CN116888823A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

天线装置具有：天线，其具有能够接收规定频带的信号的辐射元件；和金属部，其具有设于所述天线周围的至少一个无源的缝隙。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置。

背景技术

专利文献1中公开了一种包括贴片天线的天线装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-116739号公报

发明内容

可是，当天线装置的底板的面积变大时，例如，由于贴片天线的高仰角的增益下降，所以有时天线装置的指向性会恶化。

本发明的目的的一例是提高天线装置的指向性。本发明的其他目的将根据本说明书的记载而明晰。

本发明的一个方式是一种天线装置，具有：天线，其具有能够接收规定频带的信号的辐射元件；和金属部，其具有设于所述天线周围的至少一个无源的缝隙。

根据本发明的一个方式，天线装置的指向性提高。

附图说明

图1是天线装置10的立体图。

图2是天线装置10的俯视图。

图3是贴片天线30的立体图。

图4是贴片天线30的剖视图。

图5是用于说明底板20的正面的理论上的圆C的图。

图6是表示天线装置A、天线装置10的仰角与增益的关系的图。

图7是表示长度L与平均增益的关系的图。

图8是表示使长度L变化后的仰角与增益的关系的图。

图9是表示距离D与平均增益的关系的图。

图10是表示使距离D变化后的仰角与增益的关系的图。

图11是天线装置100的俯视图。

图12是天线装置101的俯视图。

图13是天线装置102的俯视图。

图14是表示天线装置X、天线装置100～102的仰角与增益的关系的图。

图15是天线装置110的俯视图。

图16是天线装置111的俯视图。

图17是天线装置112的俯视图。

图18是天线装置113的俯视图。

图19是天线装置114的俯视图。

图20是表示天线装置A、天线装置111～112、天线装置114的仰角与增益的关系的图。

图21是天线装置200的俯视图。

图22是表示天线装置B的频率与增益的关系的图。

图23是表示天线装置200a的频率与增益的关系的图。

图24是天线装置B、天线装置200a的仰角与增益的关系的图。

图25是表示天线装置200b的频率与增益的关系的图。

图26是天线装置B、天线装置200b的仰角与增益的关系的图。

图27是表示天线装置200c的频率与增益的关系的图。

图28是天线装置B、天线装置200c的仰角与增益的关系的图。

图29是天线装置200c的仰角与增益的关系的图。

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。

＜＜＜天线装置10＞＞＞

参照图1至图3来说明天线装置10的构造的概要。图1是天线装置10的立体图，图2是天线装置10的俯视图。另外，图3是贴片天线30的立体图。此外，为了方便，在图2中仅描绘了天线装置10的贴片天线30，并省略了一部分构造(后述的支撑贴片天线30的台座部等)。

在本实施方式中，将沿着将后述的贴片天线30的辐射元件35的中心点35p与馈电点43a连结的线段的方向设为X方向。另外，将与X方向垂直的左右方向设为Y方向，将与X方向和Y方向垂直的铅垂方向设为Z方向。另外，以下对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，并适当省略重复说明。

天线装置10是搭载于未图示的车辆上的车载用天线装置，构成为包括底板20及贴片天线30。车载用天线装置例如收纳在车辆的车顶面板与车室内的顶面的车顶衬里之间的空洞内。

底板20是被作为贴片天线30的接地部利用的四边形金属板，例如设置在车辆(未图示)的车顶衬里上。底板20具有形成在贴片天线30周围的四个无源的缝隙25～28。此外，关于缝隙25～28详见后述。另外，底板20虽为四边形，但并不限于此，例如也可以是圆形或椭圆形的板状部件。进一步地，只要底板20是作为接地部发挥功能的金属制部件，则也可以具有板状以外的形状。

贴片天线30例如是用于卫星数字音频广播业务(SDARS：Satellite DigitalAudio Radio Service)方式的天线，接收2.3GHz频带的左旋圆偏振波(卫星信号)。另外，贴片天线30设于底板20的中央附近。此外，贴片天线30可接收的通信标准及频带并不限定于上述情况，也可以是其他通信标准及频带。

＜＜＜贴片天线30的详细情况＞＞＞

以下，参照图3及图4对贴片天线30进行详细说明。此外，图4是图3的A-A线的贴片天线30的剖视图。此外，图4所示的斜线是为了易于在附图上理解后述的导电性图案31、33、电路基板32、电介质部件34、辐射元件35、屏蔽罩40而简易记载的。

贴片天线30构成为具备形成有导电性图案31、33(详见后述)的电路基板32、电介质部件34、辐射元件35及屏蔽罩40。

电路基板32是分别在背面(Z轴负方向的面)和正面(Z轴正方向的面)形成有导电性图案31、33的电介质板材，例如由玻璃环氧树脂构成。而且，图案31包括电路图案31a和接地图案31b。

电路图案31a例如是供来自放大器基板(未图示)的同轴线缆45的信号线45a连接的导电性图案。另外，同轴线缆45的编组45b通过焊锡45c与接地图案31b电连接。此外，关于连接电路图案31a与辐射元件35的构造见后述。

