天线装置制造方法

天线装置制造方法
【专利摘要】根据实施方式，一种天线装置包括：接地板；第一元件，该第一元件沿着所述接地板布置；第二元件，该第二元件沿着所述第一元件布置在所述接地板的相对侧；连接部，该连接部将所述第一元件的第一端部和第二端部分别与所述第二元件的第一端部和第二端部连接，或者将所述第一元件的第一端部和第二端部与所述接地板连接；第一电力馈送部，在所述第一元件和所述第二元件通过所述连接部连接在一起时，该所述第一电力馈送部在所述第一元件或所述第二元件的长度方向上的中间点馈送电力；以及第二电力馈送部，在所述第一元件和所述接地板通过所述连接部连接在一起时，所述第二电力馈送部向所述第一元件或所述接地板馈送电力。
【专利说明】天线装置
【技术领域】
[0001]本文的公开涉及天线装置。
【背景技术】
[0002]为了改进无线电信号质量，已经开发了这样一种技术:使得能够通过为各个偏振面设置天线来接收具有彼此不同的偏振面的多个无线电波，并且在所接收到的无线电波当中优先使用具有更高强度的无线电波。这种技术被称为偏振分集。
[0003]例如，在专利文献I中可以找到组合偶极天线和缝隙天线的天线。
[0004]该圆偏振天线包括设置有沿预定方向延伸的天线元件的一个天线以及被配置为孔径天线(框形导体被布置到该孔径天线)的另一个天线。
[0005][现有技术文献]
[0006][专利文献]
[0007][专利文献I]:日本特开2006/186880号公报
[0008]附带地，凭借诸如圆偏振天线的常规天线装置，由于一个天线和另一个天线在长度方向上串联排布，所以难以使天线装置更小。

【发明内容】

[0009]从而，本公开的主要目的是提供一种能够更小的天线装置。
[0010]根据实施方式，一种天线装置包括:接地板；第一元件，该第一元件沿着所述接地板的边缘线布置；第二元件，该第二元件沿着所述第一元件布置在所述接地板的相对侧，该相对侧相对于平面图来确定；连接部，该连接部将所述第一元件的第一端部和第二端部分别与所述第二元件的第一端部和第二端部连接，或者将所述第一元件的第一端部和第二端部与所述接地板连接；第一电力馈送部，该第一电力馈送部在所述第一元件和所述第二元件通过所述连接部而彼此连接时，在所述第一元件或所述第二元件的长度方向上的中间点馈送电力；以及第二电力馈送部，该第二电力馈送部在所述第一元件和所述接地板通过所述连接部而彼此连接时，向所述第一元件或所述接地板馈送电力。
[0011]根据实施方式，可以提供更小的天线装置。
【专利附图】

【附图说明】
[0012]图1是例示根据第一实施方式的天线装置100的示意图；
[0013]图2A至图2B是例示根据第一实施方式的天线装置100的指向性图案的示意图；
[0014]图3是例示通过电磁场模拟获得的天线元件10-20处的电流分布的示意图；
[0015]图4是例示根据第二实施方式的天线装置200的立体图；
[0016]图5是例示根据第二实施方式的天线装置200的平面图；
[0017]图6是例示根据第二实施方式的天线装置200的仰视图；
[0018]图7是例示用于在根据第二实施方式的天线装置200中配置缝隙天线和折叠式偶极天线的开关的示意图；
[0019]图8A至图8B是例示根据第二实施方式的天线装置200中的开关被转换的状态的示意图；
[0020]图9A至图9B是例示根据第二实施方式的天线装置200中的折叠式偶极天线和缝隙天线的电流分布的示意图；
[0021]图1OA至图1OB是例示在根据第二实施方式的天线装置200作为折叠式偶极天线工作时获得的X-Y平面上的指向性图案和VSWR特性的示意图；
[0022]图1lA至图1lB是例示在根据第二实施方式的天线装置200作为缝隙天线工作时获得的X-Y平面上的指向性图案和VSWR特性的示意图；以及
[0023]图12是例示根据第三实施方式的天线装置300的示意图。
【具体实施方式】
[0024]下文中，将描述根据本公开的优选实施方式的天线装置。例如，优选实施方式涉及用于无线传感器网络的天线装置，该天线装置组合了折叠式偶极天线和缝隙天线并且能够选择性地使用具有彼此不同的偏振面的多个无线电波。
[0025]<第一实施方式>
[0026]图1是例示根据第一实施方式的天线装置100的示意图。
[0027]根据第一实施方式，天线装置100包括电路板1、两个天线元件10-20和接地元件30。这里，X-Y-Z坐标系被定义为原点设置在电路板I的表面(图1中例示的一侧)的中心的正交坐标系。X轴在图1中从中心O沿向下方向延伸，Y轴从中心O沿右方向延伸，并且Z轴从中心O垂直向上延伸。
[0028]天线元件10-20形成分集天线。根据第一实施方式，天线装置100是利用分集天线进行通信的装置，例如，其可以利用可用天线元件10-20进行通信的区域来服务于无线传感器网络，以接收要由节点(无线终端)检测的信息。
[0029]电路板I在平面图中具有矩形板的形状，并且其横向沿X轴方向而其长度方向沿Y轴方向。电路板I的厚度是沿Z轴方向的长度。电路板I是例如符合FR-4 (阻燃型4)标准的绝缘电路板。
[0030]天线元件10-20和接地元件30形成在电路板I的表面上。例如，天线元件10_20和接地元件30通过对形成在电路板I的表面上的铜箔施加蚀刻等来生成图案而形成。
[0031]天线元件10是具有元件10A-10B的偶极天线并且在元件IOA的一端IOAl和元件IOB的一端IOBl馈送有电力。例如，利用平衡转换器从同轴电缆在元件10A-10B处供应具有彼此相反的相位的高频信号来馈送电力。
[0032]元件10A-10B是具有相同长度的线形导体，布置在平行于Y轴延伸的边缘线IA的附近，并且位于电路板I的X轴负方向上。
[0033]S卩，元件IOA沿Y轴负方向从一端IOAl延伸到另一端10A2。元件IOB沿Y轴正方向从一端IOBl延伸到另一端10B2。另一端10A2与另一端10B2之间的长度被设置为天线元件10的工作频率的波长(λ )的一半。
[0034]上述天线元件10的偏振方向沿Y轴方向。执行使用天线元件10的无线通信，而不执行使用天线元件20的无线通信。S卩，向天线元件10馈送电力，而不向天线元件20馈送电力。
[0035]天线元件20是被折叠为曲折形状的偶极天线，其包括元件20A-20B。天线元件20在元件20A的一端20A1和元件20B的一端20B1馈送有电力。例如，利用平衡转换器从同轴电缆在元件20A-20B处供应具有彼此相反的相位的高频信号来馈送电力。
