CN203859223U - 微带天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够抑制制造成本增大且朝相异二个方向以上发射电磁波的微带天线。微带天线的构成包含：一介电体基板10，为由折曲的平板形状所构成，二个以上放射图样2，为用于放射电磁波，连接图样3，其构成为与放射图样2互相连接，而自共同的给电点4对该放射图样2分别给电。其中放射图样2与连接图样3为由形成于介电体基板10上的微带线路所构成，介电体基板10为用为使连接图样3为交叉于棱线5的折曲的平板形状所构成，且具有方向互为相异的二个以上的放射面10a～10c。

Description

微带天线

技术领域

本实用新型涉及一种微带天线，特别是一种于介电体基板上形成用于放射电磁波的放射图样的微带天线，例如，能使用于利用微波频带及毫米频带的电波的通讯等的微带天线的改良。 

背景技术

微带天线为利用形成于介电体基板上的微带线路(micro strip line，MSL)以进行收发微波频带及毫米频带的电波的小型轻量天线，作为监视雷达用天线与通讯用天线而使用。例如，MSL为由一略直线状的给电线路、一沿着给电线路而配置的复数个放射元件、以及一通过介由介电体层而形成的接地层所构成。 

现有的微带天线为将构成MSL的放射图样及给电点予以形成于介电体基板前侧面，且于介电体基板的背面侧具有形成接地层的平面天线，而仅能在与于介电体基板为交叉的一个方向放射电磁波(例如专利文献1)。因此，如要在相异二个方向以上放射电磁波，则需要在面对相互的不同方向予以配置复数个微带天线，而需要对该些微带天线予以供给高频信号。 

也就是说，如要在二个以上的方向放射电磁波，则势必要制造复数个介电体基板，而有制造成本增大的问题。另外，经由将高频信号分配至每个介电体基板而供给至各个微带天线的情形时，会有使得连接高频电路与微带天线之间的传送线路的结构为复杂化的问题。 

另一方面，在将高频信号分配于任一个介电体基板而供给于微带天线的情形时，在介电体基板间需要相互连接MSL，因此势必要另外设置用于MSL连接用的插头。如此一来不仅造成生产成本增大，同时也会产生电力损失过大的问题。 

[先前技术文献] 

专利文献1：日本特开2013－31064号公报。 

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种能够抑制制造成本且朝相异二个以上方向发射电磁波的微带天线。 

本实用新型的另一目的为提供一种能将简化高频电路之间的连接并抑制电力损失的微带天线。 

为解决上述问题，本实用新型的第一种实施方式的微带天线，具有二个以上的放射图样，为用于放射电磁波，连接图样，为与该放射图样互相连接，而自共同的给电点对放射图样分别给电，其中放射图样与连接图样为由形成于介电体基板上的微带线路所构成，介电体基板为由用于使该连接图样为交叉于棱线的折曲的平板形状所构成，且具有方向互为相异的二个以上的放射面所构成。 

此微带天线通过折曲介电体基板而形成方向互为相异的二个以上的放射面，该些放射面上分别形成有放射图样。因此，相较于分别成形于相异的介电体基板上的二个以上的放射面的情形，既能抑制制造成本的同时也可使其小型化。且没有必要将二个以上的介电体基板与高频电路连接亦能抑制电力损失。再者，使用与棱线交叉的连接图样，通过二个以上的放射图样与共同的给电点相连接，而于各个放射图样设置给电点，相较与高频电路相连接的二个以上的给电点的情形更能抑制制造成本及电力损失。 

本实用新型的第二种实施方式的微带天线，加上上述构成，放射面为细长形状所构成，通过放射图样为由位于放射面的长度方向延伸的略直线状的给电线路、以及沿着给电线路所配置的二个以上的放射元件所构成。 

通过此种构成，各放射面的面积受到抑制，在各放射面上由二个以上的放射元件所构成而形成数组天线，能在与该放射面交叉的方向形成具有精准指向性的天线。 

本实用新型的第三种实施方式的微带天线，加上上述构成，该些放射面皆为由与棱线略平行的方向作为长度方向的细长形状所构成。通过此种构成，能将介电体基板的棱线交叉方向的尺寸予以小型化。 

本实用新型的第四种实施方式的微带天线，加上上述构成，该些放射面皆为由与棱线交叉的方向作为长度方向的细长形状所构成。通过此种构成，能将介电体基板的棱线方向的尺寸予以小型化。 

