CN111989822B - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明有助于提供能够将定向性控制在各种方向上的、结构简易的天线装置。天线装置具备：阵列天线，包含安置在基板的第一面上的至少一个天线元件，在相对于基板的第一面成包含第一角度在内的多个角度的各方向上，分别形成波束；以及侧壁，设置于至少一个天线元件周围的至少一部分上，使成第一角度的方向的第一波束向沿着基板的方向折射。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及天线装置。
背景技术
近年来，在无线通信装置或雷达装置中，为了实现宽广的通信区域或宽广的检测区域，正在研究通过形成发射方向不同的多个波束来控制定向性的天线。例如，在无线通信装置中，需要天线装置能够应对通信对象所在方向各异的多种场景。
例如，专利文献1公开了一种天线装置，其具有多块含有一个以上天线元件的基板，通过立体地组装多块基板，可以控制装置朝向水平方向和垂直方向的定向性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/097846号
发明内容
然而，专利文献1中公开的天线装置由于立体地组装多块基板，因而结构复杂。
本发明的非限定性的实施例有助于提供能够将定向性控制在各种方向上的、结构简易的天线装置。
本发明的一实施例的天线装置具备：阵列天线，包含安置在基板的第一面上的至少一个天线元件，在相对于所述基板的第一面成包含第一角度在内的多个角度的各方向上，分别形成波束；以及侧壁，设置于所述至少一个天线元件周围的至少一部分上，使成所述第一角度的方向的第一波束向沿着所述基板的方向折射。
应予说明，这些总括性的或具体的方式可由***、装置、集成电路、计算机程序或记录介质来实现，也可由***、装置、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合来实现。
根据本发明的一实施例，可提供能够将定向性控制在各种方向上的、结构简易的天线装置。
本发明的一实施例的更多优点和效果将通过说明书和附图予以阐明。这些优点和/或效果分别由若干个实施方式以及说明书和附图所记载特征提供，但未必需要为了获得一个或一个以上的相同的特征而全部提供。
附图说明
图1是表示车辆进行无线通信的场景的第一例的图。
图2是表示车辆进行无线通信的场景的第二例的图。
图3A是表示本发明的一实施方式的天线装置的一例的侧视图。
图3B是表示本发明的一实施方式的天线装置的一例的俯视图。
图4是表示侧壁形状的第一例的图。
图5A是表示侧壁形状的第二例的图。
图5B是表示侧壁形状的第三例的图。
图6是表示激励天线元件的激励相位的一例的表格。
图7是表示基于图6所示的激励相位的、阵列天线的定向性方向图(pattern)的一例的图。
图8是表示基于图6所示的激励相位的、天线装置的定向性方向图的一例的图。
图9是表示本发明的一实施方式的变形例1的天线装置的一例的侧视图。
图10是表示本发明的一实施方式的变形例2的天线装置的一例的俯视图。
图11是表示本发明的一实施方式的变形例3的天线装置的一例的俯视图。
具体实施方式
以下说明的实施方式的天线装置，例如是应用于车载无线通信装置中的天线装置。下面，对安装有具有天线装置的无线通信装置的车辆进行无线通信的场景进行说明。
图1是表示车辆进行无线通信的场景的第一例的图。图1中示出了安装有具有天线装置的无线通信装置的车辆11、以及设置在路边区域的作为车辆11的无线通信装置的通信对象的路边装置12。
图1的例子是车辆与设置在路边区域的路边装置之间进行通信的路车间通信的场景。在路车间通信的情况下，由于路边装置12设置于比车辆11高的位置，故车辆11的天线装置例如以使在相对于行进方向X朝向斜上方的方向V0上的增益变高的方式，控制定向性。朝向斜上方的方向V0例如为相对于行进方向X成30度至45度的方向。
此外，在图1的场景中，当车辆11沿着行进方向X行驶并通过路边装置12的下方时，路边装置12位于车辆11的天顶方向上。因此，车辆11的天线装置以使在车辆11的天顶方向V1上的增益变高的方式控制定向性。
图2是表示车辆进行无线通信的场景的第二例的图。图2中示出了安装有具有天线装置的无线通信装置的车辆21和车辆22。
图2的例子是车辆21与车辆22之间进行通信的车车间通信的场景。在车车间通信的情况下，车辆21和车辆22的天线装置在沿着行进方向的方向上对定向性进行控制。
例如，作为车辆21的通信对象的车辆22行驶于车辆21的前方。因此，车辆21的天线装置以使与行进方向X同向的V2方向上的增益变高的方式控制定向性。此外，作为车辆22的通信对象的车辆21行驶于车辆22的后方。因此，车辆22的天线装置以使与行进方向X反向的V3方向上的增益变高的方式控制定向性。
