偶極天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所涉及的偶極天線(2)具備形成在2維面內(nèi)的第1輻射元件(21)和第2輻射元件(22)。第1輻射元件(21)為直線狀，第2輻射元件(22)為盤旋在第1輻射元件(21)的周圍的螺旋狀。
【專利說明】偶極天線

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及偶極天線。

【背景技術】
[0002] 以往，使用天線作為用于將高頻電流變換成電磁波或將電磁波變換成高頻電流的 裝置。天線根據(jù)其形狀，分為線狀天線、面狀天線、立體天線等，此外，根據(jù)其結構，分為偶極 天線、單極天線、環(huán)形天線等。其中，尤其偶極天線具有由2個輻射元件構成的簡單的結構， 從而是現(xiàn)在也廣泛地利用的天線之一。
[0003] 在這些天線中，伴隨著無線通信的用途的擴大，要求在各種頻帶中進行動作。例 如，在車載用天線中，要求在FM/AM廣播、DAB(Digital Audio Broadcast)等地上數(shù)字 廣播、3G (3rd Generation :第 3 代便攜電話）、LTE (Long Term Evolution)、GPS (Global Positioning System:全球定位系統(tǒng)）、VICS(注冊商標）（Vehicle Information and Communication System :道路交通信息通信系統(tǒng)）、ETC (Electronic Toll Collection :電 子收費系統(tǒng)）等頻帶中進行動作。
[0004] 以往，在不同的頻帶中動作的天線大多是作為獨立的天線裝置來實現(xiàn)的。例如，存 在如下情況，即，F(xiàn)M/AM廣播用的天線作為在頂部搭載的鞭狀天線來實現(xiàn)，地面數(shù)字廣播用 的天線作為粘貼在擋風玻璃的薄膜天線來實現(xiàn)。
[0005] 但是，在汽車中能夠安裝天線裝置的部位有限。另外，若安裝的天線裝置的數(shù)量增 力口，則產(chǎn)生影響外觀、安裝成本增加這樣的問題。為了避免這樣的問題，使用一體化天線裝 置較為有效。這里，一體化天線裝置是指具備了在不同的頻帶動作的多個天線的天線裝置。
[0006] 作為這樣的一體化天線裝置，例如可以列舉在專利文獻1?5中記載的天線裝置。 在專利文獻1中記載的一體化天線裝置是具備了 GPS用以及ETC用的各天線的裝置。在專 利文獻2中記載的一體化天線裝置是具備了 3G用以及GPS用的各天線的裝置。在專利文 獻3中記載的一體化天線裝置是具備了 ETC用、GPS用、VICS用、電話用主天線以及電話用 副天線的各天線的裝置。在專利文獻4中記載的一體化天線裝置是具備了 GPS用、ETC用、 第1電話用以及第2電話用的各天線的裝置。在專利文獻5中記載的一體化天線裝置是具 備了在100kHz以上并且1GHz以下的頻帶（FM/AM廣播、DAB等地面數(shù)字廣播、VICS等）中 動作的天線和在1GHz以上的頻帶（GPS、衛(wèi)星DAB等）中動作的天線的裝置。
[0007] 專利文獻1 :日本公開專利公報"特開2007-158957號"（2007年6月21日公開）
[0008] 專利文獻2 :日本公開專利公報"特開2009-17116號"（2009年1月22日公開）
[0009] 專利文獻3 :日本公開專利公報"特開2009-267765號"(2009年11月12日公開）
[0010] 專利文獻4 :日本公開專利公報"特開2010-81500號"（2010年4月8日公開）
[0011] 專利文獻5 :美國專利6,396, 447號說明書（2002年5月28日授權）
[0012] 然而，在以往的偶極天線中存在難以小型化這樣的問題。實際上，為了使用偶極天 線來收發(fā)波長λ的電磁波，需要將輻射元件的全長（2個輻射元件的長度之和）設為λ/2 左右。例如，為了使用偶極天線來收發(fā)DAB波（174ΜΗΖ以上并且240MHz以下），需要將輻射 元件的全長設為75cm左右。
[0013] 另外，為了實現(xiàn)適于搭載在一體化天線裝置的偶極天線，還需要考慮以往的一體 化天線裝置所具有的如下所述的問題。
[0014] 即，在以往的一體化天線裝裝置中，構成各天線的輻射元件被配置成相互不重疊， 從而存在難以小型化這樣的問題。將構成各天線的輻射元件配置成相互不重疊是為了避免 各天線的天線特性不會因其他天線的存在而受損。
[0015] 例如，在專利文獻1中記載的一體化天線裝裝置中，采用使ETC用天線從構成GPS 用天線的輻射元件的中心開口部露出的構成。因此，需要使GPS用天線的輻射元件大型化， 以便中心開口部包括ETC天線。
[0016] 另外，專利文獻2中記載的一體化天線裝置是在立設于基座的天線基板的里外以 相互不重疊的方式粘貼了 3G用天線和GPS用天線的裝置。因此，難以減小從與天線基板正 交的方向觀察時的尺寸，因此不能滿足低背化的要求。
[0017] 另外，在專利文獻3中記載的一體化天線是一種沒有考慮占空因素，只是將5個天 線配置成相互不重疊的裝置。相對于此，在專利文獻4中記載的一體化天線裝裝置中能夠 看出將ETC天線與GPS天線的一部分重疊配置的技巧。然而，在ETC天線中，與GPS天線重 疊的部分較小，其不是本質上有助于小型化的裝置。
[0018] 另外，專利文獻1?4中記載的技術均是用于將在GHz范圍動作的天線彼此合并 的裝置，并且不是用于將在地面數(shù)字廣播用等MHz范圍動作的天線與在GHz范圍動作的天 線合并的裝置。最近，用于接收地面數(shù)字廣播的調(diào)諧器合并于導航系統(tǒng)中，對于在MHz范圍 動作的天線與在GHz范圍動作的天線的合并的需求提高，但是在專利文獻1?4中記載的 技術中，存在不能夠滿足該需求這樣的附屬問題。
[0019] 在專利文獻5中記載的天線是將在MHz范圍動作的天線與在GHz范圍動作的天線 組合的裝置，但是在GHz范圍動作的天線是立體模塊，從而難以薄型化。
[0020] 為了實現(xiàn)有助于解決以往的一體化天線所具有的這些問題的偶極天線，除了容易 小型化之外，在與其他天線重疊的狀態(tài)下發(fā)揮所期望的性能顯得重要。另外，將偶極天線搭 載于在汽車的頂部載置的一體化天線裝置的情況下，以與汽車的車頂、一體化天線裝置的 金屬基座等導體面平行地配置的狀態(tài)發(fā)揮所期望的性能也顯得重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于實現(xiàn)容易小型化的偶極天線。例 如，本發(fā)明所要提供的天線是如下所述的偶極天線的一個例子，即，其是能夠與其他天線一 同搭載在一體化天線裝置的偶極天線，并且有助于一體化天線裝置的小型化。
[0022] 為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的天線的特征在于，其是具備了形成在2維面 內(nèi)的第1輻射元件和第2輻射元件的偶極天線，上述第1輻射元件為直線狀，上述第2輻射 元件為在上述第1輻射元件的周圍盤旋的螺旋狀。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，能夠實現(xiàn)容易小型化的偶極天線。作為一個例子，能夠實現(xiàn)能夠與其 他天線一同搭載在一體化天線裝置的偶極天線，該偶極天線有助于一體化天線裝置的小型 化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明的一實施方式所涉及的偶極天線（作為DAB用天線來發(fā)揮功能的天 線）的俯視圖。
[0025] 圖2是表示圖1所示的天線的VSWR特性以及增益特性的圖表。
[0026] 圖3是表示圖1所示的天線的輻射模式的圖表。（a)表示xy面中的輻射模式，（b) 表示yz面中的福射模式，（c)表示zx面中的福射模式。
[0027] 圖4是表示了在圖1所示的天線中省略了短路部和接地部的情況下所得到的VSWR 特性的圖表。
[0028] 圖5(a)是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的偶極天線的一構成例的俯視圖。（b) 是表示（a)所示的天線的VSWR特性的圖表。