本实用新型的第五种实施方式的微带天线，加上上述构成，介电体基板为无机纤维氟系树脂基板。通过此种构成，能够确保介电体基板的机械强度并降低其介电损失。 

本实用新型的第六种实施方式的微带天线，加上上述构成，介电体基板为形成有覆盖背面的接地层，而于接地层中的棱线的对向位置形成有一细缝而为构成。通过此种构成，介电体基板能沿着棱线而容易折曲加工。 

经由本实用新型的微带天线，能抑制制造成本且能朝相异二个以上不同方向发射电波。 另外，不需要二个以上的介电体基板连接至高频电路，因此能简化与高频电路的连接，并抑制电力损失。 

附图说明

图1系显示根据本实用新型的一实施例的微带天线1的一构成例的立体图。 

图2系显示图1的微带天线1的制造处理的一例的立体图，系显示介电体基板10的折曲处理 

图3系显示图2的介电体基板10的构成例的剖面图。介电体基板10沿A－A切断线切断时的切断面。 

图4系显示图1微带天线1的指向特性的一例的示意图，显示放射增益的垂直分布B1及水平分布B2。 

图5系显示图1的微带天线1收容于薄型机身110内的电子设备100的一例的示意图。 

图5a系显示电子设备100的立体图。 

图5b系显示电子设备100沿C－C切断线切断时的剖面图。 

图6系显示微带天线1的其他构成例的立体图。 

图6a～图6c分别为显示介电体基板10上形成有二个放射面10a、10b的状况的示意图。 

图7系显示微带天线1的其他构成例的立体图。 

其中： 

1     微带天线 

2     放射图样 

21    给电线路 

22    放射元件 

3     连接图样 

4     给电点 

5     棱线 

10    介电体基板 

10a   放射面 

10b   放射面 

10c   放射面 

11    介电体层 

12    接地层 

100   电子设备 

101   显示设备 

102   电路基板 

103   电池 

104   操作键 

110   薄型机身 

具体实施方式

<微带天线1> 

图1为显示根据本实用新型的一实施例的微带天线1的一构成例的立体图。微带天线1为适合用来传送或者接收特高频(Ultra High Frequency，UHF)以上的频带的电波的小型轻量的天线，能作为通讯用或雷达用的天线使用。尤其此微带天线1特别适合收发毫米频(30～300GHz频率)的电波。 

此微带天线1由：折曲的平板形状所构成的介电体基板10、形成于介电体基板10上的二个以上放射图样2、以及连接图样3所构成。 

介电体基板10具有一天线基板，天线基板为由相对介电常数小的介电体所构成的介电体层11、以及由导体构成的接地层12所构成。在介电体层11上形成有放射图样2及连接图样3。接地层12为由覆盖介电体基板的全体背面而形成的接地板所构成。 

放射图样2为用于放射电磁波的电极图样，且由发送高频信号的给电线路21、及将高频信号放射至自由空间的放射元件22所构成。连接图样3为与放射图样2互相连接，且为用于自共同的给电点4对放射图样2个别给电的电极图样。在此，连接图样3成为连接给电点4至放射图样2的分歧电路，当高频信号输入至给电点4时，高频信号各别分配至放射图样2，而供给至放射图样2的一端。 

放射图样2及连接图样3皆为对向于夹着介电体层11的接地层12配置，而构成有MSL。给电点4连接于高频电路(图未示)。给电点4与高频电路之间的连接能使用公知的方法进行。举例来说，将经导波管或带状线以电磁结合的匹配组件作为给电点4而设置，而使微带天线1与高频电路之间能以低损失进行电力输送。 

在此微带天线1中，通过连接图样3为交叉于棱线5而使介电体基板10弯折，而形成有三个放射面10a～10c及二个棱线。也就是说，通过与棱线5作交叉的平面而切断介电体基板 10时的切断面为以略ㄇ字形状所构成。如考虑介电损失，介电体基板10的厚度以25μm为佳。 

放射面10a～10c皆为由与棱线5略平行的方向作为长度方向的细长形状所构成的基板面，配置有至少一个放射图样2。各放射面10a～10c的方向皆互为相异，通过棱线5而互相邻接。也就是说，放射面10a及放射面10b将其中一个棱线5夹置于其中而互相邻接地配置，再者，放射面10b及放射面10c将另一方的棱线5夹置于其中而予以互相邻接地配置。由于发送电磁波的各放射面10a～10c的方向皆互为相异，而能发射二个以上相异方向的电磁波。 

又，各放射图样2中的给电线路21为放射面10a～10c的长度方向延伸的略直线状的传送线路所构成，沿着给电线路21配置有二个以上的放射元件22。也就是说，各放射面10a～10c的放射图样2为形成一平面数组天线，且通过配置用于自复数个放射元件22所放射的电磁波为互相干涉而彼此加强的各放射元件22，使在与放射面10a～10c交叉的特定方向具有精准指向性。 

