天线装置及包括该天线装置的电气设备的制作方法

专利名称：天线装置及包括该天线装置的电气设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及天线装置及包括该天线装置的电气设备。
背景技术：
作为揭示了在基板的一个主表面上形成有天线的平面天线的现有文献，有日本专利特开平649723号公报(专利文献1)。在日本专利特开平649723号公报(专利文献1) 所记载的平面天线中，在微带天线(MSAOiiicrostrip antenna))的上方，层叠有各自的厚度为有效波长的四分之一的外侧的高介电常数电介质层和内侧的低介电常数电介质层。根据该结构，使得从发射元件观察外侧的空间的输入阻抗变成高阻抗，放大了发射功率，拓宽了天线特性的频带。在日本专利特开平649723号公报(专利文献1)所记载的平面天线中，虽然在电路上能拓宽频带，但由于在发射出电波的平面天线的外侧配置有高介电常数电介质层，因此，高介电常数电介质层与接地导体之间的束缚变强。其结果是，由于平面天线与其周围的空气未完全匹配，妨碍了电波的发射，因此，天线的增益及发射效率实质上下降。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高天线的增益及发射效率的天线装置及包括该天线装置的电气设备。基于本发明的天线装置包括基板；位于基板的一个主表面上的天线；与基板的主表面相对的电介质板；以及介于基板与电介质板之间的电介质层。电介质板具有在基板的相对介电常数以下的相对介电常数。电介质层具有比电介质板的相对介电常数要小的相对介电常数。在本发明的一个方式中，电介质层由气体构成。或者，电介质层由树脂构成。优选电介质层由空气构成，在设从天线发射的高频信号在空气中传输时的波长为λ、彼此相对的基板的主表面与电介质板之间的距离为S的情况下，满足 0. 7入/2 < S < 1. 3入/2的关系。在本发明的一个方式中，在设电介质板的厚度为d、电介质板的相对介电常数为ει·的情况下，满足0.4λΛ4εΓ1/2)彡d彡1. 6 λ / (4 ε r1/2)的关系。或者，在设电介质板的厚度为d、电介质板的相对介电常数为er的情况下，满足0.8(3 λ)/ (4 ε r1/2)彡 d彡 1.2(3λ)/(4εΓ1/2)的关系。在本发明的一个方式中，电介质板在与天线相对的部分具有以靠近天线的方式突出的突出部。优选电介质层介于突出部与天线之间。在本发明的一个方式中，突出部具有圆柱形状。或者，突出部具有四棱柱形状。在本发明的一个方式中，天线是微带贴片天线或槽形天线。优选天线装置具有多个天线。多个天线作为相控阵天线进行动作。
基于本发明的电气设备在第一方面是包括上述任一项所述的天线装置的电气设备，该电气设备具有收纳基板的框体。电介质板构成框体的一部分。基于本发明的电气设备在第二方面是包括分别在室内使用的接收装置及发送装置的电气设备，接收装置及发送装置各自包含上述任一项所述的天线装置。发送装置通过室内的墙壁将高频信号发送到接收装置。优选在上述电气设备所包括的天线装置中，在基板的主表面上设置有发光部。发光部向电介质板发光。电介质板使得由发光部发出的光透过。根据本发明，能提高天线的增益及发射效率。关于本发明的上述及其他目的、特征、方面、及优点，可从以下结合附图理解的与本发明相关的详细说明来了解。


图1是表示本发明的实施方式1所涉及的天线装置的结构的剖视图。图2是沿箭头II观察图1的天线装置而得到的图。图3是将该实施方式所涉及的天线装置的一部分放大表示的剖视图。图4是表示由电磁场仿真得到的分析结果的图。图5是表示在使电介质板的厚度固定的条件下、由电磁场仿真得到的分析结果的图。图6是表示在作为比较例的、未设置有电介质层及电介质板的天线装置中的天线的发射模式的图。图7是表示该实施方式所涉及的天线装置中的天线的发射模式的图。图8是将本发明的实施方式2所涉及的天线装置的一部分放大表示的剖视图。图9是从IX-IX线箭头方向观察图8的天线装置而得到的图。图10是表示该实施方式的与多个天线对应地形成有突出部的天线装置的结构的剖视图。