偶极天线的制作方法

偶极天线的制作方法
【专利摘要】本发明所涉及的偶极天线(2)具备形成在2维面内的第1辐射元件(21)和第2辐射元件(22)。第1辐射元件(21)为直线状，第2辐射元件(22)为盘旋在第1辐射元件(21)的周围的螺旋状。
【专利说明】偶极天线

【技术领域】
[0001] 本发明涉及偶极天线。

【背景技术】
[0002] 以往，使用天线作为用于将高频电流变换成电磁波或将电磁波变换成高频电流的 装置。天线根据其形状，分为线状天线、面状天线、立体天线等，此外，根据其结构，分为偶极 天线、单极天线、环形天线等。其中，尤其偶极天线具有由2个辐射元件构成的简单的结构， 从而是现在也广泛地利用的天线之一。
[0003] 在这些天线中，伴随着无线通信的用途的扩大，要求在各种频带中进行动作。例 如，在车载用天线中，要求在FM/AM广播、DAB(Digital Audio Broadcast)等地上数字 广播、3G (3rd Generation :第 3 代便携电话）、LTE (Long Term Evolution)、GPS (Global Positioning System:全球定位系统）、VICS(注册商标）（Vehicle Information and Communication System :道路交通信息通信系统）、ETC (Electronic Toll Collection :电 子收费系统）等频带中进行动作。
[0004] 以往，在不同的频带中动作的天线大多是作为独立的天线装置来实现的。例如，存 在如下情况，即，FM/AM广播用的天线作为在顶部搭载的鞭状天线来实现，地面数字广播用 的天线作为粘贴在挡风玻璃的薄膜天线来实现。
[0005] 但是，在汽车中能够安装天线装置的部位有限。另外，若安装的天线装置的数量增 力口，则产生影响外观、安装成本增加这样的问题。为了避免这样的问题，使用一体化天线装 置较为有效。这里，一体化天线装置是指具备了在不同的频带动作的多个天线的天线装置。
[0006] 作为这样的一体化天线装置，例如可以列举在专利文献1?5中记载的天线装置。 在专利文献1中记载的一体化天线装置是具备了 GPS用以及ETC用的各天线的装置。在专 利文献2中记载的一体化天线装置是具备了 3G用以及GPS用的各天线的装置。在专利文 献3中记载的一体化天线装置是具备了 ETC用、GPS用、VICS用、电话用主天线以及电话用 副天线的各天线的装置。在专利文献4中记载的一体化天线装置是具备了 GPS用、ETC用、 第1电话用以及第2电话用的各天线的装置。在专利文献5中记载的一体化天线装置是具 备了在100kHz以上并且1GHz以下的频带（FM/AM广播、DAB等地面数字广播、VICS等）中 动作的天线和在1GHz以上的频带（GPS、卫星DAB等）中动作的天线的装置。
[0007] 专利文献1 :日本公开专利公报"特开2007-158957号"（2007年6月21日公开）
[0008] 专利文献2 :日本公开专利公报"特开2009-17116号"（2009年1月22日公开）
[0009] 专利文献3 :日本公开专利公报"特开2009-267765号"(2009年11月12日公开）
[0010] 专利文献4 :日本公开专利公报"特开2010-81500号"（2010年4月8日公开）
[0011] 专利文献5 :美国专利6,396, 447号说明书（2002年5月28日授权）
[0012] 然而，在以往的偶极天线中存在难以小型化这样的问题。实际上，为了使用偶极天 线来收发波长λ的电磁波，需要将辐射元件的全长（2个辐射元件的长度之和）设为λ/2 左右。例如，为了使用偶极天线来收发DAB波（174ΜΗΖ以上并且240MHz以下），需要将辐射 元件的全长设为75cm左右。
[0013] 另外，为了实现适于搭载在一体化天线装置的偶极天线，还需要考虑以往的一体 化天线装置所具有的如下所述的问题。
[0014] 即，在以往的一体化天线装装置中，构成各天线的辐射元件被配置成相互不重叠， 从而存在难以小型化这样的问题。将构成各天线的辐射元件配置成相互不重叠是为了避免 各天线的天线特性不会因其他天线的存在而受损。
[0015] 例如，在专利文献1中记载的一体化天线装装置中，采用使ETC用天线从构成GPS 用天线的辐射元件的中心开口部露出的构成。因此，需要使GPS用天线的辐射元件大型化， 以便中心开口部包括ETC天线。
[0016] 另外，专利文献2中记载的一体化天线装置是在立设于基座的天线基板的里外以 相互不重叠的方式粘贴了 3G用天线和GPS用天线的装置。因此，难以减小从与天线基板正 交的方向观察时的尺寸，因此不能满足低背化的要求。
[0017] 另外，在专利文献3中记载的一体化天线是一种没有考虑占空因素，只是将5个天 线配置成相互不重叠的装置。相对于此，在专利文献4中记载的一体化天线装装置中能够 看出将ETC天线与GPS天线的一部分重叠配置的技巧。然而，在ETC天线中，与GPS天线重 叠的部分较小，其不是本质上有助于小型化的装置。
[0018] 另外，专利文献1?4中记载的技术均是用于将在GHz范围动作的天线彼此合并 的装置，并且不是用于将在地面数字广播用等MHz范围动作的天线与在GHz范围动作的天 线合并的装置。最近，用于接收地面数字广播的调谐器合并于导航系统中，对于在MHz范围 动作的天线与在GHz范围动作的天线的合并的需求提高，但是在专利文献1?4中记载的 技术中，存在不能够满足该需求这样的附属问题。
[0019] 在专利文献5中记载的天线是将在MHz范围动作的天线与在GHz范围动作的天线 组合的装置，但是在GHz范围动作的天线是立体模块，从而难以薄型化。
[0020] 为了实现有助于解决以往的一体化天线所具有的这些问题的偶极天线，除了容易 小型化之外，在与其他天线重叠的状态下发挥所期望的性能显得重要。另外，将偶极天线搭 载于在汽车的顶部载置的一体化天线装置的情况下，以与汽车的车顶、一体化天线装置的 金属基座等导体面平行地配置的状态发挥所期望的性能也显得重要。


【发明内容】

[0021] 本发明是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于实现容易小型化的偶极天线。例 如，本发明所要提供的天线是如下所述的偶极天线的一个例子，即，其是能够与其他天线一 同搭载在一体化天线装置的偶极天线，并且有助于一体化天线装置的小型化。
[0022] 为了解决上述课题，本发明所涉及的天线的特征在于，其是具备了形成在2维面 内的第1辐射元件和第2辐射元件的偶极天线，上述第1辐射元件为直线状，上述第2辐射 元件为在上述第1辐射元件的周围盘旋的螺旋状。
[0023] 根据本发明，能够实现容易小型化的偶极天线。作为一个例子，能够实现能够与其 他天线一同搭载在一体化天线装置的偶极天线，该偶极天线有助于一体化天线装置的小型 化。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 图1是本发明的一实施方式所涉及的偶极天线（作为DAB用天线来发挥功能的天 线）的俯视图。
[0025] 图2是表示图1所示的天线的VSWR特性以及增益特性的图表。
[0026] 图3是表示图1所示的天线的辐射模式的图表。（a)表示xy面中的辐射模式，（b) 表示yz面中的福射模式，（c)表示zx面中的福射模式。
[0027] 图4是表示了在图1所示的天线中省略了短路部和接地部的情况下所得到的VSWR 特性的图表。
[0028] 图5(a)是表示本发明的一实施方式所涉及的偶极天线的一构成例的俯视图。（b) 是表示（a)所示的天线的VSWR特性的图表。
[0029] 图6(a)是表示本发明的一实施方式所涉及的偶极天线的另一构成例的俯视图。 (b)是表示（a)所示的天线的VSWR特性的图表。