接地图案31b是用于使贴片天线30接地的导电图案。接地图案31b与设于金属制的底板20上的四个台座部21电连接。在此，四个台座部21分别通过弯曲加工而形成底板20的一部分，以便能够支承贴片天线30。

而且，通过使接地图案31b与台座部21电连接，接地图案31b接地。此外，在电路基板32的背面例如安装有用于屏蔽电路图案31a的金属性的屏蔽罩40。

形成在电路基板32正面的图案33是作为贴片天线30的接地导体板(或接地导体膜)及电路(未图示)的接地部发挥功能的接地图案。图案33经由通孔与接地图案31b电连接。另外，接地图案31b经由将电路基板32固定在台座部21上的固定用螺丝及台座部21而与底板20电连接。因此，图案33与底板20电连接。

电介质部件34是具有与X轴平行的边及与Y轴平行的边的大致四边形的板状部件。电介质部件34的正面及背面相对于X轴及Y轴平行，电介质部件34的正面朝向Z轴正方向，电介质部件34的背面朝向Z轴负方向。而且，电介质部件34的背面例如通过双面胶而安装于图案33。此外，电介质部件34由陶瓷等电介质材料形成。

辐射元件35是比电介质部件34正面的面积小的、大致四边形的导电性元件，形成在电介质部件34的正面。此外，在本实施方式中，辐射元件35的辐射面的法线方向为Z轴正方向。另外，辐射元件35具有与Y轴平行的边35a、35c和与X轴平行的边35b、35d。

在此，“大致四边形”例如是指包括正方形和长方形在内的、由四条边构成的形状，例如也可以将至少一部分角相对于边斜着切掉。另外，在“大致四边形”的形状中，也可以在边的一部分上设有切口(凹部)或突起(凸部)。进一步地，在贴片天线30中，虽然辐射元件35为“大致四边形”，但并不限于此，例如也可以是圆形、椭圆形、大致四边形以外的多边形。也就是说，辐射元件35只要是能够接收期望频带的信号(电波)的形状即可。

贯穿孔41贯穿电路基板32、图案33及电介质部件34。在贯穿孔41的内侧设有将电路图案31a与辐射元件35连接的馈电线42。此外，馈电线42在与接地的图案33电绝缘的状态下连接电路图案31a与辐射元件35。另外，在本实施方式中，将馈电线42与辐射元件35电连接的点设为馈电点43a。

此外，如图3所示，馈电点43a设于从辐射元件35的中心点35p向X轴正方向偏离的位置。但是，馈电点43a的位置并不限于此，也可以将馈电点43a设于例如从辐射元件35的中心点35p向X轴正方向及Y轴负方向错开的位置。

此外，“辐射元件35的中心点35p”是指辐射元件35的外缘形状的中心点、即几何中心。图3所示的单馈电方式的辐射元件35例如具有纵横长度不同的大致长方形的形状，以便能够发送及接收期望的圆偏振波。

另外，在本实施方式中，以中心点35p与XY平面上的贴片天线30的中心一致的方式设计了贴片天线30。“贴片天线30的中心”例如是指在从Z轴正方向观察贴片天线30的X-Y平面的俯视时、除台座部21以外的贴片天线30的几何中心。

另外，“大致长方形”是包括在上述“大致四边形”内的形状。因此，“辐射元件35的中心点35p”为辐射元件35的对角线相交的点。此外，“大致长方形”是包括在上述“大致四边形”内的形状。

在本实施方式中，虽然说明了与辐射元件35连接的馈电线仅为馈电线42这一条的构造，但也可以追加与辐射元件35连接的馈电线，设置两条或四条，从而采用双馈电方式或四馈电方式。此外，由于追加的馈电线与馈电线42同样地能够经由贯穿电介质部件34等的贯穿孔(未图示)而设置，所以在此省略详细构造的说明。

另外，追加的馈电点与馈电点43a同样地设于从辐射元件35的中心点35p向X轴正负方向或Y轴正负方向偏离的位置。例如，若是双馈电方式，则馈电点设于从中心点35p向X轴正方向偏离的位置和从中心点35p向Y轴负方向偏离的位置。若是四馈电方式，则馈电点设于从中心点35p向X轴正负方向分别偏离的位置、和从中心点35p向Y轴正负方向分别偏离的位置。而且，那些设于从中心点35p偏离的位置上的馈电点到中心点35p的距离相同。

另外，在使用双馈电方式或四馈电方式的情况下，辐射元件35例如具有纵横长度相等的大致正方形的形状，以便能够发送及接收期望的圆偏振波。此外，“大致正方形”是包括在上述“大致四边形”内的形状。

＜＜＜缝隙的详细情况＞＞＞

＝＝缝隙的形状＝＝

图1及图2的缝隙25是为了对贴片天线30所接收的期望频带的电波进行辐射(或反射)而形成于底板20的无源的开口(或孔)。本实施方式的缝隙25形成为具有与期望频带的使用波长相应的长边方向上的长度L及短边方向上的长度W的四边形。