[0029] 圖6(a)是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的偶極天線的另一構成例的俯視圖。 (b)是表示（a)所示的天線的VSWR特性的圖表。
[0030] 圖7(a)是表示本發(fā)明的一實施方式所涉及的偶極天線的另一構成例的俯視圖。 (b)是表示（a)所示的天線的VSWR特性的圖表。
[0031] 圖8是作為3G/LTE用天線發(fā)揮功能的天線（倒F天線）的俯視圖。
[0032] 圖9是表示圖8所示的天線的VSWR特性以及增益特性的圖表。
[0033] 圖10是表示圖8所示的天線的輻射模式的圖表。（a)表示xy面中的輻射模式， (b)表示yz面中的福射模式，（c)表示zx面中的福射模式。
[0034] 圖11是比較了在圖8所示的天線中設置了分支（整合模式）的情況下所得到的 VSWR特性與省略了分支的情況下所得到的VSWR特性的圖表。
[0035] 圖12是作為GPS用天線發(fā)揮功能的天線（環(huán)形天線）的俯視圖。
[0036] 圖13是表示圖12所示的天線的輸入反射系數(shù)特性的圖表。
[0037] 圖14是表示圖12所示的天線的輻射模式的圖表。（a)表示與水平右旋圓極化波 (RHCP)和水平左旋圓極化波（LHCP)相關的輻射模式，（b)表示與垂直右旋圓極化波（RHCP) 和垂直左旋圓極化波（LHCP)相關的輻射模式。
[0038] 圖15(a)是表示在圖12所示的天線中省略了無源元件的情況下所得到的輸入反 射系數(shù)特性的圖表。（b)是表示在圖12所示的天線中省略了無源元件和短路部的情況下所 得到的輸入反射系數(shù)特性的圖表。
[0039] 圖16(a)是表示環(huán)形天線的變形例的俯視圖。（b)是該環(huán)形天線所具備的無源元 件組的等效電路。
[0040] 圖17是表示圖16所示的環(huán)形天線的輻射模式的圖表。
[0041] 圖18是表示圖16所示的環(huán)形天線的VSWR特性的圖表。
[0042] 圖19是表示圖16所示的環(huán)形天線的第1變形例的俯視圖。
[0043] 圖20是表示圖16所示的環(huán)形天線的第2變形例的俯視圖。
[0044] 圖21是表示圖1、圖8以及圖12所示的3個天線的組合方法的三面圖。
[0045] 圖22 (a)是表示將圖8所示的天線配置在圖1所示的天線的下層的組合方法的主 視圖。（b)是表示將圖8所示的天線配置在圖1所示的天線與圖12所示的天線之間的中間 層的組合方法的主視圖。
[0046] 圖23是對采用了將圖8所示的天線配置在圖1所示的天線的下層的組合方法的 情況下所得到的圖8所示的天線的VSWR特性與采用了將圖8所示的天線配置在圖1所示 的天線與圖12所示的天線之間的中間層的組合方法的情況下所得到的圖8所示的天線的 VSWR特性進行了比較的圖表。
[0047] 圖24是表示搭載了圖8、圖1以及圖12所示的3個天線的天線裝置的構成的分解 立體圖。

【具體實施方式】
[0048] 〔偶極天線〕
[0049] 參照圖1?圖7來說明本發(fā)明的一實施方式所涉及的偶極天線。其中，本實施方 式所涉及的偶極天線作為DAB(Digital Audio Broadcast)用天線發(fā)揮功能。這里，DAB用 天線是指在面向DAB的頻帶的任意頻帶中動作的天線。假設本實施方式所涉及的偶極天線 在174MHZ以上并且240MHz以下的頻帶（以下記載為"要求頻帶"）中動作。以下，對本實 施方式所涉及的偶極天線賦予符號2,記載為"天線2"。
[0050] 《天線的構成》
[0051] 參照圖1來說明本實施方式所涉及的天線2的構成。圖1是天線2的俯視圖。此 夕卜，在以下說明的天線2的各部分的尺寸是示例性的，天線2的各部分的尺寸并不限定于這 些。即，根據(jù)材料的選擇、設計方法（構成方法）等，能夠適當?shù)刈兏谝韵抡f明的天線2 的各部分的尺寸。
[0052] 天線2是具備了第1輻射元件21和第2輻射元件22的偶極天線。在本實施方式 中，采用了以1對電介質膜25來夾持構成這些的導體箔的構成。此外，在本實施方式中，使 用50mmX80mm的聚亞酰胺膜作為電介質膜25。
[0053] 第1輻射元件21以及第2輻射元件22均由線狀或者帶狀的導體構成。在本實 施方式中，使用寬度3. 5mm的帶狀的導體箔（例如，銅箔）作為第1輻射元件21，使用寬度 1. 〇mm的帶狀的導體箔（例如，銅箔）作為第2輻射元件22。
[0054] 第1輻射元件21是直線狀的，其長度為32. 5mm。同軸線纜6的外側導體與第1輻 射元件21的右端部連接。以下，將與同軸線纜6的外側導體連接的第1輻射元件21上的 點2P稱為第1供電點。
[0055] 第2輻射元件22為在第1輻射元件21的周圍盤旋的螺旋狀。在第2輻射元件22 的最內(nèi)周，同軸線纜6的內(nèi)側導體連接在與第1輻射元件21的右端部對置的部位。以下， 將與同軸線纜6的內(nèi)側導體連接的第2輻射元件22上的點2Q稱為第2供電點。
[0056] 在本實施方式中，將第2輻射元件22的形狀設為直線部與四分之一圓部交替地連 接的、繞逆時針方向盤旋9X360°的螺旋狀。這里，從內(nèi)周側的端部開始數(shù)的第4k+l個（k =0、1、···、8)直線部在第1輻射元件21的下方以與第1輻射元件21的長邊軸平行的方式 延伸，其長度為31.5mm(k = 0)或者33mm(k=l、2、…、8)。另外，從內(nèi)周側的端部開始數(shù) 的第4k+2個（k = 0、1、*··、8)直線部在第1輻射元件21的右方以與第1輻射元件21的 短邊軸平行的方式延伸，其長度為3. 5mm。另外，從內(nèi)周側的端部開始數(shù)的第4k+3個（k = 〇、1、"·、8)直線部在第1輻射元件21的上方以與第1輻射元件21的長邊軸平行的方式 延伸，其長度為33mm。另外，從內(nèi)周側的端部開始數(shù)的第4k+4個（k = 0、l、"·、8)直線部 在第1輻射元件21的左方以與第1輻射元件21的短邊軸平行的方式延伸，其長度為6_。 另一方面，四分之一圓部的半徑隨著遠離最內(nèi)周（接近最外周）而逐漸變大，使得第2輻射 元件22形成螺旋。其中，最內(nèi)周的四分之一圓部的外周半徑為2. 5_，最外周的四分之一圓 部的外周半徑為22. 5mm。
[0057] 在天線2中，為了使要求頻帶內(nèi)持有諧振點，要求將輻射元件21?22的全長（第 1輻射元件21的長度與第2輻射元件22的長度之和）設為75cm( λ/2)左右。如上所述 那將第2輻射元件22的形狀設為螺旋狀是為了將滿足該要求的輻射元件21?22收納在 5CtamX 8Ctam的區(qū)域內(nèi)。
[0058] 在第2輻射元件22設置有短路部22al?22a2和接地部22bl?22b2。短路部 22al?22a2以及接地部22bl?22b2是用于防止在要求頻帶內(nèi)形成VSWR的值超過規(guī)定值 (例如，2. 5)的區(qū)域的構成。
[0059] 短路部22al?22a2是使第2輻射元件22上的不同的點彼此短路的面狀的導體。 進一步具體而言，第1短路部22al是使構成第2輻射元件22的直線部中的位于第1輻射 元件21的下方的2個直線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第3?4個直線部）短路的長方形形狀 的導體箔（例如鋁箔）。另外，第2短路部22a2是使構成第2輻射元件22的直線部中的位 于第1輻射元件21的右方的5個直線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第4?8個直線部）短路的 長方形形狀的導體箔（例如鋁箔）。
[0060] 接地部22bl?22b2是將第2輻射元件22的最外周上的點接地的線狀或者帶狀的 導體。進一步具體而言，第1接地部22bl是將構成第2輻射元件22的最外周的四分之一 圓部中的位于第1輻射元件21的左上方的四分之一圓部上的點接地的帶狀的導體箔（例 如鋁箔）。另外，第2接地部22b2是將構成第2輻射元件22的最外周的四分之一圓部中的 位于第1輻射元件21的左下方的四分之一圓部上的點接地的帶狀的導體箔（例如鋁箔）。 [0061]《天線的特性、以及短路部及接地部的效果》