[0030] 图7(a)是表示本发明的一实施方式所涉及的偶极天线的另一构成例的俯视图。 (b)是表示（a)所示的天线的VSWR特性的图表。
[0031] 图8是作为3G/LTE用天线发挥功能的天线（倒F天线）的俯视图。
[0032] 图9是表示图8所示的天线的VSWR特性以及增益特性的图表。
[0033] 图10是表示图8所示的天线的辐射模式的图表。（a)表示xy面中的辐射模式， (b)表示yz面中的福射模式，（c)表示zx面中的福射模式。
[0034] 图11是比较了在图8所示的天线中设置了分支（整合模式）的情况下所得到的 VSWR特性与省略了分支的情况下所得到的VSWR特性的图表。
[0035] 图12是作为GPS用天线发挥功能的天线（环形天线）的俯视图。
[0036] 图13是表示图12所示的天线的输入反射系数特性的图表。
[0037] 图14是表示图12所示的天线的辐射模式的图表。（a)表示与水平右旋圆极化波 (RHCP)和水平左旋圆极化波（LHCP)相关的辐射模式，（b)表示与垂直右旋圆极化波（RHCP) 和垂直左旋圆极化波（LHCP)相关的辐射模式。
[0038] 图15(a)是表示在图12所示的天线中省略了无源元件的情况下所得到的输入反 射系数特性的图表。（b)是表示在图12所示的天线中省略了无源元件和短路部的情况下所 得到的输入反射系数特性的图表。
[0039] 图16(a)是表示环形天线的变形例的俯视图。（b)是该环形天线所具备的无源元 件组的等效电路。
[0040] 图17是表示图16所示的环形天线的辐射模式的图表。
[0041] 图18是表示图16所示的环形天线的VSWR特性的图表。
[0042] 图19是表示图16所示的环形天线的第1变形例的俯视图。
[0043] 图20是表示图16所示的环形天线的第2变形例的俯视图。
[0044] 图21是表示图1、图8以及图12所示的3个天线的组合方法的三面图。
[0045] 图22 (a)是表示将图8所示的天线配置在图1所示的天线的下层的组合方法的主 视图。（b)是表示将图8所示的天线配置在图1所示的天线与图12所示的天线之间的中间 层的组合方法的主视图。
[0046] 图23是对采用了将图8所示的天线配置在图1所示的天线的下层的组合方法的 情况下所得到的图8所示的天线的VSWR特性与采用了将图8所示的天线配置在图1所示 的天线与图12所示的天线之间的中间层的组合方法的情况下所得到的图8所示的天线的 VSWR特性进行了比较的图表。
[0047] 图24是表示搭载了图8、图1以及图12所示的3个天线的天线装置的构成的分解 立体图。

【具体实施方式】
[0048] 〔偶极天线〕
[0049] 参照图1?图7来说明本发明的一实施方式所涉及的偶极天线。其中，本实施方 式所涉及的偶极天线作为DAB(Digital Audio Broadcast)用天线发挥功能。这里，DAB用 天线是指在面向DAB的频带的任意频带中动作的天线。假设本实施方式所涉及的偶极天线 在174MHZ以上并且240MHz以下的频带（以下记载为"要求频带"）中动作。以下，对本实 施方式所涉及的偶极天线赋予符号2,记载为"天线2"。
[0050] 《天线的构成》
[0051] 参照图1来说明本实施方式所涉及的天线2的构成。图1是天线2的俯视图。此 夕卜，在以下说明的天线2的各部分的尺寸是示例性的，天线2的各部分的尺寸并不限定于这 些。即，根据材料的选择、设计方法（构成方法）等，能够适当地变更在以下说明的天线2 的各部分的尺寸。
[0052] 天线2是具备了第1辐射元件21和第2辐射元件22的偶极天线。在本实施方式 中，采用了以1对电介质膜25来夹持构成这些的导体箔的构成。此外，在本实施方式中，使 用50mmX80mm的聚亚酰胺膜作为电介质膜25。
[0053] 第1辐射元件21以及第2辐射元件22均由线状或者带状的导体构成。在本实 施方式中，使用宽度3. 5mm的带状的导体箔（例如，铜箔）作为第1辐射元件21，使用宽度 1. 〇mm的带状的导体箔（例如，铜箔）作为第2辐射元件22。
[0054] 第1辐射元件21是直线状的，其长度为32. 5mm。同轴线缆6的外侧导体与第1辐 射元件21的右端部连接。以下，将与同轴线缆6的外侧导体连接的第1辐射元件21上的 点2P称为第1供电点。
[0055] 第2辐射元件22为在第1辐射元件21的周围盘旋的螺旋状。在第2辐射元件22 的最内周，同轴线缆6的内侧导体连接在与第1辐射元件21的右端部对置的部位。以下， 将与同轴线缆6的内侧导体连接的第2辐射元件22上的点2Q称为第2供电点。
[0056] 在本实施方式中，将第2辐射元件22的形状设为直线部与四分之一圆部交替地连 接的、绕逆时针方向盘旋9X360°的螺旋状。这里，从内周侧的端部开始数的第4k+l个（k =0、1、···、8)直线部在第1辐射元件21的下方以与第1辐射元件21的长边轴平行的方式 延伸，其长度为31.5mm(k = 0)或者33mm(k=l、2、…、8)。另外，从内周侧的端部开始数 的第4k+2个（k = 0、1、*··、8)直线部在第1辐射元件21的右方以与第1辐射元件21的 短边轴平行的方式延伸，其长度为3. 5mm。另外，从内周侧的端部开始数的第4k+3个（k = 〇、1、"·、8)直线部在第1辐射元件21的上方以与第1辐射元件21的长边轴平行的方式 延伸，其长度为33mm。另外，从内周侧的端部开始数的第4k+4个（k = 0、l、"·、8)直线部 在第1辐射元件21的左方以与第1辐射元件21的短边轴平行的方式延伸，其长度为6_。 另一方面，四分之一圆部的半径随着远离最内周（接近最外周）而逐渐变大，使得第2辐射 元件22形成螺旋。其中，最内周的四分之一圆部的外周半径为2. 5_，最外周的四分之一圆 部的外周半径为22. 5mm。
[0057] 在天线2中，为了使要求频带内持有谐振点，要求将辐射元件21?22的全长（第 1辐射元件21的长度与第2辐射元件22的长度之和）设为75cm( λ/2)左右。如上所述 那将第2辐射元件22的形状设为螺旋状是为了将满足该要求的辐射元件21?22收纳在 5CtamX 8Ctam的区域内。
[0058] 在第2辐射元件22设置有短路部22al?22a2和接地部22bl?22b2。短路部 22al?22a2以及接地部22bl?22b2是用于防止在要求频带内形成VSWR的值超过规定值 (例如，2. 5)的区域的构成。
[0059] 短路部22al?22a2是使第2辐射元件22上的不同的点彼此短路的面状的导体。 进一步具体而言，第1短路部22al是使构成第2辐射元件22的直线部中的位于第1辐射 元件21的下方的2个直线部（从内周侧开始数的第3?4个直线部）短路的长方形形状 的导体箔（例如铝箔）。另外，第2短路部22a2是使构成第2辐射元件22的直线部中的位 于第1辐射元件21的右方的5个直线部（从内周侧开始数的第4?8个直线部）短路的 长方形形状的导体箔（例如铝箔）。
[0060] 接地部22bl?22b2是将第2辐射元件22的最外周上的点接地的线状或者带状的 导体。进一步具体而言，第1接地部22bl是将构成第2辐射元件22的最外周的四分之一 圆部中的位于第1辐射元件21的左上方的四分之一圆部上的点接地的带状的导体箔（例 如铝箔）。另外，第2接地部22b2是将构成第2辐射元件22的最外周的四分之一圆部中的 位于第1辐射元件21的左下方的四分之一圆部上的点接地的带状的导体箔（例如铝箔）。 [0061]《天线的特性、以及短路部及接地部的效果》
[0062] 接下来，参照图2?图3来说明本实施方式所涉及的天线2的特性。此外，还能够 将天线2与后述的天线1 (参照图8)以及天线3 (参照图12)组合使用，以下所示的特性是 在以特定的组合方法与天线1、3组合的状态下得到的。参照图21来后述该特定的组合方 法。
