天线装置的制作方法

1.本发明涉及天线装置。


背景技术：

2.在第五代(5g)移动通信系统(5th generation mobile communication system)中，新增了全球方向的辐射功率占用率作为天线及无线通信性能的评估指标，3gpp(3rd generation partnership project，第三代合作伙伴计划)中已研究了标准值。随着该评估指标的导入，使天线波束扫描时的辐射功率达到规定特性的面积比率，即球面覆盖(spherical coverage)特性的提高变得重要。
3.专利文献1公开了如下结构，该结构是通过在便携式终端的周围配置多种天线元件来提高球面覆盖。
4.专利文献2公开了如下结构的一例，该结构是对于受到相位差馈电的阵列天线设置反射镜，使天线指向性相对于天线基板向水平方向辐射。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：实用新型注册第3212787号公报
8.专利文献2：日本特开平2-179103号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的问题
10.专利文献1的结构中，需要配置多种天线元件以及需要复杂的馈电结构，在成本及安装面积方面有研究的余地。专利文献2的结构中，天线的辐射方向受到反射镜的开口面方向限制，因此，无法有效提高球面覆盖。
11.本发明的非限定性的实施例有助于提供如下技术，该技术能够通过简单的结构来扩大阵列天线的指向性控制范围，从而能够提高球面覆盖特性。
12.解决问题的方案
13.本发明中的天线装置包括：阵列天线，其具有沿着某个方向排列的多个天线元件；以及反射镜，其设置在与如下天线元件在所述方向上隔开规定距离的位置，该天线元件是所述多个天线元件中位于两端的天线元件中的一个天线元件。
14.应予说明，这些总括性的或具体的方式可由系统、装置、方法、集成电路、电脑程序或记录介质实现，也可由系统、装置、方法、集成电路、电脑程序及记录介质的任意的组合实现。
15.发明效果
16.根据本发明，能够通过简单的结构来扩大阵列天线的指向性控制范围，因此，能够提高球面覆盖特性。
17.本发明的一个实施例的更多优点和效果将通过说明书和附图予以阐明。这些优点
和/或效果分别由若干个实施方式、以及说明书及附图所记载的特征提供，但未必需要为了获得一个或一个以上的相同的特征而全部提供。
附图说明
18.图1是表示本发明实施方式1的天线装置的结构的一例的立体图。
19.图2是表示本发明实施方式1的天线装置的动作的一例的立体图。
20.图3是表示本发明实施方式1的反射镜的配置的一例的图。
21.图4是表示本发明实施方式1的天线装置在馈电相位差为0度时的辐射模式的一例的图。
22.图5是表示本发明实施方式1的天线装置在馈电相位差为150度时的辐射模式的一例的图。
23.图6是表示本发明实施方式2的天线装置的结构的一例的立体图。
24.图7是表示本发明实施方式3的天线装置的结构的一例的立体图。
25.图8是表示本发明实施方式4的天线装置的结构的一例的立体图。
26.图9是表示本发明实施方式5的天线装置的结构的一例的立体图。
具体实施方式
27.以下，适当地参照附图来详细地说明实施方式。但是，有时会省略过于详细的说明。例如，有时省略已广为人知的事项的详细说明或对于实质上相同的结构的重复说明。这样做的理由在于，避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员容易理解。
28.此外，提供附图及以下的说明的目的在于使本领域技术人员充分理解本发明，并无由此对权利要求书所记载的主题进行限定的意图。
29.(实施方式1)
30.使用图1～图5对实施方式1进行说明。
31.[1-1.结构]
[0032]