如参照图1和图2所说明的那样，车载天线装置将定向性控制在如下的方向上：相对于车辆的行进方向朝向斜上方的方向、天顶方向、水平方向。如此，本发明的一实施例中，可提供能够将定向性控制在各种方向上的、结构简易的天线装置。
下面，参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，以下说明的各实施方式是一个例子，本发明并不受这些实施方式的限制。
(一实施方式)
图3A是表示本实施方式的天线装置30的一例的侧视图。图3B是表示本实施方式的天线装置30的一例的俯视图。
应予说明，图3A和图3B中标示了X轴、Y轴和Z轴。X轴表示后述的天线元件311的排列方向，Y轴表示在天线元件311排列的面内与X轴垂直的方向。此外，Z轴表示与X轴和Y轴垂直的方向。图3A是天线装置30的X-Z平面的侧视图，图3B是从Z轴正方向观察到的天线装置30的X-Y平面的图。
此外，图3A所示的线Z0是从4个天线元件311排列方向的长度中央向Z轴的正方向延伸的辅助线。线Z0相当于天线装置30的天线元件311同相激励时，所发射的电波呈现最大增益的方向。
图3A和图3B所示的天线装置30具备阵列天线31和侧壁32。
阵列天线31包含安置在基板的绝缘层315的第一面(Z轴正方向的面)上的天线元件311，在相对于基板的平面成不同角度的多个方向上分别形成波束。阵列天线31形成的波束的方向至少包含预先设定的第一角度θx(参见图4)。以下，在成第一角度θx的方向上形成的波束也被称为“第一波束”。
例如，可以认为，在成第一角度θx的方向上形成波束相当于发射在第一角度θx的方向上具有最大增益的电波。
阵列天线31例如具备4个天线元件311、反射板312、4个移相器313和控制部314。
4个天线元件311例如沿X轴的方向安置于绝缘层315的Z轴正方向的面上。4个天线元件311是由导线分布图(conductor pattern)形成的贴片天线(patch antenna)。4个天线元件311例如通过对由电介质构成的覆铜基板进行蚀刻加工而形成。
另外，有时将4个天线元件311从X轴的负方向开始，依次称为“天线元件#1”～“天线元件#4”。此外，有时将4个天线元件311统称为“天线元件311”。
反射板312例如是设置在绝缘层315的Z轴负方向的面上的导体。反射板312例如使天线元件311发射的电波中向Z轴负方向发射的电波朝向Z轴的正方向反射。
4个移相器313中的每一个分别与4个天线元件311中所对应的一个天线元件311电连接，控制天线元件311的激励相位。
控制部314控制阵列天线31的定向性。例如，控制部314分别与4个移相器313相连，设定4个移相器313的激励相位的大小。
另外，上述阵列天线31的结构只是一个例子，本发明并不受此限制。例如，天线元件311不限于贴片天线，也可以是槽形天线、环形天线。天线元件311也可以是与上述例子不同的平面天线。此外，天线元件311的数量可以小于等于3个，也可以大于等于5个。
此外，在图3A中，为方便表示，将4个移相器313和控制部314在比天线元件311更靠Z轴负方向的位置上示出。但是，4个移相器313和控制部314例如也可以包含于如下的无线部中，即，包含于安置在与天线元件311相同的绝缘层315的面上的未图示的无线部中。在该情况下，无线部与天线元件311之间例如可以通过微带线(micro-strip line)相连。
侧壁32设置于阵列天线31周围的至少一部分上。例如，在图3A和图3B的例子中，侧壁32例如在反射板312的面中反射板312的Z轴正方向的面上，沿天线元件311的排列方向(X轴方向)设置有多个。在该情况下，例如，如图3B所示，侧壁32可以不设置在Y轴方向上。
侧壁32使由阵列天线31形成的、成第一角度θx的方向的第一波束，向沿着设置有天线元件311的平面(X-Y平面)的方向折射。
侧壁32的材料例如为电介质。可用作侧壁32的材料例如有：丙烯酸树脂、聚四氟乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、聚苯醚(PPE)树脂、聚丙烯(PP)树脂、间规聚苯乙烯(SPS)树脂或ABS树脂。
侧壁32的内部可以由电介质填充，也可以由与电介质不同的材料填充。或者，侧壁32的内部也可以包含空洞。
侧壁32具有侧壁32a和侧壁32b。侧壁32a和侧壁32b关于沿着线Z0的Y-Z平面，平面对称地设置。
侧壁32a具有第一侧面321a和第二侧面322a。
第一侧面321a是侧壁32a的两个侧面中靠近天线元件311的侧面。至少第一波束入射至第一侧面321a(例如，参见图4)。第一侧面321a呈如下的锥形形状，即，越在Z轴方向上远离设置有天线元件311的平面，越向X轴的正方向远离线Z0的锥形形状。