[0063] 图2是表示VSWR以及效率（增益）的频率依赖性的图表。从图2的图表可以看 出，在要求频带全域中VSWR的值抑制在2. 5以下，S卩，回波损耗被抑制得足够小。另外，从 图2的图表可以看出，在要求频带全域中增益的值保持在-3. 5dB以上。即，从图2的图表 可以看出，要求频带全域成为天线2的动作频带。
[0064] 图3表示240MHz中的福射模式的图表。（a)表示xy面中的福射模式，（b)表示yz 面中的辐射模式，（c)表示zx面中的辐射模式。从图3的图表可以看出至少在240MHz中 实现了略无方向性辐射模式。
[0065] 接下来，参照图4来确认短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2的效果。图 4是表示在省略了短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2的情况下所得到的VSWR的 频率依赖性的图表。
[0066] 从图4可以看出，在省略了短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2的情况 下，在要求频带内出现了 VSWR值超过规定值（例如，2. 5)的区域。在设置了短路部22al? 22a2以及接地部22bl?22b2的情况下，如图2所示，不出现这样的区域。即，通过比较图 2的图表与图4的图表能够确认：通过设置短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2， 能够在要求频带全域将VSWR的值抑制在2. 5以下。
[0067] 此外，天线2如下述那样被配置成与导体板4 (参照图21)平行的情况下，在与导 体板4之间产生电磁耦合以及静电耦合。在该情况下，还能够将天线2看作微带天线。 [0068]《关于天线的特性的补充》
[0069] 此外，本实施方式所涉及的天线2是一种在不与后述的天线1(参照图8)以及天 线3(参照图12)组合，以单体方式利用也能够得到良好的特性的天线。以下，基于图5? 图7来补充说明以单体方式利用了天线2的情况下的特性。
[0070] 图5(a)是表示天线2的构成例的俯视图。在图5(a)所示的在天线2中，省略了 短路部以及接地部。
[0071] 图5 (b)是表示如图5 (a)所示那样构成的天线2的VSWR特性的图表。图5 (a)所 示的VSWR特性是以单体方式利用了天线2的情况（不与天线1以及天线3组合使用的情 况）下的VSWR特性。
[0072] 即使省略了短路部以及接地部，但是如图5(b)所示，天线2在要求频带（DAB频 带）内具有谐振点。然而，在省略了短路部以及接地部的情况下，如图5(b)所示、VSWR的 值在阈值（例如4)以下的带宽较窄。
[0073] 图6(a)是表示天线2的其他构成例的俯视图。图6(a)所示的天线2具有3个短 路部22al?22a3和2个接地部22bl?22b2。
[0074] 3个短路部22al?22a3均是使构成第2辐射元件22的区间中的相互相邻的2个 区间短路的部件。进一步具体而言，第1短路部22al使构成第2辐射元件22的直线部中 的位于第1辐射元件21的下方（配置有第2辐射元件22的内周侧的端部的侧）的2个直 线部（从内周侧开始数的第3?4个直线部）短路。另外，第2短路部22a2使构成第2辐 射元件22的直线部中的位于第1辐射元件21的上方（与配置有第2辐射元件22的内周 侧的端部的侧相反的侧）的2个直线部（从内周侧开始数的第1?2个直线部）短路。另 夕卜，第3短路部22a3使构成第2辐射元件22的直线部中的位于第1辐射元件21的上方的 2个直线部（从内周侧开始数的第1?2个直线部）短路。
[0075] 2个接地部22bl?22b2均是将构成第2辐射元件22的最外周的区间接地的部 件。进一步具体而言，第1接地部22bl将构成第2辐射元件22的最外周的四分之一圆部 中的位于第1辐射元件21的左上方的四分之一圆部上的点接地。另外，第2接地部22b2 将构成第2辐射元件22的最外周的四分之一圆部中的位于第1辐射元件21的左下方的四 分之一圆部上的点接地。
[0076] 图6 (b)是表示如图6 (a)所示那样构成的天线2的VSWR特性的图表。图6 (a)所 示的VSWR特性是以单体方式利用了天线2的情况（不与天线1以及天线3组合使用的情 况）下的VSWR特性。
[0077] 从图6(b)可以确认，通过设置了短路部22al?22a3以及接地部22bl?22b2， VSWR的值变成阈值（例如4)以下的带宽变宽。作为如上所述那样带宽变大的因素，可以列 举通过设置了短路部22al?22a3而在辐射元件22上形成的电流路径的变化增加的结果 所导致的谐振点的生成或者偏移。
[0078] 图7(a)是表示天线2的另一构成例的俯视图。图7(a)所示的天线2具有2个短 路部22al?22a2和2个接地部22bl?22b2。
[0079] 2个短路部22al?22a2均是使构成第2辐射元件22的区间中的相互相邻的3个 以上的区间短路的部件。进一步具体而言，第1短路部22al使构成第2辐射元件22的直 线部中的位于第1辐射元件21的下方（配置有第2辐射元件22的内周侧的端部的侧）的 6个直线部（从内周侧开始数的第1?6个直线部）短路。另外，第2短路部22a2使构成 第2辐射元件22的直线部中的位于第1辐射元件21的上方（与配置有第2辐射元件22 的内周侧的端部的侧相反的侧）的5个直线部（从内周侧开始数的第4?8个直线部）短 路。
[0080] 2个接地部22bl?22b2均是将构成第2辐射元件22的最外周的区间接地的部 件。进一步具体而言，第1接地部22bl将构成第2辐射元件22的最外周的四分之一圆部 中的位于第1辐射元件21的左上方的四分之一圆部上的点接地。另外，第2接地部22b2 将构成第2辐射元件22的最外周的四分之一圆部中的位于第1辐射元件21的左下方的四 分之一圆部上的点接地。其中，第1接地部22bl兼作短路部，该短路部使构成第2辐射元 件22的四分之一圆部中的位于第1辐射元件21的左上方的4个四分之一圆部（从外周侧 开始数的第1?4个四分之一圆部）短路。
[0081] 图7 (b)是表示如图7 (a)所示那样构成的天线2的VSWR特性的图表。图7 (a)所 示的VSWR特性是在以单体方式利用了天线2的情况（不与天线1以及天线3组合使用的 情况）下的VSWR特性。
[0082] 从图7(b)可以确认，通过设置了短路部22al?22a2以及接地部22bl?22b2， VSWR的值变成阈值（例如4)以下的带宽进一步变宽。作为如上所述那样带宽变宽的因素， 可以列举通过将使用短路部22al?22a2来短路的第1辐射元件21的区间数量设为3以 上而在辐射元件22上形成的电流路径的变化进一步增加的结果所导致的谐振点的进一步 生成或者偏移。
[0083] 〔对一体化天线装置的搭载〕
[0084] 对一体化天线装置的搭载是本实施方式所涉及的天线2的典型的实施例之一。 作为与本实施方式所涉及的天线2 -同搭载在一体化天线装置的天线，可以列举3G(3rd Generation)/LTE (Long Term Evolution)用天线、GPS (Global Positioning System)用天 线等。以下，依次说明3G/LTE用天线、GPS用天线以及一体化天线装置。
[0085] 〔X/LTE 用天线〕
[0086] 参照图8?图11来说明作为3G/LTE用天线发挥功能的天线1。
[0087] 其中，3G/LTE用天线是在面向3G的频带的任何频带和面向LTE的频带的任何频带 双方中动作的天线。假设以下说明的天线1在761MHz以上并且960MHz以下的频带（以下 记载为"低频侧要求频带"）和在1710MHz以上并且2130MHz以下的频带（以下记载为"高 频侧要求频带"）双方中动作。
[0088] 《3G/LTE用天线的构成》