图11是沿箭头XI观察图10的天线装置而得到的图。图12是将作为该实施方式的变形例的、包括具有四棱柱状的突出部的电介质板的天线装置的一部分放大表示的剖视图。图13是从XIII-XIII线箭头方向观察图12的天线装置而得到的图。图14是表示在变形例中与多个天线对应地形成有突出部的天线装置的结构的剖视图。图15是沿箭头XV观察图14的变形例的天线装置而得到的图。图16是表示该实施方式的、包括具有圆柱形状的突出部的电介质板的天线装置的分析结果的图。图17是表示变形例的、包括具有四棱柱形状的突出部的电介质板的天线装置的分析结果的图。图18是表示该实施方式的、包括具有圆柱形状的突出部的电介质板的天线装置的天线的发射模式的图。图19是表示变形例的、包括具有四棱柱形状的突出部的电介质板的天线装置的天线的发射模式的图。图20是将没有设置电介质板的天线装置、实施方式1所涉及的天线装置、本实施方式所涉及的天线装置、以及变形例的天线装置的每一天线元件的天线增益(dBi)进行汇总的图。图21是表示本发明的实施方式3所涉及的电气设备的使用形态的示意图。图22是表示该实施方式所涉及的电气设备的结构的剖视图。
具体实施例方式下面，参照附图，说明本发明的实施方式1所涉及的天线装置。在下面的实施方式的说明中，对图中的相同或相当部分标注相同标号，不重复其说明。(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1所涉及的天线装置的结构的剖视图。图2是沿箭头II观察图1的天线装置而得到的图。图3是将本实施方式所涉及的天线装置的一部分放大表示的剖视图。如图1、图2所示，在本实施方式的天线装置100中，在电路基板120的上侧的主表面上形成有多个天线110。在本实施方式中，使用陶瓷基板作为电路基板120。多个天线110彼此隔开间隔而配置成格子状。在本实施方式中，天线110是微带贴片天线(microstrip patch antenna)，发射59GHz以上62GHz以下的频率的信号。作为天线110，并不限于微带贴片天线，也可以使用槽形天线等其他天线。由于能在基板上形成微带贴片天线及槽形天线，因此，在使用多层基板的情况下， 能将天线和高频电路构成为一体。因此，能降低天线与电路的耦合损耗，提高发射效率，还能使天线装置小型模块化。在电路基板120的板厚方向的中央部设置有由导电性材料构成的接地导体140， 该接地导体140通过接触件141与电路基板120的下侧的主表面相连接。在电路基板120 的下侧的主表面上安装有高频ICantegrated Circuit 集成电路)芯片150。将电路基板120放置在支承基板180上，使得电路基板120的下侧的主表面的一部分与支承基板180的上表面相接触。在支承基板180的上表面上设置有接地导体160。 接地导体160与在电路基板120的下侧的主表面露出的接触件141相连接。电路基板120 收纳在未图示的框体内。将电介质板130配置成与电路基板120的形成有天线110的一侧的主表面相对。 在本实施方式中，使用聚丙烯作为电介质板130的材料。电介质板130的下表面的周围由侧壁部170所支承。在电路基板120与电介质板130之间形成有电介质层190。在本实施方式中，虽然电介质层190由空气构成，但也可以由氮气等气体构成。此外，如后所述，电介质层190也可以由具有比电介质板130的相对介电常数要低的相对介电常数的树脂构成。如图3所示，在彼此相对的、电路基板120的形成有天线110的一侧的主表面与电介质板130的下表面之间存在距离为S的间隙。在该间隙中存在空气，从而构成电介质层 190。电介质板130形成有厚度d。电介质板130具有相对介电常数ε r。在本实施方式中，由于电介质板130由聚丙烯构成，因此，相对介电常数εΓ = 2.3。由陶瓷基板构成的电路基板120的相对介电常数为7. 5。另外，设空气的相对介电常数为1。因此，电介质板 130具有比电路基板120的相对介电常数要小的相对介电常数ει·。电介质层190具有比电介质板130的相对介电常数ε r要小的相对介电常数。