[0036]元件20A-20B是具有相同长度的曲折形导体，其沿平行于X轴的边缘线IB形成在该边缘线IB附近，并且位于电路板I的Y轴负方向上。
[0037]元件20A的一端20A1位于边缘线IB的中间点的附近。元件20A的另一端20A2位于元件IOA的附近，并且从一端20A1到另一端20A2的折叠曲折形形状的最后一段形成在元件IOA的附近并与其平行。
[0038]元件20B的一端20B1在边缘线IB的中间点的附近与元件20A的一端20A1相邻。元件20B从一端20B1到另一端20B2被折叠为曲折形，并且相对于Y轴与元件20A具有几乎线对称形状。
[0039]从一端20B1到另一端20B2被折叠为曲折形形状的元件20B的最后一段沿着电路板I的边缘线IC形成在该边缘线IC附近。边缘线IC是电路板I的相对于X轴位于边缘线IA的相对侧上的边缘线。
[0040]上述天线元件20的偏振方向沿X轴方向，该偏振方向与天线元件10的偏振方向(Y轴方向)相差90度。天线元件10-20的偏振方向之间具有90度差的原因是减小天线元件10-20之间的相关性，使得改进天线元件10-20的分集效果。
[0041]执行使用天线元件20的无线通信，而不执行使用天线元件10的无线通信。S卩，向天线元件20馈送电力，而不向天线元件10馈送电力。
[0042]接地元件30形成在电路板I表面的未形成天线元件10-20的区域上。接地元件30起到用于天线元件10-20的接地板的作用，并且还用作安装各种电子部件(例如，CPU(中央处理单元)芯片、存储器芯片等)的区域。接地元件30占据电路板I的大部分表面。
[0043]接地元件30形成为占据电路板I的大部分表面并且天线元件10-20形成在剩余区域中的原因是使天线装置100更小。
[0044]例如，如果根据第一实施方式的天线装置100用于配置无线传感器网络，则需要使天线装置100较小，以使包括天线装置100的接收器装置更小。
[0045]为了使其成为用于这种用途的合适装置，根据第一实施方式使天线装置100更小。而且，为了改进用于与这种无线传感器网络中包括的节点(无线终端)进行无线通信的发送/接收敏感度，天线装置100采用由天线元件10-20实现的分集方法。
[0046]这里，参照图2，将描述天线元件10-20的指向性图案。
[0047]图2A至图2B是例示根据第一实施方式的天线装置100的指向性图案的示意图。图2A例示在向天线元件10馈送电力时Y-Z平面上的指向性图案，并且图2B例示在向天线元件20馈送电力时Y-Z平面上的指向性图案。
[0048]在图2A-图2B中，例示将天线装置100的工作频率设置为IGHz而获得的电磁场模拟的结果。在图2A-图2B中，用实线表示φ分量中的增益，并且用虚线例示Θ分量中的增益。
[0049]如图2Α所示，在向天线元件10馈送电力时Y-Z平面上的指向性图案中，除了用虚线指定的θ分量之外，可以确认用实线指定的φ分量。[0050]在向天线元件10馈送电力时，不向天线元件20馈送电力；因此，理想地，不从天线元件20产生辐射，并且假定仅观察到Θ分量。
[0051]然而，如图2A所示，用实线确认φ分量，这表示在天线装置100中向天线元件10馈送电力时天线元件20产生辐射。
[0052]而且，如图2Β所示，在向天线元件20馈送电力时Y-Z平面上的指向性图案中，除了用实线指定的φ分量之外，可以确认用虚线指定的θ分量。
[0053]在向天线元件20馈送电力时,不向天线元件10馈送电力；因此,理想地,不从天线元件10产生辐射，并且假定仅观察到φ分量。
[0054]然而，如图2Β所示，用虚线确认Θ分量，这表示在天线装置100中向天线元件20馈送电力时天线元件10产生辐射。
[0055]如上所述，在根据第一实施方式的天线装置100中，天线元件10-20之间的相关性不足够低，这意味着会产生天线元件10-20之间的互相耦合。
[0056]图3是例示通过电磁场模拟获得的天线元件10-20处的电流分布的示意图。利用在根据第一实施方式的天线装置100中向天线元件10馈送电力的状态下的模拟获得图3所示的电流分布。
[0057]如图3所示，即使仅向天线元件10馈送电力，也在天线元件20中观察到电流分布。具体地,更靠近天线元件10的元件20Α比元件20Β具有更大的电流分布。
[0058]如上所述，根据第一实施方式，可以使天线装置100更小。
[0059]<第二实施方式>
[0060]图4是例示根据第二实施方式的天线装置200的立体图。图5是例示根据第二实施方式的天线装置200的平面图。图6是例示根据第二实施方式的天线装置200的仰视图。
[0061]根据第二实施方式，天线装置200包括电路板201、天线元件210-220和接地元件230。
[0062]根据第二实施方式，与第一实施方式类似，天线装置200是利用分集天线进行通信的装置，其可以用于配置无线传感器网络并且接收要由节点(无线终端)检测的信息。
[0063]这里，第二实施方式中的X-Y-Z坐标系被设置为与第一实施方式中的X-Y-Z坐标系不同。在第二实施方式中，X-Y-Z坐标系被定义为其原点设置在电路板201的表面(图4-5中例示的一侧)上的一点的正交坐标系。
[0064]X轴从中心O沿天线装置200的长度方向延伸，Y轴从中心O朝向电路板201的后侧延伸，并且Z轴从中心O垂直向上延伸。在第二实施方式中，原点位于天线元件210-220之间的区域的中心。
[0065]天线元件210-220和接地元件230相对于Z轴具有线对称形状(图案)。
[0066]而且，为了解释的简易性，虽然在图5中用虚线指定了电路板201的后(底)侧上的配置元件，但是未在图4中例示电路板201的后(底)侧上的配置元件。图6例示电路板201的后(底)侧上的配置元件。
[0067]电路板201在平面图中具有矩形板的形状，并且其长度方向沿X轴方向，其横向沿Z轴方向。电路板201的厚度是沿Y轴方向的长度。电路板201是例如符合FR-4 (阻燃型4 )标准的绝缘电路板。
[0068]天线元件210-220和接地元件230形成在电路板201的表面上。例如，天线元件210-220和接地元件230通过对形成在电路板201的表面上的铜箔施加蚀刻等来生成图案而形成。
[0069]天线元件210包括元件211-215。