[0089] 首先，参照图8来说明作为3G/LTE用天线来发挥功能的天线1的构成。其中，以 下说明的天线1的各部分的尺寸是示例性的，天线1的各部分的尺寸并不限定于这些。艮P， 根据材料的选择、设计方法（构成方法）等，能够适当地变更以下说明的天线1的各部分的 尺寸。
[0090] 天线1是具备了接地板11、福射元件12以及短路部13的逆F型天线。在本实施 方式中采用以1对电介质膜15夹持构成这些的导体箔的构成。此外，在本实施方式中，使 用具有4mmX4mm的凸部的5mmX140mm的聚亚酰胺膜作为电介质膜15。
[0091] 接地板11由面状的导体构成。在本实施方式中，使用2. 0_X2. 0_的正方形状 的导体箔（例如，铜箔）作为接地板11。同轴线缆5的外侧导体与接地板11上的中心部连 接。以下，将与同轴线缆5的外侧导体连接的接地板11上的点称为第1供电点1P。
[0092] 辐射元件12由线状或者带状的导体构成。在本实施方式中，使用宽度1. 5mm的带 状的导体箔（例如，铜箔）作为辐射元件12。辐射元件12为直线状，并且被配置成其长边 轴与接地板11的上边平行。同轴线缆5的内侧导体与辐射元件12的右翼12c (后述）的 左端部连接。以下，将与同轴线缆5的内侧导体连接的辐射元件12上的点称为第2供电点 lQ〇
[0093] 在辐射元件12形成有宽度3mm、深度0. 5mm的切口 12a。切口 12a从辐射元件12 的下缘向上缘挖掘，接地板11的上端部嵌入于切口 12a。此外，本说明书中，在辐射元件12 中，将位于比图8中的切口 12a更靠左侧的位置的部分称为左翼12b，将位于比图8中的切 口 12a更靠右侧的位置的部分称为右翼12c。
[0094] 在辐射元件12的左翼12b形成有宽度3mm、长度7mm的分支12d。分支12d从辐 射元件12的左翼12b向下方拉出，并且以与辐射元件12的短边轴（与长边轴正交的轴） 平行的方式延伸。通过设置分支12d，在辐射元件12产生新的电流路径。其结果，天线1的 谐振频率发生偏移。
[0095] 此外，在天线1中，为了在高频侧要求频带内设置谐振点，将辐射元件12的右翼 12c的长度设为33mm，为了在低频侧要求频带内设置谐振点，将辐射元件12的左翼12b的 长度设为l〇3mm。因此，辐射元件12的全长成为加上切口 12a的宽度3mm在内的139mm。
[0096] 短路部13是用于使接地板11与辐射元件12短路的部件，其由线状或者带状的导 体构成。在本实施方式中，使用宽度〇.5mm的带状的导体箔（例如，铜箔）作为短路部13。
[0097] 在本实施方式中，使用由4个直线部13a?13d构成的带状的导体箔作为短路部 13。这里，第1直线部13a从接地板11的下端向右方拉出，并以与辐射元件12的长边轴平 行的方式延伸。另外，第2直线部13b从第1直线部13a的右端向上方拉出，并以与辐射元 件12的短边轴平行的方式延伸。另外，第3直线部13c从第2直线部13b的上端向左方拉 出，并以与辐射元件12的长边轴平行的方式延伸。另外，第4直线部13d从第3直线部13c 的左端向上方拉出，并以与辐射元件12的短边轴平行的方式延伸。而且，第4直线部13d 的上端到达辐射元件12的右翼12c的左端。
[0098] 在天线1中，应该关注的第1点是采用了如图8所示那样使从接地板11拉出的同 轴线缆5与从辐射元件12拉出的分支12d相互交叉的构成。根据该构成，在辐射元件12 与同轴线缆5的外侧导体之间产生电磁耦合。换言之，分支12d作为夹设在辐射元件12与 同轴线缆5的外侧导体之间的感应体来发挥功能。若改变分支12d的形状和/或尺寸，则 该电磁耦合的强度发生变化，其结果，天线1的输入阻抗发生变化。即，能够使分支12d作 为匹配模式来发挥功能。
[0099] 此外，在本实施方式中采用使1个分支12d与同轴线缆5交叉的构成，但是并不限 定于此。即，还可以采用使以与分支12d相同的方式构成的2个以上的分支与同轴线缆5 交叉的构成。在该情况下，能够根据变更各分支的形状和/或尺寸来使天线1的输入阻抗 变化，还能够根据变更分支的数量来使天线1的输入阻抗变化。因此，能够使天线1的输入 阻抗在更广的范围内变化。
[0100] 在天线1中，应该关注的第2点是采用了在如图8所示那样在引出了与通过分支 12d的前端的辐射元件12 (的长边轴）平行的直线Μ时被该直线Μ与辐射元件12夹住的区 域的内部配置接地板11的构成。根据该构成，能够将天线1的高度抑制为与辐射元件12 的宽度以及分支12d的长度之和相同的程度。即，能够实现天线1的低姿势化。
[0101] 其中，能够实现上述的构成是由于使接地板11的尺寸小型化。如图8所示，在采 用使接地板11的上部嵌入于切口 12a的构成的情况下，通过使与辐射元件12的短边方向 相关的接地板11的尺寸小于分支12d的长度与切口 12a的深度之和，从而能够实现上述的 构成。另外，采用未使接地板11的上部嵌入于切口 12a的构成的情况下，通过使与辐射元 件12的短边方向相关的接地板11的尺寸小于分支12d的长度，从而能够实现上述的构成。 此外，如上所述那样使接地板11的尺寸小型化的情况下，优选沿底架等导体面铺设同轴线 缆5。这是由于，在该情况下，根据与同轴线缆5的外侧导体结合（静电耦合和/或电磁耦 合）的底架等导体面，能够增补接地板11的功能。
[0102] 此外，天线1是被设计成如下所述的天线，即，其在折弯时发挥所期望的性能。进 一步具体而言，设计为如下，即，以该端面形成=字（U字）形的方式，在向辐射元件12的短 边轴方向延伸的2个直线L?L'折弯了天线1时，发挥所期望的性能。
[0103] 《3G/LTE用天线的特性以及分支的效果》
[0104] 参照图9?图10来说明作为3G/LTE用天线来发挥功能的天线1的特性。其中， 天线1是假设与上述的天线2 (参照图1)以及后述的天线3 (参照图12)组合使用而设计 的天线，以下所表示的特性是在以特定的组合方法与天线2?3组合了的状态下所得到的。 参照图21来后述该特定的组合方法。
[0105] 图9是表示VSWR(Voltage Standing Wave Ratio,电压驻波比）以及效率（增益） 的频率依赖性的图表。从图9的图表可以看出，在低频侧要求频带与高频侧要求频带双方 中VSWR的值被抑制在3以下，S卩，回波损耗被抑制得足够小。另外，从图9的图表可以看 出，在低频侧要求频带与高频侧要求频带双方中，增益的值被保持在-3. 5dB以上。即，从图 9的图表可以看出低频侧要求频带与高频侧要求频带双方成为天线1的动作频带。
[0106] 图10是表不787MHz中的福射模式的图表。（a)表不xy面中的福射模式，（b)表 示yz面中的辐射模式，（c)表示zx面中的辐射模式。从图10的各图表可以看出至少在 787MHz实现了略无方向性辐射模式。
[0107] 接下来，参照图11来确认分支12d的效果。图11是表示设置了分支12d的情况 下所得到的VSWR的频率依赖性和省略了分支12d的情况下所得到的VSWR的频率依赖性的 图表。
[0108] 从图11可以看出，通过设置分支12d，从而谐振频率向高频侧偏移，并且实现了阻 抗匹配，动作频带的带宽扩大。例如，在将VSWR成为3以下的频带看作天线1的动作频带 的情况下，通过设置分支12d，天线1的动作频带的带宽扩大成约1. 5倍。
[0109] 〔GPS 用天线〕
[0110] 以下，参照图12?图14来说明作为GPS用天线发挥功能的天线3。其中，GPS 用天线是指在面向GPS的频率的任何频率中动作的天线。假设以下说明的天线3在 1575. 42MHz (以下，记载为"要求频率"）动作。
[0111] 《GPS用天线的构成》
[0112] 参照图12来说明作为GPS用天线发挥功能的天线3的构成。图12是天线3的俯 视图。此外，以下说明的天线3的各部分的尺寸是示例性的，天线3的各部分的尺寸并不限 定于这些。根据材料的选择、设计方法（构成方法），能够适当地变更以下说明的天线3的 各部分的尺寸。