在具有上述结构的天线装置100中，利用电磁场仿真，对于使电介质层190的厚度 S和电介质板130的厚度d变化时的天线的相对增益AdB进行了分析。另外，由于与电路基板120的主表面与电介质板130之间的距离相比，天线110的厚度足够小，因此，设电介质层190的厚度实质上为S。图4是表示由电磁场仿真得到的分析结果的图。在图4中，在纵轴表示天线的相对增益Δ dB，在横轴表示电介质板130的厚度d (mm)。另外，对于天线的相对增益AdB，设在没有设置电介质板130及电介质层190的状态下的天线装置的天线增益为OdB。此外，在图4中，将电介质层190的厚度S = 2. 419mm的数据用实线来表示，将S =1. 815mm的数据用间距较短的虚线来表示，将S = 1. 210mm的数据用点划线来表示，将S =0. 605mm的数据用双点划线来表示，将S = 0. OOlmm的数据用间距较长的虚线来表示。如图4所示，在电介质层190的厚度S为2. 419mm的情况下，天线的相对增益AdB 最大。若设从本实施方式的天线装置100发射的高频信号的平均频率为60. 5GHz，则由于高频信号在空气中传输时的速度为每秒30万km，因此，高频信号在空气中传输时的波长 λ (mm)成为300/60. 5 = 4. 95mm。因此，可知，当电介质层190的厚度S为λ/2左右时，天线的相对增益Δ dB变得最大。天线的相对增益AdB相对于电介质板130的厚度d具有周期性。高频信号在电介质板130中传输时的有效波长λ g成为λ / ε r1/2 = 4. 95/2. 31/2 = 3.沈。在天线的相对增益AdB最大时的电介质层190的厚度S为2. 419mm的情况下，当电介质板130的厚度 d处于图中的由双点划线的圆形标记围住的位置、即成为λ g/4的奇数自然数倍时，天线的相对增益Δ dB变高。具体而言，当电介质板130的厚度d为λ g/4 = 3. 26/4 = 0. 8左右、 及3Xg/4 = 2. 4左右时，天线的相对增益AdB变高。这样，虽然电介质板130的厚度d每变化λ g/2，天线的相对增益AdB就示出峰值，但是，随着电介质板130变厚，会产生电介质损耗，天线的相对增益AdB的峰值下降。接下来，将电介质板130的厚度固定于0. 7mm,使电介质层190的厚度S变化，利用电磁场仿真对这种情况下的天线的相对增益AdB的变化进行了解析。图5是表示在使电介质板的厚度固定的条件下、由电磁场仿真得到的分析结果的图。在图5中，在纵轴表示天线的相对增益Δ dB，在横轴表示电介质层190的厚度S (mm)。 另外，对于天线的相对增益△ dB，设在没有设置电介质板130及电介质层190的状态下的天线装置的天线增益为OdB。如图5所示，当电介质层190的厚度S为λ Λ左右即2. 4mm时，天线的相对增益 AdB成为峰值，天线的相对增益AdB成为约2.7dB。这是由于，通过使电介质层190的厚度S为高频信号的半波长左右，从而由电介质板130的下表面反射并到达电路基板120的主表面的信号、与从天线110发射的信号成为相同相位而发生谐振。该动作不直接取决于电路基板120的相对介电常数。当电介质层190的厚度S为2. 2mm以上2. 5mm以下时，天线的相对增益Δ dB为2. IdB以上，在该范围内，天线的相对增益AdB缓慢变化。因此，为了使天线的相对增益AdB为2. IdB以上，使电介质层190的厚度S成为 2. 2mm以上2. 5mm以下，在这样设计的情况下，由于电介质层190的厚度S具有0. 3mm的容许范围，因此，也可以不那么严格地管理与电介质层190的厚度S相关联的零部件的尺寸精度，从而容易制作这些零部件。如图4所示，在电介质层190的厚度S为1.815mm的情况下，天线的相对增益AdB 有大于IdB以上的部分。由于1.815mm是λ/2即2. 475mm的-30%的值，因此，可以知道， 根据天线的相对增益Δ dB的周期性，还包含其相反的+30%的范围，当电介质层190的厚度 S在λ/2的士 30%的范围内时，能提高天线的增益。因此，在电介质层190的厚度S满足 0. 