第二侧面322a是侧壁32a的两个侧面中距离天线元件311较远的侧面。第二侧面322a例如与X轴垂直。第二侧面322a是入射至第一侧面321a后的第一波束射出的面(例如，参见图4)。从第二侧面322a射出的第一波束向沿着X轴的方向发射。
另外，对于侧壁32a中第一侧面321a与第二侧面322a之间的X方向上的厚度没有特别的限制。
侧壁32b具有第一侧面321b和第二侧面322b。
第一侧面321b是侧壁32b的两个侧面中靠近天线元件311的侧面。至少第一波束入射至第一侧面321b。第一侧面321b呈如下的锥形形状，即，越在Z轴方向上远离设置有天线元件311的平面，越向X轴的负方向远离线Z0的锥形形状。
第二侧面322b是侧壁32b的两个侧面中距离阵列天线31较远的侧面。第二侧面322b例如与X轴垂直。第二侧面322b是入射至第一侧面321b后第一波束射出的面。从第二侧面322b射出的第一波束向沿着X轴的方向发射。
另外，对于侧壁32b中第一侧面321b与第二侧面322b之间的X方向上的厚度没有特别的限制。
下面，参照图4对侧壁32a的第一侧面321a和阵列天线31的波束方向之间的关系进行说明。
图4是表示侧壁32a形状的第一例的图。另外，在图4中，对与图3A和图3B相同的结构赋予相同的附图标记并省略其说明。此外，在图4中，为方便表示，省略了一部分图3A和图3B所示的结构。
图4与图3A一样，是天线装置30的X-Z平面的侧视图。图4的例子是阵列天线31在折射率为n1的空间中发射电波的例子。在该例子中，阵列天线31发射的电波入射至侧壁32a的第一侧面321a，该侧壁32a由折射率为n2的电介质填充。而且，在第一侧面321a的边界处折射的电波从第二侧面322a射出。
箭头B表示当阵列天线31发射在倾角θ1的方向上具有最大增益的电波时的、电波行进轨迹的一个例子。另外，在如图4所示的X-Z平面中，设X-Y平面为0°时，在倾角θ1的方向上具有最大增益的电波成θx＝(90°-θ1)的角度。另外，作为0°基准的X-Y平面例如为基板的第一面(设置4个天线元件311的绝缘层315的面)。此外，在图4所示的X-Z平面中，也可以是0°基准相当于X轴。
另外，为方便说明，以下，将线Z0设定为角度0度的基准，将图4中从线Z0起的顺时针方向的角度设定为正角度。
图4所示的线T1是X-Z平面中与第一侧面321a垂直的辅助线。
θ2是设X-Y平面为0°时第一侧面321a的倾斜角。θ3是如箭头B所示的、电波向第一侧面321a入射的入射角，θ4是折射角。另外，在以下的说明中，侧面的倾斜角也可以是，在X-Z平面中，以X-Y平面为0°基准，侧面相对于X-Y平面所成的角。
天线装置30利用当电波从折射率为n1的空气层入射至折射率为n2的电介质层时发生的折射，实现沿X轴的方向的定向性。
例如，使用斯涅尔定律，则折射率n1、折射率n2、入射角θ3及折射角θ4之间的关系如下式(1)所示。
[式1]
n1×sinθ3＝n2×sinθ4(1)
而且，满足折射后的电波沿X轴的方向行进这一条件的、折射率n1、折射率n2、倾角θ1及第一侧面321a的倾斜角θ2之间的关系可根据式(1)而导出。例如，折射率n1、折射率n2、倾角θ1及第一侧面321a的倾斜角θ2之间的关系如式(2)所示。
[式2]
Figure BDA0002719240140000081
满足式(2)的关系时，于第一侧面321a处折射的电波在侧壁32a的内部沿着X轴的方向行进，并于第二侧面322a处射出。当第二侧面322a与X轴的方向垂直时，在第二侧面322a处，电波方向不变地穿过。
另外，折射率n1和折射率n2取决于材料的参数(例如，相对电容率)。例如，当用相对电容率在2至6的范围内的电介质来填充侧壁32a，且折射率n1为空气的折射率的情况下，优选倾斜角θ2在65度以下。
例如，当用相对电容率在2至5的范围内的电介质来填充侧壁32a时，由于能减少不在第一侧面321a处折射而在该处反射的电波，故阵列天线31发射的电波被高效地从第二侧面322a发射出去。
如上所述，本实施方式的天线装置30中，当阵列天线31发射在倾角θ1的方向上具有最大增益的电波时，所发射的电波在侧壁32的第一侧面321a处折射，转向至X轴的方向，从第二侧面322a射出。而且，第一侧面321a的倾斜角θ2是以满足折射后的电波沿X轴的方向行进这一条件的方式，根据与折射率n1、折射率n2及倾角θ1之间的关系而确定的。
另外，例如，折射率n1、折射率n2、倾角θ1及倾斜角θ2之间的关系也可以相对于式(2)所示的关系有微小偏差。例如，在相对于式(2)中的倾角θ1和/或倾斜角θ2存在微小偏差时，从天线装置30发射的电波呈现最大增益的方向会包含相对于沿着X轴的方向的微小偏差。然而，由于阵列天线31发射的电波具有波束宽度，因此即使包含相对于沿着X轴的方向的微小偏差，也能够实现良好的通信性能。