[0113] 如图12所示，天线3是具备辐射元件31、2个短路部32a?32b、无源元件33的 环形天线。在本实施方式中，采用将构成这些的导体箔用1对电介质膜35夹持的构成。其 中，在本实施方式中，将50mmX80mm的聚亚酰胺膜用作电介质膜35。
[0114] 辐射元件31由线状或者带状的导体构成。在本实施方式中，使用通过短轴42_、 长轴70mm的椭圆上且最小宽度2mm、最大宽度5mm的带状的导体箔（例如，铜箔）作为福射 元件31。从上述椭圆的中心观察时，辐射元件31的两端位于6点方向，从上述椭圆的中心 观察时，辐射元件31的宽度在0点方向以及6点方向中最小，在3点方向以及9点方向中 最大。
[0115] 在辐射元件31的始端部（沿顺时针追寻辐射元件31时成为始点的端部）形成有 向上述椭圆的中心突出的第1突出部3la。第1突出部3la为L字状，并由从辐射元件31的 始端部向上方延伸的第1直线部和从该第1直线部的上端向右方延伸的第2直线部构成。 另外，在辐射元件31的终端部（沿顺时针追寻辐射元件31时成为终点的端部）形成有向 上述椭圆的中心突出的第2突出部31b。第2突出部31b为L字状，并由从辐射元件31的 终端部向上方延伸的第1直线部和从该第1直线部的上端向左方延伸的第2直线部构成。 第1突出部31a与第2突出部31b组合成第1突出部31a的第2直线部进入辐射元件31 的终端部与第2突出部31b的第2直线部之间。
[0116] 同轴线缆7的内侧导体与第1突出部31a(进一步具体而言，是第1突出部31a的 第2直线部）连接。以下，将连接有同轴线缆7的内侧导体的第1突出部31a上的点3P称 为第1供电点。另一方面，同轴线缆7的外侧导体与第2突出部31b (进一步具体而言，是 上述第4直线部）连接。以下，将连接有同轴线缆7的外侧导体的第2突出部31b上的点 3Q称为第2供电点。从第2供电点3Q向上方拉出的同轴线缆7通过设置在电介质膜35的 中心的贯通孔向天线3的背面引导，并向3点方向拉出。
[0117] 2个短路部32a?32b是用于使天线3的输入阻抗变化以便使天线3的谐振频率 向要求频率偏移并且实现阻抗匹配的构成。
[0118] 第1短路部32a由线状或者带状的导体构成，并使辐射元件31上的不同的2个点 短路。具体而言，使从上述椭圆的中心观察时位于〇点方向的辐射元件31上的点（以下记 载为"〇时点"）与从上述椭圆的中心观察时位于9点方向的辐射元件31上的点（以下记 载为"9时点"）短路。在本实施方式中，使用具有从辐射元件31的0时点向下方延伸的第 1直线部与从辐射元件31的9时点向右方延伸的第2直线部的带状的导体箔（例如铜箔） 作为第1短路部32a。
[0119] 第2短路部32b由线状或者带状的导体构成，并使辐射元件31上的不同的2个点 短路。具体而言，使从上述椭圆的中心观察时位于6点方向的辐射元件31上的点（以下还 记载为"6时点"）与从上述椭圆的中心观察时位于3点方向的辐射元件31上的点（以下 还记载为"3时点"）短路。在本实施方式中，使用具有从辐射元件31的6时点向上方延伸 的第1直线部与从辐射元件31的3时点向左方延伸的第2直线部的带状的导体箔（例如 铜箔）作为第2短路部32b。
[0120] 无源元件33是用于使天线3的输入阻抗变化以便实现阻抗匹配的构成。
[0121] 无源元件33由具有沿辐射元件31的外周的外缘的面状的导体构成。在本实施方 式中，使用具有除了沿辐射元件31的外周的外缘之外还沿电介质膜35的外周的外缘的略L 字形的导体箔（例如，铜箔）作为无源元件33。其中，无源元件33与辐射元件31相隔开， 在无源元件33与辐射元件31之间不存在直流的导通。
[0122] 另外，由于环形天线具有增益集中在天线形成面的法线方向的辐射模式，所以适 于接收GPS波。这是由于，若将天线形成面保持为水平，则无论何时都能以较佳的灵敏度接 收从位于顶点方向的卫星发过来的GPS波。然而，若这样的增益的集中过于极端，则存在在 卫星位于顶点以外的方向的情况、未将天线形成保持为水平的情况下发生接收故障的可能 性。上述的无源元件33除了具有实现阻抗匹配的功能之外，还具有缓和这样的增益的集中 的功能。因此，通过将无源元件33追加在环形天线，从而起到降低产生这样的接收故障的 可能性这样的效果。
[0123] 其中，如后所述，在天线3与导体板4(参照图21)平行地配置的情况下，在与导体 板4之间产生电磁耦合以及静电耦合。该情况下，还能够将天线3看作微带天线。
[0124] 《GPS用天线的特性、以及短路部以及无源元件的效果》
[0125] 接下来，参照图13?图14来说明作为GPS用天线发挥功能的天线3的特性。其 中，天线3是假设与上述的天线1 (参照图8)以及天线2 (参照图1)组合使用而设计的天 线，以下所表示的特性是在以特定的组合方法与天线1?2组合了的状态下所得到的。参 照图21来后述该特定的组合方法。
[0126] 图13是表示天线3的输入反射系数Sl，1的大小的频率依赖性的图表。从图13 的图表中可以看出要求频率中的输入反射系数Sl，l的大小被抑制在-20dB以下。即，要求 频率包含在天线3的动作频带中，另外，从图13的图表中可以看出要求频率中的回波损耗 被抑制得足够小。
[0127] 图14是表示1575. 42MHz中天线3的辐射模式的图表。（a)表示与水平右旋圆 极化波（RHCP :Right Handed Circularly Polarized Wave)和水平左旋圆极化波（LHCP : Left Handed Circularly Polarized Wave)相关的福射模式，（b)表示与垂直右旋圆极化 波和垂直左旋圆极化波相关的辐射模式。从图14所示的图表中可以看出对于Θ =〇°能 够得到OdBi以上的增益。另外，从图14可以看出对于Θ兰60°能够得到-10dBi以上的 增益。这样，对于在比较广的角度域能够得到比较高的增益是由于无源元件33具有缓和向 天线形成面的法线方向集中增益的功能。
[0128] 接下来，参照图15来确认短路部32a?32b以及无源元件33的效果。图15是表 示输入反射系数Sl，1的大小的频率依赖性的图表。（a)表示省略了无源元件33的情况下 的结果，（b)表示省略了短路部32a?32b以及无源元件33的情况下的结果。
[0129] 若将图15(a)的图表与图13的图表比较，则可知通过省略无源元件33,要求频率 中的输入反射系数Sl，l的大小变大。这意味着通过设置无源元件33,实现阻抗匹配，其结 果，要求频率中的回波损耗降低。
[0130] 另外，若将图15(b)的图表与图15(a)的图表进行比较，则可知通过省略短路部 32a?32b，谐振频率从要求频率偏离，谐振频率中的输入反射系数Sl，1的大小变大。这意 味着，通过设置第1短路部32a，在辐射元件31产生新的电流路径，其结果，谐振频率偏移。 另外，意味着，通过设置第2短路部32a，实现阻抗匹配，其结果，谐振频率中的回波损耗降 低。
[0131] 〔环形天线的变形例〕
[0132] 参照图16?图20来说明上述的环形天线的变形例。
[0133] 《环形天线的构成》
[0134] 首先，参照图16来说明本变形例所涉及的环形天线50的构成。图16(a)是表示 环形天线50的构成的俯视图。图16(b)是表示环形天线50所具备的无源元件54?55的 等效电路的电路图。
[0135] 如图16所示，环形天线50具备辐射元件51、1对供电部52a?52b、1对短路部 53a?53b、第1无源元件54、第2无源元件55。在本变形例中，辐射元件51、供电部52a? 52b以及短路部53a?53b由1张导体箔（例如，铜箔）一体成形。另外，第1无源元件54 由从构成辐射元件51等的导体箔孤立的其他导体箔构成。另外，第2无源元件55由从构 成辐射元件51等的导体箔和构成第1无源元件54的导体箔均孤立的另外的其他导体箔构 成。
