TW202230876A - 平面天線 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種可彎折之平面天線。 平面天線包含：介電質基板，其具有沿假想對稱線延伸之端邊；天線部，其與上述介電質基板一起呈平面配置，且具有位於上述假想對稱線上之一邊；供電線路，其設置於上述介電質基板，且具有連接於上述天線部之供電部之一端；及連接器部，其設置於上述介電質基板，且連接於上述供電線路之另一端；且上述供電部位於上述假想對稱線上，上述供電線路之至少一部分之區間自上述假想對稱線離開而設置。

Description

平面天線

本發明係關於一種平面天線。

自先前以來，有包含陶瓷基板、形成於陶瓷基板之表面之單極天線元件、及形成於陶瓷基板之表面且連接於單極天線元件之供電部之共面線路之UWB(Ultra-Wide Band：超寬頻)用之平面單極天線。UWB用之單極天線元件具有具備對稱軸之線對稱之形狀。

又，有藉由設為僅包含如上述般之單極天線元件及共面線路之對稱軸之單側之一半構成而謀求小型化之平面單極天線。即便使用如此般僅具有對稱軸之單側之一半構成之單極天線元件，亦可與使用線對稱之構成之單極天線元件之情形同樣謀求寬帶化，且可用作UWB用之平面單極天線(例如，參考非專利文獻1)。 [先前技術文獻] [非專利文獻]

非專利文獻1：IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION，第58卷，第7期，2010年7月，Miniaturization of Planar Monopole Antenna for Ultrawideband Radios，Mei Sun，Member，IEEE，Yue Ping Zhang，Fellow，IEEE，and Yilong Lu，Member，IEEE

[發明所欲解決之問題]

然而，由於使用僅具有先前之對稱軸之單側之一半構成之單極天線元件的UWB用之平面單極天線形成於陶瓷基板，故無法將各基板彎折利用。

因此，本發明之目的在於提供一種可彎折之平面天線。 [解決問題之技術手段]

本發明之實施形態之平面天線包含：介電質基板，其具有沿假想對稱線延伸之端邊；天線部，其與上述介電質基板一起呈平面配置，且具有位於上述假想對稱線上之一邊；供電線路，其設置於上述介電質基板，且具有連接於上述天線部之供電部之一端；及連接器部，其設置於上述介電質基板，且連接於上述供電線路之另一端；且上述供電部位於上述假想對稱線上，上述供電線路之至少一部分之區間自上述假想對稱線離開而設置。 [發明之效果]

本發明提供一種可彎折之平面天線。

＜實施形態＞ 以下，對應用本揭示之平面天線之實施形態進行說明。於以下，定義XYZ座標系而說明。平行於X軸之方向(X方向)、平行於Y軸之方向(Y方向)、平行於Z軸之方向(Z方向)係互相正交。又，於以下，為便於說明，而有將-Z方向側稱為下側或下，將+Z方向側稱為上側或上之情形。又，所謂俯視係指XY面視。又，於以下，有為容易理解構成而誇大顯示各部之長度、粗細、厚度等之情形。又，平行、直角、正交、水平、垂直、上下等之詞句容許不損及實施形態之效果之程度之偏差。

＜平面天線100之構成＞ 圖1及圖2係顯示實施形態之平面天線100之圖。圖1顯示平面天線100之上表面側，圖2顯示平面天線100之下表面側。圖3係顯示圖1之A-A箭視剖面與B-B箭視剖面之圖。

平面天線100包含基板50、天線元件110、信號線路120、連接器130、及接地層140。基板50為介電質基板之一例，天線元件110為天線部之一例，信號線路120為信號線導體之一例，連接器130為連接器部之一例。

基板50只要為介電質製之基板即可，作為一例為具有可撓性之可撓性基板。作為可撓性基板之基板50例如可由聚醯亞胺製之基板實現。基板50之上表面50A為第1面之一例，基板50之下表面50B為第2面之一例。於基板50之上表面50A設置天線元件110、信號線路120、連接器130，於基板50之下表面50B設置接地層140。

此處，圖1所示之假想對稱線S為包含信號線路120之線路部121之端邊121A之直線，且平行於Y軸。線路部121為連接於天線元件110之供電部115且於Y方向延伸之第1區間之一例。連接於線路部121之供電部115之端部為一端之一例。端邊121A為位於假想對稱線S上之一邊之一例，且為於線路部121之端邊中之-X方向側沿Y方向延伸之端邊。另，關於假想對稱線S予以後述。

基板50作為一例於俯視下為矩形狀，且具有於Y軸方向延伸之長邊方向。基板50之長邊方向為平面天線100之長邊方向。基板50具有端邊51、52、53、54。端邊51於基板50之-Y方向側沿X方向延伸。端邊52於基板50之-X方向側沿Y方向延伸。端邊53於基板50之+Y方向側沿X方向延伸。端邊54於基板50之+X方向側沿Y方向延伸。