[0062] 接下來，參照圖2?圖3來說明本實施方式所涉及的天線2的特性。此外，還能夠 將天線2與后述的天線1 (參照圖8)以及天線3 (參照圖12)組合使用，以下所示的特性是 在以特定的組合方法與天線1、3組合的狀態(tài)下得到的。參照圖21來后述該特定的組合方 法。
[0063] 圖2是表示VSWR以及效率（增益）的頻率依賴性的圖表。從圖2的圖表可以看 出，在要求頻帶全域中VSWR的值抑制在2. 5以下，S卩，回波損耗被抑制得足夠小。另外，從 圖2的圖表可以看出，在要求頻帶全域中增益的值保持在-3. 5dB以上。即，從圖2的圖表 可以看出，要求頻帶全域成為天線2的動作頻帶。
[0064] 圖3表示240MHz中的福射模式的圖表。（a)表示xy面中的福射模式，（b)表示yz 面中的輻射模式，（c)表示zx面中的輻射模式。從圖3的圖表可以看出至少在240MHz中 實現(xiàn)了略無方向性輻射模式。
[0065] 接下來，參照圖4來確認短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2的效果。圖 4是表示在省略了短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2的情況下所得到的VSWR的 頻率依賴性的圖表。
[0066] 從圖4可以看出，在省略了短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2的情況 下，在要求頻帶內(nèi)出現(xiàn)了 VSWR值超過規(guī)定值（例如，2. 5)的區(qū)域。在設置了短路部22al? 22a2以及接地部22bl?22b2的情況下，如圖2所示，不出現(xiàn)這樣的區(qū)域。即，通過比較圖 2的圖表與圖4的圖表能夠確認：通過設置短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2， 能夠在要求頻帶全域將VSWR的值抑制在2. 5以下。
[0067] 此外，天線2如下述那樣被配置成與導體板4 (參照圖21)平行的情況下，在與導 體板4之間產(chǎn)生電磁耦合以及靜電耦合。在該情況下，還能夠將天線2看作微帶天線。 [0068]《關于天線的特性的補充》
[0069] 此外，本實施方式所涉及的天線2是一種在不與后述的天線1(參照圖8)以及天 線3(參照圖12)組合，以單體方式利用也能夠得到良好的特性的天線。以下，基于圖5? 圖7來補充說明以單體方式利用了天線2的情況下的特性。
[0070] 圖5(a)是表示天線2的構成例的俯視圖。在圖5(a)所示的在天線2中，省略了 短路部以及接地部。
[0071] 圖5 (b)是表示如圖5 (a)所示那樣構成的天線2的VSWR特性的圖表。圖5 (a)所 示的VSWR特性是以單體方式利用了天線2的情況（不與天線1以及天線3組合使用的情 況）下的VSWR特性。
[0072] 即使省略了短路部以及接地部，但是如圖5(b)所示，天線2在要求頻帶（DAB頻 帶）內(nèi)具有諧振點。然而，在省略了短路部以及接地部的情況下，如圖5(b)所示、VSWR的 值在閾值（例如4)以下的帶寬較窄。
[0073] 圖6(a)是表示天線2的其他構成例的俯視圖。圖6(a)所示的天線2具有3個短 路部22al?22a3和2個接地部22bl?22b2。
[0074] 3個短路部22al?22a3均是使構成第2輻射元件22的區(qū)間中的相互相鄰的2個 區(qū)間短路的部件。進一步具體而言，第1短路部22al使構成第2輻射元件22的直線部中 的位于第1輻射元件21的下方（配置有第2輻射元件22的內(nèi)周側的端部的側）的2個直 線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第3?4個直線部）短路。另外，第2短路部22a2使構成第2輻 射元件22的直線部中的位于第1輻射元件21的上方（與配置有第2輻射元件22的內(nèi)周 側的端部的側相反的側）的2個直線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第1?2個直線部）短路。另 夕卜，第3短路部22a3使構成第2輻射元件22的直線部中的位于第1輻射元件21的上方的 2個直線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第1?2個直線部）短路。
[0075] 2個接地部22bl?22b2均是將構成第2輻射元件22的最外周的區(qū)間接地的部 件。進一步具體而言，第1接地部22bl將構成第2輻射元件22的最外周的四分之一圓部 中的位于第1輻射元件21的左上方的四分之一圓部上的點接地。另外，第2接地部22b2 將構成第2輻射元件22的最外周的四分之一圓部中的位于第1輻射元件21的左下方的四 分之一圓部上的點接地。
[0076] 圖6 (b)是表示如圖6 (a)所示那樣構成的天線2的VSWR特性的圖表。圖6 (a)所 示的VSWR特性是以單體方式利用了天線2的情況（不與天線1以及天線3組合使用的情 況）下的VSWR特性。
[0077] 從圖6(b)可以確認，通過設置了短路部22al?22a3以及接地部22bl?22b2， VSWR的值變成閾值（例如4)以下的帶寬變寬。作為如上所述那樣帶寬變大的因素，可以列 舉通過設置了短路部22al?22a3而在輻射元件22上形成的電流路徑的變化增加的結果 所導致的諧振點的生成或者偏移。
[0078] 圖7(a)是表示天線2的另一構成例的俯視圖。圖7(a)所示的天線2具有2個短 路部22al?22a2和2個接地部22bl?22b2。
[0079] 2個短路部22al?22a2均是使構成第2輻射元件22的區(qū)間中的相互相鄰的3個 以上的區(qū)間短路的部件。進一步具體而言，第1短路部22al使構成第2輻射元件22的直 線部中的位于第1輻射元件21的下方（配置有第2輻射元件22的內(nèi)周側的端部的側）的 6個直線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第1?6個直線部）短路。另外，第2短路部22a2使構成 第2輻射元件22的直線部中的位于第1輻射元件21的上方（與配置有第2輻射元件22 的內(nèi)周側的端部的側相反的側）的5個直線部（從內(nèi)周側開始數(shù)的第4?8個直線部）短 路。
[0080] 2個接地部22bl?22b2均是將構成第2輻射元件22的最外周的區(qū)間接地的部 件。進一步具體而言，第1接地部22bl將構成第2輻射元件22的最外周的四分之一圓部 中的位于第1輻射元件21的左上方的四分之一圓部上的點接地。另外，第2接地部22b2 將構成第2輻射元件22的最外周的四分之一圓部中的位于第1輻射元件21的左下方的四 分之一圓部上的點接地。其中，第1接地部22bl兼作短路部，該短路部使構成第2輻射元 件22的四分之一圓部中的位于第1輻射元件21的左上方的4個四分之一圓部（從外周側 開始數(shù)的第1?4個四分之一圓部）短路。
[0081] 圖7 (b)是表示如圖7 (a)所示那樣構成的天線2的VSWR特性的圖表。圖7 (a)所 示的VSWR特性是在以單體方式利用了天線2的情況（不與天線1以及天線3組合使用的 情況）下的VSWR特性。
[0082] 從圖7(b)可以確認，通過設置了短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2， VSWR的值變成閾值（例如4)以下的帶寬進一步變寬。作為如上所述那樣帶寬變寬的因素， 可以列舉通過將使用短路部22al?22a2來短路的第1輻射元件21的區(qū)間數(shù)量設為3以 上而在輻射元件22上形成的電流路徑的變化進一步增加的結果所導致的諧振點的進一步 生成或者偏移。
[0083] 〔對一體化天線裝置的搭載〕
[0084] 對一體化天線裝置的搭載是本實施方式所涉及的天線2的典型的實施例之一。 作為與本實施方式所涉及的天線2 -同搭載在一體化天線裝置的天線，可以列舉3G(3rd Generation)/LTE (Long Term Evolution)用天線、GPS (Global Positioning System)用天 線等。以下，依次說明3G/LTE用天線、GPS用天線以及一體化天線裝置。
[0085] 〔X/LTE 用天線〕
[0086] 參照圖8?圖11來說明作為3G/LTE用天線發(fā)揮功能的天線1。
