TWI817100B - 天線裝置 - Google Patents

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TWI817100B TW110111510A TW110111510A TWI817100B TW I817100 B TWI817100 B TW I817100B TW 110111510 A TW110111510 A TW 110111510A TW 110111510 A TW110111510 A TW 110111510A TW I817100 B TWI817100 B TW I817100B
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佐藤美香
安潔莉卡 巴瑞特
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Abstract

[課題]本發明的課題在於能夠抑制伴隨著天線的多頻帶化而導致的部件數量的增加、裝置的大型化。 [解決手段]天線裝置具備：電路基板；天線元件，其配置在電路基板上；以及供電部，其設置於電路基板，且向天線元件供電，天線元件具有大致矩形形狀的天線用電極圖案，該天線用電極圖案設置於電路基板的一面，且位於對角線上的第一角部及第二角部被切缺，供電部設置在天線用電極圖案的第三角部的附近，天線元件在天線用電極圖案的整體區域中，具有與第一頻帶對應的輻射特性，且在天線用電極圖案中沿著形成第三角部的兩個邊延伸的具有L字狀的一部分區域中，具有與第二頻帶對應的輻射特性。

Description

天線裝置
本發明係關於天線裝置。
在下述專利文獻1中揭示一種天線裝置，該天線裝置具備：DSRC(Dedicated Short Communication，專用短程通信)用的天線部，其包括大致矩形形狀的貼片天線元件；以及GPS(Global Positioning System，全球定位系統)用的天線部，其包括沿著天線部的外周延伸的倒F天線元件。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2017-063255號公報
(發明所欲解決的課題)
然而，在專利文獻1的技術中，由於具備相互分體設置的兩個天線元件，因此難以抑制伴隨著天線的多頻帶化而導致的部件數量的增加、裝置的大型化。 (用於解決課題的手段)
一實施形態的天線裝置具備：電路基板；天線元件，其配置在電路基板上；以及供電部，其設置於電路基板，且向天線元件供電，天線元件具有大致矩形形狀的天線用電極圖案，該天線用電極圖案設置於電路基板的一面，且位於對角線上的第一角部及第二角部被切缺，供電部設置在天線用電極圖案的第三角部的附近，天線元件在天線用電極圖案的整體區域中，具有與第一頻帶對應的輻射特性，且在天線用電極圖案中沿著形成第三角部的兩個邊延伸的具有L字狀的一部分區域中，具有與第二頻帶對應的輻射特性。 (發明之效果)
根據一實施形態，能夠抑制伴隨著天線的多頻帶化而導致的部件數量的增加、裝置的大型化。
以下，參照附圖對一實施形態進行說明。其中，在以下的說明中，為了方便，將Z軸方向設為上下方向，將X軸方向設為前後方向，將Y軸方向設為左右方向。
圖1是一實施形態的天線裝置100的外觀立體圖。圖1所示的天線裝置100是藉由設置在汽車等車輛的車內而能夠實現與車輛外部的無線通信的裝置。
如圖1所示，天線裝置100具備殼體110。殼體110具有上下方向(Z軸方向)的厚度相對較薄的薄型長方體形狀。殼體110具有頂板部110B、底板部110C、以及4個側壁部110D1~110D4。殼體110具有被頂板部110B、底板部110C、以及4個側壁部110D1~110D4包圍的內部空間110A。殼體110將電路基板120收容於內部空間110A。例如，殼體110使用樹脂素材而形成。其中，在圖1中，將殼體110透明化來進行表示。
另外，天線裝置100具備電路基板120。電路基板120被收容於殼體110的內部空間110A。電路基板120是平板狀且矩形形狀的構件。作為電路基板120，例如使用PWB(Printed Wiring Board，印刷配線板)。在電路基板120的上表面120A設置有接地電極121及天線元件130。
圖2是一實施形態的天線裝置100的剖視圖。如圖2所示，電路基板120具有上表面120A及下表面120B。上表面120A是與殼體110的頂板部110B對置的面。下表面120B是與殼體110的底板部110C對置的面。
如圖2所示，在上表面120A設置有天線元件130、接地電極121、通信電路122、以及供電部123。