其等中，端邊52偏移至俯視下較假想對稱線S更靠-X方向側並沿假想對稱線S延伸。此處，端邊52沿假想對稱線S延伸係指即便端邊52與假想對稱線S不一致(即便不包含於假想對稱線S)，亦與假想對稱線S平行地延伸。另，如上所述，所謂平行之詞句容許不損及實施形態之效果之程度之偏差。

此處，對天線元件110、信號線路120、連接器130、及接地層140之外緣相對於基板50之端邊51～54，偏移至基板50之內側之形態進行說明。所謂外緣係包圍物體之外側之邊緣。然而，於可以不產生此種偏移之方式製作之情形時，天線元件110、信號線路120、連接器130、及接地層140之外緣中之至少一部分可與基板50之端邊51～54一致。

天線元件110設置於基板50之上表面50A之-Y方向側之約一半之區域內。天線元件110與基板50一起呈平面配置。天線元件110只要為金屬製即可，作為一例可由銅箔或銅板製作。天線元件110具有俯視下為四分之一圓狀之四分之一圓部110A、與俯視下為矩形狀之矩形部110B。此處，所謂四分之一圓係以通過圓之中心且互相垂直之2條直線四等分而得之1/4之園。所謂四分之一圓狀係指具有四分之一圓之形狀。

矩形部110B為位於四分之一圓部110A之-Y方向側，且具有俯視下為長方形之形狀之部分。四分之一圓部110A與矩形部110B一體形成，但此處為容易理解，而以平行於X軸之虛線顯示四分之一圓部110A與矩形部110B之邊界。

天線元件110之外緣由於端邊51之附近沿X方向延伸之端邊111、於端邊52之附近沿Y方向延伸之端邊112、四分之一圓部110A之圓周部111A、及於端邊54之附近沿Y方向延伸之端邊114構成。圓周部111A為圓周部分之一例。端邊112為將於四分之一圓部110A之外緣中之-X方向側沿Y方向延伸之端邊、與於矩形部110B之外緣中之-X方向側沿Y方向延伸之端邊結合之端邊。端邊114為於矩形部110B之外緣中之+X方向側沿Y方向延伸之端邊。

端邊112位於與信號線路120之線路部121之端邊121A相同直線上。因此，端邊112位於與假想對稱線S相同直線上。端邊112包含相當於四分之一圓部110A之半徑之-X方向側之端邊。天線元件110之端邊112為位於假想對稱線S上之一邊之一例。

天線元件110於圓周部111A之端邊52側之端部具有供電部115。供電部115位於假想對稱線S上，且位於天線元件110之圓周部111A與端邊112相接之連接部。供電部115之位置為圓周部111A之兩端中靠近接地層140之側之端部。

於供電部115連接信號線路120。天線元件110為由供電部115供電，並放射電波之單極天線元件。天線元件110之通信頻帶作為一例為800 MHz至5 GHz。四分之一圓部110A為可寬帶化之天線元件。包含四分之一圓部110A之天線元件110為寬帶寬單極天線之一例。另，如此謀求寬帶化之天線元件110係只要具有四分之一圓部110A即可，可不具有矩形部110B，但藉由包含矩形部110B，而可進而謀求寬帶化。

信號線路120只要為金屬製即可，作為一例可由銅箔或銅板製作。信號線路120設置於基板50之上表面50A之+Y方向側之約一半之區域內。因此，信號線路120於俯視下與接地層140重疊，構築微帶線。由信號線路120與接地層140構築之微帶線為平面天線100之供電線路之一例。微帶線之特性阻抗作為一例設定為50 Ω。另，平面天線100之供電線路亦可為微帶線以外之構成。

信號線路120具有自供電部115朝+Y方向延伸之線路部121、自線路部121之+Y方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝+X方向延伸之線路部122、自線路部122之+X方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝+Y方向延伸之線路部123、及自線路部123之+Y方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝-X方向延伸之線路部124。線路部122及124為於自假想對稱線S離開之方向延伸之第2區間之一例。

此處，將與線路部121之端邊121A為相反側之端邊設為端邊121B。又，線路部124之-X方向側之端部位於較假想對稱線S更靠+X方向側，且連接於連接器130之信號端子131。

線路部121之端邊121A位於假想對稱線S上。換言之，端邊121A包含於假想對稱線S。又，設為線路部122不包含位於假想對稱線S上之部分。因此，線路部122、123、124位於俯視下較假想對稱線S更靠+X方向側。如此，信號線路120具有於供電部115與連接器130之信號端子之間，偏移至較假想對稱線S更靠+X方向側，且不位於假想對稱線S上之線路部122、123、124。如此，關於信號線路120具有不位於假想對稱線S上之區間之理由後述之。