在此，“使用波长(期望频带的波长)”是指与使用贴片天线30的期望频带的期望频率对应的波长，具体而言，例如是指与期望频带的中心频率对应的波长。

例如，由于贴片天线30是用于卫星数字音频广播业务方式的天线，所以中心频率为大致2.3GHz。因此，使用波长是与大致2.3GHz对应的波长。

虽详见后述，但为了能够辐射使用波长(以下设为λ)的电波，缝隙25将长度L设为使用波长的大致1/2(λ/2)，将长度W设为与长度L相比足够短的长度。

另外，由于缝隙26～28分别是与缝隙25相同的四边形的开口，所以在此省略详细说明。此外，在本实施方式中，虽然缝隙25～28分别具有长度L及长度W的四边形，但并不限于此。由于缝隙25～28只要能够辐射期望频带的电波即可，所以例如也可以是大致四边形、四边形以外的多边形、圆形、椭圆形、或十字形。

＝＝缝隙的位置＝＝

缝隙25～28设于贴片天线30的周围，以便能够改善贴片天线30的指向性。具体而言，如图5所示，缝隙25～28例如分别等间隔地设于如下圆的圆周上，该圆是以底板20正面的与辐射元件35的中心点35p对应的位置为中心并将半径设为距离D的理论上的圆(以下设为圆C)。此外，本实施方式的距离D例如为使用波长的1/2(λ/2)的长度。

缝隙所配置的“贴片天线的周围”例如是指贴片天线30的周边区域中的、通过设置缝隙来改善贴片天线30的指向性的区域。另外，在图5中，作为参考，通过箭头S表示辐射元件35接收的左旋圆偏振波的旋转方向。

缝隙25以使长边方向的两条边中的辐射元件35侧的边的中点与圆C的X轴正方向及Y轴负方向的圆周上的点P1相切的方式设于底板20上。另外，缝隙26设为与圆C的X轴正方向及Y轴正方向的圆周上的点P2相切，缝隙27设为与圆C的X轴负方向及Y轴正方向的圆周上的点P3相切。进一步地，缝隙28设为与圆C的X轴负方向及Y轴负方向的圆周上的点P4相切。

在此，在本实施方式中，点P1～P4分别在圆C的圆周上处于等间隔(每隔90°)的位置。因此，缝隙25～28也分别在圆C的圆周上每隔90°地设置。此外，在此虽然将四个缝隙每隔90°(等间隔)地配置，但并不限于此，缝隙间的角度也可以不同。

在这种情况下，缝隙25～28的长边方向分别相对于圆C的点P1～P4的切线平行。因此，缝隙25～28的长边方向分别与贴片天线30接收的圆偏振波的旋转方向相同。也就是说，缝隙25～28沿着圆偏振波的旋转方向配置。

此外，在本实施方式中，虽然贴片天线30接收的电波是左旋圆偏振波，但例如即使是右旋圆偏振波，缝隙25～28也沿着圆偏振波的旋转方向配置。

＝＝模拟条件＝＝

在此，在电介质部件34的尺寸、辐射元件的尺寸、电介质部件34及辐射元件35的总厚度、从底板20的表面到辐射元件35的表面的高度、底板的尺寸、馈电方式等规定的条件(以下称为“规定条件”)下，计算了天线装置10及比较例的天线装置(以下称为天线装置A)的增益。此外，天线装置A(未图示)是指未在天线装置10中设置缝隙25～28的装置。另外，当进行天线装置10及天线装置A的模拟时，为了方便而使用省略了对增益影响小的电路图案31a等的模型。

在此，将接收电波的频率设为2320MHz，与之对应的使用波长λ为大致130mm。因此缝隙25～28的长度L(＝64mm)及距离D(＝64mm)相当于使用波长λ的大致1/2。缝隙25～28的长度W为5mm。

此外，在此虽然如使用波长λ的大致1/2等那样地用“大致”来表达距离和长度，但这是因为使用波长λ并不一定要用能除尽的整数来表达、或者实际的形成在底板20上的缝隙的电气长度会因贴片天线30等各种因素而变化。因此，在本实施方式中，在用“大致”标记了距离和长度的情况下，包括从准确的值偏离了规定值(例如使用波长λ的1/32的值)而得的值。此外，在此虽然将“规定值”设为使用波长λ的1/32的值，但由于是会根据构成天线装置10的底板20、贴片天线30等变化的值，所以并不限于此。

＝＝模拟结果＝＝

图6是表示天线装置A及天线装置10各自的仰角(横轴)与平均增益(纵轴)的关系的图。此外，此处仰角将天顶角设为0°，将水平方向的角度设为90°。另外，在图6中，用虚线表示天线装置A的计算结果，并用实线表示天线装置10的计算结果。此外，这些虚线上的□标记及实线上的●标记表示纵轴的数值相对于横轴的数值的位置，为了区分且为了方便而用□标记和●标记表示。此外，后述的图8、图10、图14、图20、图24、图26、图28、图29也一样，单点划线上的△标记、双点划线上的×标记也一样。