天線元件130具有與作為Wi-Fi(註册商標)的頻帶的第一頻帶(5.1~5.7GHz頻帶)、作為Wi-Fi(註册商標)的頻帶的第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)、以及作為GNSS (Global Navigation Satellite System，全球導航衛星系統)的頻帶的第三頻帶(1575GHz頻帶)中的每一個頻帶相對應的頻率特性。亦即，一實施形態的天線裝置100能夠進行利用上述3個頻帶中的每一個頻帶的無線通信。
通信電路122設置在上表面120A的中央。通信電路122經由天線元件130進行與外部的無線通信。通信電路122能夠針對3個頻帶中的每一個頻帶，經由天線元件130進行與外部的無線通信。例如，通信電路能夠利用第三頻帶(1575GHz頻帶)進行衛星定位。另外，例如，通信電路能夠利用第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)及第一頻帶(5.1~ 5.7GHz頻帶)進行近距離無線通信。而且，通信電路122也能夠進行路車間通信(V2I(Vehicle to Infrastructure)等)、車車間通信(V2V(Vehicle to Vehicle)等)、移動體通信(LTE (Long Term Evolution，長期演進技術)等)等。
接地電極121設置在上表面120A中的通信電路122的周圍。供電部123設置在接地電極121與天線元件130之間。供電部123是對天線元件130進行供電的部分。
如圖2所示，在下表面120B設置有接地電極124。
在此，第一頻帶(5.1~5.7GHz頻帶)及第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)是近距離無線通信用的頻帶。另外，第三頻帶(1575GHz頻帶)是衛星定位用的頻帶。
如圖2所示，與第一頻帶(5.1~5.7GHz頻帶)及第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)對應的天線元件130的指向性朝向殼體110的樹脂製的底板部110C側。另外，與第三頻帶(1575GHz頻帶)對應的天線元件130的指向性朝向殼體110的樹脂製的頂板部110B側。
並且，如圖2所示，殼體110以頂板部110B朝向車輛的車頂10側且底板部110C朝向車輛的車廂側的方式安裝於車輛的車頂10的下側。由此，與第一頻帶(5.1~ 5.7GHz頻帶)及第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)對應的天線元件130的指向性朝向車外側。另外，與第三頻帶(1575GHz頻帶)對應的天線元件130的指向性朝向車廂側。
其中，如圖2所示，在電路基板120的下表面120B，接地電極124形成於避開天線元件130的位置。由此，一實施形態的天線裝置100能夠抑制由接地電極124引起的對電波向天線元件130的車廂側的輻射特性產生的影響。
另外，一實施形態的天線裝置100係殼體110的頂板部110B及底板部110C為樹脂製。由此，一實施形態的天線裝置100能夠抑制由頂板部110B及底板部110C引起的對電波向天線元件130的車外側的輻射特性產生的影響、以及對電波向天線元件130的車廂側的輻射特性產生的影響。
圖3是一實施形態的電路基板120的俯視圖。如圖3所示，在電路基板120的上表面120A形成有接地電極121及天線元件130。天線元件130及接地電極121使用薄膜狀的導體(例如銅箔)而形成。
如圖3所示，在電路基板120的上表面120A中的左側(Y軸負側)且前側(X軸正側)的角部設置有具有規定尺寸的矩形形狀的天線配置區域120C。天線配置區域120C是設置天線元件130的區域。
接地電極121形成在電路基板120的上表面120A的大致整個區域內。接地電極121具有以前後方向(X軸方向)為長度方向的大致長方形。在接地電極121的左側(Y軸負側)且前側(X軸正側)的角部設置有切缺部121A，該切缺部121A藉由將與天線配置區域120C重疊的部分切缺成矩形形狀而形成。切缺部121A藉由沿前後方向呈直線狀地延伸的第一緣部121Aa、以及沿左右方向呈直線狀地延伸的第二緣部121Ab而形成L字狀。
圖4是圖3所示的電路基板120的局部放大圖。如圖4所示，天線元件130具有天線用電極圖案131、以及單端開路型的短截線(stub)132。
如圖4所示，天線用電極圖案131大致具有以左右方向(Y軸方向)為長度方向的長方形。天線用電極圖案131係位於對角線上的第一角部131A1及第二角部131A2被傾斜地切缺。
