CN115280595A

CN115280595A - 天线装置

Info

Publication number: CN115280595A
Application number: CN202180020665.7A
Authority: CN
Inventors: 土屋正登
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2022-11-01
Also published as: US20230101103A1; JP7007024B2; WO2021193506A1; JP2021158535A; DE112021001945T5

Abstract

一种天线装置(100)包括：安装板(103)，具有用于处理无线电信号的电路；偶极天线元件(101)，被放置在安装板(103)上并且接收无线电信号；第一导体(121)，平行于偶极天线元件(101)；第二导体(122)，相对于第一端部以大于零度但是小于180度的角度被连接到第一导体(121)的第一端部；和第三导体(123)，相对于第二端部以大于零度但是小于180度的角度被连接到第一导体(121)的第二端部。至少第二导体(122)的端部具有位于偶极天线元件附近的寄生元件。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种天线装置。

背景技术

近年来，无线产品已经快速地从与人相关的无线产品转向与物相关的无线产品。例如，现在有无线车辆、无线自动售货机、无线火车、无线工厂监控***等。关于这种产品，特别地，能够提供位置信息的GPS的重要性正在增加，并且能够从天空捕捉的无线电波的数量是这些产品的重要卖点。

此外，在诸如智能手机的移动终端中，基站的方向和终端的方向总是改变并且因此不知道无线电波是从哪里到达的。因此，通常使用非定向天线。在另一方面，有诸如全球定位***(GPS)的***，其中无线电波总是从天空到达。此外，在固定安设的终端的情形中，理想的是天线仅仅在天空方向上具有指向性。

在以上情形中，通常，经常使用贴片天线。在很多情形中，通信装置的主体具有薄型结构，并且当期望减小安装连通装置的面积时，它可以被竖直地放置。专利文献1公开了一种天线，该天线包括向其馈送电力的线状辐射天线元件和不向其馈送电力的多个线状寄生天线元件，其中，被放置在所述辐射天线元件和所述寄生天线元件彼此交叉而不直接接触的位置处，所述寄生天线元件在所述辐射天线元件和所述寄生天线元件彼此交叉的方向上安置，并且其中，所述多个寄生天线元件的交叉部分中的每一个——与所述辐射天线元件交叉的部分——被弯曲，使得所述寄生天线元件的交叉部分与所述辐射天线元件平行。

然而，因为通过将其安装成是平坦的，贴片型GPS天线在天空方向上具有指向性，所以它必须被如此安装并且因此它的安装面积变大。此外，因为这个天线被从通信装置的主体分开地配置，所以存在其价格昂贵的缺点。

可替代地，可以采用用于在产品的板上绘制天线的电路的方法。然而，增益小并且GPS卫星获取性能不良。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公报No.2008-35219

发明内容

技术问题

如以上描述地，存在以下问题：因为它被配置为被从通信装置的主体分离，所以能够小面积安装并且能够获得足够增益的天线装置是昂贵的。

鉴于以上描述的问题，本公开的目的在于提供一种能够解决以上问题的天线装置。即，它能够以低成本实现并且能够使其安装面积最小化。

解决问题的方案

根据示例性实施例的一种天线装置包括：安装板，包括被配置为处理无线电信号的电路；偶极天线元件，被配置为接收无线电信号，偶极天线元件被放置在安装板中；和寄生元件，寄生元件包括第一导线、第二导线和第三导线，第一导线平行于偶极天线元件，第二导线以大于0度并且小于180度的角度在第一导线的第一端部处被连接到第一导线，第三导线以大于0度并且小于180度的角度在第一导线的第二端部处被连接到第一导线，其中，至少第二导线的端部被定位在偶极天线元件附近。

根据示例性实施例的一种天线装置包括：安装板，包括被配置为处理无线电信号的电路；偶极天线元件，被配置为接收所述无线电信号，偶极天线元件被放置在安装板中；和寄生元件，寄生元件包括第一导线、第二导线和第三导线，第一导线平行于偶极天线元件，第二导线以大于0度并且小于180度的角度在第一导线的第一端部处被连接到第一导线，第三导线以大于0度并且小于180度的角度在第二导线的端部处被连接到第二导线，其中，至少第二导线的端部和第三导线被定位在偶极天线元件附近。