線路部121之端邊121A位於與接地層140之端邊142相同之YZ平面上。因此，線路部121之端邊121A、與接地層140之端邊142之X方向上之位置相等。一般之微帶線係由於在俯視下接地層較線路部更寬，故嚴密而言，關於線路部121，於X方向上具有端邊121B之+X方向側構築微帶線。包含端邊121A之直線成為假想對稱線S之原因在於，端邊121A位於與接地層140之端邊142相同之YZ平面上，且端邊121A與端邊142之X方向上之位置相等。關於假想對稱線S之細節，使用圖4予以後述。

另，將信號線路120中連接於供電部115之線路部121之長度設定為天線元件110之通信頻帶中之最低頻率下之波長之電長度之1/4以下之長度。這是為了抑制線路部121作為天線發揮功能。

又，若於在接地層140之外緣中之-Y方向側沿X方向延伸之端邊141、與天線元件110之間存在Y方向之間隙，則於線路部121之-Y方向側之端部產生俯視下不與接地層140重疊之區間。可將此種線路部121之不與接地層140重疊之區間用於調整阻抗。又，亦可設為如以不產生線路部121之不與接地層140重疊之區間之方式，於端邊141與天線元件110之間不產生Y方向之間隙般之構成。

連接器130位於基板50之端邊52之附近，連接器130之-X方向側之端部於俯視下位於假想對稱線S上。連接器130具有信號端子131與接地端子(省略圖示)。信號端子131連接於線路部124，接地端子藉由於Z方向(厚度方向)貫通基板50之導通孔而連接於接地層140。連接器130經由同軸纜線等，連接於利用平面天線100之發送裝置、接收裝置、或收發裝置。

接地層140設置於基板50之下表面50B之-Y方向側之約一半之區域內。接地層140只要為金屬製即可，作為一例可由銅箔或銅板製作。接地層140之外緣之四邊中於-Y方向側沿X軸方向延伸之端邊為端邊141，於-X方向側沿Y軸方向延伸之端邊為端邊142。另，於圖1以虛線顯示位於基板50之下表面50B側之接地層140之位置，而於圖2僅顯示位於基板50之下表面50B之接地層140。

＜平面天線100中之假想之構成要件＞ 圖4係說明平面天線100中之假想之構成之圖。於圖4，顯示作為平面天線100之實在之構成要件之天線元件110、信號線路120、連接器130、接地層140、及基板50、與作為平面天線100之假想之構成要件之天線元件110V、信號線路120V、連接器130V、及接地層140V。又，於圖4中，為容易理解各部之構成，而大型化顯示信號線路120、連接器130、信號線路120V、連接器130V。

天線元件110V、信號線路120V、連接器130V、接地層140V具有以假想對稱線S為對稱軸，而與天線元件110、信號線路120、連接器130、接地層140分別線對稱之形狀。信號線路120V具有線路部121V、122V、123V、124V，且線路部121V、122V、123V、124V具有以假想對稱線S為對稱軸，而與線路部121、122、123、124分別線對稱之形狀。

信號線路120V與接地層140V一起構築假想之微帶線。假想對稱線S為於Y方向通過線路部121與線路部121V之間(邊界)之直線。

若去除較將線路部121與線路部121V結合之假想之線路之假想對稱線S更靠-X方向側之作為一半之線路部121V，則線路部121之端邊121A側自端邊121B側觀察時成為開放，且觀感上阻抗成為無限大。因此，即便不存在線路部121V，亦可於線路部121獲得如與存在以假想對稱線S為對稱軸而與線路部121線對稱之線路部121V相同般之線對稱之電流分佈。

若自其他視點說明，則於實際存在具有將線路部121與線路部121V結合之線路之微帶線之情形時，包含於Y方向通過該微帶線之X方向之寬度之中央之直線之YZ平面成為開放之平面(阻抗為無限之平面)。因此，即便不存在作為單側之線路部121V，亦可於線路部121獲得如與存在以假想對稱線S為對稱軸而與線路部121線對稱之線路部121V相同般之線對稱之電流分佈。

若存在此種對稱軸，則關於線路部122、123、124亦同樣，即便不存在線路部122V、123V、124V，亦可獲得如與存在以假想對稱線S為對稱軸而與線路部122、123、124線對稱之線路部122V、123V、124V相同般之線對稱之電流分佈。又，關於接地層140亦同樣，可獲得如與存在線對稱之接地層140V相同般之線對稱之電流分佈。

又，藉由獲得如與存在關於信號線路120及接地層140線對稱之信號線路120V及接地層140V相同般之線對稱之電流分佈，而關於天線元件110亦同樣，即便不存在天線元件110V，亦可獲得如與存在以假想對稱線S為對稱軸而與天線元件110線對稱之天線元件110V相同般之線對稱之電流分佈。