[0136] 辐射元件51由在闭合曲线上配置的线状或者带状导体构成。在本变形例中，使用 在短轴45mm、长轴52mm的椭圆上配置的宽度1mm的带状的导体箔（例如，铜箔）作为福射 元件51。辐射元件51的一方的端部51a经由从上述椭圆的中心向0点方向延伸的直线，与 辐射元件51的另一方的端部51b对置。
[0137] 供电部52a是在从辐射元件51的一方的端部51a到上述椭圆的中心附近的线段 上配置的线状或者带状导体。在本变形例中，使用宽度1mm的带状的导体箔作为供电部 52a。在供电部52a的前端设置有与同轴线缆的外侧导体连接的供电点P。因此，辐射元件 51的一方的端部51a经由该供电部52a与同轴线缆的外侧导体连接。
[0138] 供电部52b是在从辐射元件51的另一方的端部51b到上述椭圆的中心附近的线 段上配置的线状或者带状导体。在本变形例中，使用宽度1_的带状的导体箔作为供电部 52b。在供电部52b的前端设置有与同轴线缆的内侧导体连接的供电点Q。因此，辐射元件 51的另一方的端部51b经由该供电部52b与同轴线缆的内侧导体连接。
[0139] 短路部53a是用于使从上述椭圆的中心观察时位于9点方向的辐射元件51上的 点51c与供电点P短路的构成。在本变形例中，使用在从辐射元件51上的点51c到上述椭 圆的中心附近的线段上配置的宽度1mm的带状的导体箔作为短路部53a。
[0140] 短路部53b是用于使从上述椭圆的中心观察时位于3点方向的辐射元件51上的 点51d与供电点P短路的构成。在本变形例中，使用在从辐射元件51上的点51d到上述椭 圆的中心附近的直线上配置的宽度1mm的带状的导体箔作为短路部53b。
[0141] 此外，在供电部52b的前端设置有向供电部52a侧突出的突出部。而且，供电部 52a的前端以沿该突出部的方式弯曲。另外，位于上述椭圆的中心的上方的供电部52a的前 端与位于该中心的左方的短路部53a的前端经由在四分之一圆弧上配置的带状导体（宽度 2mm)相互连接。而且，位于上述椭圆的中心的上方的供电部52b的前端与位于该中心的右 方的短路部53b的前端经由在四分之一圆弧上配置的带状导体（宽度2mm)相互连接。在 本变形例中，通过采用这样的构成，从而能够在从上述椭圆的中心向〇点方向延伸的直线 上配置供电点P以及供电点Q双方。由此，向从供电点P以及供电点Q沿该直线拉出的同 轴线缆施加的压力减小。
[0142] 第1无源元件54由主要部54b、第1延长部54a、第2延长部54c构成。主要部54b 是具有从上述椭圆的中心观察时从6点方向到9点方向沿辐射元件51的外周的外缘的略 L字型的面状导体。第1延长部54a是从上述椭圆的中心观察时从位于9点方向的主要部 54b的端部向0点方向以直线状延伸的带状导体。第2延长部54c是从上述椭圆的中心观 察时从位于6点方向的主要部54b的端部向3点方向以直线状延伸的带状导体。
[0143] 在环形天线50中，第1无源元件54的第2延长部54c具有使右旋圆极化波的增 益变成最大的方向（以下，记载为"最大增益方向"）的倾斜度变化这样的功能。即，若缩 短第2延长部54c的长度，则右旋圆极化波的最大增益方向的倾斜度变小，若使第2延长部 54c的长度变长，则右旋圆极化波的最大增益方向的倾斜度变大。
[0144] 第2无源元件55由主要部55b、第1延长部55a、第2延长部55c构成。主要部 55b是具有从上述椭圆的中心观察时从0点方向向3点方向沿辐射元件51的外周的外缘的 略L字型的面状导体。第1延长部55a是从上述椭圆的中心观察时位于0点方向的主要部 55b的端部向9点方向以直线状延伸的带状导体。第2延长部55c是从上述椭圆的中心观 察时从位于3点方向的主要部55b的端部向6点方向以直线状延伸的带状导体。
[0145] 在环形天线50中，第2无源元件55的第2延长部55c具有使谐振频率变化这样 的功能。即，若缩短第2延长部55c的长度，则谐振频率向高频侧偏移，若使第2延长部55c 的长度变长，则谐振频率向低频侧偏移。另外，若使第2延长部55c的长度变化，则环形天 线50的相位角发生变化。
[0146] 第1无源元件54的第1延长部54a的前端与第2无源元件55的第1延长部55a 的前端电容耦合。即，第1无源元件54的第1延长部54a的前端与第2无源元件55的第 1延长部55a的前端之间的间隙56具有电容。
[0147] 由第1无源元件54与第2无源元件55构成的无源元件组与图16(b)所示的LC 电路是等效的。在图16(b)所示的LC电路中，L1表示第1无源元件54的自电感，L2表示 第2无源元件55的自电感。另外，C1表示第1无源元件54与地面之间的电容，C2表示第 2无源元件55与地面之间的电容。另外，C3表示上述的间隙56的电容。由第1无源元件 54与第2无源元件55构成的无源元件组具有作为图16(b)所示的LC电路的谐振频率。
[0148] 若在辐射元件51流过电流，则在无源元件组中也流过感应电流。因此，环形天线 50所辐射的电磁波成为将从辐射元件51辐射的电磁波与从无源元件组辐射的电磁波重叠 的波。通过适当地变更间隙56的间隔，使无源元件组的谐振频率与辐射元件51的谐振频 率一致，从而能够使在该谐振频率中从环形天线50辐射的电磁波的强度比在该频率中从 辐射元件51 (单体）辐射的电磁波的强度大。即，通过适当地变更间隙56的间隔，使无源 元件组的谐振频率与辐射元件51的谐振频率一致，从而能够使包含该谐振频率的频带中 的环形天线50的VSWR值小于该频带中的辐射元件51 (单体）的VSWR值。
[0149] 如上所述，在环形天线50中，第1无源元件54的第2延长部54c具有使右旋圆极 化波的最大增益方向变化这样的功能。关于这一点，参照图17来进行说明。
[0150] 图17是表示环形天线50的辐射模式的图表。（a)表示未追加延长部54c的情况 下的辐射模式，（b)表示追加了延长部54c的情况下的辐射模式。在各图表中，RHCP表示右 旋圆极化波的辐射模式，LHCP表示左旋圆极化波的辐射模式。
[0151] 在未追加延长部54c的情况下，如图17(a)所示，右旋圆极化波的最大增益方向是 与天线形成面（图16中的xy面）正交的方向（图16中的z轴方向）。相对于此，在追加 了延长部54c的情况下，如图17(b)所示，右旋圆极化波的最大增益方向倾斜约30度。
[0152] 该最大增益方向的倾斜度通过使延长部54c的长度变化而发生变化。具体而言， 若缩短延长部54c的长度，则最大增益方向的倾斜度变小，若使延长部54c的长度变长，则 最大增益方向的倾斜度变大。因此，通过包含一边测量右旋圆极化波的最大增益方向一边 调节延长部54c的长度的工序，从而能够制造右旋圆极化波的最大增益方向的倾斜度成为 期望的值的环形天线50。
[0153] 如上所述，在环形天线50中，对于第1无源元件54与第2无源元件55之间的间 隙56,通过适当地调节其间隔，能够使VSWR值降低。关于这一点，参照图18来进行说明。
[0154] 图18是表示在1. 575GHz附近的环形天线50的VSWR特性的图表。在图18中， VSWR0表示除去了第1无源元件54以及第2无源元件55双方的情况下的VSWR特性，VSWR1 表示追加了第1无源元件54以及第2无源元件55双方后的VSWR特性，VSWR1表示追加第 1无源元件54以及第2无源元件55双方并且还调节了间隙56的间隙间隔以便使1. 575GHz 的VSWR值最小化之后的VSWR特性。
[0155] 如图18所示，通过追加第1无源元件54以及第2无源元件55双方，1. 5GHz以下 的频带中的VSWR值降低，进而，通过调节间隙56的间隙间隔，1. 575GHz处的VSWR值降低。
[0156] 如上所述那样，通过调节间隙56的间隙间隔，能够使期望的频率中的VSWR值变 化。因此，通过包含一边测量期望的频率中的VSWR值一边调节间隙56的间隙间隔的工序， 能够制造期望的频率中具有低VSWR值的环形天线50。