给电线路21为以固定宽度延伸的直线形状的区域所构成，其一端连接连接图样3。放射元件22为以扩展给电线路21的线宽的形状而构成，例如，自给电线路21的侧边所突出的矩形形状的区域所构成。放射元件22自给电线路21的侧边所突出的长度为对应共振电磁波的波长来决定。 

在此例中，各放射面10a～10c为由其中一个或二个长边作为棱线5的略矩形形状的基板面所构成，邻接的放射面为互相的以略直角而交叉。通过此种介电体基板10经弯折使放射面间的交叉角度成为略直角，能使放射面10a～10c的长度方向的垂直的平面内互相正交的三个方向各别具有精准指向性。 

另外，各放射面10a～10c配置有一个放射图样2，放射图样2的一端经由连接图样3而连接。也就是说，自放射图样2的一端给电至另一端，对于各放射图样2，给电方向为一致。 

另外，给电点4设置于中央的放射面10b。具体来说，连接图样3的一部分向着放射面10b的短边而延伸形成，而自介电体基板10的端面露出，短边附近配置有给电点4。再者，连接图样3亦可不予自介电体基板10的端面露出。 

<介电体基板10的折曲处理> 

图2为显示图1的微带天线1的制造处理的一例的立体图，其显示将前侧面形成有放射图样2及连接图样3的介电体基板10予以折曲的处理。又图3为显示图2的介电体基板10的构成例的剖面图，其显示有介电体基板10沿A－A切断线切断时的剖面。 

微带天线1为通过于介电体基板10的前侧面形成放射图样2及连接图样3后，为了要在前面侧形成连接介电体基板10的对向端面间的棱线而将介电体基板10予以折曲而制成。 

介电体基板10的介电体层11为由具有适度的刚性及可曲折加工的树脂构件所构成。例如介电体层11为由相对介电常数较小、能够降低介电损失的氟系树脂所构成。此处所谓氟系树脂系指所有含氟的树脂，而各种的氟系树脂都能够使用。例如使用聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)形成介电体层11。 

此处为了确保机械强度，介电体层11由含有无机纤维的含氟树脂所构成。无机纤维为玻璃纤维或碳纤维等，介电体层11为以此种由无机纤维所加强的含氟树脂构件所构成。又构成介电体层11的树脂构件亦可使用聚酰亚胺树脂(PI)或液晶聚合物(LCP)。 

此种介电体基板10，为通过一或二个以上的预浸料(Prepreg)与二片铜箔堆栈，于高温真空下以冲压加工所形成。预浸料为片状构件，是长形的玻璃布经过浸渍处理、烧成处理及切割处理所制造。浸渍处理为将玻璃布浸渍于氟系树脂的处理。烧成处理为经由加热使氟系树脂熔融或软化而覆盖于玻璃布的处理。切割处理为将玻璃布切割为适当的大小及形状的处理。 

另一方面，接地层12通过其中一个铜箔所形成，通过其他的铜箔形成放射图样2及连接图样3。放射图样2及连接图样3为利用光蚀刻将铜箔所构成的金属膜予以图样化而形成。 

于此例中，在略矩形形状的介电体基板10上形成有三个放射图样2及一个连接图样3。放射图样2及连接图样3中的线宽、放射元件22的形状及大小、放射图样2中放射元件22的数量、配置及间隔、以及介电体层11的厚度等，为对应所要求的放射特性所决定。 

放射图样2及连接图样3形成后的介电体基板10于折曲处理中，介电体基板10经弯折而于前面侧形成棱线、背面侧形成谷线。此时通过调整放射面10a～10c间的交叉角度，而能任意控制电波的放射方向。 

图4为显示图1的微带天线1的指向特性的一例的示意图，其显示以中央的放射面10b作为垂直，二端的放射面10a、10b作为水平的状态下测得的放射增益的垂直分布B1及水平分布B2。图中横轴为角度(deg)、纵轴为增益(dB)，而显示垂直分布B1及水平分布B2。前述增益系以均向天线为基准的绝对增益。 

此测定所使用的微带天线1的介电体层11的厚度为0.126mm，相对介电常数为2.22，构成放射图样2或连接图样3的金属膜的厚度为12μm。 

垂直分布B1为于与放射面10a～10c的长度方向为垂直的铅垂面中，以放射面10b的法线方向为0°，仰角方向为正方向所表现的增益分布，而于0°、+90°及－90°的位置出现有峰值(峰值为约10dB)。也就是说，可得知此微带天线1为相关于前述铅垂面而于朝放射面10b的正面方向、铅直方向的上方向及下方向具有精准指向性的放射特性的天线。 