7 λ /2 < S < 1. 3 λ /2的关系的情况下，能提高天线的增益。如图4所示，在电介质层190的厚度S为2. 419mm的情况下，当电介质板的厚度d 为0. 3mm以上1. 3mm以下时，天线的相对增益Δ dB为OdB以上。0. 3mm是λ g/4即0. 8mm 的-60%，1. 3mm是0. 8mm的+60%。因此，可知，当电介质板130的厚度d在λ g/4的士 60% 的范围内时，能提高天线的增益。换言之，在满足0. 4 λ Λ4 ε r1/2)彡d彡1. 6 λ八4 ε r1/2) 的关系的情况下，能提高天线的增益。从图4可知，对于能提高天线的增益的电介质板130的厚度d的变化幅度的一个范围约为1mm。S卩，当电介质板130的厚度d在0. 3mm以上1. 3mm以下的范围内、及1. 9mm 以上2. 9mm以下的范围内时，周期性地在约Imm的范围内，可提高天线的增益。因此，当电介质板130的厚度d在3 λ g/4的士20%的范围内时，能提高天线的增益。换言之，在满足0.8(3λ)Λ4εΓ1/2) ^d^ 1.2(3λ)/(4εΓ1/2)的关系的情况下，能提高天线的增益。同样地，当电介质板130的厚度d在5 λ g/4的士 12%的范围内时，能提高天线的增益。换言之，在满足0.88(5λ)Λ4εΓ1/2) ^ d ^ 1. 12 (5 λ ) / (4 ε r1/2)的关系的情况下， 能提高天线的增益。同样地，当电介质板130的厚度d在7 λ g/4的士8%的范围内时，能提高天线的增益。换言之，在满足0.92(7λ)Λ4ει·1/2) ^ d ^ 1. 08 (7 λ ) / (4 ε r1/2)的关系的情况下，能提高天线的增益。这样，通过使电介质板130的厚度d为电介质板130中的高频信号的有效波长的四分之一的奇数自然数倍，在电介质板130与电介质层190的边界面，在电介质板130内进行了偶数次多重反射的信号、与从天线110发射且在电介质层190中传输的信号成为相同相位，能提高上述的电介质层190中的谐振效果。但是，由于电介质板130的厚度d的设定尺寸越大，电介质板130的厚度d的容许范围越小，因此，从对制造时的零部件尺寸精度进行管理的观点来看，优选将电介质板130 的厚度d设定得较小。具体而言，优选将电介质板130的厚度d设定为λ /4 ε r1/2。在采用上述结构的天线装置100中，对每一天线110元件的指向特性进行了评价。 图6是表示在作为比较例的、未设置有电介质层及电介质板的天线装置中的天线的发射模式的图。图7是表示本实施方式所涉及的天线装置中的天线的发射模式的图。如图6所示，在比较例的天线中，在H面(垂直面)及E面(水平面)的0°方向的天线增益(dBi)为4dBi。如图7所示，在本实施方式所涉及的天线110中，在H面及E面的0°方向的天线增益(dBi)为6.5dBi。因此，通过设置电介质层190及电介质板130，在 H面及E面的0°方向的天线增益(dBi)提高了约2.5dB。此外，将图6与图7进行比较，可知，与比较例的天线的发射模式相比，本实施方式所涉及的天线110的发射模式的指向性增强，在H面及E面的0°方向上变得尖锐。在本实施方式的天线装置100中，由聚丙烯构成的电介质板130的相对介电常数 er为2. 3，与在天线装置100的周围存在的空气的相对介电常数1、和由陶瓷基板构成的电路基板120的相对介电常数7. 5相比，电介质板130具有的相对介电常数的值处于空气与电路基板120中间，且与空气的介电常数相近。因此，电介质板130对于从天线110发射的高频信号起到作为缓冲层的作用，改善与天线装置100的周围的空气的匹配性。因此，可提高来自天线装置100的高频信号的发射效率及天线增益。此外，通过提高电路基板120的相对介电常数，能减小电路，使天线装