因此，獲得如與以假想對稱線S為對稱軸而實際存在天線元件110V、信號線路120V、連接器130V、接地層140V相同般以假想對稱線S為對稱軸之線對稱之電流分佈，而可謀求平面天線100之小型化，且獲得與存在將天線元件110及110V結合之半圓狀且寬帶寬之天線元件(110+110V)同等之放射特性。

＜平面天線100之使用態様之一例＞ 圖5係顯示平面天線100之使用態様之一例之圖。於圖5，顯示於彎曲之壁部30固定有平面天線100之狀態。壁部30只要由金屬以外之材料形成，則可為任何構造物。此處，作為一例，平面天線100彎折為相對於沿X方向延伸之彎折線，於長邊方向上摺疊。因此，沿如圖5所示般彎曲之壁部30，位有天線元件110、信號線路120、及接地層140。又，於連接器130連接有同軸纜線31之一端。同軸纜線31之另一端作為一例，連接於可輸出800 MHz至5 GHz之高頻電力之高頻電源。同軸纜線31為供電纜線之一例。

此處，若將平面天線100中之天線元件110之區間彎折，則由於天線元件110之-Y方向側與+Y方向側對向，故產生耦合等而放射特性劣化。又，即便將接地層140之區間同樣彎折為對向，亦產生耦合等而放射特性劣化。因此，於將平面天線100於長邊方向上彎折時，較佳為於Y方向上信號線路120所在之區間彎折。根據此種理由，於圖5中，以信號線路120位於壁部30之曲率最小之部分之方式配置有平面天線100。

但，若如信號線路120之線路部121或線路部123般於Y方向延伸之區間較長，則有產生耦合等而阻抗特性等劣化，平面天線100之放射特性劣化之虞。因此，信號線路120縮短於Y方向延伸之區間，加長於X方向延伸之區間，更可抑制彎折時之阻抗特性等劣化。於彎折信號線路120之區間時，若於Y方向延伸之區間被彎折，則由於被彎折之部分以形成弧之方式彎曲，故產生以非常近之距離對向之部分，且耦合增大。與此相對，若為如線路部122及線路部124般於X方向延伸之個別之區間，則易藉由位置調整等而避免對向，且易抑制耦合增大。

根據此種理由，信號線路120具有如線路部122及線路部124般於X方向延伸之區間，且將於X方向延伸之區間之長度設為盡可能長。由於連接於供電部115之線路部121位於假想對稱線S上，故信號線路120具有偏移至較假想對稱線S更靠+X方向側之區間。於本實施形態中，作為一例，信號線路120具有如線路部122及124般於X方向延伸之區間，且作為線路部121以外而於Y方向延伸之區間，具有偏移至較假想對稱線S更靠+X方向側之線路部123。信號線路120不採用如使連接於供電部115之線路部121於+Y方向上以一直線狀延伸般之構成。

尤其，信號線路120較佳包含2個以上將沿假想對稱線S於Y方向延伸之區間、與於自假想對稱線S離開之方向延伸之區間設為組之組區間。藉由如此，由於可縮短於Y方向延伸之各區間之長度，故即便假設於沿Y方向延伸之區間如圖5所示般彎折，亦可抑制其影響波及至遠處。具體而言，例如，於信號線路120中，線路部121及123為沿假想對稱線S於Y方向延伸之區間，線路部122及124為於自假想對稱線S離開之方向延伸之區間。又，線路部121及122為1個組區間，線路部123及124為1個組區間。信號線路120具有包含2個將沿假想對稱線S於Y方向延伸之區間、與於自假想對稱線S離開之方向延伸之區間設為組之組區間之構成。

又，2個以上之組區間所包含之沿假想對稱線S延伸之區間之長度中之最大長度較佳為天線元件110之通信頻帶中之最低頻率下之波長之1/4以下之長度。這是為了抑制沿假想對稱線S延伸之區間作為天線發揮功能。具體而言，例如，於信號線路120中，於沿假想對稱線S延伸之線路部121及123中線路部123之長度較線路部121長之情形時，線路部123之長度只要為天線元件110之通信頻帶中之最低頻率下之波長之1/4以下之長度即可。又，例如，於線路部121之長度較線路部123長之情形時，線路部121之長度只要為天線元件110之通信頻帶中之最低頻率下之波長之1/4以下之長度即可。

又，自抑制雜訊產生之觀點而言，信號線路120中於X方向或Y方向延伸之各區間之長度較佳為各區間之寬度之3倍以上。具體而言，例如，較佳為於Y方向延伸之線路部121及123之Y方向之長度分別為線路部121及123之X方向之寬度之3倍以上。又，例如，較佳為於X方向延伸之線路部122及124之X方向之長度分別為線路部122及124之Y方向之寬度之3倍以上。另，作為一例，線路部121至124之寬度相等。