[0087] 其中，3G/LTE用天線是在面向3G的頻帶的任何頻帶和面向LTE的頻帶的任何頻帶 雙方中動作的天線。假設以下說明的天線1在761MHz以上并且960MHz以下的頻帶（以下 記載為"低頻側要求頻帶"）和在1710MHz以上并且2130MHz以下的頻帶（以下記載為"高 頻側要求頻帶"）雙方中動作。
[0088] 《3G/LTE用天線的構成》
[0089] 首先，參照圖8來說明作為3G/LTE用天線來發(fā)揮功能的天線1的構成。其中，以 下說明的天線1的各部分的尺寸是示例性的，天線1的各部分的尺寸并不限定于這些。艮P， 根據(jù)材料的選擇、設計方法（構成方法）等，能夠適當?shù)刈兏韵抡f明的天線1的各部分的 尺寸。
[0090] 天線1是具備了接地板11、福射元件12以及短路部13的逆F型天線。在本實施 方式中采用以1對電介質膜15夾持構成這些的導體箔的構成。此外，在本實施方式中，使 用具有4mmX4mm的凸部的5mmX140mm的聚亞酰胺膜作為電介質膜15。
[0091] 接地板11由面狀的導體構成。在本實施方式中，使用2. 0_X2. 0_的正方形狀 的導體箔（例如，銅箔）作為接地板11。同軸線纜5的外側導體與接地板11上的中心部連 接。以下，將與同軸線纜5的外側導體連接的接地板11上的點稱為第1供電點1P。
[0092] 輻射元件12由線狀或者帶狀的導體構成。在本實施方式中，使用寬度1. 5mm的帶 狀的導體箔（例如，銅箔）作為輻射元件12。輻射元件12為直線狀，并且被配置成其長邊 軸與接地板11的上邊平行。同軸線纜5的內(nèi)側導體與輻射元件12的右翼12c (后述）的 左端部連接。以下，將與同軸線纜5的內(nèi)側導體連接的輻射元件12上的點稱為第2供電點 lQ〇
[0093] 在輻射元件12形成有寬度3mm、深度0. 5mm的切口 12a。切口 12a從輻射元件12 的下緣向上緣挖掘，接地板11的上端部嵌入于切口 12a。此外，本說明書中，在輻射元件12 中，將位于比圖8中的切口 12a更靠左側的位置的部分稱為左翼12b，將位于比圖8中的切 口 12a更靠右側的位置的部分稱為右翼12c。
[0094] 在輻射元件12的左翼12b形成有寬度3mm、長度7mm的分支12d。分支12d從輻 射元件12的左翼12b向下方拉出，并且以與輻射元件12的短邊軸（與長邊軸正交的軸） 平行的方式延伸。通過設置分支12d，在輻射元件12產(chǎn)生新的電流路徑。其結果，天線1的 諧振頻率發(fā)生偏移。
[0095] 此外，在天線1中，為了在高頻側要求頻帶內(nèi)設置諧振點，將輻射元件12的右翼 12c的長度設為33mm，為了在低頻側要求頻帶內(nèi)設置諧振點，將輻射元件12的左翼12b的 長度設為l〇3mm。因此，輻射元件12的全長成為加上切口 12a的寬度3mm在內(nèi)的139mm。
[0096] 短路部13是用于使接地板11與輻射元件12短路的部件，其由線狀或者帶狀的導 體構成。在本實施方式中，使用寬度〇.5mm的帶狀的導體箔（例如，銅箔）作為短路部13。
[0097] 在本實施方式中，使用由4個直線部13a?13d構成的帶狀的導體箔作為短路部 13。這里，第1直線部13a從接地板11的下端向右方拉出，并以與輻射元件12的長邊軸平 行的方式延伸。另外，第2直線部13b從第1直線部13a的右端向上方拉出，并以與輻射元 件12的短邊軸平行的方式延伸。另外，第3直線部13c從第2直線部13b的上端向左方拉 出，并以與輻射元件12的長邊軸平行的方式延伸。另外，第4直線部13d從第3直線部13c 的左端向上方拉出，并以與輻射元件12的短邊軸平行的方式延伸。而且，第4直線部13d 的上端到達輻射元件12的右翼12c的左端。
[0098] 在天線1中，應該關注的第1點是采用了如圖8所示那樣使從接地板11拉出的同 軸線纜5與從輻射元件12拉出的分支12d相互交叉的構成。根據(jù)該構成，在輻射元件12 與同軸線纜5的外側導體之間產(chǎn)生電磁耦合。換言之，分支12d作為夾設在輻射元件12與 同軸線纜5的外側導體之間的感應體來發(fā)揮功能。若改變分支12d的形狀和/或尺寸，則 該電磁耦合的強度發(fā)生變化，其結果，天線1的輸入阻抗發(fā)生變化。即，能夠使分支12d作 為匹配模式來發(fā)揮功能。
[0099] 此外，在本實施方式中采用使1個分支12d與同軸線纜5交叉的構成，但是并不限 定于此。即，還可以采用使以與分支12d相同的方式構成的2個以上的分支與同軸線纜5 交叉的構成。在該情況下，能夠根據(jù)變更各分支的形狀和/或尺寸來使天線1的輸入阻抗 變化，還能夠根據(jù)變更分支的數(shù)量來使天線1的輸入阻抗變化。因此，能夠使天線1的輸入 阻抗在更廣的范圍內(nèi)變化。
[0100] 在天線1中，應該關注的第2點是采用了在如圖8所示那樣在引出了與通過分支 12d的前端的輻射元件12 (的長邊軸）平行的直線Μ時被該直線Μ與輻射元件12夾住的區(qū) 域的內(nèi)部配置接地板11的構成。根據(jù)該構成，能夠將天線1的高度抑制為與輻射元件12 的寬度以及分支12d的長度之和相同的程度。即，能夠實現(xiàn)天線1的低姿勢化。
[0101] 其中，能夠實現(xiàn)上述的構成是由于使接地板11的尺寸小型化。如圖8所示，在采 用使接地板11的上部嵌入于切口 12a的構成的情況下，通過使與輻射元件12的短邊方向 相關的接地板11的尺寸小于分支12d的長度與切口 12a的深度之和，從而能夠實現(xiàn)上述的 構成。另外，采用未使接地板11的上部嵌入于切口 12a的構成的情況下，通過使與輻射元 件12的短邊方向相關的接地板11的尺寸小于分支12d的長度，從而能夠實現(xiàn)上述的構成。 此外，如上所述那樣使接地板11的尺寸小型化的情況下，優(yōu)選沿底架等導體面鋪設同軸線 纜5。這是由于，在該情況下，根據(jù)與同軸線纜5的外側導體結合（靜電耦合和/或電磁耦 合）的底架等導體面，能夠增補接地板11的功能。
[0102] 此外，天線1是被設計成如下所述的天線，即，其在折彎時發(fā)揮所期望的性能。進 一步具體而言，設計為如下，即，以該端面形成=字（U字）形的方式，在向輻射元件12的短 邊軸方向延伸的2個直線L?L'折彎了天線1時，發(fā)揮所期望的性能。
[0103] 《3G/LTE用天線的特性以及分支的效果》
[0104] 參照圖9?圖10來說明作為3G/LTE用天線來發(fā)揮功能的天線1的特性。其中， 天線1是假設與上述的天線2 (參照圖1)以及后述的天線3 (參照圖12)組合使用而設計 的天線，以下所表示的特性是在以特定的組合方法與天線2?3組合了的狀態(tài)下所得到的。 參照圖21來后述該特定的組合方法。
[0105] 圖9是表示VSWR(Voltage Standing Wave Ratio,電壓駐波比）以及效率（增益） 的頻率依賴性的圖表。從圖9的圖表可以看出，在低頻側要求頻帶與高頻側要求頻帶雙方 中VSWR的值被抑制在3以下，S卩，回波損耗被抑制得足夠小。另外，從圖9的圖表可以看 出，在低頻側要求頻帶與高頻側要求頻帶雙方中，增益的值被保持在-3. 5dB以上。即，從圖 9的圖表可以看出低頻側要求頻帶與高頻側要求頻帶雙方成為天線1的動作頻帶。
[0106] 圖10是表不787MHz中的福射模式的圖表。（a)表不xy面中的福射模式，（b)表 示yz面中的輻射模式，（c)表示zx面中的輻射模式。從圖10的各圖表可以看出至少在 787MHz實現(xiàn)了略無方向性輻射模式。
[0107] 接下來，參照圖11來確認分支12d的效果。圖11是表示設置了分支12d的情況 下所得到的VSWR的頻率依賴性和省略了分支12d的情況下所得到的VSWR的頻率依賴性的 圖表。
[0108] 從圖11可以看出，通過設置分支12d，從而諧振頻率向高頻側偏移，并且實現(xiàn)了阻 抗匹配，動作頻帶的帶寬擴大。例如，在將VSWR成為3以下的頻帶看作天線1的動作頻帶 的情況下，通過設置分支12d，天線1的動作頻帶的帶寬擴大成約1. 5倍。
[0109] 〔GPS 用天線〕
[0110] 以下，參照圖12?圖14來說明作為GPS用天線發(fā)揮功能的天線3。其中，GPS 用天線是指在面向GPS的頻率的任何頻率中動作的天線。假設以下說明的天線3在 1575. 42MHz (以下，記載為"要求頻率"）動作。
[0111] 《GPS用天線的構成》