另外，以下，在本实施方式中，“高仰角”例如是指仰角0°～30°的范围，“中仰角”例如是指仰角30°～60°的范围，“低仰角”例如是指仰角60°～90°的范围。

如图6所示，天线装置A的增益从仰角0°(4.3dBic)逐渐下降，并在仰角30°时下降至2.3dBic。之后，天线装置A的增益随着仰角变大而上升，在仰角50°时变成2.7dBic，并再次下降。因此，在天线装置A中，具有在高仰角(例如30°)时增益恶化的指向性。

另一方面，天线装置10的增益从仰角0°的天顶方向(5.7dBic)随着仰角变大而逐渐下降，并不包括增益上升的点。

另外，天线装置A的仰角0°～60°的平均增益为大致3.0(≈2.99)dB，但是天线装置10的仰角0°～60°的平均增益为大致3.8dB，增大了0.8dB。因此，天线装置10例如作为接收从卫星发送的电波的天线装置而改善了中高仰角时的平均增益，具有理想的指向性。

这样，通过在贴片天线30的周围设置无源的缝隙25～28，中高仰角时的贴片天线30的增益得到改善，并且提高了指向性。其结果是，贴片天线30例如能够高效地接收来自卫星的到来电波。

＜＜＜关于缝隙的形状、设置条件的变更＞＞＞

接着，说明变更缝隙的形状、设置条件(长度L、距离D、配置、数量)后的情况。此外，也可以变更两个以上的以下说明的条件并组合应用。例如，也可以变更设置条件中的缝隙的长度L和缝隙的数量这两个条件，还可以变更长度L、距离D和配置这三个条件。

＝＝变更缝隙的长度L后的情况＝＝

在此，对变更缝隙25～28的长度L后的情况下的天线装置10a的特性进行验证。此外，在此使四个缝隙25～28的长度L全部以相同的方式变化。另外，除缝隙25～28的长度L以外的天线装置10a的各种条件(例如缝隙的长度W和距离D)等与上述规定条件相同。

图7是表示天线装置10a的仰角0°～60°的平均增益(dB)与缝隙25～28的长度L的关系的图。如图7所示，当长度L为44mm、49mm时，在达到使用波长的大致3λ/8之前，天线装置10的仰角0°～60°的平均增益略小于不具有缝隙情况下的平均增益(大致3.0dB)。

另一方面，当长度L为54mm(使用波长的大致7/16)时，由于天线装置10的仰角0°～60°的平均增益为3.1dB，所以大于不具有缝隙的情况下的平均增益(大致3.0dB)。

而且，当长度L为64mm(使用波长的大致1/2)时，天线装置10的仰角0°～60°的平均增益为峰值(3.65dB)，当长度L从64mm增加时，平均增益逐渐下降。但是，例如即使在增加至94mm(使用波长的大致4/3)的情况下，天线装置10的仰角0°～60°的平均增益也是3.3dB，也大于不具有缝隙的情况下的平均增益(大致3.0dB)。

图8是表示无缝隙、缝隙长度L＝54mm、缝隙长度L＝94mm的各情况下的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。此外，“无缝隙”的结果与上述图6的天线装置A的结果相同。

如图8的实线所示，在长度L为54mm的天线装置10a中，与虚线(无缝隙)相比，高仰角范围的增益得到了改善。进一步地，如图8的单点划线所示，与虚线(无缝隙)相比，长度L＝94mm的高仰角的增益进一步得到了改善。这样，基于图7，当使长度L在54mm～94mm之间变化时，与不设置缝隙的情况相比，能够改善天线装置10a的中高仰角的平均增益，并获得理想的指向性。

＝＝变更距离D后的情况＝＝

接着，对使缝隙25～28的设置条件中的距离D变化后的情况下的天线装置10b的特性进行验证。此外，在此使四个缝隙25～28的距离D全部相同地变化。另外，除距离D以外的天线装置10b的各种条件(例如缝隙的长度L、长度W等)与上述规定条件相同。

图9是表示天线装置10b的仰角0°～60°的平均增益(dB)与缝隙25～28的距离D的关系的图。在此，使距离D以每5mm为单位在34mm(使用波长的大致1/4波长)～94mm(使用波长的大致3/4)之间变化。

在距离D为34mm的情况下，仰角0°～60°的平均增益为3.03dB，大于无缝隙情况下的平均增益(2.99dB)。而且，在距离D为49mm(使用波长的大致3/8)时，仰角0°～60°的平均增益为3.95dB，成为最高。之后，当使距离D从49mm逐渐增加时，仰角0°～60°的平均增益缓缓减少。但是，距离D为94mm(使用波长的大致3/4)的仰角0°～60°的平均增益为3.52dB，成为比无缝隙情况下的平均增益(2.99dB)高的值。