本发明的有利效果

根据本发明，能够提供一种能够解决以上问题的天线装置。即，它能够以低成本实现并且能够使其安装面积最小化。

附图说明

图1是示出根据第一示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图；

图2是示出根据第二示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图；

图3是示出根据第二示例性实施例的天线装置的指向性的图表；

图4是示出安设在安装板中的偶极天线的示例的图表；

图5是示出偶极天线的指向性的图表；

图6是示出根据第三示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图；

图7是示出根据第四示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图；

图8是示出根据第五示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图；

图9是示出根据第六示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图；并且

图10是示出根据第七示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。

具体实施方式

将在下文中参考绘图描述本发明的示例性实施例。

第一示例性实施例

图1是示出根据第一示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图1中，天线装置100包括偶极天线元件101、寄生天线元件102，和安装板103。

偶极天线元件101被放置在安装板103中并且接收无线电信号。偶极天线元件101是其中两个线状导线对称地延伸的天线元件。

寄生天线元件102包括平行于偶极天线元件101的第一导线121、以大于0度并且小于180度的角度在第一导线121的第一端部处被连接到第一导线121的第二导线122，和以大于0度并且小于180度的角度在第一导线121的第二端部处被连接到第一导线121的第三导线123。此外，至少第二导线122的端部被定位在偶极天线元件101附近。

安装板103包括处理由偶极天线元件101接收的无线电信号的电路。

如以上描述地，根据第一示例性实施例的天线装置能够以低成本实现并且能够使其安装面积最小化。

第二示例性实施例

图2是示出根据第二示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图2中，天线装置200包括偶极天线元件201、寄生天线元件202，和安装板203。

偶极天线元件201是其中两个线状导线从馈送点对称地延伸的天线元件。偶极天线元件201的两个线状导线被布置在从安装板203隔开的位置处。偶极天线元件201的两个线状导线通过馈送点被连接到安装板203的电路。偶极天线元件201被放置在安装板203中并且接收无线电信号。无线电信号例如是测位信号。

寄生天线元件202包括第一导线221、第二导线222和第三导线223的三个导线。第一导线221和第二导线222在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线221的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线221和第二导线222形成的角度优选地是90度。

此外，第一导线221和第三导线223在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线221的第二端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线221和第三导线223形成的角度优选地是90度。

此外，寄生天线元件202是不被连接到安装板203的电路的寄生天线元件。此外，在寄生天线元件202中，第一导线221在从安装板203隔开的位置处被平行于安装板203的一侧放置。

在三个线状导线当中，第二导线222和第三导线223中的每一个的一个端部被连接到第一导线221的端部并且第二导线222和第三导线223中的每一个的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。在第二导线222和第三导线223相应的端部中的每一个和偶极天线元件201之间的距离优选地在目标频率的波长的二十分之一内。换言之，第二导线222和第三导线223相应的端部被放置在偶极天线元件201附近的以上陈述意味着第二导线222和第三导线223被定位成使得其分别的端部被空间耦合到偶极天线元件201。为了执行前面提到的空间耦合，有必要使第二和第三导线222和223靠近天线的端点，即天线的、流动的高频电流小并且电压大的一部分。此外，在偶极天线中，电力馈送侧(在装置200的情形中，导线222)需要满足以上条件。

此外，第三导线223延伸的方向平行于第二导线222延伸的方向。

此外，寄生天线元件202的总长度优选地是所要接收的无线电信号的波长的二分之一，即所谓的半波长。

安装板203是被连接到偶极天线元件201并且包括处理由偶极天线元件201接收的无线电信号的电路的板。例如，安装板203可以是包括从测位信号(例如，全球导航卫星***(GNSS)信号)测量天线装置200的位置的电路的印刷电路板。因为安装板203不被连接到寄生天线元件202，所以寄生天线元件202充当寄生天线元件。例如，安装板203可以包括在其一个表面上为GND形成的正方形金属层。用于GND的这个金属层是带有参考电位的层。此外，用于GND的金属层可以被形成在层叠板的层中的一个中。

因为天线装置200包括图2所示非接触寄生元件，所以它不同于仅仅包括偶极天线的天线装置。如在图2中所示，偶极天线元件201和寄生天线元件202在其相应的前端处被彼此空间耦合。