图1是表示本发明实施方式1的天线装置100的结构的一例的立体图。天线装置100包括形成于单层或多层的电介质基板101正面的多个阵列天线元件102-k(例如，k＝1、2、3或4。以下，也一并称为“阵列天线102”)、分别连接于多个阵列天线元件102-k的相位器(未图示)、以及垂直或大致垂直地配置在电介质基板101上的反射镜104。在电介质基板101的背面形成有gnd(ground，地)面(未图示)。
[0033]
各阵列天线元件102-k例如可以是被称为“贴片天线元件”或“微带天线元件”的平面天线元件。在图1的例子中，图示了四个方形贴片天线元件102-k，但阵列天线元件的数量不限于四个，只要是两个以上即可。
[0034]
[1-2.动作及效果]
[0035]
图2是表示本发明实施方式1的天线装置的动作的一例的立体图。以下，参照图2说明以上述方式构成的天线装置100的动作的一例。利用辐射方向α(实线)105、辐射方向γ(虚线)106及辐射方向β(点线)107，表示通过由相位器(未图示)产生的馈电相位差而受到控制的阵列天线的三个辐射方向。辐射方向α105是馈电相位差为150度时的辐射方向，辐射方向γ106是馈电相位差为0度时的辐射方向，辐射方向β107是馈电相位差为90度时的辐射
方向。如参照图4及图5在后文中所述，辐射方向γ106与对于阵列天线102的波束倾斜(倾斜)有效的最大的馈电相位差对应。
[0036]
辐射方向γ106例如是与电介质基板(以下，也仅称为“基板”)101的正面垂直或大致垂直的方向(换句话说，沿着z轴的正方向的方向)。辐射方向γ106的起点例如是阵列天线元件102-2与阵列天线元件102-3之间的基板101上的位置，其例如是相当于阵列天线102的长度(x轴方向)的中心的位置。此外，y轴对应于电介质基板101(或者，阵列天线102)的宽度方向。
[0037]
在多个阵列天线元件102-k之间的馈电相位差为150度的情况下，根据该馈电相位差，如图2所示，阵列天线102的主辐射方向是相对于基板101的正面的斜上方(换句话说，相对于辐射方向γ106向x轴的正侧偏移的方向)。
[0038]
若逐渐使馈电相位差小于90度，则阵列天线102的主辐射方向会向沿着基板101的正面的方向(x轴的正方向)靠近。例如，在馈电相位差为150度的情况下，如图2所示，阵列天线102的主辐射方向成为朝向反射镜104的曲面的方向。射入反射镜104的电波因反射镜104的曲面而向例如由实线箭头108表示的方向(换句话说，沿着基板101的正面的方向(x轴的负方向)反射。
[0039]
这样，改变(控制)阵列天线元件102-k之间的馈电相位差而将电波的主照射方向控制成向反射镜104入射的方向，由此，与不设置反射镜104的情况相比，能够扩大阵列天线102的指向性控制范围。
[0040]
图3是表示本发明实施方式1的反射镜的配置的一例的图。在图3中，表示了本发明的天线装置100与反射镜104之间的关系。在图3中，θa表示反射镜104的孔径角(deg)，反射镜104的高度(z方向)为d/2(mm)。此处，d表示反射镜104的孔径。f是反射镜104的焦距(mm)。c表示阵列天线102的长边方向的中心位置，其例如处于阵列天线元件102-2和阵列天线元件102-3的、相向的边的中心线上。因此，在该例子中，焦距f是从阵列天线102的长边方向的中心c到电介质基板101上的反射镜104的位置为止的距离。
[0041]
在图3所示的具有反射镜104的天线装置100中，利用相位器(未图示)来控制对于天线装置100的馈电相位，由此，如参照图4及图5在后文中所述，将阵列天线102的最大辐射方向的指向性控制范围扩展到沿着基板101的正面的方向(x轴的负方向)，结果是能够提高天线装置的球面覆盖。
[0042]
换句话说，以与天线装置100通过相位器的馈电相位所能够控制的最大的θa对应的方式，设计反射镜104的高度d/2(mm)。由此，在附加比用于将图5的(a)所示的最大辐射方向设为约-50度的馈电相位差90度更大的相位差的情况下(例如，在θa处于-50度与-90度之间时)，电波由反射镜104反射而向相反侧的水平方向(+90度侧)辐射，因此，能够使图5的(a)的最大辐射方向更接近于-90度，从而能够提高球面覆盖。