[0070]接地元件230在电路板201的X轴两侧的边缘线(即，一条边缘线201A(沿Z轴方向延伸的X轴负方向上的边缘线)与另一条边缘线201B (沿Z轴方向延伸的X轴正方向上的边缘线))之间沿Z轴负方向在电路板201的表面上延伸。接地元件230是接地板的示例。
[0071]这里，接地元件230的四条边缘线中的一条被称为沿着天线元件210且在天线元件210附近沿X轴方向延伸的边缘线231。
[0072]天线元件210 (元件211-215)和天线元件220用于配置缝隙天线和折叠式偶极天线，通过开关来将连接从缝隙天线和折叠式偶极天线中的一个转换为另一个，这将在稍后描述。
[0073]缝隙天线被配置有天线元件210的元件211-215和接地元件230。而且，折叠式偶极天线被配置有天线元件210的元件212和214和天线元件220。下面将参照图7描述通过开关在缝隙天线与折叠式偶极天线之间的连接切换。
[0074]这里,将描述天线元件210的构造。如上所述,天线元件210包括元件211-215。天线元件210是第一元件的示例。
[0075]元件211是在平面图中具有L形形状的导体，其一端21IA连接到接地元件230的角部230A，并且其另一端211B沿X轴负方向布置在元件212的一端212A附近。元件211在位于一端211A与另一端211B之间的折叠部211C处被折叠。
[0076]而且，通孔250在比用于向天线元件210馈送电力的另一端211B的位置稍偏X轴负方向位置(更靠近一端211A)与元件211连接。通过对从电路板201的表面穿透到背面的通孔进行镀铜以形成膜等来制成通孔250。通孔250形成为将元件211与布置在电路板201的背面上的RF (射频)模块260连接。元件211与通孔250连接的点是第二电力馈送部的示例。
[0077]元件212的一端212A沿X轴正方向布置在元件211的另一端21IB的附近，并且另一端212B布置在元件213的一端213A的附近。元件212是沿着X轴延伸的线形导体。元件212的另一端212B从原点O沿X轴方向位于负位置。焊盘241相对于元件212的另一端212B沿Z轴负方向布置。
[0078]元件213的一端213A沿X轴正方向布置在元件212的另一端212B的附近，并且另一端213B沿X轴负方向布置在元件214的一端214A的附近。
[0079]元件213是沿着X轴方向延伸的非常短的线形导体。元件213的沿X轴方向的中间点与沿X轴方向的原点O —致。S卩，元件213的中间点的X轴坐标值是X=0。
[0080]元件214的一端214A沿X轴正方向布置在元件213的另一端213B的附近，并且另一端214B沿X轴负方向布置在元件215的一端215A的附近。元件214是沿着X轴延伸的线形导体。元件214布置在相对于Z轴与元件212线对称的位置。焊盘242布置在相对于元件214的一端214A沿Z轴负方向的位置。
[0081]元件215的一端215A沿X轴正方向布置在元件214的另一端214B的附近，并且另一端215B与接地元件230的角部230b连接。元件215是布置在相对于Z轴与元件211线对称的位置处的L形导体。元件215在位于一端215A与另一端215B之间的折叠部215C处被折叠。这里，与元件211不同，元件215不具有电力馈送部。
[0082]在上述天线元件210中，元件211的折叠部211C与元件215的折叠部215C之间沿X轴方向的长度被设置为根据第二实施方式的天线装置200的工作频率的波长(λ )的一半。
[0083]天线元件220包括一端221Α、折叠部220Β、直线部220C、折叠部220D和另一端220Ε。天线元件220是第二元件的示例，其在平面图中相对于天线元件210在接地元件230的相对侧上沿着天线元件210布置。
[0084]天线元件220具有从一端220Α沿Z轴正方向略微延伸、在折叠部220Β沿X轴正方向转动90度、延伸经过直线部220C、在折叠部220D沿Z轴负方向转动90度、沿Z轴负方向略微延伸并且到达另一端220Ε的形状。
[0085]一端220Α沿X轴正方向布置在元件212的另一端212Α的附近，并且另一端220Ε沿Z轴正方形布置在元件214的另一端214Β的附近。直线部220C的沿X轴方向的中间点与沿X轴方向的原点O —致。S卩，直线部220C的中间点的X轴坐标值是X=O。
[0086]在上述天线元件220中，折叠部220Β与折叠部220D之间沿X轴方向的长度被设置为根据第二实施方式的天线装置200的工作频率的波长(λ )的一半。
[0087]这里，根据第二实施方式，虽然折叠部220Β与折叠部220D之间沿X轴方向的长度比元件211的折叠部21IC与元件215的折叠部215C之间沿X轴方向的长度稍短，但是这两个长度都被设置为大约λ/2。根据后面将描述的折叠式偶极天线和缝隙天线等的特性，可以使用λ/2作为基准将这两个长度设置为合适的长度。
[0088]焊盘241-242分别相对于元件212的另一端212Β沿Z轴负方向和相对于元件214的一端214Α沿Z轴负方向布置。焊盘241-242具有相对于Z轴彼此线对称的形状和位置。
[0089]焊盘241-242分别与通孔251-252连接。通过对从电路板201的表面穿透到背面的通孔进行镀铜以形成膜等来制成通孔251-252。通孔251-252形成为通过平衡转换器261将焊盘241-242与布置在电路板201的背面上的RF模块260连接。
[0090]这里，焊盘241-242分别经由不同的开关与元件212的另一端212Β和元件214的一端214Α连接。元件212的另一端212Β和元件214的一端214Α分别经由焊盘241-242从RF模块260馈送有电力。
[0091]如图6所示，RF模块260、平衡转换器261、焊盘262、同轴电缆263、焊盘264-265和同轴电缆266形成在电路板201的背面上。
[0092]RF模块260是用于向天线元件210-220馈送电力的装置，并且与电源(未示出)连接。期望的是，从抑制噪声等的观点，RF模块260在平面图中布置在与接地元件230交叠的区域中。
[0093]RF模块260经由同轴电缆263与焊盘262连接，并且还经由同轴电缆266与平衡转换器261连接。更具体地，焊盘262与同轴电缆263的芯线连接，并且同轴电缆263的屏蔽线例如通过在焊盘262附近形成通孔等在焊盘262附近与接地元件230连接。而且，同轴电缆266的芯线和屏蔽线与平衡转换器261连接。