[0112] 參照圖12來說明作為GPS用天線發(fā)揮功能的天線3的構成。圖12是天線3的俯 視圖。此外，以下說明的天線3的各部分的尺寸是示例性的，天線3的各部分的尺寸并不限 定于這些。根據(jù)材料的選擇、設計方法（構成方法），能夠適當?shù)刈兏韵抡f明的天線3的 各部分的尺寸。
[0113] 如圖12所示，天線3是具備輻射元件31、2個短路部32a?32b、無源元件33的 環(huán)形天線。在本實施方式中，采用將構成這些的導體箔用1對電介質膜35夾持的構成。其 中，在本實施方式中，將50mmX80mm的聚亞酰胺膜用作電介質膜35。
[0114] 輻射元件31由線狀或者帶狀的導體構成。在本實施方式中，使用通過短軸42_、 長軸70mm的橢圓上且最小寬度2mm、最大寬度5mm的帶狀的導體箔（例如，銅箔）作為福射 元件31。從上述橢圓的中心觀察時，輻射元件31的兩端位于6點方向，從上述橢圓的中心 觀察時，輻射元件31的寬度在0點方向以及6點方向中最小，在3點方向以及9點方向中 最大。
[0115] 在輻射元件31的始端部（沿順時針追尋輻射元件31時成為始點的端部）形成有 向上述橢圓的中心突出的第1突出部3la。第1突出部3la為L字狀，并由從輻射元件31的 始端部向上方延伸的第1直線部和從該第1直線部的上端向右方延伸的第2直線部構成。 另外，在輻射元件31的終端部（沿順時針追尋輻射元件31時成為終點的端部）形成有向 上述橢圓的中心突出的第2突出部31b。第2突出部31b為L字狀，并由從輻射元件31的 終端部向上方延伸的第1直線部和從該第1直線部的上端向左方延伸的第2直線部構成。 第1突出部31a與第2突出部31b組合成第1突出部31a的第2直線部進入輻射元件31 的終端部與第2突出部31b的第2直線部之間。
[0116] 同軸線纜7的內(nèi)側導體與第1突出部31a(進一步具體而言，是第1突出部31a的 第2直線部）連接。以下，將連接有同軸線纜7的內(nèi)側導體的第1突出部31a上的點3P稱 為第1供電點。另一方面，同軸線纜7的外側導體與第2突出部31b (進一步具體而言，是 上述第4直線部）連接。以下，將連接有同軸線纜7的外側導體的第2突出部31b上的點 3Q稱為第2供電點。從第2供電點3Q向上方拉出的同軸線纜7通過設置在電介質膜35的 中心的貫通孔向天線3的背面引導，并向3點方向拉出。
[0117] 2個短路部32a?32b是用于使天線3的輸入阻抗變化以便使天線3的諧振頻率 向要求頻率偏移并且實現(xiàn)阻抗匹配的構成。
[0118] 第1短路部32a由線狀或者帶狀的導體構成，并使輻射元件31上的不同的2個點 短路。具體而言，使從上述橢圓的中心觀察時位于〇點方向的輻射元件31上的點（以下記 載為"〇時點"）與從上述橢圓的中心觀察時位于9點方向的輻射元件31上的點（以下記 載為"9時點"）短路。在本實施方式中，使用具有從輻射元件31的0時點向下方延伸的第 1直線部與從輻射元件31的9時點向右方延伸的第2直線部的帶狀的導體箔（例如銅箔） 作為第1短路部32a。
[0119] 第2短路部32b由線狀或者帶狀的導體構成，并使輻射元件31上的不同的2個點 短路。具體而言，使從上述橢圓的中心觀察時位于6點方向的輻射元件31上的點（以下還 記載為"6時點"）與從上述橢圓的中心觀察時位于3點方向的輻射元件31上的點（以下 還記載為"3時點"）短路。在本實施方式中，使用具有從輻射元件31的6時點向上方延伸 的第1直線部與從輻射元件31的3時點向左方延伸的第2直線部的帶狀的導體箔（例如 銅箔）作為第2短路部32b。
[0120] 無源元件33是用于使天線3的輸入阻抗變化以便實現(xiàn)阻抗匹配的構成。
[0121] 無源元件33由具有沿輻射元件31的外周的外緣的面狀的導體構成。在本實施方 式中，使用具有除了沿輻射元件31的外周的外緣之外還沿電介質膜35的外周的外緣的略L 字形的導體箔（例如，銅箔）作為無源元件33。其中，無源元件33與輻射元件31相隔開， 在無源元件33與輻射元件31之間不存在直流的導通。
[0122] 另外，由于環(huán)形天線具有增益集中在天線形成面的法線方向的輻射模式，所以適 于接收GPS波。這是由于，若將天線形成面保持為水平，則無論何時都能以較佳的靈敏度接 收從位于頂點方向的衛(wèi)星發(fā)過來的GPS波。然而，若這樣的增益的集中過于極端，則存在在 衛(wèi)星位于頂點以外的方向的情況、未將天線形成保持為水平的情況下發(fā)生接收故障的可能 性。上述的無源元件33除了具有實現(xiàn)阻抗匹配的功能之外，還具有緩和這樣的增益的集中 的功能。因此，通過將無源元件33追加在環(huán)形天線，從而起到降低產(chǎn)生這樣的接收故障的 可能性這樣的效果。
[0123] 其中，如后所述，在天線3與導體板4(參照圖21)平行地配置的情況下，在與導體 板4之間產(chǎn)生電磁耦合以及靜電耦合。該情況下，還能夠將天線3看作微帶天線。
[0124] 《GPS用天線的特性、以及短路部以及無源元件的效果》
[0125] 接下來，參照圖13?圖14來說明作為GPS用天線發(fā)揮功能的天線3的特性。其 中，天線3是假設與上述的天線1 (參照圖8)以及天線2 (參照圖1)組合使用而設計的天 線，以下所表示的特性是在以特定的組合方法與天線1?2組合了的狀態(tài)下所得到的。參 照圖21來后述該特定的組合方法。
[0126] 圖13是表示天線3的輸入反射系數(shù)Sl，1的大小的頻率依賴性的圖表。從圖13 的圖表中可以看出要求頻率中的輸入反射系數(shù)Sl，l的大小被抑制在-20dB以下。即，要求 頻率包含在天線3的動作頻帶中，另外，從圖13的圖表中可以看出要求頻率中的回波損耗 被抑制得足夠小。
[0127] 圖14是表示1575. 42MHz中天線3的輻射模式的圖表。（a)表示與水平右旋圓 極化波（RHCP :Right Handed Circularly Polarized Wave)和水平左旋圓極化波（LHCP : Left Handed Circularly Polarized Wave)相關的福射模式，（b)表示與垂直右旋圓極化 波和垂直左旋圓極化波相關的輻射模式。從圖14所示的圖表中可以看出對于Θ =〇°能 夠得到OdBi以上的增益。另外，從圖14可以看出對于Θ蘭60°能夠得到-10dBi以上的 增益。這樣，對于在比較廣的角度域能夠得到比較高的增益是由于無源元件33具有緩和向 天線形成面的法線方向集中增益的功能。
[0128] 接下來，參照圖15來確認短路部32a?32b以及無源元件33的效果。圖15是表 示輸入反射系數(shù)Sl，1的大小的頻率依賴性的圖表。（a)表示省略了無源元件33的情況下 的結果，（b)表示省略了短路部32a?32b以及無源元件33的情況下的結果。
[0129] 若將圖15(a)的圖表與圖13的圖表比較，則可知通過省略無源元件33,要求頻率 中的輸入反射系數(shù)Sl，l的大小變大。這意味著通過設置無源元件33,實現(xiàn)阻抗匹配，其結 果，要求頻率中的回波損耗降低。
[0130] 另外，若將圖15(b)的圖表與圖15(a)的圖表進行比較，則可知通過省略短路部 32a?32b，諧振頻率從要求頻率偏離，諧振頻率中的輸入反射系數(shù)Sl，1的大小變大。這意 味著，通過設置第1短路部32a，在輻射元件31產(chǎn)生新的電流路徑，其結果，諧振頻率偏移。 另外，意味著，通過設置第2短路部32a，實現(xiàn)阻抗匹配，其結果，諧振頻率中的回波損耗降 低。
[0131] 〔環(huán)形天線的變形例〕
[0132] 參照圖16?圖20來說明上述的環(huán)形天線的變形例。
[0133] 《環(huán)形天線的構成》
[0134] 首先，參照圖16來說明本變形例所涉及的環(huán)形天線50的構成。圖16(a)是表示 環(huán)形天線50的構成的俯視圖。圖16(b)是表示環(huán)形天線50所具備的無源元件54?55的 等效電路的電路圖。
[0135] 如圖16所示，環(huán)形天線50具備輻射元件51、1對供電部52a?52b、1對短路部 53a?53b、第1無源元件54、第2無源元件55。在本變形例中，輻射元件51、供電部52a? 52b以及短路部53a?53b由1張導體箔（例如，銅箔）一體成形。另外，第1無源元件54 由從構成輻射元件51等的導體箔孤立的其他導體箔構成。另外，第2無源元件55由從構 成輻射元件51等的導體箔和構成第1無源元件54的導體箔均孤立的另外的其他導體箔構 成。