置小型化。但是，构成电介质板130的材料并不限于聚丙烯，此外，构成电路基板120的材料并不限于陶瓷。利用电介质板130的相对介电常数er为电路电极120的相对介电常数以下、且电介质层190的相对介电常数小于电介质板130的相对介电常数之类的材料来分别构成电介质板130、电介质层190、以及电路基板120即可。通过利用电路对设置于本实施方式的天线装置100的多个天线110各自所发射的高频信号的相位进行控制，以合成来自天线110的高频信号，从而作为旋转并俯仰地进行扫描的相控阵天线进行动作。在本实施方式中，虽然采用使多个天线110作为相控阵天线进行动作的结构，但作为天线装置100的天线，也可以设置不控制高频信号的相位的一个或多个天线。在本实施方式中，通过使多个天线110作为相控阵天线进行动作，将主波束的波束扫描范围限定在士数十度，可提高扫描范围内的主波束的增益。如图7所示，在H面的士20度的范围内，可得到5dBi以上的天线增益。由于该提高天线增益(dBi)的效果取决于天线110的元件数，因此，配置越多的天线110，能得到越高的天线增益(dBi)。下面，说明本发明的实施方式2所涉及的天线装置。(实施方式2)图8是将本发明的实施方式2所涉及的天线装置的一部分放大表示的剖视图。图 9是从IX-IX线箭头方向观察图8的天线装置而得到的图。如图8、图9所示，在本实施方式的天线装置中，电介质板230由平板部231和突出部232构成。由于其他结构与实施方式1的天线装置100相同，因此不重复说明。如图8所示，突出部232在平板部231的与天线110相对的部分突出，以靠近天线 110。在本实施方式中，平板部231及突出部232以聚丙烯为材料而形成为一体。但是，平板部231和突出部232也可以分别由具有不同的相对介电常数的材料形成。如图9所示，突出部232具有圆柱形状，其截面具有直径为R的圆形形状。直径R 只要是如下大小以上的直径即可当从上方将突出部232投影到电路基板120上时，其投影区域包含天线110。如图8所示，在电路基板120的主表面与平板部231的下表面之间存在距离为S 的间隙。在该间隙中存在空气，从而构成电介质层190。
在本实施方式中，电介质层190介于突出部232与天线110之间。换言之，如图8 所示，在电路基板120的主表面与突出部232的下表面之间形成有比天线110的厚度要大的间隙g。图10是表示本实施方式的与多个天线对应地形成有突出部的天线装置的结构的剖视图。图11是沿箭头XI观察图10的天线装置而得到的图。如图10、图11所示，在本实施方式中，对应于形成有多个天线110的位置，在平板部231的下表面设置有突出部232。例如，在相邻的天线110彼此之间以2. 8mm以下的间隔而形成的情况下，通过设置具有直径为2. Omm的圆柱形状的突出部232，使得相邻的突出部 232彼此之间的间隔成为0. 8mm以下。在本实施方式中，虽然使突出部232的形状为圆柱形状，但突出部232的形状并不限于此，也可以是具有椭圆形的截面的柱状等。图12是将作为本实施方式的变形例的、包括具有四棱柱状的突出部的电介质板的天线装置的一部分放大表示的剖视图。图13是从XIII-XIII线箭头方向观察图12的天线装置而得到的图。如图12、图13所示，在变形例的天线装置的电介质板330中，从平板部331突出的突出部332具有四棱柱形状，其截面具有边长为T的正方形状。边长T只要是如下大小以上的长度即可当从上方将突出部332投影到电路基板120上时，其投影区域包含天线 110。在变形例中，虽然使突出部332的截面形状为正方形，但突出部332的截面形状也可以是长方形。图14是表示在变形例中与多个天线对应地形成有突出部的天线装置的结构的剖视图。图15是沿箭头XV观察图14的变形例的天线装置而得到的图。如图14、图15所示，在本实施方式中，对应于形成有多个天线110的位置，在平板部331的下表面设置有突出部332。例如，在相邻的天线110彼此之间以2. 8mm以下的间隔而形成的情况下，通过设置具有边长为2. Omm的四棱柱形状的突出部332，使得相邻的突出部332彼此之间的间隔成为0. 8mm以下。在采用上述结构的天线装置中，利用电磁场仿真对每一天线110元件的增益与间隙g之间的关系进行了分析。图16是表示本实施方式的、包括具有圆柱形状的突出部的电介质板的天线装置的分析结果的图。