＜模擬模型與結果＞ 圖6係顯示平面天線100之模擬模型之圖。XYZ座標之原點為基板50之上表面50A(參考圖1、3)之中心。圖7係顯示彎折90度之平面天線100之模擬模型之圖。於圖7中，平面天線100以圖6中之+Y方向側之一半之部分延伸至-Z方向側之方式，於圖6中之Y方向之中心部分(具有線路部123之部分)彎折。

圖8係顯示S11參數之頻率特性之模擬結果之圖。藉由電磁場模擬，而求出圖6及圖7所示之2個模擬模型中之S11參數之頻率特性。S11參數表示藉由反射而返回至信號端子131之電力相對於以連接器130之信號端子131(參考圖1)為輸入埠而輸入至信號端子131之電力之比。於圖8中，以實線顯示於無彎折之圖6之模擬模型中獲得之特性，以虛線顯示於彎折90度之圖7之模擬模型中獲得之特性。

如圖8所示，彎折90度之特性與無彎折之特性相比顯示出幾乎不遜色之結果。若彎折90度之S11參數以-10 dB為基準，則於0.8 GHz至2 GHz左右之頻帶中較無彎折之S11參數稍差，但獲得-5 dB以下之值。又，於2 GHz以上之頻帶中，可獲得彎折90度之S11參數整體上較無彎折之S11參數低之結果。可確認平面天線100即便於彎折之狀態下亦與未彎折之狀態同樣，可獲得能通信之較寬之帶寬。

藉由此種模擬可確認，平面天線100可應用於彎折之用途，且由彎折引起之反射特性之劣化非常少。

＜比較例之模擬模型之結果＞ 圖9係顯示比較例之平面天線10之模擬模型之圖。比較例之平面天線10於天線元件110之圓周部111A中位於天線元件110之X方向之寬度之中央之部分具有供電部115。即，供電部115自假想對稱線S(參考圖1)偏移至+X方向側。又，信號線路20具有自供電部115朝+Y方向延伸之線路部21、與自線路部21之+Y方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝-X方向延伸之線路部22。連接器130之-X方向側之端部位於假想對稱線S上。

於不彎折圖9所示之平面天線10，而進行求出S11參數之頻率特性之電磁場模擬後，獲得圖10所示之特性。圖10係顯示不彎折平面天線10而求出之S11參數之頻率特性之圖。如圖10所示，S11參數之值整體上較圖8所示之2個特性高，尤其於約2.7 GHz至5 GHz之頻帶中，成為-2 dB左右之值。約2.7 GHz以上之頻帶為難以進行良好之通信之位準。

如此，可知於比較例之平面天線10中，無法獲得如平面天線100般之寬帶寬。比較例之平面天線10之反射特性劣化之原因在於，由於供電部115及線路部21不位於假想對稱線S上，故無法獲得如圖4所示般之因假想之天線元件110V及信號線路120V等而線對稱之電流分佈。又，由於無法獲得線對稱之電流分佈，故認為無法謀求寬帶化。

如上所述，比較例之平面天線10係藉由供電部115自假想對稱線S偏移，而與實施形態之平面天線100相比，反射特性較差且無法謀求寬帶化。又，若如圖5或圖7所示般彎折此種比較例之平面天線10，則由於彎折部分之弧之長度相對於信號線路20之全長之比例變大、或藉由供電部115朝-Y方向偏移而於Y方向延伸之區間即線路部21之長度較實施形態之平面天線100長，故反射特性進一步劣化，且難以彎折利用。

與此相對，實施形態之平面天線100係由於即便如圖5或圖7所示般彎折反射特性亦不劣化，故可彎折利用。因此，可提供能彎折之平面天線100。

於平面天線100中，供電部115於圓周部111A之兩端中接近接地層140之側之端部位於假想對稱線S上，且信號線路120具有自供電部115朝+Y方向延伸之線路部121。又，線路部121之-X方向側之端邊121A位於與接地層140之端邊142相同之YZ平面上，且端邊121A與端邊142之X方向上之位置相等。因此，包含線路部121之端邊121A之直線成為假想對稱線S。

藉由包含線路部121之端邊121A之直線成為假想對稱線S，而如圖4所示，可獲得與存在以假想對稱線S為對稱軸，而與天線元件110、信號線路120、連接器130、接地層140線對稱且假想之天線元件110V、信號線路120V、連接器130V、及接地層140V之情形同樣之線對稱之電流分佈或放射特性。藉此，可謀求平面天線100小型化。

平面天線100包含具有沿假想對稱線S延伸之端邊52之基板50、具有位於假想對稱線S上之端邊112之天線元件110、位於假想對稱線S上之供電部115、連接於供電部115之信號線路120、及連接於信號線路120之連接器130，且信號線路120之至少一部分之區間即線路部122～124自假想對稱線S離開而設置。因此，即便如圖5或圖7所示般彎折，亦可獲得與未彎折之情形同樣之反射特性。又，藉由信號線路120之至少一部分之區間即線路部122～124自假想對稱線S離開而設置，而可於線路部之兩側充分確保接地層140所在之區間，且藉由處理(引繞)線路部122～124，而可獲得能於假想對稱線S之附近設置連接器130之配置之自由度。

