弯折的部位)为止的部分。

此外，图21的(b)及图21的(c)是表示馈电线510、511的其他配置的一例的图。即使是这种配置，由于馈电线510、511受到的电场影响大致相等，所以也能改善贴片天线502的方向性。

＝＝关于基板501的接地功能的强化＝＝

不过，为了抑制电场对馈电线510、511的影响而有效的是，增强以覆盖馈电线510、511的一部分的方式设置的基板501的接地功能。因此，在图19的实施方式中，除了基板501的四个角的螺丝520、522～524之外，通过设置螺丝521而减小了金属基座500与基板501的接地部之间的阻抗。

图22是图19的实施方式的B-B线处的剖视立体图。在此，在基板501的背面安装有未图示的各种元件(例如电容器或线圈)。因此，在安装有这些元件的状态下，在金属基座500上形成有大致长方体形状的凹陷的空间570，以供基板501安装于金属基座500。

在空间570的四个角形成有支承基板501的支承部580、582～584。进一步地，在本实施方式中，在支承部580与支承部582之间形成有支承基板501并用于强化基板501的接地功能的支承部581。

另外，在支承部580～584上分别形成有与导电性的螺丝520～524对应的螺丝孔。因此，在支承部580～584支承着基板501的状态下，当安装螺丝520～524时，基板501将被固定在金属基座500上。

在此，在基板501的安装螺丝520～524的部位和由支承部580～584支承的部位形成有导电性的接地部(未图示)。因此，在基板501支承于金属基座500上的状态下，当安装导电性的螺丝520～524时，金属基座500与基板501将被电连接。

另外，在图19及图22的实施方式中，在形成于支承部580与支承部581之间的区域(第一区域)内配置馈电线510(第一馈电线)，并在形成于支承部581与支承部582之间的区域(第二区域)内配置馈电线511(第二馈电线)。

因此，馈电线510、511的一部分均通过接地功能由螺丝521及支承部581所强化的基板501覆盖。其结果是，在本实施方式中，能够抑制电场对馈电线510、511的影响。另外，由于基板501的接地功能被强化，所以也能抑制来自馈电线510、511的噪声(例如放射噪声)的影响。

此外，在本实施方式中，通过在支承部580～584的螺丝孔中安装螺丝520～524而将基板501固定在金属基座500上，但并不限于此。例如，也可以相对于支承部580～584利用焊锡等直接固定基板501。即使在这种情况下，也能获得与使用螺丝的情况相同的效果。

＝＝关于屏蔽＝＝

在图22等中，说明了为了抑制对馈电线510、511的影响或来自馈电线510、511的影响而强化基板501的接地功能，但如图23所示，例如也可以使用屏蔽部件。

图23是用于说明贴片天线502与屏蔽部件的关系的图。此外，在图23的(a)中图示了没有屏蔽部件的状态，在图23的(b)中图示了有屏蔽部件的状态。此外，由于图23的(b)的屏蔽部件以外的结构例如与图19等相同，所以以屏蔽部件为中心进行说明。

屏蔽部件590是在金属基座500的表面以覆盖馈电线510、511和开口530的方式设置的金属性板。另外，屏蔽部件590例如通过导电性的螺丝(未图示)与金属基座500电连接。

其结果是，如图24所示，例如能够防止来自贴片天线502的电场对馈电线510、511造成影响。另外，屏蔽部件590能够抑制馈电线510、511所产生的噪声对设于金属基座500的表面的装置(例如贴片天线502)造成影响。

需要说明的是，在此，屏蔽部件590将从基板501引出的馈电线510、511全部覆盖，但也可以覆盖一部分。另外，也可以代替屏蔽部件590而在馈电线510、511上安装铁氧体磁芯。即使是这种结构，也能获得与图23的(b)的实施方式相同的效果。

＜＜＜＜总结＞＞＞＞

以上，对本实施方式的车载用天线装置10～12进行了说明。例如，在贴片天线31中，在放射元件53的上方设有两块(n＝2)金属体55、57。而且，金属体55、57的面积互不相同。在这种结构的贴片天线31中，能够改善贴片天线31的轴比。

另外，设于放射元件53的上方的金属体的数量只要是2以上的自然数即可，但尤其是通过设为两个或三个(块)而能够在降低贴片天线31的高度的同时改善轴比。即，即使在鲨鱼鳍形状的车载用天线装置、车顶埋入式的车载用天线装置等具有高度限制的情况下，也可配置能够改善轴比的贴片天线31。

另外，在贴片天线31中，在与放射元件53的上表面垂直的+z方向上，放射元件53与金属体55的距离D1为使用频率的λ/10以下。因此，例如如图7所示，能够改善贴片天线31的低仰角的轴比。

另外，在与放射元件53的上表面垂直的+z方向上，金属体57与金属体55的距离D2为使用频率的λ/10以下。因此，例如如图8所示，能够进一步改善贴片天线31的低仰角的轴比。

另外，金属体55的面积是一条边的长度L为20mm(λ/10)的正方形的面积以上。因此，例如如图9所示，能够改善贴片天线31的低仰角的轴比。此外，由于金属体55的面积只要是一条边的长度L为20mm(λ/10)的正方形的面积以上即可，所以金属体55的形状可以是任何形状。