[0043]
反射镜104的反射面的形状例如是抛物线形状，但也可以是其他的曲面形状。换句话说，反射面的形状只要是能够通过反射，将相对于水平面倾斜地入射的电波的方向(入射方向)转换为沿着水平面的方向(出射方向)的形状即可。
[0044]
反射镜104只要在电介质基板101上的阵列天线102的长边方向的两端中的一端的附近，与该一端隔开规定的距离地配置即可。反射镜104越靠近阵列天线102，则反射镜104的高度d/2可设得越小，因此，优选地，使反射镜104尽可能靠近阵列天线102。另一方面，从z
方向观察时，反射镜104不覆盖阵列天线102的中心c，换句话说，条件是反射镜104的孔径角小于90度。
[0045]
图4是表示本发明实施方式1的天线装置在馈电相位差为0度时的辐射模式的一例的图。若与图3对比，则在图4的(a)及图4的(b)中，-90度是x轴的正方向，+90度是x轴的负方向，0度是z轴的正方向，180度是z轴的负方向。
[0046]
图4的(a)表示不具有反射镜的以往的天线装置在馈电相位差为0度时的辐射模式的一例，图4的(b)表示具有反射镜104的本发明实施方式1的天线装置100在馈电相位差为0度时的辐射模式的一例。图4的(a)所示的不具有反射镜的以往的天线装置中，在馈电相位差为0度时，0度方向成为最大辐射方向410。另一方面，图4的(b)所示的具有反射镜104的天线装置100中，在馈电相位差为0度时，0度方向成为最大辐射方向420，在这一点上，其与不具有反射镜104的天线装置相同。
[0047]
图5是表示本发明实施方式1的天线装置在馈电相位差为150度时的辐射模式的一例的图。若与图3对比，则在图5的(a)及图5的(b)中，-90度是x轴的正方向，+90度是x轴的负方向，0度是z轴的正方向，180度是z轴的负方向。
[0048]
图5的(a)表示不具有反射镜的以往的天线装置在馈电相位差为150度时的辐射模式的一例，图5的(b)表示具有反射镜104的本发明实施方式的天线装置100在馈电相位差为150度时的辐射模式的一例。图5的(a)所示的不具有反射镜的以往的天线装置中，在馈电相位差为150度时，约-50度方向成为最大辐射方向510。另一方面，图5的(b)所示的具有反射镜104的天线装置100中，在馈电相位差为150度时，+90度方向成为最大辐射方向520，这与不具有反射镜104的情况下的最大辐射方向即约-50度大不相同。
[0049]
可知与图5的(a)所示的不具有反射镜104的天线装置在馈电相位差为150度时的辐射模式相比，图5的(b)的馈电相位差为150度时的具有反射镜104的天线装置100的辐射模式接近于圆形。另外，可知与图4的(a)所示的不具有反射镜104的天线装置在馈电相位差为0度时的辐射模式相比，图4的(b)的馈电相位差为0度时的具有反射镜104的天线装置100的辐射模式接近于圆形。
[0050]
因此，具有反射镜104的本发明的天线装置100与不具有反射镜104的天线装置相比，在馈电相位差为0度及150度时，辐射模式更接近于圆形，天线装置100的球面覆盖有所提高。
[0051]
(实施方式2及实施方式3)
[0052]
使用图6及图7，分别对本发明的实施方式2及实施方式3进行说明。图6是表示本发明实施方式2的天线装置的结构的一例的立体图，图7是表示本发明实施方式3的天线装置的结构的一例的立体图。
[0053]
天线装置200的结构是将天线装置100中的反射镜104作为蜂窝天线205的一部分而共用的结构。图6的天线装置200与图7的天线装置300之间的不同点在于蜂窝天线205与蜂窝天线305的形状差异。从y方向观察时，图6所示的蜂窝天线205具有“l”形的立体形状，并采用如下结构，即，通过蜂窝天线205的一条边支撑反射镜104，并通过蜂窝天线205的另一条边而被设置在电介质基板101上。另一方面，图7所示的蜂窝天线305包括两个蜂窝天线结构部即蜂窝天线结构部305-1、305-2，且以与反射镜104成一体或与反射镜104接触的方式平面地构成在电介质基板101上。