另外，如圖4所示，天線用電極圖案131係在位於對角線上的第三角部131A3及第四角部131A4之中，右側(Y軸正側)的第四角部131A4被傾斜地切缺。
另外，如圖4所示，在天線用電極圖案131的右邊131C1(Y軸正側的邊)的第三角部131A3的附近位置、與接地電極121的切缺部121A的第一緣部121Aa之間設置有供電部123。
另外，如圖4所示，短截線132從天線用電極圖案131中的第三角部131A3的附近沿著天線用電極圖案131的外周延伸出。
具體而言，短截線132具有第一直線部132A、第二直線部132B、以及第三直線部132C。短截線132藉由第二直線部132B及第三直線部132C而形成L字狀。
第一直線部132A從天線用電極圖案131的後邊131C2(X軸負側的邊)的第三角部131A3的附近位置向後方(X軸負方向)呈直線狀地延伸。
第二直線部132B是從第一直線部132A的後端部(X軸負側的端部)，在天線用電極圖案131的後邊131C2(X軸負側的邊)與接地電極121的切缺部121A的第二緣部121Ab之間，沿著天線用電極圖案131的後邊131C2(X軸負側的邊)向左方向(Y軸負方向)呈直線狀地延伸的帶狀的部分。
第三直線部132C是從第二直線部132B的左端部(Y軸負側的端部)沿著天線用電極圖案131的左邊131C3(Y軸負側的邊)向前方(X軸正方向)呈直線狀地延伸的帶狀的部分。
如圖4所示，天線元件130以短截線132的開路端比供電部123靠近電路基板120的外周的方式設置於電路基板120的上表面120A的天線配置區域120C。
天線元件130在天線用電極圖案131的整體區域中，具有與第一頻帶(5.1~5.7GHz頻帶)對應的輻射特性。
另外，天線元件130在天線用電極圖案131中沿著形成第三角部131A3的兩個邊延伸的具有L字狀的一部分區域131B中，具有與第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)對應的輻射特性。
另外，天線元件130在包含天線用電極圖案131和短截線132的區域中，具有與第三頻帶(1575GHz頻帶)對應的輻射特性。
[實施例] 以下，參照圖5~圖7對一實施形態的天線裝置100的一實施例進行說明。
圖5及圖6是示出一實施例中的天線裝置100的各部分的尺寸的圖。如圖5及圖6所示，在本實施例中使用的天線裝置100的各部分的尺寸如下。
・殼體110的外形尺寸：140mm×112mm×29mm(長度×寬度×高度) ・電路基板120的外形尺寸：132mm×102mm×1.3mm (長度×寬度×厚度) ・天線配置區域120C的外形尺寸：26mm×24.6mm(寬度×長度) ・天線用電極圖案131的外形尺寸：22mm×12mm(寬度×長度) ・短截線132的外形尺寸：24mm×15mm(寬度×長度)
圖7是示出在一實施例中藉由天線裝置100所得到的VSWR(Voltage Standing Wave Ratio，電壓駐波比)的圖。
如圖7所示，在本實施例中，藉由一實施形態的天線裝置100，在作為GNSS的頻帶的第三頻帶(1575GHz頻帶)中，得到“1.86~2.59”作為VSWR。
另外，如圖7所示，在本實施例中，藉由一實施形態的天線裝置100，在作為Wi-Fi的頻帶的第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)中，得到“2.47~2.63”作為VSWR。
另外，如圖7所示，在本實施例中，藉由一實施形態的天線裝置100，在作為Wi-Fi的頻帶的第一頻帶(5.1~5.7GHz頻帶)中，得到“1.75~2.62”作為VSWR。
亦即，根據本實施例，一實施形態的天線裝置100在上述3個頻帶中的任何頻帶中，都能夠得到小於目標值「3.0」的值作為VSWR。
如以上說明，一實施形態的天線裝置100具備：電路基板120；天線元件130，其配置在電路基板120上；以及供電部123，其設置於電路基板120，且向天線元件130供電，天線元件130具有大致矩形形狀的天線用電極圖案131，該天線用電極圖案131設置於電路基板120的上表面120A，且位於對角線上的第一角部131A1及第二角部131A2被切缺，供電部123設置在天線用電極圖案131的第三角部131A3的附近，天線元件130在天線用電極圖案131的整體區域中，具有與第一頻帶(5.1~5.7GHz頻帶)對應的輻射特性，且在天線用電極圖案131中沿著形成第三角部131A3的兩個邊延伸的具有L字狀的一部分區域131B中，具有與第二頻帶(2.4~2.5GHz頻帶)對應的輻射特性。
由此，一實施形態的天線裝置100能夠藉由單一的天線元件130進行利用相互不同的兩個頻帶的無線通信。因此，根據一實施形態的天線裝置100，能夠抑制伴隨著天線的多頻帶化而導致的部件數量的增加、裝置的大型化。