另外，图10是表示无缝隙、距离D＝34mm、距离D＝94mm的各情况下的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。此外，“无缝隙”的结果与上述图6的天线装置A的结果相同。

如图10的实线所示，在距离D为34mm的天线装置10b中，与虚线(无缝隙)相比，高仰角范围的增益得到了改善。进一步地，如图10的单点划线所示，与虚线(无缝隙)相比，距离D＝94mm的高仰角的增益进一步得到了改善。这样，基于图9，当使距离D在34mm～94mm之间变化时，与不设置缝隙的情况相比，能够改善天线装置10b的中高仰角的平均增益，并获得理想的指向性。

＝＝变更缝隙的配置后的情况＝＝

在此，对在底板20上变更四个缝隙的配置后的情况进行说明。此外，在此除四个缝隙25～28的配置以外的天线装置的各种条件(例如缝隙的长度L、长度W和贴片天线30的尺寸等)与上述规定条件相同。另外，虽详见后述，但此处配置的变更例如包括四个缝隙各自变更距离D的情况、和在保持距离D的同时使四个缝隙的位置旋转的情况。

图11是分别使缝隙25～28的距离D变化后的天线装置100的俯视图。天线装置100中，将从中心点35p到缝隙25的距离D1设为74mm，将到缝隙26的距离D2设为64mm。另外，将从中心点35p到缝隙27的距离D3设为94mm，将到缝隙28的距离D4设为84mm。

图12是与图11同样地分别使缝隙25～28的距离D变化后的天线装置101的俯视图。在图12的天线装置101中，从图11的配置更改了距离D1、D3。具体地天线装置101中，将距离D1设为94mm，将距离D3设为74mm。另一方面，距离D2、D4分别为64mm、84mm。

图13是以使缝隙的长边方向相对于辐射元件35的各边平行的方式配置四个缝隙的天线装置102的俯视图。此外，在图13的天线装置102中，离四个缝隙的距离D并未从天线装置100的距离D(＝64mm)发生变更，而是变化了缝隙25～28的配置角度。

具体而言，以使缝隙25的长边方向的边的中心位于从辐射元件35的中心点35p向X轴正方向仅离开距离D的位置的方式设置缝隙25。另外，关于缝隙26～28，也与缝隙25同样地设置。

缝隙26设于从中心点35p向Y轴正方向仅离开距离D的位置，缝隙27设于从中心点35p向X轴负方向仅离开距离D的位置。另外，缝隙28设于从中心点35p向Y轴负方向仅离开距离D的位置。其结果是，在天线装置102中，缝隙25～28各自中的与中心点35p相交的点在以中心点35p为中心并将半径设为距离D的底板20正面的理论上的圆上每隔90°配置一个。

在此，天线装置100～102各自的仰角0°～60°的平均增益的计算结果为3.63dB、3.72dB及3.67dB，均大于天线装置A的仰角0°～60°的平均增益(2.99dB)。

另外，图14是表示无缝隙(天线装置A)、天线装置100～102的各情况下的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。在图14中，虚线是无缝隙(天线装置A)的波形，实线、单点划线及双点划线分别是天线装置100～102的波形。

如图14所示，在高仰角时，天线装置100～102的增益分别大于天线装置A的增益。而且，天线装置100～102的增益分别随着仰角从天顶角变大而逐渐变小。因此，即使在使用变更缝隙25～28的配置后的天线装置100～102的情况下，也能改善天线装置100～102的中高仰角的平均增益，并获得理想的指向性。

＝＝变更缝隙的数量后的情况＝＝

在此，对变更设于底板20上的缝隙的数量后的情况进行说明。此外，在此除缝隙的数量以外的天线装置的各种条件(例如缝隙的长度L、长度W和贴片天线30的尺寸等)与上述规定条件相同。

图15是具有一个缝隙的天线装置110的俯视图。在天线装置110中，仅设有缝隙25～28中的缝隙26。图16至图18是具有两个缝隙的天线装置111～113的俯视图。

在图16的天线装置111中，设有缝隙25～28中的、在X轴正方向上相邻的缝隙25、26。在图17的天线装置112中，设有缝隙25～28中的、在Y轴正方向上相邻的缝隙26、27。

另外，在图18的天线装置113中，以隔着辐射元件35的中心点35p相对的方式设有缝隙25～28中的缝隙26、28。

图19是具有三个缝隙的天线装置114的俯视图。在天线装置114中，设有缝隙25～28中的三个缝隙26～28。

以下的表是表示缝隙的数量与天线装置的仰角0°～60°的平均增益的计算结果的关系的表。从该表中可知，与无缝隙情况下(天线装置A)的仰角0°～60°的平均增益相比，具有至少一个缝隙的天线装置的平均增益变大。

表

缝隙的数量(天线装置)	仰角0°～60°的平均增益(dB)
		无(天线装置A)	2.99
一个(天线装置110)	3.15
		两个(天线装置111)	3.65
两个(天线装置112)	3.57
		两个(天线装置113)	3.05
三个(天线装置114)	3.53