[0094]这里，平衡转换器261布置在天线元件210的元件211-215 (或212和214)与RF模块260之间，平衡转换器261是一种将天线元件210的平衡状态转换为RF模块260的不平衡状态的转换器。
[0095]例如，焊盘262、264和265通过对形成在电路板201的背面上的铜箔等施加蚀刻等来生成图案而形成。
[0096]焊盘262通过通孔250与元件211连接。焊盘264通过通孔251与焊盘241 (参见图5)连接。焊盘265通过通孔252与焊盘242 (参见图5)连接。
[0097]接着，参照图7至图8，将描述与天线元件210-22和接地元件230连接的开关以及配置有天线元件210-220和接地元件230的缝隙天线和折叠式偶极天线。
[0098]图7是例示用于在根据第二实施方式的天线装置200中配置缝隙天线和折叠式偶极天线的开关的示意图。
[0099]图8A至图8B是例示根据第二实施方式的天线装置200中的开关被转换的状态的示意图。图8A例示配置折叠式偶极天线的状态，并且图SB例示配置缝隙天线的状态。
[0100]如图7所示，根据第二实施方式，天线装置200包括开关271、272、273和274以及CPU芯片275。开关271-274分别是三端子开关。对于开关271-274，例如，可以使用SPDT(单刀双掷)开关，或者另选地，可以使用PIN (p-1ntrinsic-n 二极管)二极管或机械开关。
[0101]开关271将元件212的一端212A与元件211的另一端21IB和天线元件220的一端220A中的一个连接。
[0102]开关272将元件212的另一端212B与元件213的一端213A和焊盘241中的一个连接。
[0103]开关273将元件214的一端214A与元件213的另一端213B和焊盘242中的一个连接。
[0104]开关274将元件214的另一端214B与元件215的一端215A和天线元件220的另一端220E中的一个连接。
[0105]这里，开关271-274是连接部的示例。其中，开关272和273是第一连接部的示例，并且开关271和274是第二连接部的示例。
[0106]CPU芯片275布置在电路板201的背面，经由虚线箭头指定的信号线与开关271-274连接，并且还与RF模块260连接。CPU芯片275根据通信状态执行开关271-274的开/关控制，用于选择折叠式偶极天线和缝隙天线中的一个。CPU芯片275是控制开关271-274的连接状态的控制部的示例。
[0107]这里，将CPU芯片275与开关271-274连接的信号线可以按照不影响折叠式偶极天线和缝隙天线的阻抗的方式来进行布线。而且，虽然这里在本实施方式中描述了 CPU芯片275控制开关271-274，但是CPU芯片275可以经由RF模块260来控制开关271-274，或者RF模块260可以控制开关271-274。
[0108]接着，参照图8A至图8B，将描述开关271-274的转换。在图8A至图8B中，由于空间限制仅例示接地元件230的边缘线231的相邻部分。
[0109]在配置折叠式偶极天线时，如图8A所示，开关271将元件212的一端212A与天线元件220的一端220A连接。开关272将元件212的另一端212B与焊盘241连接。开关273将元件214的一端214A与焊盘242连接。而且，开关274将元件214的另一端214B与天线元件220的另一端220E连接。
[0110]这样，折叠式偶极天线被配置为包括天线元件210的元件212和214以及天线元件220，并且具有元件212的另一端212B和元件214的一端214A作为电力馈送部(第一电力馈送部)。另一端212B和一端214A分别经由焊盘241-242馈送有电力。
[0111]通过将作为第一元件的示例的天线元件210的第一端部(元件212的一端212A)和第二端部(元件214的另一端214B)分别与作为第二元件的示例的天线元件220的第一端部(一端220A)和第二端部(另一端220E)连接，来配置折叠式偶极天线。
[0112]而且，折叠式偶极天线通过经由开关272-273、焊盘241-242、通孔251-252、平衡转换器261和同轴电缆266 (参见图5至图6)从RF模块260向元件212和214供应相位彼此相反的高频信号而馈送有电力。
[0113]折叠式偶极天线的偏振指向水平偏振波(X轴方向)，以获得沿与折叠式偶极天线的长度方向平行的方向的偏振波。折叠式偶极天线的长度方向沿X轴方向。换言之，折叠式偶极天线的长度方向是从元件212的一端212A朝向元件214的另一端214B的方向，或者与其相反的方向。而且，折叠式偶极天线的长度方向是天线元件220的直线部220C延伸的方向。
[0114]而且，在配置缝隙天线时，如图SB所示，开关271将元件212的一端212A与元件211的另一端211B连接。开关272将元件212的另一端212B与元件213的一端213A连接。开关273将元件214的一端214A与元件213的另一端213B连接。而且，开关274将元件214的另一端214B与元件215的一端215A连接。
[0115]这样，缝隙天线被配置为包括天线元件210的元件211-215以及接地元件230在边缘线231 —侧上的部分，并且通过通孔250馈送有电力。
[0116]通过将作为第一元件的示例的天线元件210的第一端部(元件211的一端211A)和第二端部(元件215的另一端215B)与作为接地板的示例的接地元件230连接，来配置缝隙天线。
[0117]而且，缝隙天线通过经由通孔250、焊盘262和同轴电缆263从RF模块260向元件210供应高频信号而馈送有电力。因为同轴电缆263的屏蔽线与接地元件230连接，所以缝隙天线的天线元件210和接地元件230在边缘线231 —侧上的部分从RF模块260供应有相位彼此相反的高频信号。
[0118]缝隙天线的偏振指向垂直偏振波(Z轴方向)，以获得沿与缝隙天线的长度方向正交的方向的偏振波。换言之，凭借缝隙天线，沿天线元件210的主要在元件212、213和214周围的部分(沿X轴方向延伸的部分)与接地元件230的边缘线231之间的方向产生偏振。