图17是表示变形例的、包括具有四棱柱形状的突出部的电介质板的天线装置的分析结果的图。在图16、图17中，所谓间隙g为Ομπι，是指突出部与天线相接触的状态。如图16、图17所示，在包括具有圆柱形状的突出部232的电介质板230的天线装置的天线、以及包括具有四棱柱形状的突出部332的电介质板330的天线装置的天线的任一种天线中，当间隙g为300 μ m及400 μ m时，都可得到高天线增益(dBi)。400 μ m相当于 Xg/8。另外，设天线110的厚度为20 μ m。在包括具有圆柱形状的突出部232的电介质板230的天线装置的天线、以及包括具有四棱柱形状的突出部332的电介质板330的天线装置的天线的任一种天线中，当间隙 g为0 μ m寸，都具有比图6所示的没有设置电介质层及电介质板的天线装置的天线要高的天线增益(dBi)。因此，在电介质板230、330中，也可以采用使突出部232、332的下表面与
1天线110的上表面相接触的结构。但是，在电介质板230、330中，通过采用使突出部232、332的下表面与天线110 的上表面不接触的结构，能抑制外力从天线装置的外部通过电介质板230、330施加在天线 110上。其结果是，能减少电路基板120因外力而损坏的情况。在本实施方式及变形例的天线装置中，设间隙g为300 μ m，对每一天线110元件的指向特性进行了评价。图18是表示本实施方式的、包括具有圆柱形状的突出部的电介质板的天线装置的天线的发射模式的图。图19是表示变形例的、包括具有四棱柱形状的突出部的电介质板的天线装置的天线的发射模式的图。如图18所示，在本实施方式所涉及的天线110中，在H面及E面的0°方向的天线增益(dBi)为8. OdBi。如图19所示，在变形例所涉及的天线110中，在H面及E面的0° 方向的天线增益(dBi)为8.6dBi。因此，与图7所示的包括平板状的电介质板130的天线装置的天线110相比，在包括具有突出部232、332的电介质板230、330的天线装置的天线110中，在H面及E面的0° 方向的天线增益(dBi)提高了 IdB 1. 6dB。此外，将图7与图18、图19进行比较，可知，与实施方式1的天线110的发射模式相比，本实施方式及变形例所涉及的天线Iio的发射模式的指向性增强，在H面及E面的 0°方向上变得尖锐。特别是，在E面呈现狭窄的主波瓣。这样，在本实施方式的天线装置中，能提高主波束的增益，并且，通过使主波束收紧，能减小因波束的扩展而产生的无用的反射波成分。在本实施方式中，由于对平板部231、331和突出部232、332使用同一材料以将电介质板230、330 —体形成，因此，容易利用金属模来制造电介质板230、330，批量生产性好。图20是将没有设置电介质板的天线装置、实施方式1所涉及的天线装置、本实施方式所涉及的天线装置、以及变形例的天线装置的每一天线元件的天线增益(dBi)进行汇总的图。如图20所示，具有实施方式1的电介质板130、实施方式2的电介质板230、以及变形例的电介质板330的天线装置具有比没有电介质板的天线装置要高的天线增益(dBi)。下面，对包括实施方式1或实施方式2的天线装置的电气设备进行说明。在本实施方式中，虽然作为电气设备，对在室内使用的AV(aUdi0/viSUal 视听)设备间进行无线传送的电气设备进行说明，但电气设备并不限于此，还包含室外使用的高频信号的收发机等。(实施方式3)图21是表示本发明的实施方式3所涉及的电气设备的使用形态的示意图。图22 是表示本实施方式所涉及的电气设备的结构的剖视图。如图21所示，本实施方式的电气设备由发送装置410和接收装置510构成，该发送装置410和接收装置510在室内使用的蓝光及HDD(Hard disk drive 硬盘驱动器)记录器400、与电视机500之间进行无线传送。发送装置410与蓝光及HDD记录器400相连接，信号从蓝光及HDD记录器400传送到发送装置410。接收装置510与电视机500相连接，接收装置510接收到的信号传送到电视机500。在本实施方式的电气设备中，发送装置410通过室内的墙壁将高频信号发送到接收装置510。