图20是表示无缝隙、天线装置110、111、114的各情况下的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。在图20中，虚线是无缝隙(天线装置A)的波形，实线、单点划线及双点划线分别是天线装置110、111、114的波形。此外，在此为了方便而图示了缝隙的数量为两个的天线装置111～113中的天线装置111。

如图20所示，在高仰角时，天线装置110、111、114的增益分别大于天线装置A的增益。而且，天线装置110、111、114的增益分别随着仰角从天顶角变大而逐渐变小。因此，通过在天线装置的贴片天线30的周围设置至少一个缝隙，能够改善天线装置的中高仰角的平均增益，并提高指向性。

＜＜＜其他实施方式＞＞＞

在此，针对接收两个频带的电波的天线装置，对设有缝隙的情况的一例进行说明。

图21表示接收两个频带的电波的天线装置200的俯视图。天线装置200构成为包括圆形的底板300、和贴片天线400。

底板300是直径为1m的圆形金属板。在底板300的大致中央设有贴片天线400，在贴片天线400的周围设有缝隙310～313。缝隙310～313与缝隙25同样是具有长边方向上的长度为L、短边方向上的长度为W的四边形的开口(孔)。此外随后详述缝隙310～313。

贴片天线400例如是接收用于GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)的1.2GHz及1.6GHz频带的电波的天线。GNSS用的贴片天线400能够使用通常的一级贴片天线、层叠式的二级贴片天线或使用金属板的贴片天线等各种构造的贴片天线。此外，省略贴片天线400的详细构造的说明。另外，贴片天线400使用与贴片天线30安装于底板20上的构造相同的构造，并安装于底板300上。

在图21中，为了方便，仅对贴片天线400所包括的两个辐射元件(1.2GHz用的辐射元件及1.6GHz用的辐射元件)中的1.2GHz用的辐射元件410标注了附图标记。

缝隙310形成在从大致四边形的辐射元件410的中心点410p向X轴正方向仅离开距离D10的位置。另外，在本实施方式中，以缝隙310的两条长边方向的边中的辐射元件410侧的边的中点位于从中心点410p向X轴正方向延伸的轴上的方式将缝隙310设于底板300上。

此外，在本实施方式中，以使中心点410p与XY平面上的贴片天线400的中心一致的方式设计了贴片天线400。因此，“贴片天线400的中心”也变成中心点410p。

缝隙311～313与缝隙310同样地形成在底板300上。具体而言，缝隙311设于从辐射元件410的中心点410p向Y轴正方向仅离开距离D11的位置，缝隙312设于从辐射元件410的中心点410p向X轴负方向仅离开距离D12的位置。另外，缝隙313设于从辐射元件410的中心点410p向Y轴负方向仅离开距离D13的位置。

虽详见后述，但在天线装置200中，与天线装置10同样地，例如通过调整缝隙310～313的长度L和距离D10～13，能够改善贴片天线400接收的电波的指向性。

＝＝天线装置B(无缝隙的情况)＝＝

在此，首先计算了天线装置200的比较例的天线装置(以下称为天线装置B)的增益。此外，天线装置B(未图示)是指未在天线装置200中设置四个缝隙310～313的天线装置。

图22是表示天线装置B中的频率与增益的关系的图。如图22所示，天线装置B的增益在1.2GHz附近和1.6GHz附近变大。因此，通过使用这种天线装置B，能够接收GNSS用的两个频带(1.2GHz频带、1.6GHz频带)的电波。

以下，在本实施方式中，将GNSS用的两个频带中的1.2GHz频带的频率称为“第1频带”，将1.6GHz频带的频率称为“第2频带”。

＝＝天线装置200a＝＝

天线装置200a是能够使第1频带的电波的增益更高的天线装置200的一个形态。在天线装置200a中，将缝隙310～313的长度L分别设为第1频带的使用波长的大致1/2，将长度W设为与长度L相比足够短的长度。

在此，第1频带的使用波长例如是与第1频带的中心频率(例如大致1246MHz)对应的波长。因此，由于此处的使用波长λ为大致240mm，所以长度L为大致120mm。

另外，在本实施方式中，虽然将长度W例如设为5mm，但并不限于此，只要是与120mm相比足够短、且缝隙310～313能够辐射(或反射)第1频带的电波的长度即可。

另外，在天线装置200a中，将距离D10～D13例如分别设为第1频带的使用波长的大致1/2的长度(120mm)。此外，虽然距离D10～D13相同，但并不限于此，如利用图9所说明的那样，只要处于使用波长的大致1/4～大致3/4的范围内即可。

图23是表示天线装置200a的频率与增益的关系的图。如图23所示，天线装置200a中1.2GHz频带的增益大于1.6GHz频带的增益。

另外，图24是表示天线装置200a的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。在图24中，虚线是无缝隙(天线装置B)的波形，实线是天线装置200a的波形。