换言之，在基于由式(2)定义的倾角θ1与倾斜角θ2的关系来设置侧壁32a时，例如，也可以是，阵列天线31发射在如下方向上具有最大增益的电波：相对于倾角θ1处于规定的角度范围内的方向。在该情况下，在相对于倾角θ1处于规定的角度范围内的方向上具有最大增益的电波在第一侧面321a处折射，并从第二侧面322a向沿着X轴的方向发射出去。
此外，尽管在上文中示出了第二侧面322a垂直于X轴的方向的例子，但本发明并不受此限制。例如，当在第二侧面322a与垂直于X轴的方向的面之间存在微小偏差时，天线装置30所发射电波的最大增益方向会包含相对于沿X轴的方向的微小偏差。然而，由于阵列天线31发射的电波具有波束宽度，因此即使包含相对于沿X轴的方向的微小偏差，也能够实现良好的通信性能。
此外，上文中示出了如下的例子，即，使电波在第一侧面321a处折射，从而使电波的行进方向变为沿着X轴的方向，且使电波在第二侧面322a处不改变电波的行进方向地穿过。本发明并不受此限制。例如，也可以是，以使从第二侧面322a射出的电波沿着X轴的方向的方式，使电波在第一侧面321a和第二侧面322a两处均折射。在该情况下，例如可基于空气层的折射率n1、电介质层的折射率n2和倾角θ1来确定第一侧面321a的倾斜角和第二侧面322a的倾斜角。
另外，上文中，虽以侧壁32a为例进行了说明，但在侧壁32a和侧壁32b关于沿着线Z0的Y-Z平面平面对称地设置的情况下，也可以基于平面对称的关系，将第一侧面321b和第二侧面322b分别确定为与第一侧面321a和第二侧面322a相同。
例如，在基于平面对称的关系来确定第一侧面321b和第二侧面322b的情况下，由阵列天线31发射的、在倾角为-θ1的方向上具有最大增益的电波在第一侧面321b处折射，转向X轴的负方向，并从第二侧面322b射出。在该情况下，第一侧面321b的倾斜角为θ2。
另外，虽然示出了侧壁32a和侧壁32b呈平面对称地设置的例子，但本发明并不受此限制。例如，侧壁32a和侧壁32b也可以由不同的电介质构成。此外，例如，侧壁32a的第一侧面321a的倾斜角和侧壁32b的第一侧面321b的倾斜角也可以不相同。此外，例如也可以是，侧壁32a具有图4所示的第一侧面321a和第二侧面322a，而侧壁32b则如上述例子那样，在第一侧面321b和第二侧面322b两处均折射电波。
此外，例如，天线装置30具备侧壁32a和侧壁32b中的任一方即可。例如，在天线装置30不向X轴的负方向发射电波的情况下，天线装置30也可以不具备侧壁32b。
下面，对侧壁32a的位置进行说明。
图5A是表示侧壁32a形状的第二例的图。图5B是表示侧壁32a形状的第三例的图。另外，在图5A和图5B中，对与图3A及图3B相同的结构赋予相同的附图标记并省略其说明。此外，在图5A和图5B中，为方便表示，省略了一部分图3A和图3B所示的结构。
图5A和图5B与图4一样，是阵列天线31在折射率为n1的空间中发射电波的例子。此外，图5A和图5B中的侧壁32a由折射率为n2的电介质填充。另外，图5A和图5B示出了侧壁32a的高度彼此不同的例子。
图5A和图5B中的θ5是阵列天线31的最大倾角。另外，最大倾角是指，阵列天线31能控制定向性而达到的倾角的最大值。最大倾角例如取决于阵列天线31所含的天线元件311。
图5A和5B中的θ6是基于最大倾角θ5、折射率n1、折射率n2和式(2)而确定的第一侧面321a的倾斜角。
图5A中的箭头B1表示当阵列天线31发射在最大倾角θ5的方向上具有最大增益的电波时的、电波的行进方向。
图5A中，侧壁32a具有如下高度，即，在最大倾角θ5的方向上具有最大增益的电波能够入射至该侧壁32a的高度。在该情况下，如箭头B1所示，入射至第一侧面321a的电波在第一侧面321a处向沿着X轴的方向折射，并从第二侧面322a射出。
图5B中的箭头B2表示当阵列天线31发射在最大倾角θ5的方向上具有最大增益的电波时的、电波的行进方向。
图5B中，侧壁32a具有比在最大倾角θ5的方向上具有最大增益的电波能够入射的高度更矮的高度。在该情况下，如箭头B2所示，电波不入射至第一侧面321a，因而天线装置30不能向X轴的方向发射电波。
如图5A和图5B所示，优选侧壁32a的第一侧面321a设置于基于最大倾角θ5而确定的位置。
例如，在阵列天线31的最大倾角θ5为50度，且波束半值角为约20度的情况下，优选在X-Z平面上，侧壁32a的第1侧面321a针对以线Z0为角度0度的基准的、从0度至60度的范围而设置。关于侧壁32b也同样地，优选其针对从-60度至0度的范围而设置。
另外，最大倾角θ5为50度且波束半值角约为20度的情况是指，在相对于最大倾角50度处于±10度的范围内，即，在从40度到60度的范围内，具有良好的性能的情况。因此，优选侧壁32a的第1侧面321a针对不超过60度的范围而设置。