又，信號線路120具有自連接於供電部115之一端沿假想對稱線S延伸之線路部121，且線路部121之長度為天線元件110之通信頻帶中之最低頻率下之波長之1/4以下之長度。因此，可提供抑制線路部121作為天線動作之平面天線100。

又，由於連接器130配置於假想對稱線S上，故可提供易進行信號線路120之處理(引繞)之平面天線100。又，藉由連接器130配置於假想對稱線S上，而可縮短信號線路120。

又，由於信號線路120具有作為於自假想對稱線S離開之方向延伸之第2區間之一例之線路部122及124，故可縮短信號線路120中沿假想對稱線S延伸之區間，且可實現即便彎折亦容易抑制反射特性之劣化之構成。

又，由於平面天線100之供電線路為具有設置於基板50之上表面50A之信號線路120、與設置於基板50之下表面50B之接地層140的微帶線，故可於天線元件110與連接器130之間，以傳輸損失較少之良好狀態傳輸信號。

又，由於基板50亦延伸至俯視下天線元件110存在之區域，且天線元件110設置於基板50，故即便於由銅箔等金屬箔或如包含金屬粉末般之導電膏等形成天線元件110之情形時，亦可穩定地保持天線元件110。

又，由於天線元件110具有俯視下為四分之一圓之圓周部111A，故例如，與以對稱軸將三角形設為一半之天線元件、或以對稱軸將T字型設為一半之天線元件等相比，可沿圓周部111A獲得更長之電流路徑。因此，可實現能收發高頻帶之較短之波長至低頻帶之較長之波長之寬帶寬天線。

又，由於基板50為可撓性基板，故可容易地彎折。如陶瓷製之基板等般幾乎不具有可撓性之基板無法如圖5或圖7般彎折，無法固定於例如如圖5所示般彎曲之壁部30。

另，於以上，雖已對天線元件110設置於基板50之上表面50A之形態進行說明，但基板50亦可僅存在於俯視下設置接地層140之+Y方向側之部分，而不設置於天線元件110存在之+Y方向側。即，天線元件110可為例如單極天線元件般不包含接地層之構成。因此，可減少平面天線100之構成零件。於該情形時，只要以金屬板等製作天線元件110即可。

又，於以上，雖已對天線元件110為包含四分之一圓部110A與矩形部110B之寬帶寬天線之形態進行說明，但天線元件110不限於此種形狀者。天線元件110之形狀例如亦可為三角形之一半之形狀、T字型之一半之形狀、或其他形狀。較佳而言，只要為顯示由對稱軸二等分之中之一者之形狀者即可。

又，亦可為如圖11及圖12所示般之構成之平面天線100M1～100M4。圖11及圖12係顯示變化例之平面天線100M1～100M4之圖。

圖11(A)所示之平面天線100M1具有將圖1所示之信號線路120置換為蜿蜒狀之信號線路120M1之構成。蜿蜒狀之信號線路120M1具有將於自假想對稱線S離開之X方向延伸之複數個區間、及於與假想對稱線S平行之Y方向延伸之複數個區間交替連接之形狀。於與假想對稱線S平行之Y方向延伸之區間為並行區間之一例。於自假想對稱線S離開之X方向延伸之區間為於相對於沿與假想對稱線S平行之Y方向延伸之區間垂直之方向延伸之垂直區間之一例，且為第2區間之一例。連接並行區間與垂直區間之部分為連接區間之一例。又，作為一例，蜿蜒狀之信號線路120M1包含10組將沿假想對稱線S於Y方向延伸之區間、與於自假想對稱線S離開之方向延伸之區間設為組之組區間。

蜿蜒狀之信號線路120M1之連接區間不限於如圖11(A)所示般於俯視下直角狀彎曲之形狀，亦可為藉由使直角狀彎曲之連接區間之外側傾斜地形成倒角，而相對於並行區間與垂直區間於傾斜方向延伸之區間。又，連接區間亦可為於並行區間與垂直區間之間彎曲之區間。又，此種相對於並行區間與垂直區間於傾斜方向延伸之連接區間、或於並行區間與垂直區間之間彎曲之連接區間例如可應用於圖1所示之平面天線100之信號線路120之線路部121～124之連接區間。

