CN103427158A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够容易制造且低成本的天线装置。具备：基板（2）；配置在基板（2）的背面（R）侧的金属底座（5）；在基板（2）的正面（S）上形成为阵列状的多个贴片天线元件（3）；形成在基板（2）的正面（S）上并向多个贴片天线元件（3）供电的供电线路（4）；以及设在基板（2）的背面（R）的与供电线路（4）相对的位置上的接地导体（6）。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及移动通信用的基站等所使用的天线装置。

背景技术

作为移动通信用的基站所使用的天线装置，一般都知道如下的天线装置，即，具备用于反射电波的反射板，在反射板的正面侧配置了天线元件，在背面侧配置了用于对天线元件供电的供电电路（例如参照专利文献1）。

在这种以往的天线装置中，将从供电电路延伸的供电电缆穿过形成在反射板上的孔，并将该供电电缆软钎焊在天线元件上，从而将天线元件和供电电路电连接。

现有技术文献

专利文献1：日本特表2010-503356号公报

专利文献2：日本特开2004-120130号公报

但是，在上述以往的天线装置中，由于必须要有在反射板上形成孔，并将供电电缆软钎焊在天线元件上的连接作业，因此存在制造方面花工夫，且制造成本变高的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供能够容易制造且低成本的天线装置。

本发明是为了达到上述目的而做出的一种天线装置，其具备：基板；配置在该基板的背面侧的金属底座；在所述基板的正面上形成为阵列状的多个贴片天线元件；形成在所述基板的正面上，并向所述多个贴片天线元件供电的供电线路；以及设在所述基板的背面的与所述供电线路相对的位置上的接地导体。

所述基板形成为长方形，所述多个贴片天线元件沿着所述基板的长边方向形成在所述基板的短边方向的中央部，所述供电线路也可以构成为在所述基板的短边方向的两侧沿着所述基板的长边方向延伸，并且分支后向所述各贴片天线元件供电。

所述接地导体也可以由分离形成在所述基板的短边方向的两侧的接地图案构成。

也可以构成为以所述接地图案与所述金属底座抵接的方式配置所述基板，并将分离形成的所述接地图案经由所述金属底座电连接。

也可以将所述各贴片天线元件的附近的所述供电线路的一部分形成在所述基板的背面上，并经由通孔将形成在所述基板的正面和背面的所述供电线路彼此、及形成在所述基板的背面的所述供电线路与所述贴片天线元件分别电连接。

也可以是所述接地导体由遍及所述基板的整个背面形成的接地图案构成，在所述各贴片天线元件的背后侧形成有除去了所述接地图案的图案除去部。

也可以向所述贴片天线元件的上下延长所述图案除去部，并且所述贴片天线元件的上侧的所述图案除去部的长度与所述贴片天线元件的下侧的所述图案除去部的长度不同。

也可以对所述金属底座进行弯折加工，从而在与形成所述多个贴片天线元件的所述基板的短边方向的中央部相对的位置上，以向与所述基板相反的一侧凹陷的方式形成凹部。

本发明具有如下有益效果。

根据本发明，能够提供能够容易制造且低成本的天线装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的天线装置的图，（a）是分解立体图，（b）是剖视图。

图2是表示图1的天线装置所采用的基板的图，（a）是从正面侧观察的俯视图，（b）是从正面侧透视背面的图，（c）是（a）的放大图。

图3是表示图1的天线装置的一个变形例的图，（a）是剖视图，（b）是从基板的正面侧观察的俯视图，（c）是从基板的正面侧透视背面的图。

图4是表示本发明所采用的基板的一个变形例的图，（a）是从正面侧观察的俯视图，（b）是从正面侧透视背面的图，（c）是将（a）和（b）重叠后放大的图，（d）是将（c）进一步放大的图。

图5是表示本发明所采用的基板的一个变形例的图，（a）是从正面侧观察的俯视图，（b）是从正面侧透视背面的图，（c）是将（a）和（b）重叠后放大的图，（d）是将（c）进一步放大的图。

图中：

1-天线装置，2-基板，3-贴片天线元件，4-供电线路，5-金属底座，5a-凹部，6-接地导体，6a-接地图案，6b-图案除去部。

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本实施方式的天线装置的图，（a）是分解立体图，（b）是剖视图。

如图1（a）、（b）所示，天线装置1具备：基板2；配置在基板2的背面R侧的金属底座5；在基板2的正面S上形成为阵列状的多个贴片天线元件3；形成在基板2的正面S上并向多个贴片天线元件3供电的供电线路（输送线路）4；以及设在基板2的背面R的与供电线路4相对的位置上的接地导体6。

作为基板2，采用环氧基板等由电介质构成的刚性基板。在本实施方式中，作为基板2，采用了形成为长方形的厚度为0.8mm的双面基板。再者，在图1（a）中，为了方便看图，将基板2描绘得比实际厚。

如图1及图2所示，在基板2的短边方向的中央部，沿着基板2的长边方向以等间隔形成有多个贴片天线元件3。在本实施方式中，虽然形成了大致矩形的贴片天线元件3，但贴片天线元件3的形状不限于此。另外，在本实施方式中，虽然表示了形成九个贴片天线元件3的情况，但贴片天线元件3的个数不限于此。

