CN101878561B - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明的天线装置，具有：基体材料(3)，设置有用于连接馈电线的馈电部(2)；天线元件(4)，与馈电部(2)连接；匹配电路部(5)，与馈电部(2)和天线元件(4)相连接并使天线元件(4)与馈电线的电抗相匹配；其中，天线元件(4)在作为开放端的顶端部分，具有呈环状形状且连接有无源部件(6a)～(6c)的阻抗控制部(7)。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种适用于汽车无钥匙操作系统等无线通信技术的天线装置。

本申请对2007年11月30日申请的特愿2007-311719号主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

近年来，以汽车无钥匙操作系统等无线通信为目的，人们正在研究利用图形天线(pattern antenna)的天线装置。作为使用图形天线的天线装置，以往一般使用在基板上以天线工作波长的1/4长度、以图形方式配置天线元件的单极天线。但是，因为该单极天线的天线整体在一个方向上较长，就开发了在中途将该单极天线弯曲使其小型化的逆L型天线。

并且，在所述逆L型天线中，因为与基板接地(GND)面平行的天线元件的水平部分之间发生的电抗成分具有电容性并且容量大，所以与50Ω的馈电线很难匹配。因此，以往为了使天线元件与50Ω馈电线的匹配变得容易，设计了所谓的逆F型天线。该逆F型天线在设置于天线元件中途的馈电部附近，设置有连接基板接地面和辐射元件的短截线(stub)。由此，消除所述电抗成分所具有的电容性，从而与50Ω馈电线的匹配变得容易。

如果考虑在该逆F型天线中实现小型化，由于在图形天线中特性改善比较困难，例如，像专利文献1中记载的技术那样，使用了采用电介质的片式天线也被提出。但是，即使是这样的逆F型天线，如果进行小型化，开放端部分的阻抗(impedance)变大，变得容易受到基板上的接地面、安装在天线周边的部件及人体等的影响。为了改善这一点，也考虑采用，通过使开放端部分终端化来降低阻抗，从而不易受到周边影响的环形天线(参考专利文献2)。

专利文献1：特开2005-210665号公报

专利文献2：特开2000-183631号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，所述现有技术中还残留有以下问题。即，在现有的环形天线中，虽然有价格低且不易受周边影响的优点，但由于其特性是由开口面积和有效长度而决定，因而存在难以进行高增益化、难以改善方向性等特性及难以进行小型化的不便。

本发明是鉴于所述问题而做出的，其目的是提供一种即使受到周边的影响也能够控制阻抗，并能够调节到期望的频率，并且可以实现特性改善及小型化的天线装置。

解决问题方法

本发明为了解决所述问题采用以下结构。即，本发明天线装置其特征在于，具有：基体材料，设置有用于连接馈电线的馈电部；天线元件，与所述馈电部连接；匹配电路部，与所述馈电部和所述天线元件相连接并使所述天线元件与所述馈电线的电抗相匹配，所述天线元件在作为开放端的顶端部分，具有呈环状且连接有无源部件的阻抗控制部。

一直以来，开放型天线元件由于顶端的阻抗变大，因而容易受到周边部件等的影响，但在本发明的天线装置中，由于天线元件在作为开放端的顶端部分，具有呈环状(loop状)且连接有电容器或者电感的无源部件的阻抗控制部，因此，包括无源部件的阻抗控制部整体发挥天线开放元件的作用，就能控制顶端的阻抗。因此，在该天线装置中，能与无源部件的设置和阻抗控制部的形状等相应地调节到期望的频率，且能实现特性改善及小型化。

另外，本发明的天线装置，其特征在于，所述阻抗控制部，以通过互相隔开间隔而连接的多个所述无源部件而被分隔成多个的方式而构成。即，该天线装置中，由于阻抗控制部以通过互相隔开间隔而连接的多个所述无源部件而被分隔成多个的方式构成，通过适当设定无源部件的分隔位置，能得到延长方向和长度等被适当分隔配置的多个天线元件，进而能降低接地面及周边部件等的影响。

并且，本发明的天线装置，其特征在于，所述阻抗控制部围绕在所述基体材料上设置的其他电路而配置。即，由于该天线装置中，阻抗控制部以围绕在所述基体材料上设置的其他电路的方式而配置，因此能够尽量大地设定开口面积。