[0157] 在环形天线50中，将辐射元件51配置在椭圆的外周上，但并不限定于此。例如， 辐射元件51还可以是如图19所示那样曲折化，也可以如图20所示那样在长方形的外周上 配置。另外，在环形天线50中，还可以如图20所示那样省略短路部53a?53b。
[0158] 〔天线的组合方法〕
[0159] 参照图21来说明上述的3个天线1?3的组合方法。图21是表示这些3个天线 1?3的组合方法的三面图。这些3个天线1?3是假设以如图21所示那样组合的状态在 导体板4的附近使用而设计的天线（在图21中，仅在主视图以及侧视图中图示了导体板4， 而在俯视图中省略图示导体板4)。此外，在作为实施例来后述的一体化天线装置100 (参照 图24)中，一体化天线装置100所具备的金属基座101和/或载置一体化天线装置100的 汽车的车顶相当于导体板4。
[0160] 如图21所示，天线1被配置成其主面垂直于导体板4的主面。另外，如俯视图所 示，天线1被折弯成其端面形成=字型。
[0161] 如图21所示，天线2被配置成其主面与导体板4的主面平行。此时，如俯视图所 示，天线2的主面在三个方向被天线1的端面环绕。另外，如主视图以及侧视图所示，天线 2的端面与天线1的主面的上端（与导体板4侧相反侧的端）重叠。
[0162] 如图21所示，天线3被配置成其主面与导体板4的主面平行。此时，如俯视图所 示，天线3的主面被天线1的端面环绕，并与天线2的主面重叠。另外，如主视图以及侧视 图所示，天线3的端面被配置成位于比天线1的主面的上端靠上方。
[0163] 关于图21所示的组合应该关注的第1点是采用了按照如下所述的方式配置的构 成，即，以导体板4的主面作为基准面，将天线1配置成其主面垂直于上述基准面，将天线2 配置成其主面与上述基准面平行并且其端面与天线1的主面的上端重叠。根据该构成，在 垂直于上述基准面的方向上几乎不追加配置时所需的空间，就能够将天线2组合在天线1 上。
[0164] 另外，在图21中采用了从侧方观察时天线2的端面与天线1的主面的上端重叠的 构成，但是并不限定于这些。即，以从侧方观察时天线2的端面位于比天线1的主面的上端 靠下方的位置并且比天线1的主面的下端靠上方的位置的构成，也能够得到与图21所示的 构成相同的效果。总之，只要是从侧方观察时天线2的端面与天线1的主面重叠的构成，就 能够得到与图21所示的构成相同的效果。
[0165] 但是，在天线2是如DAB用天线那样接收从地面发射站发送的电磁波的部件的情 况下，如图21所示，从侧方观察时天线2的端面与天线1的主面的上端重叠的构成是最佳 的。这是由于，从侧方观察时天线2的端面位于比天线1的主面的上端靠下方的位置的情 况下，从侧方过来的电磁波被天线1屏蔽。
[0166] 关于图21所示的组合应该关注的第2点是，将天线1折弯成从上方观察时天线1 的端面沿天线2的主面的外缘。根据该构成，在关于与上述基准面平行的方向上几乎不追 加配置时所需的空间，就能够将天线1组合在天线2上。
[0167] 此外，在图21中采用了将天线1在2个部位以从上方观察时天线1的端面沿向天 线2的主面的3个边的方式折弯的构成，但是并不限定于这些。即，将天线1在1个部位以 从上方观察时天线1的端面沿天线2的主面的2个边的方式折弯的构成，或者将天线1在4 个部位以从上方观察时天线1的端面沿天线2的主面的4个边的方式折弯的构成，也得到 与图21所示的构成相同的效果。
[0168] 在图21所示的构成中应该关注的第3点是采用了将天线3配置成其主面与上述 基准面平行的构成。由此，与采用了将天线3配置成其主面垂直于上述基准面的构成的情 况相比，能够缩小将天线3组合在天线1?2时产生的在垂直于上述基准面的方向上的空 间的增加。
[0169] 将接收DAB波的天线2配置在比接收GPS波的天线3更靠近上述基准面的一侧的 构成的优点在于以下的2个方面。
[0170] 首先，GPS波的标准电场强度比DAB波的标准电场强度弱，是-130?-140dBm左 右。因此，若根据配置在更靠上层的其他平面天线的屏蔽作用而发生衰减，则后续发生接收 故障的可能性高。另一方面，DAB波的标准电场强度比GPS波的标准电场强度高，是-60dBm 左右。因此，即使根据配置在更靠上层的其他平面天线的屏蔽作用而发生衰减，后续发生接 收故障的可能性低。因此，为了使发生接收故障的可能性最小化，优选将接收标准电场强度 弱的GPS波的天线3配置在比接收标准电场强度高的DAB波的天线2靠上层（远离上述基 准的侧）。
[0171] 此外，显然，无论层叠的平面天线的数量是多少，将接收标准电场强度较弱的电磁 波的平面天线配置在比接收标准电场强度较强的电磁波的平面天线更靠上层的位置这样 的设计方针均有效。
[0172] 另外，GPS波是从顶点方向过来的电磁波。因此，若根据配置在更靠上层的位置的 其他平面天线的屏蔽作用而发生衰减，则后续发生接收故障的可能性高。另一方面，DAB波 是从水平方向过来的电磁波。因此，即使根据配置在更靠上层的位置的其他平面天线的屏 蔽作用而发生衰减，后续发生接收故障的可能性低。因此，为了使发生接收故障的可能性最 小化，优选将接收从顶点方向过来的GPS波的天线3配置在比接收从水平方向过来的DAB 波的天线2更靠上层（远离上述基准的侧）的位置。
[0173] 此外，显然，无论层叠的平面天线的数量是多少，将接收从顶点方向过来的电磁波 的平面天线层叠在最上层这样的设计方针均有效。
[0174] 此外，若从空间的有效利用这样的观点考虑，则与图22(a)的主视图所示那样将 天线1配置在比天线2靠下层的构成相比，图22(b)的主视图所示那样将天线1配置在天 线2与天线3之间的中间层的构成更有利。然而，在采用了后一构成的情况下，如以下的说 明，天线1不能发挥所期望的性能。
[0175] 图23是表示采用了前一构成的情况下所得到的天线1的VSWR特性（以灰色线表 示）和采用了后一构成的情况下所得到的天线1的VSWR特性（以黑色线表示）的图表。如 上所述，对天线1要求在低频侧要求频带（761MHz以上并且960MHz以下）和在高频侧要求 (1710MHz以上并且2130MHz以下）双方中动作。然而，从图23的图表可以看出，在采用了 后一构成的情况下，在高频侧要求频带的一部分中VSWR的值超过-3dB。由此可以了解，将 天线1配置在比天线2靠下层的构成是兼顾空间的有效利用和天线1的VSWR特性的最佳 的构成。
[0176] 〔一体化天线〕
[0177] 接下来，参照图24来说明组合了 3个天线1?3的一体化天线装置100。图24是 一体化天线装置100的分解立体图。
[0178] 一体化天线装置100是适于搭载在汽车的车顶的车载用天线装置，如图24所示， 除了 3个天线1?3外，还具备金属基座101、电路基板102、橡胶基座103、隔离物104、天 线罩105。
[0179] 金属基座101是圆角矩形的板状部件，其材料是铝（A1)。在金属基座101的上表 面设置有4个隔离物101a。这些4个隔离物101a夹设于与天线2的下表面之间，用于使天 线2从金属基座101相隔开。在本实施方式中，隔离物101a的高度被设定为5mm。由此，天 线2自金属基座101相隔开5mm。
[0180] 电路基板102是长方形的板状部件，其被夹持在上述的金属基座101与后述的橡 胶基座103之间。在电路基板102形成有2个放大电路。一方的放大电路用于放大在DAB 用天线2中生成的电信号，另一方的放大电路用于放大在GPS用天线3中生成的电信号。
[0181] 橡胶基座103是与金属基座11大致相同的形状的板状部件，其材料为橡胶。在橡 胶基座103的外缘设置有向下方突出的裙部，上述的金属基座101镶入在被该裙包围的橡 胶基座103的下侧的空间。另外，在橡胶基座103设置有用于使在金属基座101的上表面 设置的隔离物l〇la贯穿的贯穿孔。由此，在将金属基座101镶入到树脂基座103的下侧的 空间时，在金属基座101的上表面设置的隔离物l〇la向橡胶基座103的上侧露出。