[0119]如上所述，在根据第二实施方式的天线装置200中，通过配置有天线元件210-220和接地元件230的折叠式偶极天线获得的偏振方向(水平偏振波)与用缝隙天线获得的偏振方向(垂直偏振波)相差90度。
[0120]这里，在配置折叠式偶极天线时，作为第一元件的示例的天线元件210的第一端部是元件212的一端212A，并且作为第一元件的示例的天线元件210的第二端部是元件214的另一端214B。
[0121]而且，在配置缝隙天线时，作为第一元件的示例的天线元件210的第一端部是元件211的一端211A，并且作为第一元件的示例的天线元件210的第二端部是元件215的另一端 215B。
[0122]如上所述，作为第一元件的示例的天线元件210的第一端部不限于在天线元件210的沿X轴负方向的边缘处的一端211A，而是还包括元件212的一端212A。
[0123]这是因为由于元件211的长度在天线元件210的总长度中是极小的，所以在把元件212的一端212A作为第一端部时，难以影响折叠式偶极天线的特性。
[0124]而且，作为第一元件的示例的天线元件210的第二端部不限于在天线元件215沿X轴负方向的边缘处的另一端215A，而是还包括元件214的另一端214B。
[0125]这是因为由于元件215的长度在天线元件210的总长度中是极小的，所以在把元件214的另一端214B作为第二端部时，难以影响折叠式偶极天线的特性。
[0126]接着，参照图9，将描述根据第二实施方式的天线装置200中的折叠式偶极天线和缝隙天线中的电流分布。
[0127]图9A至图9B是例示根据第二实施方式的天线装置200中的折叠式偶极天线和缝隙天线的电流分布的示意图。
[0128]在图9A至图9B中，为了容易看到电流分布,仅例示天线元件210(元件211-215)、天线元件220和接地元件230的轮廓形状。而且，仅指定主要数字标号(天线元件210、天线元件220和接地元件230)，并且省略其它数字标号。对于其它数字标号，参见图5、图6和图7。
[0129]图9A是例示在根据第二实施方式的天线装置200作为折叠式偶极天线工作时获得的电流分布的示意图。用电磁场模拟获得电流分布。
[0130]而且，通过经由开关272-273、焊盘241-242、通孔251-252、平衡转换器261和同轴电缆266 (参见图5至图6)从RF模块260向元件212和214供应相位彼此相反的高频信号而向折叠式偶极天线馈送电力，来获得电流分布。
[0131]在图9A中，深色部分表示电流密度高的部分，而亮色部分表示电流密度低的部分。如图9A所示，在天线元件210的元件212在长度方向上相对于元件212的中心更靠近另一端212B的部分、元件214在长度方向上相对于元件214的中心更靠近一端214A的部分和天线元件220的直线部220C的长度方向上的中间部分，电流密度较高。
[0132]而且，在天线元件210的元件212在长度方向上相对于元件212的中心更靠近一端212A的部分、元件214在长度方向上相对于元件214的中心更靠近另一端214B的部分和天线元件220的直线部220C的长度方向上的两端，电流密度较低。
[0133]如上所述，当根据第二实施方式的天线装置200作为折叠式偶极天线工作时，应当理解，电流密度在折叠式偶极天线沿X轴方向(长度方向)的中心部分变高，并且电流密度在两个端部变低。
[0134]因此，确认用折叠式偶极天线获得水平偏振(X轴方向)。
[0135]而且，图9B是例示在根据第二实施方式的天线装置200作为缝隙天线工作时获得的电流分布的示意图。用电磁场模拟来获得电流分布。
[0136]通过经由通孔250、焊盘262和同轴电缆266 (参见图5和图6)从RF模块260向元件212和接地元件230供应相位彼此相反的高频信号而向缝隙天线馈送电力，来获得电流分布。
[0137]在图9B中，深色部分表示电流密度高的部分，而亮色部分表示电流密度低的部分。如图9B所示，在天线元件210的元件212在长度方向上相对于元件212的中心更靠近一端212A的部分、元件214在长度方向上相对于元件214的中心更靠近另一端214B的部分和接地元件230的边缘线231的两端部，电流密度较高。
[0138]而且，在天线元件210的元件212在长度方向上相对于元件212的中心更靠近另一端212B的部分、元件214在长度方向上相对于元件214的中心更靠近一端214A的部分和接地元件230的边缘线231的中间部分，电流密度较低。
[0139]如上所述，当根据第二实施方式的天线装置200作为缝隙天线工作时，应当理解，电流密度在缝隙天线沿X轴方向(长度方向)的中心部分变低，并且电流密度在两个端部变闻。
[0140]因此，确认用缝隙天线获得垂直偏振(Z轴方向)。
[0141]下面将参照图1OA至图1OB和图1lA至图1lB来描述用根据第二实施方式的天线装置200获得的指向性图案和VSWR (电压驻波比)特性。
[0142]图1OA至图1OB是例示在根据第二实施方式的天线装置200作为折叠式偶极天线工作时获得的X-Y平面上的指向性图案和VSWR特性的示意图。
[0143]图1OA至图1OB例示用将天线装置200中的折叠式偶极天线的工作频率设置为IGHz的电磁场模拟获得的结果。在图1OA中，用实线指定φ分量中的增益，并且用虚线指定Θ分量中的增益。
[0144]如图1OA所示，X-Y平面上折叠式偶极天线的指向性图案表示用实线指定的φ分量中的高增益，其值大约是OdBi。而且，用虚线指定的Θ分量中的增益较低，为大约-20dBi。
[0145]因此，确认在天线装置200作为折叠式偶极天线工作时，仅折叠式偶极天线工作，并且几乎不从缝隙天线产生辐射。
[0146]而且，对于图1OB所示的VSWR特性，在IGHz的工作频率处获得大约1.2的非常合适的值，作为最小值。
[0147]如上所述，在天线装置200作为折叠式偶极天线工作时，应当理解，折叠式偶极天线与缝隙天线之间的相关性非常低。
[0148]图1lA至图1lB是例示在根据第二实施方式的天线装置200作为缝隙天线工作时获得的X-Y平面上的指向性图案和VSWR特性的示意图。
[0149]图1lA至图1lB例示用将天线装置200中的折叠式偶极天线的工作频率设置为IGHz的电磁场模拟获得的结果。在图1lA中，用实线指定φ分量中的增益，并且用虚线指定Θ分量中的增益。