通常，在室内，电视机500靠墙配置，蓝光及HDD记录器400配置在靠近收视者的桌子等上。因此，有时介于蓝光及HDD记录器400、与电视机500之间会有成为收发信号的障碍的人等障碍物存在。为了在这种情况下降低障碍物的影响而收发高频信号，在本实施方式中，发送装置410向天花板600发送高频信号430，接收装置510接收由天花板600反射后的高频信号 430。将这样传送信号称为视野外传送。与此不同的是，将发送装置410沿对面方向直接发送高频信号给接收装置510的情况称为视野内传送。由于发送装置410及接收装置510具有相控阵天线，因此，发送装置410 —边对图 21中的箭头440所示的范围进行扫描，一边发送高频信号。接收装置510 —边对图21中的箭头540所示的范围进行扫描，一边接收高频信号。发送装置410及接收装置510分别具有未图示的控制部，利用控制部来进行控制，使得在扫描范围内的高频信号的灵敏度最高的位置进行发送或接收。具体而言，接收装置510的控制部将高频信号430的接收灵敏度作为反馈信号发送到发送装置410。发送装置410的控制部接收该反馈信号，并推断出最佳传送路径。在确定最佳传送路径之后，发送装置410及接收装置510的各自的天线的波束方向由各自的控制部进行调整，以构筑该最佳传送路径。其结果是，可降低发送装置410与接收装置510之间的传送损耗。如图22所示，在本实施方式的发送装置410及接收装置510中，在电路基板430、 530的主表面上形成有天线420、520。电路基板430、530收纳在框体450、550内。与电路基板430、530相对配置的电介质板440、540构成框体450、550的一部分。高频信号430从天线420、520发射，透过电介质板440、540而进行传输。在本实施方式中，在电路基板430、530的主表面上设置有由LED(Light Emitting Diode 发光二极管)构成的发光部460、560。发光部460、560向电介质板440、540发出红色及绿色等可见光470、570。电介质板440、540使得由发光部460、560发出的光透过。在本实施方式中，由于电介质板440540由聚丙烯构成，因此，电介质板440540 的相对介电常数￡r为2.3。若设高频信号430的平均频率为60. 5GHz，则电介质板440、 MO中的有效波长Xg为3. ^mm。优选使电介质板440 J40的厚度为λ g/4 = 0. 8mm或 3 λ g/4 = 2. 4mm左右，以使天线420、520的天线增益(dBi)变高。通过由厚度为0. 8mm或2. 4mm左右的聚丙烯构成电介质板440、540，从而从发光部 460、560出射的光能透过电介质板440540。当发送装置410及接收装置510收发高频信号430时，通过使发光部460、560发光，能让电气设备的使用者识别出正在收发高频信号430。其结果是，在设置装置及使用装置时，能唤起使用者的注意，使得在发送装置410与接收装置510之间的传送路径上不存在
障碍物等。在本实施方式的电气设备中，由于电介质板440、540成为框体450、550的一部分， 因此，电介质板440、540具有作为天线外罩的功能。因此，在由聚丙烯形成电介质板440、 540的情况下，与形成为0. 8mm的厚度的情况相比，形成为2. 4mm的厚度的情况的电介质板 440,540的机械强度增加，可提高天线420、520的保护功能。此外，即使对于在室外使用电气设备的情况，与将电介质板440、540形成为0.8mm的厚度的情况相比，形成为2. 4mm的厚度时的耐气候性好，能力图延长电气设备的寿命。
尽管对本发明进行了详细说明，但这只是用于举例表示，而非限定，应清楚地理解为发明的范围由附加的权利要求范围来解释。
权利要求
1.一种天线装置，其特征在于，包括 基板；位于所述基板的一个主表面上的天线；与所述基板的所述主表面相对的电介质板；以及介于所述基板与所述电介质板之间的电介质层，所述电介质板具有在所述基板的相对介电常数以下的相对介电常数，所述电介质层具有比所述电介质板的相对介电常数要小的相对介电常数。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 所述电介质层由气体构成。