[0136] 輻射元件51由在閉合曲線上配置的線狀或者帶狀導體構成。在本變形例中，使用 在短軸45mm、長軸52mm的橢圓上配置的寬度1mm的帶狀的導體箔（例如，銅箔）作為福射 元件51。輻射元件51的一方的端部51a經(jīng)由從上述橢圓的中心向0點方向延伸的直線，與 輻射元件51的另一方的端部51b對置。
[0137] 供電部52a是在從輻射元件51的一方的端部51a到上述橢圓的中心附近的線段 上配置的線狀或者帶狀導體。在本變形例中，使用寬度1mm的帶狀的導體箔作為供電部 52a。在供電部52a的前端設置有與同軸線纜的外側導體連接的供電點P。因此，輻射元件 51的一方的端部51a經(jīng)由該供電部52a與同軸線纜的外側導體連接。
[0138] 供電部52b是在從輻射元件51的另一方的端部51b到上述橢圓的中心附近的線 段上配置的線狀或者帶狀導體。在本變形例中，使用寬度1_的帶狀的導體箔作為供電部 52b。在供電部52b的前端設置有與同軸線纜的內(nèi)側導體連接的供電點Q。因此，輻射元件 51的另一方的端部51b經(jīng)由該供電部52b與同軸線纜的內(nèi)側導體連接。
[0139] 短路部53a是用于使從上述橢圓的中心觀察時位于9點方向的輻射元件51上的 點51c與供電點P短路的構成。在本變形例中，使用在從輻射元件51上的點51c到上述橢 圓的中心附近的線段上配置的寬度1mm的帶狀的導體箔作為短路部53a。
[0140] 短路部53b是用于使從上述橢圓的中心觀察時位于3點方向的輻射元件51上的 點51d與供電點P短路的構成。在本變形例中，使用在從輻射元件51上的點51d到上述橢 圓的中心附近的直線上配置的寬度1mm的帶狀的導體箔作為短路部53b。
[0141] 此外，在供電部52b的前端設置有向供電部52a側突出的突出部。而且，供電部 52a的前端以沿該突出部的方式彎曲。另外，位于上述橢圓的中心的上方的供電部52a的前 端與位于該中心的左方的短路部53a的前端經(jīng)由在四分之一圓弧上配置的帶狀導體（寬度 2mm)相互連接。而且，位于上述橢圓的中心的上方的供電部52b的前端與位于該中心的右 方的短路部53b的前端經(jīng)由在四分之一圓弧上配置的帶狀導體（寬度2mm)相互連接。在 本變形例中，通過采用這樣的構成，從而能夠在從上述橢圓的中心向〇點方向延伸的直線 上配置供電點P以及供電點Q雙方。由此，向從供電點P以及供電點Q沿該直線拉出的同 軸線纜施加的壓力減小。
[0142] 第1無源元件54由主要部54b、第1延長部54a、第2延長部54c構成。主要部54b 是具有從上述橢圓的中心觀察時從6點方向到9點方向沿輻射元件51的外周的外緣的略 L字型的面狀導體。第1延長部54a是從上述橢圓的中心觀察時從位于9點方向的主要部 54b的端部向0點方向以直線狀延伸的帶狀導體。第2延長部54c是從上述橢圓的中心觀 察時從位于6點方向的主要部54b的端部向3點方向以直線狀延伸的帶狀導體。
[0143] 在環(huán)形天線50中，第1無源元件54的第2延長部54c具有使右旋圓極化波的增 益變成最大的方向（以下，記載為"最大增益方向"）的傾斜度變化這樣的功能。即，若縮 短第2延長部54c的長度，則右旋圓極化波的最大增益方向的傾斜度變小，若使第2延長部 54c的長度變長，則右旋圓極化波的最大增益方向的傾斜度變大。
[0144] 第2無源元件55由主要部55b、第1延長部55a、第2延長部55c構成。主要部 55b是具有從上述橢圓的中心觀察時從0點方向向3點方向沿輻射元件51的外周的外緣的 略L字型的面狀導體。第1延長部55a是從上述橢圓的中心觀察時位于0點方向的主要部 55b的端部向9點方向以直線狀延伸的帶狀導體。第2延長部55c是從上述橢圓的中心觀 察時從位于3點方向的主要部55b的端部向6點方向以直線狀延伸的帶狀導體。
[0145] 在環(huán)形天線50中，第2無源元件55的第2延長部55c具有使諧振頻率變化這樣 的功能。即，若縮短第2延長部55c的長度，則諧振頻率向高頻側偏移，若使第2延長部55c 的長度變長，則諧振頻率向低頻側偏移。另外，若使第2延長部55c的長度變化，則環(huán)形天 線50的相位角發(fā)生變化。
[0146] 第1無源元件54的第1延長部54a的前端與第2無源元件55的第1延長部55a 的前端電容耦合。即，第1無源元件54的第1延長部54a的前端與第2無源元件55的第 1延長部55a的前端之間的間隙56具有電容。
[0147] 由第1無源元件54與第2無源元件55構成的無源元件組與圖16(b)所示的LC 電路是等效的。在圖16(b)所示的LC電路中，L1表示第1無源元件54的自電感，L2表示 第2無源元件55的自電感。另外，C1表示第1無源元件54與地面之間的電容，C2表示第 2無源元件55與地面之間的電容。另外，C3表示上述的間隙56的電容。由第1無源元件 54與第2無源元件55構成的無源元件組具有作為圖16(b)所示的LC電路的諧振頻率。
[0148] 若在輻射元件51流過電流，則在無源元件組中也流過感應電流。因此，環(huán)形天線 50所輻射的電磁波成為將從輻射元件51輻射的電磁波與從無源元件組輻射的電磁波重疊 的波。通過適當?shù)刈兏g隙56的間隔，使無源元件組的諧振頻率與輻射元件51的諧振頻 率一致，從而能夠使在該諧振頻率中從環(huán)形天線50輻射的電磁波的強度比在該頻率中從 輻射元件51 (單體）輻射的電磁波的強度大。即，通過適當?shù)刈兏g隙56的間隔，使無源 元件組的諧振頻率與輻射元件51的諧振頻率一致，從而能夠使包含該諧振頻率的頻帶中 的環(huán)形天線50的VSWR值小于該頻帶中的輻射元件51 (單體）的VSWR值。
[0149] 如上所述，在環(huán)形天線50中，第1無源元件54的第2延長部54c具有使右旋圓極 化波的最大增益方向變化這樣的功能。關于這一點，參照圖17來進行說明。
[0150] 圖17是表示環(huán)形天線50的輻射模式的圖表。（a)表示未追加延長部54c的情況 下的輻射模式，（b)表示追加了延長部54c的情況下的輻射模式。在各圖表中，RHCP表示右 旋圓極化波的輻射模式，LHCP表示左旋圓極化波的輻射模式。
[0151] 在未追加延長部54c的情況下，如圖17(a)所示，右旋圓極化波的最大增益方向是 與天線形成面（圖16中的xy面）正交的方向（圖16中的z軸方向）。相對于此，在追加 了延長部54c的情況下，如圖17(b)所示，右旋圓極化波的最大增益方向傾斜約30度。
[0152] 該最大增益方向的傾斜度通過使延長部54c的長度變化而發(fā)生變化。具體而言， 若縮短延長部54c的長度，則最大增益方向的傾斜度變小，若使延長部54c的長度變長，則 最大增益方向的傾斜度變大。因此，通過包含一邊測量右旋圓極化波的最大增益方向一邊 調(diào)節(jié)延長部54c的長度的工序，從而能夠制造右旋圓極化波的最大增益方向的傾斜度成為 期望的值的環(huán)形天線50。
[0153] 如上所述，在環(huán)形天線50中，對于第1無源元件54與第2無源元件55之間的間 隙56,通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)其間隔，能夠使VSWR值降低。關于這一點，參照圖18來進行說明。
[0154] 圖18是表示在1. 575GHz附近的環(huán)形天線50的VSWR特性的圖表。在圖18中， VSWR0表示除去了第1無源元件54以及第2無源元件55雙方的情況下的VSWR特性，VSWR1 表示追加了第1無源元件54以及第2無源元件55雙方后的VSWR特性，VSWR1表示追加第 1無源元件54以及第2無源元件55雙方并且還調(diào)節(jié)了間隙56的間隙間隔以便使1. 575GHz 的VSWR值最小化之后的VSWR特性。
[0155] 如圖18所示，通過追加第1無源元件54以及第2無源元件55雙方，1. 5GHz以下 的頻帶中的VSWR值降低，進而，通過調(diào)節(jié)間隙56的間隙間隔，1. 575GHz處的VSWR值降低。
[0156] 如上所述那樣，通過調(diào)節(jié)間隙56的間隙間隔，能夠使期望的頻率中的VSWR值變 化。因此，通過包含一邊測量期望的頻率中的VSWR值一邊調(diào)節(jié)間隙56的間隙間隔的工序， 能夠制造期望的頻率中具有低VSWR值的環(huán)形天線50。