[0150]如图1lA所示，X-Y平面上缝隙天线的指向性图案表示用虚线指定的Θ分量中的高增益，其值大约是OdBi至+5dBi。而且，用实线指定的Φ分量中的增益较低，为大约-23dBi。
[0151]因此，确认在天线装置200作为缝隙天线工作时，仅缝隙天线工作，并且几乎不从折叠式偶极天线产生辐射。
[0152]而且，对于图1lB所示的VSWR特性，在IGHz的工作频率处获得大约1.2的非常合适的值，作为最小值。
[0153]如上所述，在天线装置200作为缝隙天线工作时，应当理解，缝隙天线与折叠式偶极天线之间的相关性非常低。
[0154]凭借根据第二实施方式的如上所述的天线装置200，可以通过转换开关271-274，来配置具有低相关性的折叠式偶极天线和缝隙天线。[0155]如图5所示，折叠式偶极天线是包括天线元件210的元件212和214以及天线元件220，并且具有元件212的另一端212B和元件214的一端214A作为电力馈送部(第一电力馈送部)的天线。
[0156]还如图5所示，缝隙天线是包括天线元件210的元件211-215以及接地元件230在边缘线231 —侧上的部分，并且通过通孔250馈送有电力的天线。
[0157]如上所述，天线装置200中实现的折叠式偶极天线和缝隙天线共享根据第二实施方式的天线元件210 (至少元件212和214)。
[0158]即，根据第二实施方式，通过共享折叠式偶极天线(其长度方向沿X轴方向)和缝隙天线(其长度方向沿X轴方向)之间的部分并且将它们沿Z轴方向放置为彼此相邻，来获得天线装置200。
[0159]换言之，通过组合(或合并)折叠式偶极天线(其长度方向沿X轴方向)和缝隙天线(其长度方向沿X轴方向)的部分并且将它们沿Z轴方向放置为彼此相邻，来获得天线装置200。
[0160]由此，天线装置200实现为更小，其中可交替实现折叠式偶极天线和缝隙天线。
[0161]因此，根据第二实施方式，可以提供旨在可以更小的天线装置200。换言之，根据第二实施方式，可以提供旨在可以更小并且能够作为折叠式偶极天线或缝隙天线交替工作的天线装置200。
[0162]因此，通过转换根据第二实施方式的天线装置200中的开关271-274，可以与折叠式偶极天线和缝隙天线执行基于分集的无线通信。
[0163]凭借根据第二实施方式的天线装置200，因为其较小并且在用于分集的两个天线(折叠式偶极天线和缝隙天线)之间具有低相关性，所以可以执行非常优选的通信并且有助于节省空间。
[0164]因此，例如，其适用于配置接收要由节点(无线终端)检测的信息的无线传感器网络的用途。这里，根据第二实施方式的天线装置200由于与根据第一实施方式的天线装置100相比用于分集的两个天线(折叠式偶极天线和缝隙天线)之间具有更低的相关性，所以非常适用于配置无线传感器网络等这样的用途。
[0165]这里，在减小天线装置200的尺寸方面，一个影响因素是将折叠式偶极天线的长度方向上的中心位置设置为与缝隙天线的长度方向上的中心位置一致。然而，这些中心位置不必彼此一致。
[0166]要注意的是，在本实施方式中，折叠式偶极天线被配置为使得其具有元件212的另一端212B和元件214的一端214A作为电力馈送部(第一电力馈送部)。元件212的另一端212B和元件214的一端214A在相对于Z轴彼此线对称的位置，并且位于折叠式偶极天线的长度方向(X轴方向)上的中心。
[0167]然而，折叠式偶极天线的电力馈送点可以布置在从长度方向上的中心朝向X轴正方向或X轴负方向平移的偏移位置。例如，这可以通过在不改变元件211-215的形状的情况下平移通孔251-252的位置，或者使元件211-215的形状相对于X轴不对称来实现。
[0168]而且，折叠式偶极天线的电力馈送部(第一电力馈送部)可以布置在天线元件220处。这将在第三实施方式中描述。
[0169]而且，在本实施方式中，虽然描述了缝隙天线的电力馈送部(第二电力馈送部)布置在天线元件210的元件211处，但是缝隙天线的电力馈送部(第二电力馈送部)可以布置在沿X轴方向的任意位置。
[0170]S卩，缝隙天线的电力馈送部(第二电力馈送部)可以布置在天线元件211-215的任意位置。例如，这可以通过改变通孔250的位置来实现。
[0171]而且，缝隙天线的电力馈送部(第二电力馈送部)可以布置在接地元件230的边缘线231中或者边缘线231附近。
[0172]而且，在本实施方式中，虽然开关没有布置在缝隙天线的电力馈送部(第二电力馈送部)与RF模块260之间，但是开关可以布置在缝隙天线的电力馈送部(第二电力馈送部)与RF模块260之间。
[0173]而且，在本实施方式中，折叠部220B与折叠部220D之间沿X轴方向的长度比元件211的折叠部211C与元件215的折叠部215C之间沿X轴方向的长度短。
[0174]然而，通过适当改变天线元件210 (元件211-215)和天线元件220的形状，折叠部220B与折叠部220D之间沿X轴方向的长度可以设置为比元件211的折叠部211C与元件215的折叠部215C之间沿X轴方向的长度长。而且，长度可以被设置为彼此相等。
[0175]而且，在本实施方式中，天线元件210-220和接地元件230具有如图5所示的形状(图案)。
[0176]然而，如上所述，天线元件210-220和接地元件230的形状(图案)不限于上面所描述的，而可以是其它形状，只要折叠式偶极天线和缝隙天线具有相同的长度方向，并且折叠式偶极天线和缝隙天线被配置为具有沿该方向的共享部分即可。
[0177]〈第三实施方式〉
[0178]图12是例示根据第三实施方式的天线装置300的示意图。
[0179]根据第三实施方式，天线装置300具有根据第二实施方式的天线装置200中的折叠式偶极天线的电力馈送部(第一电力馈送部)，其布置在天线元件220 —侧。
[0180]下文中，将主要描述与根据第二实施方式的天线装置200的差异。而且，与根据第二实施方式的天线装置200中基本相同的配置元件被分配有相同的数字标号，并且可以省略它们的描述。
[0181]根据第三实施方式的天线装置300包括电路板201、天线元件310-320、接地元件230 和开关 371-372。
[0182]天线元件310包括元件311-313。
[0183]天线元件310 (元件311-313)和天线元件320用于配置缝隙天线和折叠式偶极天线，通过后面要描述的开关来转换到缝隙天线和折叠式偶极天线的连接。