供电线路4由形成在基板2的正面S上的微波传输带线路形成，并且将向供电部4a供电的供电信号分支后向各贴片天线元件3供电。更具体地说，供电线路4构成为在基板2的短边方向的两侧沿着基板2的长边方向延伸，并且分支后向各贴片天线元件3供电。再者，供电线路4的导体宽度根据场所而不同，这是为了用导体宽度调整阻抗以获得阻抗的匹配。

为了向所有的贴片天线元件3有效地供电，向供电线路4供电的供电部4a优选形成在基板2的长边方向的大致中央部。在供电部4a上软钎焊并电连接有从未图示的无线电设备延伸的供电电缆的中心导体。该供电电缆的外部导体与接地导体6电连接。

在本实施方式中，由分离形成在基板2的短边方向的两侧的接地图案6a构成接地导体6。在两个接地图案6a之间形成有除去了接地图案6a的图案除去部6b，在贴片天线元件3的背后侧不形成接地图案6a。

金属底座5其宽度方向的两侧的边缘部向基板2侧垂直地弯折，从而从剖面看形成为凹字状，并且在该凹字状的底面上再次实施弯折加工，在与形成多个贴片天线元件3的基板2的短边方向的中央部相对的位置上，形成有向与基板2相反的一侧凹陷的凹部5a。在本实施方式中，作为金属底座5，采用了由厚度为1.2mm的铝构成的部件（铝底座）。

在本实施方式中，将金属底座5的凹部5a的宽度形成为与图案除去部6b的宽度大致相同，在凹部5a的周缘的金属底座5上以使接地图案6a的与基板2相反的一侧的面抵接的方式配置了基板2。由此，分离形成的接地图案6a则经由金属底座5电连接。金属底座5兼具反射由贴片天线元件3所放射的电波的反射板的作用和作为供电线路4的接地导体6的作用。另外，金属底座5的凹部5a起到增大贴片天线元件3与金属底座5（接地导体6）的距离的作用。

一般来说，若天线元件和接地导体过于接近，则从天线元件放射的频率的宽度（频带）变窄，出现设计较困难的问题。由于天线元件向空间放出电磁场，因此与接地导体的距离越远，效果越好，频带也越容易加宽。于是，在天线装置1中，在贴片天线元件3的背后侧不形成接地图案6a，并且只将与贴片天线元件3相对的部分的金属底座5以远离基板2的方式形成凹部5a，从而提高作为天线的功能。

再者，在此，通过对金属底座5进行弯折加工而形成凹部5a，确保贴片天线元件3与金属底座5（接地导体6）的距离，但不限于此，例如，在金属底座5形成得厚的情况下，也可以在金属底座5上形成槽以代替凹部5a。

在本实施方式中，作为金属底座5采用由铝构成的部件，由于在铝上不适用通常一般所采用的由焊锡进行的连接，因此供电电缆的外部导体优选与接地图案6a连接。换言之，通过形成接地图案6a，能够容易地进行供电电缆的外部导体的连接。

再者，当然能够省略接地图案6a而只将金属底座5作为接地导体6来使用。这时，作为基板2可以采用单面基板（只在电介质基板的一方的面上形成了配线图案的基板），可以实现低成本化。只是在这种情况下，如果供电线路4和金属底座5的距离变化，则阻抗变化，从而设计变得困难，因此必须提高金属底座5的加工精度，或者另外设置将基板2和金属底座5紧贴保持的机构等。

虽然未图示，但基板2和金属底座5容纳在圆筒状的天线罩（外壳）内。作为天线罩，可以采用例如由FRP（纤维增强塑料）构成的部件。天线装置1以其长度方向（基板2的长边方向）沿着铅垂方向的方式配置。

说明本实施方式的作用。

本实施方式的天线装置1具备：基板2；配置在基板2的背面R侧的金属底座5；在基板2的正面S上形成为阵列状的多个贴片天线元件3；形成在基板2的正面S上并向多个贴片天线元件3供电的供电线路4；以及设在基板2的背面R的与供电线路4相对的位置上的接地导体6。

通过如此构成，由于贴片天线元件3和供电线路4成为预先被电连接的状态，因此能够实现简单的结构的天线装置1，消除了像以往那样在组装时在反射板上开孔，并将从供电电路延伸的供电电缆软钎焊在天线元件上这种麻烦，并且不需要在组装时用人工作业进行的连接作业。其结果，能够缩短组装时间，能够实现容易制造且低成本的天线装置1。

另外，在本实施方式中，构成为以使接地图案6a的与基板2相反的一侧的面与金属底座5抵接的方式配置基板2，并将分离形成的接地图案6a经由金属底座5电连接。

如果将两个接地图案6a电断开，则在接地水平方面产生差别等，从而有可能导致动作不稳定，但通过将两个接地图案6a经由金属底座5电连接，能够实现动作的稳定化。另外，由于能够将基板2直接支撑在金属底座5上，因此组装变得简单。再者，接地图案6a和金属底座5不一定要电连接，例如，在接地图案6a和金属底座5之间夹住绝缘膜或绝缘片的情况当然也包括在本发明中。