下面，对天线装置30性能的一个例子予以说明。
图6是表示激励天线元件311的激励相位的一例的表格。图6中，针对实例1至实例4这4种情况，列出了激励天线元件#1～天线元件#4的激励相位的大小。
例如，实例1是以相同相位激励天线元件#1～天线元件#4的情况。实例2是在相邻的天线元件之间设置60度的相位差而予以激励的情况。实例3是在相邻的天线元件之间设置150度的相位差而予以激励的情况。实例4是在相邻的天线元件之间设置-150度的相位差而予以激励的情况。
图7是表示基于图6所示的激励相位的、阵列天线31的定向性方向图的一例的图。图7所示的阵列天线31的定向性方向图是在天线装置30中在除去了侧壁32的状态下的、X-Z平面的定向性方向图。
图7表示分别对应于图6所示的4种情况的定向性方向图。另外，图7所示的定向性方向图中的角度是与图3A所示的线Z0所成的角度。
例如，在实例1的定向性方向图中，具有最大增益的方向是0度的方向，即，Z轴的正方向。此外，在实例2的定向性方向图中，具有最大增益的方向是约-30度的方向。此外，在实例3的定向性方向图中，具有最大增益的方向是约-50度的方向。此外，在实例4的定向性方向图中，具有最大增益的方向是约50度的方向。
图8是表示基于图6所示的激励相位的、天线装置30的定向性方向图的一例的图。图8所示的天线装置30的定向性方向图是X-Z平面的定向性方向图。
另外，图8所示的定向性方向图是如下情况下的定向性方向图的例子：侧壁32a的第一侧面321a的倾斜角θ2为60度，且填充于侧壁32a中的电介质(或者，构成侧壁32a的电介质)的折射率为1.82的情况。另外，侧壁32b和侧壁32a关于沿着线Z0的Y-Z平面，平面对称地设置。
例如，在实例1的定向性方向图中，与图7的情况一样，具有最大增益的方向是0度的方向，即，Z轴的正方向。此外，在实例2的定向性方向图中，与图7的情况一样，具有最大增益的方向是约-30度的方向。
在实例3的定向性方向图中，具有最大增益的方向是约-90度的方向，即，X轴的负方向。此外，在实例4的定向性方向图中，具有最大增益的方向是约90度的方向，即，X轴的正方向。
比较图7和图8中的实例3可知，由阵列天线31发射的、在-50度方向上具有最大增益的电波在侧壁32b处向X轴的负方向折射，并从侧壁32发射出来。
比较图7和图8中的实例4可知，由阵列天线31发射的、在50度方向上具有最大增益的电波在侧壁32a处向X轴的正方向折射，并从侧壁32发射出来。
如图8所示，天线装置30可以形成发射方向图为在如下的方向上呈现最大增益的波束：与天线元件311的排列方向垂直的方向、相对于天线元件311的排列方向朝向斜上方的方向、以及相对于天线元件311的排列方向的水平方向。
如上所述，本实施方式的天线装置30具备：阵列天线31，包含安置在基板的绝缘层315的第一面(z轴正方向的面)上的至少一个天线元件311，在相对于基板的第一面成多个角度的各方向上分别形成波束；以及侧壁32，设置于至少一个天线元件311周围的至少一部分上，使阵列天线31形成的波束中成倾角θ1(相对于基板平面的θx＝90°－θ1)的方向的第一波束向沿着基板平面的方向折射。
通过该结构，能利用在侧壁32的侧面处发生的折射来形成朝向水平方向的波束，因此，能通过简易的结构，实现将定向性控制在各种方向上的控制。
例如，天线装置30能够将定向性控制在如下的方向上：与安置天线元件311的平面垂直的方向、倾斜方向(例如，相对于垂直方向成30度至45度的角度的方向)、水平方向。
例如，在将天线装置30以天线装置30的X-Y平面平行于路面的方式安装于车辆中的情况下，在路车间通信的场景(参见图1)中，天线装置30可将定向性控制在垂直方向、倾斜方向上，在车车间通信的场景(参见图2)中，天线装置30可将定向性控制在水平方向上。
此外，天线装置30具有的阵列天线31在天线元件311的背面具备反射板312。通过该结构，天线装置30能够抑制电磁噪声的影响。
在将天线装置30安装于车辆仪表板的情况下，由于ECU(Engine Control Unit，发动机控制单元)安装于相对于仪表板更靠近地面的位置，故ECU发出的电磁噪声可能会传到天线装置30。天线装置30由于在天线元件311的背面具备反射板312，故可抑制电磁噪声到达天线元件311的情况。
此外，例如，当天线装置30安装于车辆的车顶部时，车顶部的金属板位于天线元件311的周围。在该情况下，通过以使反射板312位于天线元件311与金属板之间的方式安装天线装置30，从而天线元件311向背面发射的电波被反射板312反射而不会到达金属板。因此，能够防止天线元件311向背面发射的电波到达金属板，避免天线装置30的定向性产生偏差。