[0054]
根据此种蜂窝天线205或蜂窝天线305的结构，以使两者成一体或接触的方式构成反射镜104和蜂窝天线，由此，可不设置用于支撑反射镜104的专用部件。因此，可构成球面覆盖特性提高且成本低或小型的天线装置200及天线装置300。
[0055]
此种蜂窝天线除了用于lte(long term evolution，长期演进)以外，还可以是用于无线lan(local area network，局域网)、gps(global positioning system，全球定位系统)或蓝牙(bluetooth)(注册商标)等用途的天线。
[0056]
(实施方式4)
[0057]
使用图8对实施方式4进行说明。图8是表示本发明实施方式4的天线装置400的结构的立体图。框体的一部分405例如是构成便携式无线终端的框体的一部分的部件。天线装置400的结构是将天线装置100中的反射镜104作为便携式无线终端的框体的一部分405而共用的结构。在图8所示的例子中，反射镜104设置在框体的一部分405的面上。反射镜104可与框体的一部分405成型为一体，或者也可以是成型为各自独立的部件后将反射镜104配置于框体的一部分405。根据此种结构，因为将框体的一部分405作为反射镜104的支撑部件而共用，所以无需为了反射镜104而设置专用的支撑部件，可构成球面覆盖特性提高且成本低或小型的天线装置400。
[0058]
此外，也可将蜂窝天线设置在框体的一部分405的一个面上，如以图6及图7所说明的那样，使该蜂窝天线与反射镜104一体化。
[0059]
(实施方式5)
[0060]
图9是表示本发明实施方式5的天线装置的结构的一例的立体图。图9中记载的天线装置500包括已说明的电介质基板101、阵列天线102及反射镜104，还包括能够用于lte(长期演进)或5g之类的无线通信的蜂窝天线505-1、505-2。
[0061]
蜂窝天线505-1、505-2各自例如由单极天线或倒f天线构成，且长度只要为与想要接收的频率对应的波长λ的大致四分之一(λ/4)即可。
[0062]
在该例子中，蜂窝天线505-1、505-2在电介质基板101上，隔着阵列天线102及反射镜104而配置在两侧。但是，也可以是，在电介质基板101的长边方向的单侧配置一个蜂窝天线。另外，也可以是，如参照图6及图7所说明的那样，将反射镜104与蜂窝天线505-1或蜂窝天线505-2成型为一体。
[0063]
通过采用图9所示的天线结构，例如能够在同一个电介质基板101上，紧凑地构成5g用天线、以及6ghz频段以下的5g用天线或4g以前的蜂窝天线，而且，因为针对5g用天线具有反射镜104，所以能够在紧凑或成本低的同时，提高球面覆盖特性。
[0064]
(其他实施方式)
[0065]
如上所述，作为本技术中公开的技术的示例，对实施方式1至5进行了说明。然而，本发明中的技术并不局限于此，也可以应用于进行修改、替换、附加、省略等后的实施方式。此外，也可以将上述实施方式1至5中说明的各结构要素组合起来，形成新的实施方式。
[0066]
本发明能够通过软件、硬件或在与硬件协作下的软件实现。
[0067]
在上述实施方式的说明中使用的各功能块部分地或整体地被实现为作为集成电路的lsi(large scale integration，大规模集成电路)，在上述实施方式中说明的各过程也可部分地或整体地由一个lsi或由lsi的组合控制。lsi可由各个芯片构成，也可以是以包含功能块的一部分或全部的方式由一个芯片构成。lsi也可包括数据的输入和输出。lsi根
据集成度的不同，也可以称为“ic(integrated circuit，集成电路)”、“系统lsi(system lsi)”、“超大lsi(super lsi)”、“特大lsi(ultra lsi)”。
[0068]