进而，在本实施方式中，由于对金属底座5进行弯折加工，从而在与形成多个贴片天线元件3的基板2的短边方向的中央部相对的位置上，以向与基板2相反的一侧凹陷的方式形成凹部5a，因此能够确保贴片天线元件3和接地导体6的距离，并能够实现频带宽且容易设计的天线装置1。

再者，在本实施方式中，虽然说明了将供电线路4整体形成在基板2的正面S上的情况，但在阻抗的调整和天线特性的调整比较困难的情况下，也能够将供电线路4的一部分形成在基板2的背面R上。

更具体地说，如图3（a）～（c）所示的天线装置31那样，只要将各贴片天线元件3的附近的供电线路4的一部分形成在基板2的背面R（图案除去部6b）上，并经由通孔（穿通孔）32将形成在基板2的正面和背面上的供电线路4彼此、及形成在基板2的背面R上的供电线路4与贴片天线元件3分别电连接即可。

在将供电线路4整体形成在基板2的正面S上的情况下，为了在靠近贴片天线元件3的中央的位置上进行供电，需要在贴片天线元件3上形成缺口（参照图2（c））。因此，贴片天线元件3的形状变得复杂，有可能设计较困难。

相对于此，在将贴片天线元件3的附近的供电线路4形成在基板2的背面R上的情况下，能够将背面R的供电线路4延伸到贴片天线元件3的背后侧之后再经由通孔32连接，因此能够将贴片天线元件3形成为简单的矩形，能够使设计变容易。

另外，如图4（a）～（d）所示，也可以由遍及基板2的整个背面R形成的接地图案6c构成接地导体6，并在各贴片天线元件3的背后侧形成除去了接地图案6c的图案除去部6b。图案除去部6b形成为比贴片天线元件3稍大的矩形。

这时，由于基板2的两侧的接地图案6c成为一体，不会产生由接地水平的差引起的动作的不稳定等，因此没必要使金属底座5和接地图案6c抵接，能够将基板2和金属底座5分离配置。因而，只要使基板2和金属底座5的距离充分地分离，则能够省略金属底座5的凹部5a。

另外，正如参照图4（d）中由粗虚线包围的部分可知，由于在贴片天线元件3的跟前的供电线路4的背后侧也形成接地图案6c，因此没有阻抗的不匹配而能够进行供电直到向贴片天线元件3输入之前，这部分的供电线路4不会作为天线工作。因而，能够更容易地进行设计。

进而，如图5（a）～（d）所示，也可以向贴片天线元件3的上下延长图案除去部6b，并且使贴片天线元件3的上下的图案除去部6b的长度不同。再者，这里所说的上下指的是铅垂方向，即基板2的长边方向。

通过使贴片天线元件3的上下的图案除去部6b的长度不同，能够使垂直面内指向性变化。由于天线装置设置在大厦的屋顶等较高的场所，因此只要使放射方向靠近大地倾斜数次，则能够抑制天空侧旁瓣而增大利益。

如上所述，本发明不限于上述实施方式，当然在不脱离本发明的宗旨的范围内可以添加各种变更。

Claims (8)

1.一种天线装置，其特征在于，具备：

基板；

配置在该基板的背面侧的金属底座；

在所述基板的正面上形成为阵列状的多个贴片天线元件；

形成在所述基板的正面上，并向所述多个贴片天线元件供电的供电线路；以及

设在所述基板的背面的与所述供电线路相对的位置上的接地导体。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述基板形成为长方形，

所述多个贴片天线元件沿着所述基板的长边方向形成在所述基板的短边方向的中央部，

所述供电线路构成为在所述基板的短边方向的两侧沿着所述基板的长边方向延伸，并且分支后向所述各贴片天线元件供电。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，

所述接地导体由分离形成在所述基板的短边方向的两侧的接地图案构成。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，

以所述接地图案与所述金属底座抵接的方式配置所述基板，并将分离形成的所述接地图案经由所述金属底座电连接。

5.如权利要求3或4所述的天线装置，其特征在于，

将所述各贴片天线元件的附近的所述供电线路的一部分形成在所述基板的背面上，并经由通孔将形成在所述基板的正面和背面上的所述供电线路彼此、及形成在所述基板的背面的所述供电线路与所述贴片天线元件分别电连接。

6.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，

所述接地导体由遍及所述基板的整个背面形成的接地图案构成，

在所述各贴片天线元件的背后侧形成有除去了所述接地图案的图案除去部。

7.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于，

向所述贴片天线元件的上下延长所述图案除去部，并且所述贴片天线元件的上侧的所述图案除去部的长度与所述贴片天线元件的下侧的所述图案除去部的长度不同。

8.如权利要求2～7中任一项所述的天线装置，其特征在于，

对所述金属底座进行弯折加工，从而在与形成所述多个贴片天线元件的所述基板的短边方向的中央部相对的位置上，以向与所述基板相反的一侧凹陷的方式形成凹部。

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