另外，本实施方式中天线装置30的工作频带例如为电波的直进性较强的频带，例如为：准毫米波段、毫米波段或太赫兹波段。当天线装置30在电波直进性较强的频带中工作时，因阵列天线31发射的电波绕过侧壁32的端部而导致发射效率降低的情况较少，故能够高效地发射电波。
下面，对侧壁32的第二侧面322a和第二侧面322b的形状的变形例进行说明。
(变形例1)
图9是表示本实施方式的变形例1的天线装置90的一例的侧视图。另外，在图9中，对与图3A相同的结构赋予相同的附图标记并省略其说明。
天线装置90具备阵列天线31和侧壁92。
侧壁92使由阵列天线31形成的、成第一角度θx的方向的第一波束向沿着设置有天线元件311的平面(X-Y平面)的方向折射。
侧壁92具有侧壁92a和侧壁92b。侧壁92a具有将天线装置30的侧壁32中的第二侧面322a置换为第二侧面922a的结构。此外，侧壁92b具有将天线装置30的侧壁32b中的第二侧面322b置换为第二侧面922b的结构。
第二侧面922a和第二侧面922b分别呈形成有曲面的透镜形状。通过第二侧面922a和第二侧面922b呈透镜形状，能够聚集从阵列天线31发射的电波，由此，能够高效地将电波从第二侧面922a和第二侧面922b发射出去。
另外，在上述天线装置30和天线装置90中，示出了天线元件311在X轴的方向上以一维方式排列的例子。但本发明并不受此限制。下面，对天线元件以二维方式排列的例子进行说明。
(变形例2)
图10是表示本实施方式的变形例2的天线装置100的一例的俯视图。图10所示的天线装置100具备阵列天线101和侧壁102。
阵列天线101具有将阵列天线31中的天线元件311置换为天线元件1011的结构。
阵列天线101包含安置在基板的绝缘层315的平面上的天线元件1011，在相对于基板的平面成多个角度的各方向上分别形成波束。阵列天线101形成的波束的方向至少包含第一角度θx。
例如，如图10所示，4个天线元件1011在X轴的方向和Y轴的方向这两个方向上排列。
通过将天线元件1011以二维方式排列，控制部314(参见图3A)控制阵列天线101的X-Z平面的定向性和Y-Z平面的定向性。
侧壁102具有俯视时呈围绕在阵列天线101周围的圆环状的形状。侧壁102所具有的形状使由阵列天线101形成的、成第一角度θx的方向的第一波束，向沿着设置有天线元件1011的平面(X-Y平面)的方向折射。
通过该结构，能利用在侧壁102的侧面处发生的折射来形成朝向水平方向的波束，因此，能通过简易的结构，实现将定向性控制在各种方向上的控制。进而，由于阵列天线101能够控制X-Z平面的定向性和Y-Z平面的定向性，故除了朝向沿X轴方向的水平方向的波束之外，例如还能形成朝向沿Y轴方向的水平方向的波束。
(变形例3)
图11是表示本实施方式的变形例3的天线装置110的一例的俯视图。另外，在图11中，对与图10相同的结构赋予相同的附图标记并省略其说明。
图11所示的天线装置110具备阵列天线101和侧壁112。
侧壁112具有俯视时呈围绕在阵列天线101周围的矩形的形状。侧壁112所具有的形状使由阵列天线101形成的、成第一角度θx的方向的第一波束向沿着设置有天线元件1011的平面(X-Y平面)的方向折射。
通过该结构，能利用在侧壁112的侧面处发生的折射来形成朝向水平方向的波束，因此，能通过简易的结构，实现将定向性控制在各种方向上的控制。进而，由于阵列天线101能够控制X-Z平面的定向性和Y-Z平面的定向性，故除了朝向沿X轴方向的水平方向的波束之外，例如还能形成朝向沿Y轴方向的水平方向的波束。
另外，图10中示出了侧壁102具有俯视时呈围绕在阵列天线101周围的圆环状的形状的例子，图11中示出了侧壁112具有俯视时呈围绕在阵列天线101周围的矩形的形状的例子。但本发明并不受此限制。例如，侧壁也可呈矩形以外的多边形形状。此外，图10和图11中示出了形状为在阵列天线周围具有对称性的形状的侧壁的例子。但本发明并不受此限制。侧壁的形状也可以是非对称的。
另外，虽然在上述天线装置中，示出了利用在侧壁的侧面处发生的折射来形成朝向水平方向的波束的例子，但本发明并不限于水平方向。例如，也可以向比水平方向更偏向负方向的方向发射电波。例如，由于在侧壁的侧面处折射的方向可基于阵列天线发射的电波的发射方向、侧壁的侧面的倾斜角、以及夹着侧面的两个层(例如，空气层和电介质层)的折射率来设定，故可通过以朝向希望的方向发射的方式设定侧面的倾斜角，来实现不限于水平方向的、向各种方向的发射。
另外，上述实施方式的说明中使用的“阵列天线”这一表述，也可以置换为例如“阵列天线部”、“阵列天线电路”、“阵列天线设备”、“阵列天线单元”或“阵列天线模块”之类的其他表述。
另外，上述实施方式的说明中使用的“……部”这一表述，也可以置换为例如“……电路(circuitry)”、“……设备”、“……单元”或“……模块”之类的其他表述。