集成电路化的方法不限于lsi，也可由专用电路、通用处理器或专用处理器实现。另外，也可利用lsi制造后能够编程的fpga(field programmable gate array，现场可编程门阵列)、或可以对lsi内部的电路块的连接或设定进行重新构置的可重构处理器(reconfigurable processor)。本发明也可被实现为数字处理或模拟处理。
[0069]
再有，如果随着半导体技术的进步或者其他技术的派生，出现了代替lsi的集成电路化的技术，当然也可以利用该技术来实现功能块的集成化。还存在应用生物技术等的可能性。
[0070]
本发明可在具有通信功能的所有种类的装置、设备、系统(总称为“通信装置”)中实施。通信装置的非限定性的例子包括：电话(手机、智能手机等)、平板电脑、个人电脑(pc)(膝上型电脑、台式机、笔记本电脑等)、相机(数码照相机、数码摄像机等)、数码播放器(数码音频/视频播放器等)、可穿戴设备(可穿戴相机、智能手表、跟踪设备等)、游戏机、电子书阅读器、远程健康/远程医疗(远程保健/医学处方)设备、带有通信功能的交通工具或交通运输工具(汽车、飞机、轮船等)、以及上述各种装置的组合。
[0071]
通信装置并不限定于可携带或可移动的装置，也包含无法携带或被固定的所有种类的装置、设备、系统。例如包括：智能家居设备(家电设备、照明设备、智能电表或计量器、控制面板等)、自动售货机、以及其他可存在于iot(internet of things，物联网)网络上的所有“物体(things)”。
[0072]
通信除了包含通过蜂窝系统、无线lan(local area network，局域网)系统、通信卫星系统等进行的数据通信之外，还包含通过这些系统的组合进行的数据通信。
[0073]
另外，通信装置也包含与执行本发明中记载的通信功能的通信设备连接或连结的、控制器或传感器等设备。例如，包含产生执行通信装置的通信功能的通信设备所使用的控制信号或数据信号的控制器或传感器。
[0074]
另外，通信装置包含与上述非限定性的各种装置进行通信或对上述各种装置进行控制的基础设施设备，例如，基站、接入点、以及其他所有的装置、设备、系统。
[0075]
＜本发明的归纳＞
[0076]
本发明中的天线装置包括：阵列天线，其具有沿着某个方向排列的多个天线元件；以及反射镜，其设置在与如下天线元件在所述方向上隔开规定距离的位置，该天线元件是所述多个天线元件中位于两端的天线元件中的一个天线元件。
[0077]
本发明的天线装置的所述反射镜的位置是所述阵列天线的电波在所述阵列天线的电波的主辐射方向的角度范围的一部分中时所射入的位置，所述阵列天线的电波的主辐射方向根据所述天线元件之间的馈电相位差而发生变化，所述反射镜的反射面具有将所述主辐射方向相对于水平面倾斜的情况下的反射方向转换为沿着所述水平面的方向的曲面形状。
[0078]
本发明的天线装置的所述反射镜的孔径角小于90度。
[0079]
使用与所述阵列天线不同的其他天线或者所述其他天线的一部分来构成本发明的天线装置的所述反射镜。
[0080]
本发明的天线装置的所述反射镜由构成所述天线装置的部件支撑。
[0081]
本发明的天线装置的所述天线元件是平面天线。
[0082]
在2019年10月21日申请的特愿2019-191812的日本专利申请所包含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容，全部引用于本技术。
[0083]
工业实用性
[0084]
本发明例如可应用于进行无线通信的设备或终端。
[0085]
附图标记说明
[0086]
100、200、300、400、500 天线装置
[0087]
101 电介质基板
[0088]
102 阵列天线
[0089]
102-1～102-4 阵列天线元件
[0090]
104 反射镜
[0091]
205 蜂窝天线
[0092]
305-1、305-2 蜂窝天线
[0093]
405 框体的一部分
[0094]
505-1、505-2 蜂窝天线