水平分布B2系为于水平面内，以放射面10b的法线方向为0°，另一方的方向为正方向所表现的增益分布，而于0°的位置出现有主波的波峰(峰值为约10dB)，+90°及－90°的位置存在有渐近线(增益为－40dB以下)。也就是说，可知微带天线1为相关于水平面而于放射面10b的正面方向具有精准指向性的放射特性的天线。 

<可携式的电子设备100> 

图5为显示让图1的微带天线1收容于薄型机身110内的电子设备100的一例的示意图。于图5a显示电子设备100的立体图，图5b则显示电子设备100沿C－C切断线切断时的剖面。此图中以薄型机身110的长度方向作为x方向，垂直于显示画面的方向作为z方向。 

此电子设备100为可携式电话机、PDA(Personal Digital Assistant)、平板装置以及游戏机等可携式的薄型机身110所构成的终端装置，于薄型机身110设置有具有显示画面的显示设备101及操作键104。薄型机身110由纵长且薄的长方体形状构成。显示设备101及操作键104为设置于薄型机身110的前侧面。 

薄型机身110内收容有：设置有用于通信的高频电路等的电路基板102、以及对于高频电路或显示设备101等予以供给电源的电池103。例如，若将微带天线1经配置而使放射面10a～10c分别朝向电路基板102或电池103的主面及端面，则可于薄型机身110内狭小的空隙中收容微带天线1。因此，使得可朝二个方向以上放射电磁波的电子机器100能够小型化。 

此例中，微带天线1配置于薄型机身110的长度方向上与操作键104相反侧的端部，经设置而将电路基板102及电池103的边缘予以夹设，能使其具有朝三个方向的精准的指向性。又可自薄型机身110的长度方向上与操作键104为反面侧的端部，朝x方向及z方向放射电波。 

又，关于各放射面10a～10c放射图样2的数量，通过调整放射图样2中放射元件22的数量，可使于x方向及z方向能够通信的距离差别化。例如使x方向的通信距离为5～10m，适合于一边进行画面操作，同时向无线存取点放射电波。又使z方向的通信距离为5～10cm，适合与读写机通信。 

依照本实施例，与将二个以上的放射面分别形成于不同的介电体基板相比，能够抑制制造成本的同时亦能够小型化。又无需将二个以上的介电体基板连接高频电路，能抑制电力损失。进一步而言，通过使用与棱线5交叉的连接图样3，将二个以上的放射图样2连接共通的给电点4，与每个放射图样设置给电点，而于高频电路连接二个以上的给电点的情况相比，能抑制制造成本及电力损失。 

图6为显示微带天线1的其他构成例的立体图，图6中的图6a～6c分别为显示介电体基 板10上形成有二个放射面10a、10b的状况。 

图6a中，放射面10a、10b经配置而夹着相当于其长边的棱线5互相邻接。又放射面10a、10b皆为与棱线5略平行的方向为长度方向的细长形状，并分别形成有一个放射图样2。介电体基板10为于棱线5曲折为略直角，其断面略呈L字形所构成。又连接图样3形成于放射面10a、10b的长度方向的一端，而于放射面10a上于设置的共通的给电点4连接二个放射图样2。通过采用此种构成，使用略平行方向延伸的二个放射图样2，能互相朝不同方向放射电磁波。 

例如将图6a的微带天线1经配置而使放射面10a、10b分别对向电子机器100内的电路基板102或电池103的主面及端面，微带天线1便能收容于电子机器100的薄型机身110内些微的空隙。因此使可朝2个以上方向放射电磁波的电子机器100能够小型化。 

图6b的放射面10a、10b经配置而夹着相当于其短边的棱线5互相邻接。又放射面10a、10b皆为以与棱线5交错的方向为长度方向的细长形状，并分别形成有一个放射图样2。连接图样3形成于棱线5附近，放射面10a上设置的共通的给电点4连接二个放射图样2。通过采用此种构成，使用互相交叉的二个放射图样2，能互相朝不同方向放射电磁波。且能缩短微带天线1的棱线方向的宽度。 

例如将图6b的微带天线1经配置而沿着电子设备100内装的电路基板102或电池103的端面而绕过其顶角，便能使微带天线1在放射面10a、10b分别对向于相互邻接的二个端面的状态下，而收容于电子设备100的薄型机身110内些微的空隙中。因此使二个以上的方向放射电磁波的电子机器100能够小型化。 