圖11(B)所示之平面天線100M2為於圖1所示之平面天線100之信號線路120之線路部123追加濾波器電路150者。濾波器電路150具有相對於線路部123垂直交叉之2條線路151、152。線路151、152於X方向延伸，與線路部123垂直交叉。藉由設定線路151、152之長度而可設定電感成分(L成分)，且可由2條線路151、152之電容耦合設定電容成分(C成分)。藉由此種L成分與C成分，例如，可構築LPF(Low Pass Filter：低通濾波器)或HPF(High Pass Filter：高通濾波器)。又，由於可由線路151、152實現電感成分(L成分)與電容成分(C成分)，故可使用此種線路151、152，實現阻抗匹配電路。

又，圖12(A)所示之平面天線100M3為將圖1所示之平面天線100之信號線路120置換為信號線路120M3者。信號線路120M3具有連接於供電部115之線路部121、與自線路部121之+Y方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝+X方向延伸之線路部122M3。線路部122M3為第2區間之一例，且直線狀自基板50之端邊52側延伸至端邊54側。又，連接器130配置於端邊54側。

此種信號線路120M3之線路部122M3自假想對稱線S離開而配置。因此，平面天線100M3與圖1所示之平面天線100同樣，即便如圖5或圖7所示般彎折反射特性亦不劣化，而可彎折利用。

又，圖12(B)所示之平面天線100M4為將圖1所示之平面天線100之信號線路120置換為信號線路120M4者。信號線路120M4具有連接於供電部115之線路部121、自線路部121之+Y方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝+X方向延伸之線路部122M4、及自線路部122M4之+X方向側之端部於俯視下彎曲90度而朝+Y方向延伸之線路部123M4。線路部122M4為第2區間之一例，且直線狀延伸至基板50之X方向之寬度之中央。線路部123M4直線狀延伸至俯視下相當於接地層140之大致中央之位置。又，連接器130配置於俯視下相當於接地層140之大致中央之位置。

此種信號線路120M4之線路部122M4自假想對稱線S離開而配置。因此，平面天線100M4與圖1所示之平面天線100同樣，即便如圖5或圖7所示般彎折反射特性亦不劣化，而可彎折利用。

＜第2模擬＞ 圖13係顯示於平面天線100連接有同軸纜線31之狀態之俯視圖。同軸纜線31為供電纜線之一例。同軸纜線31之一端連接於連接器130。更具體而言，同軸纜線31之一端之芯線連接於連接器130，同軸纜線31之一端之屏蔽線連接於接地層140。於此種狀態下，同軸纜線31自連接器130朝-X方向延伸，且於俯視下不與接地層140重疊。換言之，同軸纜線31以於俯視下不與接地層140重疊之方式引繞。

圖14係顯示第2模擬之結果之圖。使用如圖13所示般於平面天線100連接有同軸纜線31之模擬模型，求出S11參數之頻率特性。又，為進行比較，對於將圖13中之同軸纜線31自連接器130朝+X方向折返，並將同軸纜線31於基板50上拉伸之比較用之模擬模型，亦求出S11參數之頻率特性。於比較用之模擬模型中，同軸纜線31於俯視下與設置於基板50之下表面50B(參考圖3(A)、圖3(B))之接地層140重疊。

於圖14中，以實線顯示同軸纜線31不與接地層140重疊之實施形態之模擬模型相關之S11參數之頻率特性，以虛線顯示同軸纜線31與接地層140重疊之比較用之模擬模型相關之S11參數之頻率特性。

實施形態之模擬模型相關之S11參數為約3 GHz且約-39 bB，且若以-10 dB為基準，則可獲得於約1.1 GHz前後之帶寬、約1.2 GHz～約1.5 GHz之帶寬、及約1.8 GHz～約3.7 GHz之帶寬之較寬之帶寬中成為-10 dB以下之良好結果。

與此相對，比較用之模擬模型相關之S11參數於約0.8 GHz～約1.0 GHz之帶寬、及約1.7 GHz～約3.7 GHz之帶寬中成為-10 dB以下，但若與實施形態之模擬模型相比，則可確認反射尤其於約2.4 GHz～約2.9 GHz中增大。

根據如以上之第2模擬之結果可知，藉由同軸纜線31以不與接地層140重疊之方式自連接器130朝-X方向延伸，而與同軸纜線31與接地層140重疊之情形相比，可大幅度減少反射。

以上，雖已對本發明之例示性實施形態之平面天線進行說明，但本發明並非限定於具體揭示之實施形態者，可不脫離申請專利範圍，而進行各種變化或變更。

另，本國際申請案係主張基於2021年1月6日申請之日本專利申請案2021-000843之優先權者，且其所有內容藉由引用於此而併入於本國際申請案中。

10:平面天線 20:信號線路 21,22:線路部 30:壁部 31:同軸纜線 50:基板(介電質基板之一例) 50A:上表面(第1面之一例) 50B:下表面(第2面之一例) 51,53,54:端邊 52:端邊(沿假想對稱線延伸之端邊之一例) 100:平面天線 100M1～100M4:平面天線 110:天線元件(天線部之一例) 110A:四分之一圓部 110B:矩形部 110V:天線元件 111,112,114:端邊 111A:圓周部 115:供電部 120:信號線路(信號線導體之一例) 120M1,120M3,120M4,120V:信號線路 121:線路部(第1區間之一例) 121A:端邊(位於假想對稱線上之一邊之一例) 121B:端邊 121V,122V,123V,124V:線路部 122,124:線路部(第2區間之一例) 122M3,122M4,123,123M4:線路部 130:連接器(連接器部之一例) 130V:連接器 131:信號端子 140,140V:接地層 141,142:端邊 150:濾波器電路 151,152:線路 S:假想對稱線