图3是示出根据第二示例性实施例的天线装置的指向性的图表。图3在竖直平面(图2中的HL平面)中示出天线装置200的指向性。

将与天线装置相比较的偶极天线如下。图4是示出安设在安装板中的偶极天线的示例的图表。在图4中，偶极天线装置400包括偶极天线元件401和安装板402。

图5是示出偶极天线的指向性的图表。图5在竖直平面(图4中的HL平面)中示出将与天线装置200相比较的偶极天线的指向性。

在图3和5之间的比较示出天线装置200的接收范围大于偶极天线的接收范围。因此，天线装置200的天线辐射性能比图4所示偶极天线的更好。这是因为，通过空间耦合使得作为无线电波源的高频电流流过非接触寄生元件，并且因此改进了无线电波的辐射效率。根据本发明，能够在维持产品的厚度时增加在天空方向上的增益，并且能够使用具有金属性质的任何非接触寄生天线元件，并且因此能够降低其成本。

如以上描述地，根据第二示例性实施例的天线装置能够以低成本实现并且能够使其安装面积最小化。

当寄生天线元件202被安装时，例如，它能够被附着在外罩的后侧上、嵌入模制到外罩中或者附着在外罩的外侧上。

第三示例性实施例

图6是示出根据第三示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图6中，天线装置600包括偶极天线元件201、寄生天线元件602，和安装板203。在图6中，与在图2中的那些相同的构件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

寄生天线元件602包括第一导线621、第二导线622和第三导线623的三个导线。

第三导线623延伸的方向垂直于第二导线622延伸的方向。第二导线622延伸的方向垂直于安装板203。第三导线623延伸的方向平行于安装板203。

第一导线621和第二导线622在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线621的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线621和第二导线622形成的角度优选地是90度。

第二导线622的一个端部被连接到第一导线621的端部，并且第二导线622的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线622被定位成使得其两个端部被空间耦合到偶极天线元件201。

此外，第一导线621和第三导线623在HW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线621的第二端部处被彼此连接。在HW平面中由第一导线621和第三导线223形成的角度优选地是90度。

当寄生天线元件602被安装时，例如，它能够被附着在外罩的后侧上、嵌入模制到外罩中或者被附着在外罩的外侧上。

第四示例性实施例

图7是示出根据第四示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图7中，天线装置700包括偶极天线元件201、寄生天线元件702，和安装板203。在图7中，与在图2中的那些相同的构件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

寄生天线元件702包括第一导线721、第二导线722、第三导线723、第四导线724和第五导线725的五个导线。

如在图7中所示，第二导线722和第三导线723中的每一个的一个端部被连接到第一导线721的端部并且第二导线722和第三导线723中的每一个的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线722和第三导线723被定位成使得其相应的端部被空间耦合到偶极天线元件201。此外，第四导线724的至少一部分和第五导线725的一部分被放置在偶极天线元件201附近。整个第四导线724和第五导线725优选地被放置在偶极天线元件201附近。即，整个第四导线724和第五导线725被定位成被空间耦合到偶极天线元件201。

第一导线721和第二导线722在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线721的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线721和第二导线722形成的角度优选地是90度。

第二导线722和第四导线724在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第二导线722的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第二导线722和第四导线724形成的角度优选地是90度。此外，第一导线721和第四导线724优选地在LW平面中彼此平行。

此外，第一导线721和第三导线723在HW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线721的第二端部处被彼此连接。在HW平面中由第一导线721和第三导线223形成的角度优选地是90度。

第三导线722和第五导线725在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第三导线722的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第三导线722和第五导线725形成的角度优选地是90度。此外，第一导线721和第五导线725优选地在LW平面中彼此平行。

当寄生天线元件702被安装时，例如，它能够被附着在外罩的后侧上、嵌入模制到外罩中或者附着在外罩的外侧上。

第五示例性实施例

图8是示出根据第五示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图8中，天线装置800包括偶极天线元件201、寄生天线元件802，和安装板203。在图8中，与在图2中的那些相同的构件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

寄生天线元件802包括第一导线821、第二导线822和第三导线823的三个导线。

如在图8中所示，第二导线822的一个端部被连接到第一导线721的端部，并且第二导线822的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线822被定位成使得其两个端部被空间耦合到偶极天线元件201。此外，第三导线823的至少一部分被放置在偶极天线元件201附近。整个第三导线823优选地被放置在偶极天线元件201附近。即，整个第三导线823被定位成被空间耦合到偶极天线元件201。

第一导线821和第二导线822在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线821的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线821和第二导线822形成的角度优选地是90度。