[0184]缝隙天线被配置有天线元件310的元件311-313和接地元件230。而且，折叠式偶极天线被配置有天线元件310的元件312和天线元件320。
[0185]这里，将描述天线元件310的配置。如上所述，天线元件310包括元件311-313。天线元件310是第一元件的示例。
[0186]元件311是在平面图中具有L形形状的导体，并且与根据第二实施方式的天线装置200的元件211基本相同。元件311的一端31IA与接地元件230的角部230A连接，并且另一端31IB沿X轴负区域布置在元件312的一端312A附近。元件311在位于一端31IA与另一端31IB之间的折叠部31IC处被折叠。[0187]而且，通孔250在比用于向天线元件310馈送电力的另一端31IB稍偏向X轴负方向的位置(更靠近一端311A)与元件311连接。元件311与通孔250连接的点是第二电力馈送部的示例。
[0188]元件312的一端312A在元件311的X轴正方向上布置在另一端311B的附近，并且另一端312B布置在元件313的一端313A的附近。
[0189]元件312是沿着X轴延伸的线形导体。元件312具有合并根据第二实施方式的元件212、213和214的构造。因此，元件312的一端312A的位置与根据第二实施方式的元件212的一端212A (参见图5)的位置相同。而且，元件312的另一端312B的位置与根据第二实施方式的元件214的另一端214B (参见图5)的位置相同。
[0190]元件313的一端313A沿X轴正方向布置在元件312的另一端312B的附近，并且另一端313B与接地元件230的角部230B连接。元件313是L形导体，并且布置在相对于Z轴与元件311线对称的位置。即，元件313与根据第二实施方式的元件215 (参见图5)基本相同。
[0191]元件313在位于一端313A与另一端313B之间的折叠部313C处被折叠。这里，与元件311不同，元件313不设置有电力馈送部。
[0192]在上述天线元件310中，元件311的折叠部31IC与折叠部313C之间沿X轴方向的长度被设置为根据第三实施方式的天线装置300的工作频率的波长(λ )的一半。
[0193]天线元件320包括元件321-322。天线元件320具有通过将根据第二实施方式的天线元件220 (参见图5)的形状在沿X轴方向的中心处划分为两部分(划分为元件321-322)而获得的形状。
[0194]天线元件320是第二元件的示例，其在平面图中相对于天线元件310在接地元件230的相对侧上沿着天线元件310布置。
[0195]天线元件321是从一端32IA沿Z轴正方向略微延伸、在折叠部32IC沿X轴正方向转动90度并且到达另一端321Β的L形导体。另一端321Β在元件322沿X轴负方向的一端322Α的附近比Z轴更靠近X轴负方向。
[0196]元件322的一端322Α位于元件321沿X轴正方向的另一端321Β的附近。元件322是从一端322Α沿X轴正方向延伸、在折叠部322C沿Z轴负方向转动90度并且到达另一端322Β的L形导体。
[0197]元件321-322具有相对于Z轴彼此线对称的形状(图案)。
[0198]在上述天线元件320中，元件321的折叠部321C与折叠部322C之间沿X轴方向的长度被设置为根据第三实施方式的天线装置300的工作频率的波长(λ )的一半。
[0199]在根据第三实施方式的天线装置300中，元件321的另一端321Β和元件322的一端子322Α分别经由布置在电路板201背面的布线部364-365和通孔351-352连接到平衡转换器261。
[0200]根据第二实施方式，布线部364-365和通孔351-352分别对应于焊盘264-265和通孔251-252(参见图5)，并且沿Z轴正方向移动，以与天线元件320的元件321-322连接。
[0201]S卩，在根据第三实施方式的天线装置300中，天线元件320的元件321的另一端321B和元件322的一端322A是第一电力馈送部。
[0202]这里，根据第三实施方式的天线装置300不包括对应于根据第二实施方式的天线装置200中的焊盘241-242的焊盘。
[0203]根据第三实施方式的天线装置300包括两个开关371-372。对于开关371-372，与根据第二实施方式的开关271-274类似，例如，可以使用SPDT开关。开关371-372是连接部的示例。
[0204]开关371将元件312的一端312A与元件311的另一端311B和元件321的一端32IA中的一个连接。
[0205]开关372将元件312的另一端312B与元件313的一端313A和元件322的另一端322B中的一个连接。
[0206]当配置折叠式偶极天线时，开关371将元件312的一端312A与天线元件321的一端321A连接。而且，开关372将元件312的另一端312B与元件322的另一端322B连接。
[0207]这样，折叠式偶极天线被配置为包括天线元件310的元件312以及天线元件320的元件321-322，并且具有元件312的另一端312B和元件322的一端322A作为电力馈送部(第一电力馈送部)。另一端321B和一端322A分别通过通孔351-352、布线部364-365、平衡转换器261和同轴电缆266从RF模块260馈送有电力。
[0208]通过将作为第一元件的示例的天线元件310的第一端部(元件312的一端312A)和第二端部(元件312的另一端312B)分别与作为第二元件的示例的天线元件320的第一端部(元件321的一端321A)和第二端部(元件322的另一端322C)连接，来配置折叠式偶极天线。
[0209]而且，折叠式偶极天线通过经由通孔351-352、布线部364-365、平衡转换器261和同轴电缆266从RF模块260向元件321-322供应相位彼此相反的高频信号而馈送有电力。
[0210]折叠式偶极天线的偏振指向水平偏振波(X轴方向)，以获得沿与折叠式偶极天线的长度方向平行的方向的偏振波。折叠式偶极天线的长度方向沿X轴方向。换言之，折叠式偶极天线的长度方向是从元件312的折叠部321C朝向元件322的折叠部322C的方向，或者与其相反的方向。而且，折叠式偶极天线的长度方向是天线元件310的元件312延伸的方向。
[0211]而且，在配置缝隙天线时，开关371将元件312的一端312A与元件311的另一端311B连接。而且，开关372将元件312的另一端312B与元件313的一端313A连接。