另外，金属体55的面积是一条边的长度L为50mm(λ/4)的正方形的面积以下。因此，例如如图9所示，能够改善贴片天线31的低仰角的轴比。此外，由于金属体55的面积只要是一条边的长度L为50mm(λ/4)的正方形的面积以下即可，所以金属体55的形状可以是任何形状。

另外，金属体57的面积例如也可以设为金属体55的面积的0.5倍以上且不足1.0倍。在这种情况下，尤其能够改善贴片天线31的低仰角至中仰角的轴比。进一步地，金属体57的面积例如也可以设为大于金属体55的面积的1.0倍且为1.5倍以下。在这种情况下，例如如图10所示，能够改善贴片天线31的中仰角至高仰角的轴比。

另外，保持部件54以使放射元件53的中心与金属体55的中心一致的方式保持金属体55。因此，在贴片天线31中能够使尺寸小型化，并且能够进一步改善轴比。另外，保持部件54设于电介质部件52的表面。因此，例如若与将保持部件54设于基板50上的情况相比较，则能够进一步使贴片天线31小型化。

另外，保持部件56以使金属体55的中心与金属体57的中心一致的方式保持金属体57。因此，在贴片天线31中能够使尺寸小型化，并且能够进一步改善轴比。另外，保持部件56设于金属体55的表面。因此，例如若与将保持部件56设于基板50上的情况相比较，则能够进一步使贴片天线31小型化。

另外，在贴片天线31中，放射元件53及金属体55、57分别为大致正方形。因此，在贴片天线31中能够容易使各个中心一致。

另外，在车载用天线装置11中，代替金属体57而使用金属体100a作为顶板。即使是这种结构，也能改善贴片天线33的轴比。

另外，在车载用天线装置12中，在金属体55、57的上方设有第三块(n＝3)相当于顶板的金属体100a。即使是这种结构，也能改善贴片天线33的轴比。

在本实施方式中，由于“车载”的意思是能够装载于车辆上，所以并不限于安装在车辆上，也包括被带入车辆并在车辆内使用的情况。另外，本实施方式的天线装置用于带车轮的交通工具即“车辆”，但并不限于此，例如也可以用于无人机等飞行体、探测器、不具有车轮的建机、农机、船舶等移动体。

上述实施方式是为了便于理解本发明，而不是用于限定解释本发明。另外，本发明能够在不脱离其主旨的情况下变更或改良，并且本发明中当然包括其等价物。

附图标记说明

10、11、12 车载用天线装置

20 天线基座

21、22、400、420、430、440、500 金属基座

23 壳体

30、31、402、411、422、432、442、502 贴片天线

32 天线

50、330、401、501 基板

51 图案

52、310、311、550 电介质部件

53、320、321、350 放射元件

54、56 保持部件

55、57、100a～100d、200～203 金属体

62、65 凸部

63、64、66 凹部

80 螺旋元件(线圈)

100 电容加载元件

110 滤波器

300 主体部

360 狭缝

361 馈电点

410、421 金属板

431、441 树脂基座

510、511 馈电线

520～524 螺丝

530 开口

570 空间

580～584 支承部

590 屏蔽部件。

Claims (12)

1.一种贴片天线，其特征在于，具备：

放射元件；和

位于所述放射元件的上方的n个金属体，其中，n为2以上的自然数，

所述n个金属体中的至少一个金属体的面积与其他金属体的面积不同。

2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，

所述n为2或3。

3.根据权利要求1或2所述的贴片天线，其特征在于，

所述n个金属体中的至少两个金属体是第一金属体及第二金属体，

所述第一金属体在与所述放射元件的上表面垂直的方向上设于与所述放射元件相距希望频带的波长的十分之一以下的距离，

所述第二金属体在与所述放射元件的上表面垂直的方向上配置于离所述第一金属体最近的位置。

4.根据权利要求3所述的贴片天线，其特征在于，

所述第二金属体设于与所述第一金属体相距所述波长的十分之一以下的距离。

5.根据权利要求3或4所述的贴片天线，其特征在于，

所述第一金属体的面积是一条边为所述波长的十分之一的正方形的面积以上。

6.根据权利要求5所述的贴片天线，其特征在于，

所述第一金属体的面积是一条边为所述波长的四分之一的正方形的面积以下。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的贴片天线，其特征在于，

所述第二金属体的面积包含在所述第一金属体的面积的0.5倍以上且不足1.0倍、以及大于1.0倍且为1.5倍以下的范围内。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的贴片天线，其特征在于，

具备以使所述放射元件的中心与所述第一金属体的中心一致的方式保持所述第一金属体的第一保持部件。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的贴片天线，其特征在于，

具备以使所述第一金属体的形状的中心与所述第二金属体的中心一致的方式保持所述第二金属体的第二保持部件。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的贴片天线，其特征在于，

所述放射元件、所述第一金属体及第二金属体分别为大致正方形。

11.一种车载用天线装置，其特征在于，具备：

权利要求3至10中任一项所述的贴片天线；和

与所述贴片天线不同的天线，

所述n个金属体中的至少两个金属体是第一金属体及第二金属体，

所述天线的一部分是所述第二金属体。

12.一种车载用天线装置，其特征在于，具备：

权利要求3至10中任一项所述的贴片天线；和

与所述贴片天线不同的天线，

所述n个金属体中的至少三个金属体是所述第一金属体、所述第二金属体及第三金属体，

所述天线的一部分是所述第三金属体。