本发明可以用软件、硬件或与硬件协作的软件来实现。
上述实施方式的说明中使用的各功能块可以部分或整体地被实现为作为集成电路的LSI(Large Scale Integration，大规模集成电路)，上述实施方式中说明的各过程，可部分或整体地用一个LSI或LSI的组合来控制。LSI可以由各个芯片构成，也可以包含功能块的一部分或全部地由一个芯片构成。LSI可以具备数据的输入和输出。根据集成程度的不同，LSI也可以称为IC(Integration Circuit，集成电路)、***LSI(System LSI)、超大LSI(Super LSI)或特大LSI(Ultra LSI)。
集成电路化的方法并不仅限于LSI，也可通过专用电路、通用处理器或专用处理器来实现。此外，还可以利用LSI制造后能够编程的FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、或可对LSI内部的电路块的连接或设定进行重构的可重构处理器(Reconfigurable Processor)。本发明也可以被实现为数字处理或模拟处理。
再有，如果随着半导体技术的进步或者其他技术的派生，出现了代替LSI的集成电路化的技术，当然也可以利用该技术来实现功能块的集成化。还存在应用生物技术的可能性。
本发明可以在具有通信功能的任何类型的装置、设备、***(统称为“通信装置”)中实施。通信装置的非限制性的例子包括：电话(手机、智能手机等)、平板电脑、个人电脑(PC)(便携式电脑、台式电脑、笔记本电脑等)、相机(数码静态相机、数码摄像机等)、数字播放器(数字音频播放器、数字视频播放器等)、可佩戴的设备(可佩戴式相机、智能手表、跟踪装置等)、游戏机、电子书阅读器、远程保健-医疗(远程保健、远程诊疗-处方)设备、具有通信功能的交通工具或移动运输工具(汽车、飞机、船等)、以及上述各种装置的组合。
通信装置不限于可携带或可移动的装置，也包含不能携带或被固定的所有种类的装置、设备、***，例如包含：智能家居设备(家电设备、照明设备、智能仪表或测量仪、控制面板等)、自动售货机、以及其他物联网(IoT：Internet of Things)网络上可能存在的所有“物体(Things)”。
通信中，除了包含通过蜂窝***、无线LAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)***、通信卫星***等进行的数据通信之外，还包含通过它们的组合进行的数据通信。
此外，通信装置中还包含与执行本发明所记载的通信功能的通信设备相连接或联结的控制器或传感器等设备。例如，包含生成执行通信装置的通信功能的通信设备所使用的控制信号、数据信号的控制器及传感器。
此外，通信装置中包含与上述非限制性的各种装置进行通信、或控制该各种装置的基础设施设备，该基础设施设备例如为基站、接入点、任何其他装置、设备或***。
以上，参照附图说明了各种实施方式，但本发明当然并不仅限于这些例子。本领域技术人员显然可在权利要求书记载的范畴内，想到各种变更例或修改例，这些例子当然也会被理解为属于本发明的技术范围。此外，可以在不脱离本发明宗旨的范围内任意地组合上述实施方式中的各个构成要素。
本发明的一实施例的天线装置具备：阵列天线，包含安置在基板的第一面上的至少一个天线元件，在相对于所述基板的第一面成包含第一角度在内的多个角度的各方向上，分别形成波束；以及侧壁，设置于所述至少一个天线元件周围的至少一部分上，使成所述第一角度的方向的第一波束向沿着所述基板的方向折射。
本发明的一实施例的天线装置中，所述阵列天线具备：移相器，控制所述至少一个天线元件的激励相位；以及控制电路，控制所述移相器的相位。
本发明的一实施例的天线装置中，所述阵列天线在与所述基板的第一面相反的面上具有反射板。
本发明的一实施例的天线装置中，在所述至少一个天线元件与所述反射板之间设置有绝缘层。
本发明的一实施例的天线装置中，所述侧壁具有：第一侧面，所述第一波束入射至该第一侧面；以及第二侧面，所述第一波束折射后，从该第二侧面射出，基于所述第一角度来设定相对于所述基板的第一面的所述第一侧面的倾斜角度、以及相对于所述基板的第一面的所述第二侧面的倾斜角度。
本发明的一实施例的天线装置中，相对于所述基板的第一面的所述第一侧面的倾斜角度在65°以下。
本发明的一实施例的天线装置中，所述第一侧面呈如下的锥形形状，即，离所述基板的距离越远，越远离垂直于所述基板的第一面的轴的锥形形状。
本发明的一实施例的天线装置中，所述第二侧面与所述基板的第一面垂直。
本发明的一实施例的天线装置中，所述第二侧面呈透镜形状。
本发明的一实施例的天线装置中，所述至少一个天线元件是多个天线元件，所述多个天线元件在所述基板上沿一维的排列方向安置，所述侧壁设置在所述排列方向的延长线上。