图6c显示二个放射面10a、10b之间存在有非放射面10d的状况。放射面10a、10b以及非放射面10d皆为由与棱线5略平行的方向为长度方向的细长形状所构成，放射面10a、10b形成有放射图样2，然而非放射面10d上则没有形成放射图样2。放射面10a与非放射面10d为夹着棱线5互相邻接，又非放射面10d与放射面10b为夹着棱线5互相邻接。 

连接图样3形成于放射面10a、10b以及非放射面10d长度方向的一端，给电点4配置于非放射面10d上。即使采用此种构成，仍可以朝二个以上的方向放射电磁波。 

图7为显示微带天线1其他构成例的立体图，其显示放射图样2一端连接有给电点4，放射图样2的另一端连接有连接图样3的介电体基板10。此微带天线1中，介电体基板10具有互相邻接的二个放射面10a、10b，放射面10a、10b皆为由与棱线5略平行的方向为长度方向的细长形状所构成。 

放射面10a沿棱线5配置有一个放射图样2，放射图样2的一端连接给电点4、放射图样 2的另一端连接有连接图样3。放射面10b沿棱线5配置有一个放射图样2。 

前述连接图样3于给电点4相反侧连接各放射面10a、10b的放射图样2。也就是说放射面10a、10b间放射图样2中的给电方向为相反方向。此种构成能使放射面10a、10b的长度方向具有于垂直平面内中二个不同方向的精准指向性。 

另外本实施例中，虽举例说明了介电体基板10上形成有一个给电点4的状况，本实用新型亦能适用于介电体基板10上设置有二个以上的给电点4。又本实施例中，虽举例说明了各放射面10a～10c形成有一个放射图样2的状况，本实用新型亦能适用于放射面设置有二个以上的放射图样2者。 

例如亦可为放射面内配置有二个互相平行的放射图样2，给电线路21的一端透过连接图样3互相连接的构成。或者亦可为放射面内配置有二个朝彼此的相反方向延伸的放射图样2，透过连接图样3而为互相连接的构成。 

又本实施例中虽举例说明了通过将形成有放射图样2及连接图样3的介电体基板10折曲而制成的状况，本实用新型中微带天线1的制造方法并非以此为限。 

例如亦可为将背面形成有接地层12、前侧面形成有金属膜的介电体基板10经折曲而于前面侧形成棱线后，透过利用光蚀刻将金属膜予以图样化，以形成放射图样2以及连接图样3的构成。或者亦可为将背面形成有接地层12的介电体基板10折曲后于介电体基板10上形成金属膜，将金属膜予以图样化以形成放射图样2以及连接图样3的构成。 

又本实施例中，虽举例说明了形成有覆盖介电体基板10整个背面的接地层12的状况，本实用新型并不将对应放射图样2或连接图样3的构成接地板的接地层12的构成限定于此。例如覆盖介电体基板10背面的接地层12上沿棱线5形成一缝隙。此缝隙为由形成于棱线5对向的位置，平行于棱线5并大致上等幅延伸形状所构成。例如缝隙为自介电体基板10一侧的端面朝向其他侧的端面形成。通过此种缝隙形成于接地层12，能使介电体基板10沿棱线5折曲的加工变的容易。另外，除了自介电体基板10一侧的端面朝其他侧的端面形成一个缝隙，亦可对于同一条棱线5形成二个以上的缝隙，让缝隙所切断的接地层12导通。通过此种构成，能够使介电体基板10沿棱线5折曲的加工变的容易的同时抑制放射特性的劣化。 

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。 

Claims (6)

1.一种微带天线，包含： 

二个以上的放射图样；以及 

连接图样，系与该放射图样互相连接，而自共通的给电点对该放射图样个别给电， 

其中该放射图样与该连接图样系为由形成于介电体基板上的微带线路所构成， 

该介电体基板系为由用于使该连接图样为交叉于棱线的折曲的平板形状所构成，且具有方向互为不同的二个以上的放射面。 

2.根据权利要求1所述的微带天线，其特征在于： 

该放射面为由一细长形状所构成， 

该放射图样，系由位于该放射面的长度方向延伸的略直线状的给电线路、以及沿着该给电线路而配置的二个以上的放射元件所构成。 

3.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于： 

该放射面系皆为由与该棱线略平行的方向作为长度方向的细长形状所构成。 

4.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于： 

该些放射面系皆为由与该棱线交叉的方向作为长度方向的细长形状所构成。 

5.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于： 

该介电体基板为无机纤维氟系树脂基板。 

6.根据权利要求1或2所述的微带天线，其特征在于： 

于该介电体基板系形成有覆盖背面的接地层，而于该接地层中的该棱线的对向位置处形成有一细缝。