[0182] 隔离物104是夹设在天线2与天线3之间的板状部件，其材料是被模具成型的树 月旨。隔离物104通过其厚度而使天线2与天线3相隔开。在本实施方式中，隔离物104的 厚度被设定为5mm。由此，天线2自天线3相隔开了 5mm。
[0183] 天线罩105是船底形的圆顶状部件，其外缘与橡胶基座嵌合。由此，得到了被橡胶 基座103与天线罩105密封的用于收容天线1?3的空间。只要保持该密封，则不必担心 在室外环境中天线1?3被暴露在雨水中。另外，天线罩105的材料是树脂。因此，不必担 心到达天线装置100的电磁波的电场强度因天线罩105而发生衰减。
[0184] 在一体化天线装置100搭载3个天线1?3。这些3个天线1?3的构成以及这 些3个天线1?3的组合方法与上述的说明相同。
[0185] 〔总结〕
[0186] 在本说明书中至少记载了以下的发明。
[0187] S卩，在本说明书中记载了一种天线，该天线的特征在于，该天线是具备了在2维面 内形成的接地板、辐射元件、短路部的倒F天线，上述辐射元件为直线状，在上述辐射元件 设置有与从上述接地板拉出的同轴线缆交叉的分支，上述接地板形成在通过上述分支的前 端并与上述辐射元件平行的直线与上述辐射元件之间的区域。
[0188] 根据上述的构成，通过设置了上述分支，在上述辐射元件产生新的电流路径，从而 该倒F天线的谐振频率发生变化。另外，通过使上述分支与上述同轴线缆交叉，在上述辐 射元件与上述同轴线缆的外侧导体之间产生电磁耦合，从而该倒F天线的输入阻抗发生变 化。即，根据上述的构成，通过适当变更分支的形状、尺寸、数量等，从而能够实现在要求的 频带中动作并且在要求的频带中回波损耗小的倒F天线。
[0189] 而且，根据上述的构成，能够将在上述2维面中与上述辐射元件正交的方向上的 该倒F天线的尺寸抑制成与上述辐射元件的宽度和上述分支的长度之和相同的程度。因 此，在将该倒F天线搭载在一体化天线装置的情况下，若将该倒F天线配置成垂直于一体化 天线装置的台座，则能够将与台座正交的方向上的一体化天线的尺寸抑制得较小。
[0190] 另外，在本说明书中记载了一种天线，该天线的特征在于，该天线是具备了在2维 面内形成的第1辐射元件和第2辐射元件的偶极天线，上述第1辐射元件为直线状，上述第 2辐射元件为在上述第1辐射元件的周围盘旋的螺旋状。
[0191] 根据上述的构成，虽然将上述第1辐射元件的长度与上述第2辐射元件的长度之 和设为用于在要求的频带中使该偶极天线动作时所需的长度，但是也能够将上述第1辐射 元件与上述第2辐射元件配置在具有要求的尺寸的区域中。因此，在将该偶极天线搭载在 一体化天线装置的情况下，若将该偶极天线配置成与一体化天线装置的台座平行，则能够 使与台座平行的方向上的一体化天线的尺寸抑制得较小。
[0192] 优选地，上述偶极天线还具备：使上述第2辐射元件上的不同的点彼此短路的短 路部；以及将上述第2辐射元件的最外周上的点接地的接地部。
[0193] 根据上述的构成，能够实现在要求的频带中不出现VSWR的值超过规定值的区域 的偶极天线。
[0194] 另外，在本说明书中记载了一种天线，该天线的特征在于，该天线是具备了在椭圆 上通过的辐射元件的环形天线，该环形天线具备：在上述椭圆的内部配置的短路部，上述短 路部使上述辐射元件上的2个点之间短路。
[0195] 根据上述的构成，通过设置了上述短路部，在上述辐射元件产生新的电流路径，从 而该环形天线的谐振频率发生变化。另外，通过设置了上述短路部，从而该环形天线的输入 阻抗发生变化。即，根据上述的构成，通过适当地变更短路部的形状和/或尺寸，从而能够 实现在要求的频带中动作并且在要求的频带中回波损耗小的环形天线。
[0196] 而且，根据上述的构成，由于将上述短路部配置在上述辐射元件所通过的椭圆的 内部，所以不会伴随着设置了上述短路部而上述环形天线的尺寸变大。因此，在将该环形 天线搭载在一体化天线装置的情况下，若将该环形天线配置成与一体化天线装置的台座平 行，则能够将在与台座平行的方向上的一体化天线的尺寸抑制得较小。
[0197] 其中，上述"椭圆"并不是指不包含圆的狭义上的椭圆，而是指包含圆的广义上的 椭圆。
[0198] 优选地，上述环形天线还具备无源元件，该无源元件具有沿上述辐射元件的外周 的外缘。
[0199] 根据上述的构成，通过设置了无源元件，从而不需要使谐振频率变化，就能够减小 在要求的频带中的输入反射系数。即，能够实现在要求的频带中回波损耗更小的天线。
[0200] 优选构成为，上述辐射元件由在上述椭圆上通过的环部和在上述椭圆的中心观察 时从位于0点方向的上述环部的两端向上述椭圆的中心附近延伸的1对供电部构成，上述 短路部由从上述1对供电部的前端向9点方向以及3点方向延伸的1对短路部构成，上述 无源元件由第1无源元件和第2无源元件构成，其中，上述第1无源元件将面状导体作为主 要部，并且具有在上述椭圆的中心观察时从位于9点方向的该主要部的端部向0点方向延 伸的延长部，上述面状导体具有从上述椭圆的中心观察时从6点方向到9点方向沿上述环 部的外周的外缘，上述第2无源元件将面状导体作为主要部，并且具有在上述椭圆的中心 观察时从位于〇点方向的该主要部的端部向9点方向延伸的延长部，上述面状导体具有从 上述椭圆的中心观察时从〇点方向到3点方向沿上述辐射元件的外周的外缘，上述第1无 源元件的上述延长部的前端与上述第2无源元件的上述延长部的前端电容耦合。
[0201] 〔附加内容〕
[0202] 本发明并不限于上述的实施方式，在权利要求书所示的范围内能够对本发明进行 各种变更。即，将在权利要求书所示的范围内适当地变更的技术单元组合而得的实施方式 也包含在本发明的技术范围内。
[0203] 工业上的可用性
[0204] 本发明能够广泛地适用于偶极天线。例如，能够优选用作搭载在移动体或者移 动终端的天线装置或者搭载在那样的天线装置的天线。作为移动体的例子，可以列举汽 车、铁路车辆、船舶等。作为移动终端的例子，有便携电话终端、PDA (Personal Digital Assistance)、平板型 PC(Personal Computer)等。
[0205] 附图标记说明
[0206] 1...天线（3G/LTE用、倒F天线）；11...接地板；12...福射元件；12d...分支； 13.. .短路部；2...天线（DAB用、偶极天线）；21...辐射元件；22...辐射元件；22al...短 路部；22a2...短路部；22bl...接地部；22b2...接地部；3...天线（GPS用、环形天线）； 31.. .辐射元件；32a...短路部；32b...短路部；33...无源元件；100...天线装置（车载 用）；101...金属基座；102. . ·电路基板；103. . ·橡胶基座；104. . ·隔离物；105. . ·天线
【权利要求】
1. 一种偶极天线，其特征在于，具备形成在2维面内的第1辐射元件和第2辐射元件， 其中， 上述第1辐射元件为直线状， 上述第2辐射元件为在上述第1辐射元件的周围盘旋的螺旋状。
2. 根据权利要求1所述的偶极天线，其特征在于，还具备： 使上述第2辐射元件上的不同的点彼此短路的短路部；以及 将上述第2辐射元件的最外周上的点与地线连接的接地部。
3. 根据权利要求2所述的偶极天线，其特征在于， 上述短路部使构成上述第2辐射元件的区间中相互邻接的3个以上的区间短路。
【文档编号】H01Q9/27GK104126249SQ201380010052
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】田山博育, 官宁, 山口佑一郎, 户仓武, 千叶洋 申请人:株式会社藤仓