本发明的一实施例的天线装置中，所述至少一个天线元件是多个天线元件，所述多个天线元件在所述基板上沿二维的方向安置，所述侧壁设置于围绕所述多个天线元件的位置。
本发明的一实施例的天线装置中，所述至少一个天线元件的工作频率包含于准毫米波段、毫米波段、以及太赫兹波段中的至少一者中。
本发明的一实施例的天线装置中，所述侧壁中填充有电介质。
本发明的一实施例的天线装置中，所述侧壁至少具有如下高度，即，相对于所述基板的第一面成30°角的方向的波束入射至该侧壁的高度。
在2018年4月12日申请的特愿第2018-076907号的日本专利申请所包含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容全部被引用于本申请。
工业实用性
本发明的一实施例适合用于无线通信装置。
附图标记说明
11、21、22 车辆
12 路边装置
30、90、100、110 天线装置
31、101 阵列天线
32、32a、32b、92、92a、92b、102、112 侧壁
311、1011 天线元件
312 反射板
313 移相器
314 控制部
315 绝缘层
321a、321b 第一侧面
322a、322b、922a、922b 第二侧面

Claims (15)

1.一种天线装置，其为安装于第一车辆的天线装置，所述天线装置具备：
阵列天线，包含安置在基板的第一面上的至少一个天线元件，在相对于所述基板的第一面成包含第一角度在内的多个角度的各方向上，分别形成波束，所述基板的第一面是沿着所述第一车辆的行驶面的面；以及
侧壁，设置于所述至少一个天线元件周围的至少一部分上，使成所述第一角度的方向的第一波束向沿着所述基板的第一方向折射，
在与安装在处于所述第一方向的第二车辆上的第一无线通信装置进行通信时，所述阵列天线形成所述第一波束。
2.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述阵列天线具备：
移相器，控制所述至少一个天线元件的激励相位；以及
控制电路，控制所述移相器的相位。
3.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述阵列天线在与所述基板的第一面相反的面上具有反射板。
4.如权利要求3所述的天线装置，其中，
在所述至少一个天线元件与所述反射板之间设置有绝缘层。
5.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述侧壁具有：
第一侧面，所述第一波束入射至该第一侧面；以及
第二侧面，所述第一波束折射后，从该第二侧面射出，
基于所述第一角度来设定相对于所述基板的第一面的所述第一侧面的倾斜角度、以及相对于所述基板的第一面的所述第二侧面的倾斜角度。
6.如权利要求5所述的天线装置，其中，
相对于所述基板的第一面的所述第一侧面的倾斜角度在65°以下。
7.如权利要求5所述的天线装置，其中，
所述第一侧面呈如下的锥形形状，即，离所述基板的距离越远，越远离垂直于所述基板的第一面的轴的锥形形状。
8.如权利要求5所述的天线装置，其中，
所述第二侧面与所述基板的第一面垂直。
9.如权利要求5所述的天线装置，其中，
所述第二侧面呈透镜形状。
10.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述至少一个天线元件是多个天线元件，
所述多个天线元件在所述基板上沿一维的排列方向安置，
所述侧壁设置在所述排列方向的延长线上。
11.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述至少一个天线元件是多个天线元件，
所述多个天线元件在所述基板上沿二维的方向安置，
所述侧壁设置于围绕所述多个天线元件的位置。
12.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述至少一个天线元件的工作频率包含于准毫米波段、毫米波段、以及太赫兹波段中的至少一者中。
13.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述侧壁中填充有电介质。
14.如权利要求1所述的天线装置，其中，
所述侧壁至少具有如下高度，即，相对于所述基板的第一面成30°角的方向的波束入射至该侧壁的高度。
15.如权利要求1所述的天线装置，其中，
在与处于与所述第一方向不同的第二方向且处于比所述天线装置高的位置的第二无线通信装置进行通信时，所述阵列天线形成第二波束，所述第二波束是成所述多个角度之中的与所述第一角度不同的第二角度的方向的波束。
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