[0157] 在環(huán)形天線50中，將輻射元件51配置在橢圓的外周上，但并不限定于此。例如， 輻射元件51還可以是如圖19所示那樣曲折化，也可以如圖20所示那樣在長方形的外周上 配置。另外，在環(huán)形天線50中，還可以如圖20所示那樣省略短路部53a?53b。
[0158] 〔天線的組合方法〕
[0159] 參照圖21來說明上述的3個天線1?3的組合方法。圖21是表示這些3個天線 1?3的組合方法的三面圖。這些3個天線1?3是假設以如圖21所示那樣組合的狀態(tài)在 導體板4的附近使用而設計的天線（在圖21中，僅在主視圖以及側視圖中圖示了導體板4， 而在俯視圖中省略圖示導體板4)。此外，在作為實施例來后述的一體化天線裝置100 (參照 圖24)中，一體化天線裝置100所具備的金屬基座101和/或載置一體化天線裝置100的 汽車的車頂相當于導體板4。
[0160] 如圖21所示，天線1被配置成其主面垂直于導體板4的主面。另外，如俯視圖所 示，天線1被折彎成其端面形成=字型。
[0161] 如圖21所示，天線2被配置成其主面與導體板4的主面平行。此時，如俯視圖所 示，天線2的主面在三個方向被天線1的端面環(huán)繞。另外，如主視圖以及側視圖所示，天線 2的端面與天線1的主面的上端（與導體板4側相反側的端）重疊。
[0162] 如圖21所示，天線3被配置成其主面與導體板4的主面平行。此時，如俯視圖所 示，天線3的主面被天線1的端面環(huán)繞，并與天線2的主面重疊。另外，如主視圖以及側視 圖所示，天線3的端面被配置成位于比天線1的主面的上端靠上方。
[0163] 關于圖21所示的組合應該關注的第1點是采用了按照如下所述的方式配置的構 成，即，以導體板4的主面作為基準面，將天線1配置成其主面垂直于上述基準面，將天線2 配置成其主面與上述基準面平行并且其端面與天線1的主面的上端重疊。根據(jù)該構成，在 垂直于上述基準面的方向上幾乎不追加配置時所需的空間，就能夠將天線2組合在天線1 上。
[0164] 另外，在圖21中采用了從側方觀察時天線2的端面與天線1的主面的上端重疊的 構成，但是并不限定于這些。即，以從側方觀察時天線2的端面位于比天線1的主面的上端 靠下方的位置并且比天線1的主面的下端靠上方的位置的構成，也能夠得到與圖21所示的 構成相同的效果。總之，只要是從側方觀察時天線2的端面與天線1的主面重疊的構成，就 能夠得到與圖21所示的構成相同的效果。
[0165] 但是，在天線2是如DAB用天線那樣接收從地面發(fā)射站發(fā)送的電磁波的部件的情 況下，如圖21所示，從側方觀察時天線2的端面與天線1的主面的上端重疊的構成是最佳 的。這是由于，從側方觀察時天線2的端面位于比天線1的主面的上端靠下方的位置的情 況下，從側方過來的電磁波被天線1屏蔽。
[0166] 關于圖21所示的組合應該關注的第2點是，將天線1折彎成從上方觀察時天線1 的端面沿天線2的主面的外緣。根據(jù)該構成，在關于與上述基準面平行的方向上幾乎不追 加配置時所需的空間，就能夠將天線1組合在天線2上。
[0167] 此外，在圖21中采用了將天線1在2個部位以從上方觀察時天線1的端面沿向天 線2的主面的3個邊的方式折彎的構成，但是并不限定于這些。即，將天線1在1個部位以 從上方觀察時天線1的端面沿天線2的主面的2個邊的方式折彎的構成，或者將天線1在4 個部位以從上方觀察時天線1的端面沿天線2的主面的4個邊的方式折彎的構成，也得到 與圖21所示的構成相同的效果。
[0168] 在圖21所示的構成中應該關注的第3點是采用了將天線3配置成其主面與上述 基準面平行的構成。由此，與采用了將天線3配置成其主面垂直于上述基準面的構成的情 況相比，能夠縮小將天線3組合在天線1?2時產(chǎn)生的在垂直于上述基準面的方向上的空 間的增加。
[0169] 將接收DAB波的天線2配置在比接收GPS波的天線3更靠近上述基準面的一側的 構成的優(yōu)點在于以下的2個方面。
[0170] 首先，GPS波的標準電場強度比DAB波的標準電場強度弱，是-130?-140dBm左 右。因此，若根據(jù)配置在更靠上層的其他平面天線的屏蔽作用而發(fā)生衰減，則后續(xù)發(fā)生接收 故障的可能性高。另一方面，DAB波的標準電場強度比GPS波的標準電場強度高，是-60dBm 左右。因此，即使根據(jù)配置在更靠上層的其他平面天線的屏蔽作用而發(fā)生衰減，后續(xù)發(fā)生接 收故障的可能性低。因此，為了使發(fā)生接收故障的可能性最小化，優(yōu)選將接收標準電場強度 弱的GPS波的天線3配置在比接收標準電場強度高的DAB波的天線2靠上層（遠離上述基 準的側）。
[0171] 此外，顯然，無論層疊的平面天線的數(shù)量是多少，將接收標準電場強度較弱的電磁 波的平面天線配置在比接收標準電場強度較強的電磁波的平面天線更靠上層的位置這樣 的設計方針均有效。
[0172] 另外，GPS波是從頂點方向過來的電磁波。因此，若根據(jù)配置在更靠上層的位置的 其他平面天線的屏蔽作用而發(fā)生衰減，則后續(xù)發(fā)生接收故障的可能性高。另一方面，DAB波 是從水平方向過來的電磁波。因此，即使根據(jù)配置在更靠上層的位置的其他平面天線的屏 蔽作用而發(fā)生衰減，后續(xù)發(fā)生接收故障的可能性低。因此，為了使發(fā)生接收故障的可能性最 小化，優(yōu)選將接收從頂點方向過來的GPS波的天線3配置在比接收從水平方向過來的DAB 波的天線2更靠上層（遠離上述基準的側）的位置。
[0173] 此外，顯然，無論層疊的平面天線的數(shù)量是多少，將接收從頂點方向過來的電磁波 的平面天線層疊在最上層這樣的設計方針均有效。
[0174] 此外，若從空間的有效利用這樣的觀點考慮，則與圖22(a)的主視圖所示那樣將 天線1配置在比天線2靠下層的構成相比，圖22(b)的主視圖所示那樣將天線1配置在天 線2與天線3之間的中間層的構成更有利。然而，在采用了后一構成的情況下，如以下的說 明，天線1不能發(fā)揮所期望的性能。
[0175] 圖23是表示采用了前一構成的情況下所得到的天線1的VSWR特性（以灰色線表 示）和采用了后一構成的情況下所得到的天線1的VSWR特性（以黑色線表示）的圖表。如 上所述，對天線1要求在低頻側要求頻帶（761MHz以上并且960MHz以下）和在高頻側要求 (1710MHz以上并且2130MHz以下）雙方中動作。然而，從圖23的圖表可以看出，在采用了 后一構成的情況下，在高頻側要求頻帶的一部分中VSWR的值超過-3dB。由此可以了解，將 天線1配置在比天線2靠下層的構成是兼顧空間的有效利用和天線1的VSWR特性的最佳 的構成。
[0176] 〔一體化天線〕
[0177] 接下來，參照圖24來說明組合了 3個天線1?3的一體化天線裝置100。圖24是 一體化天線裝置100的分解立體圖。
[0178] 一體化天線裝置100是適于搭載在汽車的車頂?shù)能囕d用天線裝置，如圖24所示， 除了 3個天線1?3外，還具備金屬基座101、電路基板102、橡膠基座103、隔離物104、天 線罩105。
[0179] 金屬基座101是圓角矩形的板狀部件，其材料是鋁（A1)。在金屬基座101的上表 面設置有4個隔離物101a。這些4個隔離物101a夾設于與天線2的下表面之間，用于使天 線2從金屬基座101相隔開。在本實施方式中，隔離物101a的高度被設定為5mm。由此，天 線2自金屬基座101相隔開5mm。
[0180] 電路基板102是長方形的板狀部件，其被夾持在上述的金屬基座101與后述的橡 膠基座103之間。在電路基板102形成有2個放大電路。一方的放大電路用于放大在DAB 用天線2中生成的電信號，另一方的放大電路用于放大在GPS用天線3中生成的電信號。
[0181] 橡膠基座103是與金屬基座11大致相同的形狀的板狀部件，其材料為橡膠。在橡 膠基座103的外緣設置有向下方突出的裙部，上述的金屬基座101鑲入在被該裙包圍的橡 膠基座103的下側的空間。另外，在橡膠基座103設置有用于使在金屬基座101的上表面 設置的隔離物l〇la貫穿的貫穿孔。由此，在將金屬基座101鑲入到樹脂基座103的下側的 空間時，在金屬基座101的上表面設置的隔離物l〇la向橡膠基座103的上側露出。