如图24所示，在高仰角时，天线装置200a的增益大于天线装置B的增益。而且，天线装置200a的增益随着仰角从天顶角变大而逐渐变小。另外，天线装置200a的仰角0°～60°的平均增益的计算结果为1.64dB，大于天线装置B的仰角0°～60°的平均增益(0.6dB)。

因此，通过在天线装置200a的贴片天线400的周围设置长度L与第1频带的使用波长相应的缝隙310～313，能够改善第1频带的中高仰角的平均增益，并提高指向性。

＝＝天线装置200b＝＝

天线装置200b是能够使第2频带的电波的增益更高的天线装置200的一个形态。在天线装置200b中，将缝隙310～313的长度L分别设为第2频带的使用波长的大致1/2，将长度W设为与长度L相比足够短的长度。

在此，第2频带的使用波长例如是与第2频带的中心频率(例如大致1602MHz)对应的波长。因此，由于此处的使用波长λ为大致187mm，所以长度L为大致94mm。

另外，在本实施方式中，虽然将长度W例如设为5mm，但并不限于此，只要是与94mm相比足够短、且缝隙310～313能够辐射(或反射)第2频带的电波的长度即可。

另外，在天线装置200b中，将距离D10～D13例如分别设为第2频带的使用波长的大致1/2的长度(94mm)。此外，虽然距离D10～D13相同，但并不限于此，如利用图9所说明的那样，只要处于使用波长的大致1/4～大致3/4的范围内即可。

图25是表示天线装置200b的频率与增益的关系的图。如图25所示，天线装置200b中1.6GHz频带的增益大于1.2GHz频带的增益。

另外，图26是表示天线装置200b的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。在图26中，虚线是无缝隙(天线装置B)的波形，实线是天线装置200b的波形。

如图26所示，在高仰角时，天线装置200b的增益大于天线装置B的增益。而且，天线装置200b的增益随着仰角从天顶角变大而逐渐变小。另外，天线装置200b的仰角0°～60°的平均增益的计算结果为2.29dB，大于天线装置B的仰角0°～60°的平均增益(1.35dB)。

因此，通过在天线装置200b的贴片天线400的周围设置长度L与第2频带的使用波长相应的缝隙310～313，能够改善第2频带的中高仰角的平均增益，并提高指向性。

＝＝天线装置200c＝＝

天线装置200c是能够使第1及第2频带的电波的增益更高的天线装置200的一个形态。在天线装置200c中，将缝隙310～313中的、例如缝隙310、311的长度L分别设为第1频带的使用波长的大致1/2(大致120mm)。而且，将缝隙312、313的长度L分别设为第1频带的使用波长的大致1/2(大致94mm)。另外，将缝隙310～313设为与上述长度L相比足够短的长度(例如5mm)。

另外天线装置200c中，将距离D10～D13中的距离D10、D11设为第1频带的使用波长的大致1/2长度(大致120mm)，将距离D12、D13设为第2频带的使用波长的大致1/2长度(大致94mm)。

此外，在图21中，为了方便，缝隙310～313的长度L全部以相同的长度描绘，但在天线装置200c中，缝隙310、311的长度L比缝隙312、313的长度L长。同样地，距离D10～D13中的距离D10、D11比距离D12、D13长。

图27是表示天线装置200c的频率与增益的关系的图。如图27所示，在天线装置200c中，1.6GHz频带的增益及1.2GHz频带的增益与图22相比较大。例如，大致1240MHz的频率的增益在图22中为大致3.50dB，相对于此，在图27中则为大致3.75dB。

图28是表示天线装置200c的第1频带的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。在图28中，虚线是无缝隙(天线装置B)的波形，实线是第1频带的波形。

如图28所示，在高仰角时，天线装置200c的增益大于天线装置B的增益。而且，天线装置200c的增益随着仰角从天顶角变大而逐渐变小。另外，天线装置200c的仰角0°～60°的平均增益的计算结果为1.11dB，大于天线装置B的仰角0°～60°的平均增益(0.60dB)。

图29是表示天线装置200c的第2频带的仰角(横轴)与增益(纵轴)的关系的图。在图29中，虚线是无缝隙(天线装置B)的波形，实线是第2频带的波形。

如图29所示，在高仰角时，天线装置200c的增益大于天线装置B的增益。而且，天线装置200c的增益随着仰角从天顶角变大而逐渐变小。另外，天线装置200c的仰角0°～60°的平均增益的计算结果为1.73dB，大于天线装置B的仰角0°～60°的平均增益(1.35dB)。

因此，通过在天线装置200c的贴片天线400的周围设置长度L与第1频带的使用波长相应的缝隙310、311、和长度L与第2频带的使用波长相应的312、313，能够改善第1及第2频带的指向性。