另外，在一實施形態的天線裝置100中，天線元件130還具有單端開路型的短截線132，該單端開路型的短截線132從天線用電極圖案131中的第三角部131A3的附近沿著天線用電極圖案131的外周延伸出，在包含天線用電極圖案131和短截線132的區域中，具有與第三頻帶(1575GHz頻帶)對應的輻射特性。
由此，一實施形態的天線裝置100能夠藉由單一的天線元件130進行利用相互不同的3個頻帶的無線通信。因此，根據一實施形態的天線裝置100，能夠抑制伴隨著天線的多頻帶化而導致的部件數量的增加、裝置的大型化。
以上，對本發明的一實施形態進行了詳細敘述，但本發明不限定於上述實施形態，能夠在申請專利範圍所記載的本發明的主旨的範圍內進行各種變形或變更。
10:車頂 100:天線裝置 110:殼體 110B:頂板部 110C:底板部 110D1~110D4:側壁部 120:電路基板 120A:上表面 120B:下表面 120C:天線配置區域 121:接地電極 121A:切缺部 121Aa:第一緣部 121Ab:第二緣部 122:通信電路 123:供電部 130:天線元件 131:天線用電極圖案 131A1:第一角部 131A2:第二角部 131A3:第三角部 131A4:第四角部 131B:一部分區域 131C1:右邊 131C2:後邊 131C3:左邊 132:短截線 132A:第一直線部 132B:第二直線部 132C:第三直線部
[圖1]是一實施形態的天線裝置的外觀立體圖。 [圖2]是一實施形態的天線裝置的剖視圖。 [圖3]是一實施形態的電路基板的俯視圖。 [圖4]是圖3所示的電路基板的局部放大圖。 [圖5]是示出一實施例中的天線裝置的各部分的尺寸的圖。 [圖6]是示出一實施例中的天線裝置的各部分的尺寸的圖。 [圖7]是示出在一實施例中藉由天線裝置所得到的VSWR的圖。
120:電路基板
120A:上表面
120C:天線配置區域
121:接地電極
121A:切缺部
121Aa:第一緣部
121Ab:第二緣部
123:供電部
130:天線元件
131:天線用電極圖案
131A1:第一角部
131A2:第二角部
131A3:第三角部
131A4:第四角部
131B:一部分區域
131C1:右邊
131C2:後邊
131C3:左邊
132:短截線
132A:第一直線部
132B:第二直線部
132C:第三直線部

Claims (7)

  1. 一種天線裝置，其特徵在於， 前述天線裝置具備： 電路基板； 天線元件，其配置在電路基板上；以及 供電部，其設置於前述電路基板，且向前述天線元件供電， 前述天線元件具有大致矩形形狀的天線用電極圖案，該天線用電極圖案設置於前述電路基板的一面，且將位於對角線上的第一角部及第二角部切缺， 前述供電部設置在前述天線用電極圖案的第三角部的附近， 前述天線元件在前述天線用電極圖案的整體區域中，具有與第一頻帶對應的輻射特性，且在前述天線用電極圖案中沿著形成前述第三角部的兩個邊延伸的具有L字狀的一部分區域中，具有與第二頻帶對應的輻射特性。
  2. 如請求項1之天線裝置，其中， 前述天線元件還具有單端開路型的短截線，該單端開路型的短截線從前述天線用電極圖案中的前述第三角部的附近沿著前述天線用電極圖案的外周延伸出， 在包含前述天線用電極圖案和前述短截線的區域中，具有與第三頻帶對應的輻射特性。
  3. 如請求項2之天線裝置，其中， 前述天線元件以前述短截線的開路端比前述供電部靠近前述電路基板的外周的方式設置於前述電路基板的角部的天線配置區域， 且在前述電路基板的另一面中避開前述天線配置區域的位置具備接地電極。
  4. 如請求項3之天線裝置，其中， 還具備殼體，該殼體收容前述電路基板， 前述殼體具有：樹脂製的頂板部，其與前述電路基板的前述一面對置；以及樹脂製的底板部，其與前述電路基板的前述另一面對置。
  5. 如請求項4之天線裝置，其中， 前述第一頻帶及前述第二頻帶是近距離無線通信用的頻帶， 前述第三頻帶是衛星定位用的頻帶， 與前述第一頻帶及前述第二頻帶對應的前述天線元件的指向性朝向前述殼體的前述底板部側， 與前述第三頻帶對應的天線元件的指向性朝向前述殼體的前述頂板部側。
  6. 如請求項5之天線裝置，其中， 前述殼體以前述頂板部朝向車輛的車頂側且前述底板部朝向前述車輛的車廂側的方式安裝於前述車輛的前述車頂的下側。
  7. 如請求項6之天線裝置，其中， 前述電路基板具有通信電路，該通信電路能夠進行利用前述第一頻帶及前述第二頻帶的前述近距離無線通信、以及利用前述第三頻帶的前述衛星定位。
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