[0182] 隔離物104是夾設在天線2與天線3之間的板狀部件，其材料是被模具成型的樹 月旨。隔離物104通過其厚度而使天線2與天線3相隔開。在本實施方式中，隔離物104的 厚度被設定為5mm。由此，天線2自天線3相隔開了 5mm。
[0183] 天線罩105是船底形的圓頂狀部件，其外緣與橡膠基座嵌合。由此，得到了被橡膠 基座103與天線罩105密封的用于收容天線1?3的空間。只要保持該密封，則不必擔心 在室外環(huán)境中天線1?3被暴露在雨水中。另外，天線罩105的材料是樹脂。因此，不必擔 心到達天線裝置100的電磁波的電場強度因天線罩105而發(fā)生衰減。
[0184] 在一體化天線裝置100搭載3個天線1?3。這些3個天線1?3的構成以及這 些3個天線1?3的組合方法與上述的說明相同。
[0185] 〔總結〕
[0186] 在本說明書中至少記載了以下的發(fā)明。
[0187] S卩，在本說明書中記載了一種天線，該天線的特征在于，該天線是具備了在2維面 內(nèi)形成的接地板、輻射元件、短路部的倒F天線，上述輻射元件為直線狀，在上述輻射元件 設置有與從上述接地板拉出的同軸線纜交叉的分支，上述接地板形成在通過上述分支的前 端并與上述輻射元件平行的直線與上述輻射元件之間的區(qū)域。
[0188] 根據(jù)上述的構成，通過設置了上述分支，在上述輻射元件產(chǎn)生新的電流路徑，從而 該倒F天線的諧振頻率發(fā)生變化。另外，通過使上述分支與上述同軸線纜交叉，在上述輻 射元件與上述同軸線纜的外側導體之間產(chǎn)生電磁耦合，從而該倒F天線的輸入阻抗發(fā)生變 化。即，根據(jù)上述的構成，通過適當變更分支的形狀、尺寸、數(shù)量等，從而能夠實現(xiàn)在要求的 頻帶中動作并且在要求的頻帶中回波損耗小的倒F天線。
[0189] 而且，根據(jù)上述的構成，能夠將在上述2維面中與上述輻射元件正交的方向上的 該倒F天線的尺寸抑制成與上述輻射元件的寬度和上述分支的長度之和相同的程度。因 此，在將該倒F天線搭載在一體化天線裝置的情況下，若將該倒F天線配置成垂直于一體化 天線裝置的臺座，則能夠將與臺座正交的方向上的一體化天線的尺寸抑制得較小。
[0190] 另外，在本說明書中記載了一種天線，該天線的特征在于，該天線是具備了在2維 面內(nèi)形成的第1輻射元件和第2輻射元件的偶極天線，上述第1輻射元件為直線狀，上述第 2輻射元件為在上述第1輻射元件的周圍盤旋的螺旋狀。
[0191] 根據(jù)上述的構成，雖然將上述第1輻射元件的長度與上述第2輻射元件的長度之 和設為用于在要求的頻帶中使該偶極天線動作時所需的長度，但是也能夠將上述第1輻射 元件與上述第2輻射元件配置在具有要求的尺寸的區(qū)域中。因此，在將該偶極天線搭載在 一體化天線裝置的情況下，若將該偶極天線配置成與一體化天線裝置的臺座平行，則能夠 使與臺座平行的方向上的一體化天線的尺寸抑制得較小。
[0192] 優(yōu)選地，上述偶極天線還具備：使上述第2輻射元件上的不同的點彼此短路的短 路部；以及將上述第2輻射元件的最外周上的點接地的接地部。
[0193] 根據(jù)上述的構成，能夠實現(xiàn)在要求的頻帶中不出現(xiàn)VSWR的值超過規(guī)定值的區(qū)域 的偶極天線。
[0194] 另外，在本說明書中記載了一種天線，該天線的特征在于，該天線是具備了在橢圓 上通過的輻射元件的環(huán)形天線，該環(huán)形天線具備：在上述橢圓的內(nèi)部配置的短路部，上述短 路部使上述輻射元件上的2個點之間短路。
[0195] 根據(jù)上述的構成，通過設置了上述短路部，在上述輻射元件產(chǎn)生新的電流路徑，從 而該環(huán)形天線的諧振頻率發(fā)生變化。另外，通過設置了上述短路部，從而該環(huán)形天線的輸入 阻抗發(fā)生變化。即，根據(jù)上述的構成，通過適當?shù)刈兏搪凡康男螤詈?或尺寸，從而能夠 實現(xiàn)在要求的頻帶中動作并且在要求的頻帶中回波損耗小的環(huán)形天線。
[0196] 而且，根據(jù)上述的構成，由于將上述短路部配置在上述輻射元件所通過的橢圓的 內(nèi)部，所以不會伴隨著設置了上述短路部而上述環(huán)形天線的尺寸變大。因此，在將該環(huán)形 天線搭載在一體化天線裝置的情況下，若將該環(huán)形天線配置成與一體化天線裝置的臺座平 行，則能夠將在與臺座平行的方向上的一體化天線的尺寸抑制得較小。
[0197] 其中，上述"橢圓"并不是指不包含圓的狹義上的橢圓，而是指包含圓的廣義上的 橢圓。
[0198] 優(yōu)選地，上述環(huán)形天線還具備無源元件，該無源元件具有沿上述輻射元件的外周 的外緣。
[0199] 根據(jù)上述的構成，通過設置了無源元件，從而不需要使諧振頻率變化，就能夠減小 在要求的頻帶中的輸入反射系數(shù)。即，能夠實現(xiàn)在要求的頻帶中回波損耗更小的天線。
[0200] 優(yōu)選構成為，上述輻射元件由在上述橢圓上通過的環(huán)部和在上述橢圓的中心觀察 時從位于0點方向的上述環(huán)部的兩端向上述橢圓的中心附近延伸的1對供電部構成，上述 短路部由從上述1對供電部的前端向9點方向以及3點方向延伸的1對短路部構成，上述 無源元件由第1無源元件和第2無源元件構成，其中，上述第1無源元件將面狀導體作為主 要部，并且具有在上述橢圓的中心觀察時從位于9點方向的該主要部的端部向0點方向延 伸的延長部，上述面狀導體具有從上述橢圓的中心觀察時從6點方向到9點方向沿上述環(huán) 部的外周的外緣，上述第2無源元件將面狀導體作為主要部，并且具有在上述橢圓的中心 觀察時從位于〇點方向的該主要部的端部向9點方向延伸的延長部，上述面狀導體具有從 上述橢圓的中心觀察時從〇點方向到3點方向沿上述輻射元件的外周的外緣，上述第1無 源元件的上述延長部的前端與上述第2無源元件的上述延長部的前端電容耦合。
[0201] 〔附加內(nèi)容〕
[0202] 本發(fā)明并不限于上述的實施方式，在權利要求書所示的范圍內(nèi)能夠對本發(fā)明進行 各種變更。即，將在權利要求書所示的范圍內(nèi)適當?shù)刈兏募夹g單元組合而得的實施方式 也包含在本發(fā)明的技術范圍內(nèi)。
[0203] 工業(yè)上的可用性
[0204] 本發(fā)明能夠廣泛地適用于偶極天線。例如，能夠優(yōu)選用作搭載在移動體或者移 動終端的天線裝置或者搭載在那樣的天線裝置的天線。作為移動體的例子，可以列舉汽 車、鐵路車輛、船舶等。作為移動終端的例子，有便攜電話終端、PDA (Personal Digital Assistance)、平板型 PC(Personal Computer)等。
[0205] 附圖標記說明
[0206] 1...天線（3G/LTE用、倒F天線）；11...接地板；12...福射元件；12d...分支； 13.. .短路部；2...天線（DAB用、偶極天線）；21...輻射元件；22...輻射元件；22al...短 路部；22a2...短路部；22bl...接地部；22b2...接地部；3...天線（GPS用、環(huán)形天線）； 31.. .輻射元件；32a...短路部；32b...短路部；33...無源元件；100...天線裝置（車載 用）；101...金屬基座；102. . ·電路基板；103. . ·橡膠基座；104. . ·隔離物；105. . ·天線
【權利要求】
1. 一種偶極天線，其特征在于，具備形成在2維面內(nèi)的第1輻射元件和第2輻射元件， 其中， 上述第1輻射元件為直線狀， 上述第2輻射元件為在上述第1輻射元件的周圍盤旋的螺旋狀。
2. 根據(jù)權利要求1所述的偶極天線，其特征在于，還具備： 使上述第2輻射元件上的不同的點彼此短路的短路部；以及 將上述第2輻射元件的最外周上的點與地線連接的接地部。
3. 根據(jù)權利要求2所述的偶極天線，其特征在于， 上述短路部使構成上述第2輻射元件的區(qū)間中相互鄰接的3個以上的區(qū)間短路。
【文檔編號】H01Q9/27GK104126249SQ201380010052
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年2月21日 優(yōu)先權日:2012年2月21日
【發(fā)明者】田山博育, 官寧, 山口佑一郎, 戶倉武, 千葉洋 申請人:株式會社藤倉