3.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 所述电介质层由树脂构成。
4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于， 所述电介质层由空气构成，在设从所述天线发射的高频信号在空气中传输时的波长为λ、彼此相对的所述基板的所述主表面与所述电介质板之间的距离为S的情况下，满足0. 7 λ /2 < S < 1. 3 λ /2的关系。
5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，在设所述电介质板的厚度为d、所述电介质板的相对介电常数为er的情况下，满足 0.4λ/(4εΓ1/2)彡 d 彡 1.6λ/(4εΓ1/2)的关系。
6.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于，在设所述电介质板的厚度为d、所述电介质板的相对介电常数为er的情况下，满足 0.8(3λ)/(4εΓ1/2)彡 d彡 1.2(3λ)/(4εΓ1/2)的关系。
7.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述电介质板在与所述天线相对的部分具有以靠近所述天线的方式突出的突出部。
8.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于， 所述电介质层介于所述突出部与所述天线之间。
9.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于， 所述突出部具有圆柱形状。
10.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于， 所述突出部具有四棱柱形状。
11.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 所述天线是微带贴片天线或槽形天线。
12.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 所述天线装置具有多个所述天线，所述多个天线作为相控阵天线进行动作。
13.一种电气设备，该电气设备包括权利要求1所述的天线装置，其特征在于， 所述电气设备具有收纳所述基板的框体，所述电介质板构成所述框体的一部分。
14.一种电气设备，该电气设备包括分别在室内使用的接收装置及发送装置，其特征在所述接收装置及发送装置各自包含权利要求1所述的天线装置， 所述发送装置通过室内的墙壁将高频信号发送到所述接收装置。
15.如权利要求13所述的电气设备，其特征在于，在所述天线装置中，在所述基板的所述主表面上设置有发光部，所述发光部向所述电介质板发光，所述电介质板使得由所述发光部发出的光透过。
16.如权利要求14所述的电气设备，其特征在于，在所述天线装置中，在所述基板的所述主表面上设置有发光部，所述发光部向所述电介质板发光，所述电介质板使得由所述发光部发出的光透过。
全文摘要
本发明公开一种天线装置及包括该天线装置的电气设备。天线装置包括基板(120)；位于基板(120)的一个主表面上的天线(110)；与基板(120)的主表面相对的电介质板(130)；以及介于基板(120)与电介质板(130)之间的电介质层(190)。电介质板(130)具有在基板(120)的相对介电常数以下的相对介电常数。电介质层(190)具有比电介质板(130)的相对介电常数要小的相对介电常数。
文档编号H01Q1/38GK102377021SQ201110245119
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月16日 优先权日2010年8月18日
发明者佐藤启介, 末松英治, 田中启贵 申请人:夏普株式会社