[0212]这样，缝隙天线被配置为包括天线元件310的元件311-313以及接地元件230在边缘线231 —侧上的部分，并且通过通孔250馈送有电力。
[0213]通过将作为第一元件的示例的天线元件310的第一端部(元件311的一端311A)和第二端部(元件313的另一端313B)与作为接地板的示例的接地元件230连接，来配置缝隙天线。
[0214]而且，缝隙天线通过经由通孔250、焊盘262和同轴电缆263从RF模块260向元件310供应高频信号而馈送有电力。因为同轴电缆263的屏蔽线与接地元件230连接，所以缝隙天线的天线元件310和接地元件230在边缘线231 —侧上的部分从RF模块260供应有相位彼此相反的高频信号。
[0215]缝隙天线的偏振指向垂直偏振波(Z轴方向)，以获得沿与缝隙天线的长度方向正交的方向的偏振波。换言之，凭借缝隙天线，沿天线元件310的主要在元件311、312和313周围的部分(沿X轴方向延伸的部分)与接地元件230的边缘线231之间的方向产生偏振。[0216]如上所述，在根据第三实施方式的天线装置300中，通过配置有天线元件310-320和接地元件230的折叠式偶极天线获得的偏振方向(水平偏振波)与用缝隙天线获得的偏振方向(垂直偏振波)相差90度。
[0217]如上所述，天线装置300中实现的折叠式偶极天线和缝隙天线共享根据第三实施方式的天线元件310 (至少元件312)。
[0218]即，根据第三实施方式，通过共享折叠式偶极天线(其长度方向沿X轴方向)和缝隙天线(其长度方向沿X轴方向)之间的部分并且将它们沿Z轴方向放置为彼此相邻，来获得天线装置300。
[0219]换言之，通过组合(或合并)折叠式偶极天线(其长度方向沿X轴方向)和缝隙天线(其长度方向沿X轴方向)的部分并且将它们沿Z轴方向放置为彼此相邻，来获得天线装置300。
[0220]由此，天线装置300可以更小并且可以具有可交替实现的折叠式偶极天线和缝隙天线。
[0221]因此，根据第三实施方式，可以提供旨在可以更小的天线装置300。换言之，根据第三实施方式，可以提供旨在可以更小并且能够作为折叠式偶极天线或缝隙天线交替工作的天线装置300。
[0222]因此，通过转换根据第三实施方式的天线装置300中的开关371-372，可以与折叠式偶极天线和缝隙天线执行基于分集的无线通信。
[0223]如上所述，根据第三实施方式的天线装置300中包括的折叠式偶极天线和缝隙天线与根据第二实施方式的天线装置200中包括的折叠式偶极天线和缝隙天线类似。
[0224]因此，根据第三实施方式的天线装置300中包括的折叠式偶极天线和缝隙天线具有低相关性和良好的通信特性。
[0225]凭借根据第三实施方式的天线装置300，因为其较小并且在用于分集的两个天线(折叠式偶极天线和缝隙天线)之间具有低相关性，所以可以执行非常优选的通信并且有助于节省空间。
[0226]因此，例如，其适用于配置接收要由节点(无线终端)检测的信息的无线传感器网络的用途。这里，根据第三实施方式的天线装置300由于与根据第一实施方式的天线装置100相比用于分集的两个天线(折叠式偶极天线和缝隙天线)之间具有更低的相关性，所以非常适用于配置无线传感器网络等这样的用途。
[0227]这里，与根据第二实施方式的天线装置200类似，各种修改可以施加于根据第三实施方式的天线装置300。
[0228]上面已经详细描述了天线装置的实施方式。进一步地，本发明不限于这些实施方式，而是在不偏离本发明的范围的情况下可以进行各种变型和修改。而且，可以组合如上所述的实施方式的多个或所有元件。
【权利要求】
1.一种天线装置，该天线装置包括: 接地板； 第一元件，该第一元件被配置为沿着所述接地板的边缘线布置； 第二元件，该第二元件被配置为沿着所述第一元件布置在所述接地板的相对侧；连接部，该连接部被配置为将所述第一元件的第一端部和第二端部分别与所述第二元件的第一端部和第二端部连接，或者将所述第一元件的第一端部和第二端部与所述接地板连接； 第一电力馈送部，该第一电力馈送部被配置为，在所述第一元件和所述第二元件通过所述连接部彼此连接时，该第一电力馈送部在所述第一元件或所述第二元件的长度方向上的中间点馈送电力；以及 第二电力馈送部，该第二电力馈送部被配置为，在所述第一元件和所述接地板通过所述连接部彼此连接时，该第二电力馈送部向所述第一元件或所述接地板馈送电力。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，通过所述连接部连接的所述第一元件和所述第二元件构成折叠式偶极天线，并且通过所述连接部连接的所述第一元件和所述接地板构成缝隙天线。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述折叠式偶极天线和所述缝隙天线共享所述第一元件。
4.根据权利要求2或3所述的天线装置，其中，所述折叠式偶极天线的长度方向上的中心与所述缝隙天线的长度方向上的中心一致。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述连接部包括: 第一连接部，该第一连接部被配置为将所述第一元件与所述第二元件连接；以及 第二连接部，该第二连接部被配置为将所述第一元件与所述接地板连接。
6.根据权利要求1所述的天线装置，该天线装置还包括: 控制器，该控制器被配置为控制所述连接部的连接状态。
7.一种天线装置，该天线装置包括: 接地板； 第一元件，该第一元件被配置为沿着所述接地板的边缘线布置； 第二元件，该第二元件被配置为沿着所述第一元件布置在所述接地板的相对侧；以及连接部，该连接部被配置为将所述第一元件的第一端部和第二端部与所述接地板连接，或者将所述第一元件的第一端部和第二端部分别与所述第二元件的第一端部和第二端部连接； 其中，通过所述连接部连接的所述第一元件和所述接地板构成缝隙天线，并且通过所述连接部连接的所述第一元件和所述第二元件构成折叠式偶极天线。
【文档编号】H01Q3/00GK103811854SQ201310389571
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2012年11月5日
【发明者】石川颂平 申请人:富士通株式会社