第二导线822和第三导线823在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第二导线822的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第二导线822和第三导线823形成的角度优选地是90度。此外，第一导线821和第三导线823优选地在LW平面中彼此平行。

当寄生天线元件802被安装时，例如，它能够被附着在外罩的后侧上、嵌入模制到外罩中或者附着在外罩的外侧上。

第六示例性实施例

图9是示出根据第六示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图9中，天线装置900包括偶极天线元件201、寄生天线元件902，和安装板203。在图9中，与在图2中的那些相同的构件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

寄生天线元件902包括第一导线921、第二导线922和第三导线923的三个导线。第一导线921、第二导线922和第三导线923中的每一个具有平面形状并且由金属制成。第二导线922和第三导线923中的每一个的一个端部被连接到第一导线921的端部并且第二导线922和第三导线923中的每一个的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线922和第三导线923被定位成使得其分别的端部被空间耦合到偶极天线元件201。

第一导线921的主表面平行于安装板203。此外，第二导线922和第三导线923中的每一个的主表面平行于H轴。第二导线922和第三导线923中的每一个的主表面优选地垂直于安装板203。

第一导线921和第二导线922在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线921的第一端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线921和第二导线922形成的角度优选地是90度。

此外，第一导线921和第三导线923在LW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线921的第二端部处被彼此连接。在LW平面中由第一导线921和第三导体923形成的角度优选地是90度。

此外，寄生天线元件902是不被连接到安装板203的电路的寄生天线元件。此外，在寄生天线元件902中，第一导线921在从安装板203隔开的位置处被平行于安装板203的一侧放置。

在三个线状导线当中，第二导线922和第三导线923中的每一个的一个端部被连接到第一导线921的端部并且第二导线922和第三导线923中的每一个的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线922和第三导线923被定位成使得其分别的端部被空间耦合到偶极天线元件201。此外，第三导线923延伸的方向平行于第二导线922延伸的方向。

寄生天线元件902能够被***安装板203中并且被固定。

第七示例性实施例

图10是示出根据第十示例性实施例的天线装置的概略配置的透视图。在图10中，天线装置1000包括偶极天线元件201、寄生天线元件1002，和安装板103。在图10中，与在图2中的那些相同的构件由相同的附图标记表示，并且将省略其描述。

寄生天线元件1002包括第一导线1021、第二导线1022和第三导线1023的三个导线。第一导线1021、第二导线1022和第三导线1023中的每一个具有平面形状并且由金属制成。第二导线1022和第三导线1023中的每一个的一个端部被连接到第一导线1021的端部并且第二导线1022和第三导线1023中的每一个的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线1022和第三导线1023被定位成使得其分别的端部被空间耦合到偶极天线元件201。

第一导线1021的主表面、第二导线1022的主表面和第三导线1023的主表面每一个被平行于安装板203并且在与安装板203相同的平面中放置。

第一导线1021和第二导线1022在HW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线1021的第一端部处被彼此连接。在HW平面中由第一导线1021和第二导线1022形成的角度优选地是90度。

此外，第一导线1021和第三导线1023在HW平面中以大于0度并且小于180度的角度在第一导线1021的第二端部处被彼此连接。在HW平面中由第一导线1021和第三导体1023形成的角度优选地是90度。

此外，寄生天线元件1002是不被连接到安装板203的电路的寄生天线元件。此外，在寄生天线元件1002中，第一导线1021在从安装板203隔开的位置处被平行于安装板203的一侧并且在与安装板203相同的平面中放置。

在三个线状导线当中，第二导线1022和第三导线1023中的每一个的一个端部被连接到第一导线1021的端部并且第二导线1022和第三导线1023中的每一个的另一端部被放置在偶极天线元件201附近。即，第二导线1022和第三导线1023被定位成使得其相应的端部被空间耦合到偶极天线元件201。此外，第三导线1023延伸的方向平行于第二导线1022延伸的方向。

当在高度方向上存在裕度时，天线装置1000是有利的。注意，通过使寄生天线元件1002的形状类似于图7所示寄生天线元件702的形状，能够进一步减小寄生天线元件1002的尺寸。此外，寄生天线元件的电路可以被直接地绘制在产品的构件安装板上而不是由不同的金属形成。