圖1係顯示實施形態之平面天線100之圖。 圖2係顯示實施形態之平面天線100之圖。 圖3(A)、(B)係顯示圖1之A-A箭視剖面與B-B箭視剖面之圖。 圖4係說明平面天線100中之假想之構成之圖。 圖5係顯示平面天線100之使用態様之一例之圖。 圖6係顯示平面天線100之模擬模型之圖。 圖7係顯示彎折90度之平面天線100之模擬模型之圖。 圖8係顯示S11參數之頻率特性之模擬結果之圖。 圖9係顯示比較例之平面天線10之模擬模型之圖。 圖10係顯示不彎折平面天線10而求出之S11參數之頻率特性之圖。 圖11(A)、(B)係顯示變化例之平面天線100M1～100M2之圖。 圖12(A)、(B)係顯示變化例之平面天線100M3～100M4之圖。 圖13係顯示於平面天線100連接有同軸纜線31之狀態之俯視圖。 圖14係顯示第2模擬之結果之圖。

30:壁部

31:同軸纜線

50:基板(介電質基板之一例)

100:平面天線

110:天線元件(天線部之一例)

120:信號線路(信號線導體之一例)

130:連接器(連接器部之一例)

140:接地層

Claims (14)

1. 一種平面天線，其包含： 介電質基板，其具有沿假想對稱線延伸之端邊； 天線部，其與上述介電質基板一起呈平面配置，且具有位於上述假想對稱線上之一邊； 供電線路，其設置於上述介電質基板，且具有連接於上述天線部之供電部之一端；及 連接器部，其設置於上述介電質基板，且連接於上述供電線路之另一端；且 上述供電部位於上述假想對稱線上； 上述供電線路之至少一部分之區間自上述假想對稱線離開而設置。
2. 如請求項1之平面天線，其中上述供電線路具有自上述一端沿上述假想對稱線延伸之第1區間； 上述第1區間之長度為上述天線部之通信頻帶中之最低頻率下之波長之1/4以下之長度。
3. 如請求項1或2之平面天線，其中上述供電線路具有於自上述假想對稱線離開之方向延伸之1個或複數個第2區間。
4. 如請求項1至3中任一項之平面天線，其中上述供電線路包含2個以上將沿上述假想對稱線延伸之區間、與於自上述假想對稱線離開之方向延伸之區間設為組之組區間。
5. 如請求項4之平面天線，其中上述2個以上組區間所包含之沿上述假想對稱線延伸之區間之長度中之最大長度為上述天線部之通信頻帶中之最低頻率下之波長之1/4以下之長度。
6. 如請求項1至5中任一項之平面天線，其中上述連接器部配置於上述假想對稱線上。
7. 如請求項1至6中任一項之平面天線，其進而包含形成於上述供電線路之阻抗匹配電路或濾波器電路。
8. 如請求項1至7中任一項之平面天線，其中上述供電線路具有於平行於上述假想對稱線之方向延伸之並行區間、於相對於上述並行區間垂直之方向延伸之垂直區間、及連接上述並行區間與上述垂直區間之連接區間； 上述連接區間為於上述並行區間與上述垂直區間之間直角狀彎曲之區間、相對於上述並行區間與上述垂直區間於傾斜方向延伸之區間、或於上述並行區間與上述垂直區間之間彎曲之區間。
9. 如請求項1至8中任一項之平面天線，其中上述供電線路為具有設置於上述介電質基板之第1面且於上述一端與上述另一端之間延伸之信號線導體、及設置於上述介電質基板之第2面之接地層的微帶線。
10. 如請求項1至9中任一項之平面天線，其中上述天線部不包含接地層。
11. 如請求項1至10中任一項之平面天線，其中上述介電質基板亦延伸至俯視下上述天線部存在之區域； 上述天線部設置於上述介電質基板。
12. 如請求項1至11中任一項之平面天線，其中上述天線部具有俯視下為四分之一圓之圓周部分。
13. 如請求項1至12中任一項之平面天線，其中上述介電質基板為可撓性基板。
14. 如請求項9之平面天線，其中連接於上述連接器部之供電纜線以於俯視下不與上述接地層重疊之方式引繞。

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