＝＝金属部＝＝

在上述的天线装置10、200中，缝隙形成在底板20、300上，但并不限于此。例如，也可以针对设于天线装置10的贴片天线30周围且与底板20不同的金属部，形成至少一个上述的无源的缝隙。例如，也可以将贴片天线30设于树脂上，并在贴片天线30的周围设置至少一个设有缝隙的金属部(例如金属板)。即使在这种情况下，该缝隙也是无源的。这样，通过使用底板20或金属部，当在贴片天线30的周围设置缝隙时，包括贴片天线30的天线装置的中高仰角的平均增益得到改善，且指向性会提高。

＝＝缝隙的配置方向＝＝

另外，例如在天线装置10中，缝隙25～28各自的长边方向分别配置为相对于圆C的点P1～P4的切线平行，但并不限于此。在天线装置10中，缝隙25～28各自的长边方向只要是，即使在相对于圆C的点P1～P4的切线不平行的情况下也能够改善天线装置10的指向性的方向即可。

＜＜＜＜总结＞＞＞＞

以上，说明了本实施方式的天线装置。例如，在天线装置112中，在1/4～3/4的范围内且是在贴片天线30的周围设有一个缝隙26。在这种情况下，缝隙26能够在使天线装置112的高仰角的增益增加的同时改善指向性。另外，在天线装置112中，缝隙26设于底板20上，但也可以设于上述的与底板20不同的金属部。即使在这种情况下，也能获得同样的效果。

另外，在本实施方式的天线装置10中，在贴片天线30周围的底板20上设有缝隙，但作为对象的天线也可以不是贴片天线。例如，即使在板状天线或线状天线的周围设置缝隙，也能获得与本实施方式同样的效果。

另外，本实施方式中，缝隙在贴片天线30的周围从贴片天线30的中心起设于能够改善贴片天线30的指向性的范围内(以下称为“规定范围内”)。此外，“规定范围”例如基于贴片天线30接收的电波(信号)的使用波长、底板的面积、贴片天线30的构造等来确定。

另外，天线装置10具有包括电介质部件34及辐射元件35的贴片天线30作为天线。这样通过在贴片天线30的周围设置缝隙，能够在使天线装置10的中高仰角的平均增益增加的同时提高指向性。

另外，例如缝隙25的形状是长边方向上的长度为L且短边方向上的长度为W的四边形。例如，作为缝隙的形状，也能使用椭圆或十字的形状，但通过设为四边形能够容易加工底板20。

另外，例如缝隙25～28的长边方向上的长度L是使用波长λ的大致1/2。通过将缝隙25～28的长度L设为这种长度，例如如图7所示，能够在使天线装置10的中高仰角的平均增益进一步增加的同时提高指向性。

另外，在天线装置10中，如图9所示，将缝隙25～28从中心点35p(贴片天线30的中心)起设于使用波长λ的大致1/4以上且大致3/4以下的位置。因此，通过在这种范围内设置缝隙25～28，与无缝隙的情况相比，能够改善天线装置10的中高仰角的平均增益，并提高指向性。

另外，如图1及图16至图19所示，天线装置10具有多个缝隙，由此，能够改善中高仰角的平均增益，并提高指向性。

另外，贴片天线30是接收卫星数字音频广播业务的卫星信号的天线。通过在这种贴片天线30的周围设置本实施方式的缝隙，贴片天线30能够更高精度地接收卫星信号。

此外，在本实施方式中，贴片天线30的中心与中心点35p一致，但两者也可以不同。在那种情况下，也可以将贴片天线30的中心作为距离D的起点来设置缝隙。

上述的实施方式是为了易于理解本发明，而不是为了限定解释本发明。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。

在本实施方式中，由于“车载”的意思是能够载于车辆，所以并不限于安装在车辆上，也包括被带入车辆内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、不具有车轮的建筑机械、农机、船舶等移动体。

附图标记说明

10、100～102、110～114、200、200a～200c 天线装置

20、300 底板

21 台座部

25～28、310～313 缝隙

30、400 贴片天线

31、33 图案

31a 电路图案

31b 接地图案

32 电路基板

34 电介质部件

35 辐射元件

35a～35d 边

35p、410p 中心点

40 屏蔽罩

41 贯穿孔

42 馈电线

43a 馈电点

45 同轴线缆

45a 信号线

45b 编组

45c 焊锡。

Claims (10)

1.一种天线装置，其特征在于，具有：

天线，其具有能够接收规定频带的信号的辐射元件；和

金属部，其具有设于所述天线周围的至少一个无源的缝隙。

2.一种天线装置，其特征在于，具备：

底板；和

设于所述底板的天线，

所述底板具有形成在所述天线周围的至少一个无源的缝隙。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述缝隙设于所述天线周围的规定范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述天线具有：

电介质部件；和

设于所述电介质部件的辐射元件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述缝隙的形状是具有长边方向和短边方向的四边形。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其特征在于，

所述长边方向上的长度是期望频带的波长的大致1/2。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述缝隙从所述天线的中心起设于期望频带的波长的大致1/4以上且大致3/4以下的位置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线装置，其特征在于，

在所述天线的周围设有多个所述缝隙。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述天线是接收卫星信号的卫星用天线。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的天线装置，其特征在于，

所述天线是贴片天线。