如以上描述地，通过使用根据本发明的非接触寄生天线元件，能够使无线电装置的安装面积最小化并且以低成本在天空方向上获得理想的增益。

注意本发明不限于以上描述的示例性实施例并且可以在不偏离本发明的精神的情况下适当地改变。例如，虽然在根据以上描述的示例性实施例的天线装置中使用偶极天线，但是能够替代地使用倒L天线或者倒F天线。通过移除偶极的(-)元件，天线在结构上成为倒L天线。

此外，根据以上描述的示例性实施例的天线装置旨在使天线和寄生天线的占用面积最小化。例如，很少有产品仅仅配备有GPS无线电***。产品还配备有诸如LTE、Wi-Fi和LPWA的其他通信***。这些是为了使得通过GPS获得的信息能够经由云被传输到其它***。在此情形中，重要的是将天线装置设计成使其避免干扰其他***的天线，并且在天线之间维持足够的距离是用于避免这种干扰的最基本手段。因此，理想的是在它自身的区域内完成GPS天线，并且根据以上描述的示例性实施例的天线装置旨在减小其尺寸并且实现高性能。

虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本发明不限于以上描述的示例性实施例。可以在本发明的范围内对本发明的配置和细节做出本领域技术人员可以理解的各种改变。

该申请基于并且要求在2020年3月27日提交的日本专利申请No.2020-057192的优先权利益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。

附图标记列表

100，200，600，700，800，900，1000 天线装置

101，201 偶极天线元件

102，202，602，702，802，902，1002 寄生天线元件

103，203 安装板

121，221，621，721，821，921，1021 第一导线

122，222，622，722，822，922，1022 第二导线

123，223，623，723，823，923，1023 第三导线

724 第四导线

725 第五导线

400 偶极天线装置

401 偶极天线元件

402 安装板

Claims

1.一种天线装置，包括：

安装板，所述安装板包括被配置为处理无线电信号的电路；

偶极天线元件，所述偶极天线元件被配置为接收所述无线电信号，所述偶极天线元件被放置在所述安装板中；和

寄生元件，所述寄生元件包括第一导线、第二导线和第三导线，所述第一导线平行于所述偶极天线元件，所述第二导线以大于0度并且小于180度的角度在所述第一导线的第一端部处被连接到所述第一导线，所述第三导线以大于0度并且小于180度的角度在所述第一导线的第二端部处被连接到所述第一导线，其中，至少所述第二导线的端部被定位在所述偶极天线元件附近。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，至少所述第二导线的所述端部被定位成与所述偶极天线元件空间耦合。

3.根据权利要求1或者2所述的天线装置，其中，

所述无线电信号包括至少测位信号，

所述安装板包括被配置为基于所述测位信号来确定位置的电路，并且

所述偶极天线元件接收所述测位信号。

4.根据权利要求1到3中的任一项所述的天线装置，其中，所述第三导线延伸的方向平行于所述第二导线延伸的方向。

5.根据权利要求1到3中的任一项所述的天线装置，其中，所述第三导线延伸的方向垂直于所述第二导线延伸的方向。

6.根据权利要求1到3中的任一项所述的天线装置，其中，所述寄生元件包括第四导线和第五导线，所述第四导线以大于0度并且小于180度的角度在所述第二导线的所述端部处被连接到所述第二导线，所述第五导线以大于0度并且小于180度的角度在所述第三导线的端部处被连接到所述第三导线。

7.根据权利要求4所述的天线装置，其中，

所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线中的每一个具有平面形状并且由金属制成，

所述第一导线的平面与所述安装板相对，

所述第二导线的平面和所述第三导线的平面垂直于所述安装板，并且

所述第二导线的所述平面与所述第三导线的所述平面相对。

8.根据权利要求1到3中的任一项所述的天线装置，其中，

所述第一导线、所述第二导线和所述第三导线中的每一个具有平面形状并且由金属制成，并且

所述第一导线的所述平面、所述第二导线的所述平面和所述第三导线的所述平面在与所述安装板相同的平面中。

9.一种天线装置，包括：

安装板，所述安装板包括被配置为处理无线电信号的电路；

寄生元件，所述寄生元件包括第一导线、第二导线和第三导线，所述第一导线平行于所述偶极天线元件，所述第二导线以大于0度并且小于180度的角度在所述第一导线的第一端部处被连接到所述第一导线，所述第三导线以大于0度并且小于180度的角度在所述第二导线的端部处被连接到所述第二导线，其中，至少所述第二导线的所述端部和所述第三导线被定位在所述偶极天线元件附近。