发明效果

通过本发明取得以下效果。即，根据本发明的天线装置，由于天线元件在作为开放端的顶端部分，具有呈环状且连接有无源部件的阻抗控制部，因而能够实现顶端的阻抗控制，从而能调节到期望的频率，并且能得到良好的天线特性。从而，由于本发明的天线装置不易受周边影响，并能实现特性改善及小型化，因而适合使用于搭载在汽车等的无线通信系统，特别是使用于无钥匙操作系统中的接收天线装置、发送天线装置、接收发送天线装置中的任一个装置。

附图说明

图1为在本发明天线装置的一个实施方案中，表示天线装置的平面图。

图2为本实施方案的天线装置的等效电路图。

图3为在本实施方案的天线装置中，实际测定极化波及方向性时的等效电路图。

图4为在本实施方案的天线装置中，表示实际测定极化波及方向性时的方向性图的图表。

图5为表示作为本发明天线装置比较例而使用逆F型天线图形的例子的装置平面图，和测定其极化波及方向性时的等效电路图。

图6为在使用逆F型天线图形的比较例中，表示实际测定极化波及方向性时的方向性图的图表。

图7为表示作为本发明天线装置比较例而使用环形天线图形的例子的装置的平面图，和测定其极化波及方向性时的等效电路图。

图8为在使用环形天线图形的比较例中，表示实际测定极化波及方向性时的方向性图的图表。

附图标记说明

1...天线装置，2...馈电部，3...基体材料，4...天线元件，5...匹配电路部，6a～6c...无源部件，7...阻抗控制部，8...其他电路

具体实施方式

接下来，参照图1至图8对本发明天线装置的一个实施方案进行说明。本实施方案中的天线装置1是，例如使用于搭载在汽车等的无线通信系统，特别是使用于无钥匙操作系统的接收天线装置、发送天线装置、接收发送天线装置，如图1及图2中所示，具有：设置有连接50Ω馈电线(图示略)的馈电部2的基体材料3；与馈电部2连接并在基体材料3上用铜箔等导体以图形方式形成的天线元件4；以及与馈电部2和天线元件4连接并设置于基体材料3上的、用于使天线元件4和馈电线电抗相匹配的匹配电路部5。此外，所述天线元件4在作为开放端的顶端部分，具有呈环状(loop状)并连接有无源部件6a～6c的阻抗控制部7。

此外，所述无钥匙操作系统是指如下系统：驾驶者等仅仅携带被称作无钥匙操作钥匙的具有无线通信功能的钥匙，接近汽车至无线操作范围时，通过在钥匙与设置在汽车车体侧的接收天线装置之间通过无线通信进行ID代码核对，能够进行汽车车门及后备箱等的上锁、解锁操作(所谓的无钥匙进入系统)，以及启动发动机操作等。

所述基体材料3例如是布线基板或电路板，在其上或下面形成有图中未示出的无线通信电路和电子控制单元(ECU)等的其他电路8。另外，如图2所示，所述匹配电路部5构成设置有一段或多段由多个电感L或电容C构成的π型LC电路的电路结构。该匹配电路部5相当于以往的逆F型天线中实现从馈电部到短截线为止匹配的部分。所述阻抗控制部7是天线元件4的开放元件部分，围绕在基体材料3上设置的其他电路8以长方形配置。此外，阻抗控制部7优选比期望频率的波长更长。

所述阻抗控制部7以通过互相隔开间隔而连接的3个无源部件6a～6c而被分隔成多个的方式构成。即，如图2所示，天线元件4包括：第1元件9a，其是从匹配电路部5至阻抗控制部7的天线图形；阻抗控制部7，该阻抗控制部7包括：第2元件9b，其是无源部件6a和无源部件6b之间的天线图形；第3元件9c，其是无源部件6b和无源部件6c之间的天线图形；第4元件9d，其是无源部件6c和无源部件6a之间的天线图形。

即，阻抗控制部7被分隔成第2元件9b～第4元件9d三个，天线元件4被分隔成第1元件9a～第4元件9d四个。

所述无源部件6a～6c是一般使用的电感或者电容器的无源元件。即，随着通过连接这些无源部件6a～6c构成的阻抗控制部7的电感成分等的变化，能够调节到期望的频率。这些无源部件6a～6c，需要与阻抗控制部7的纵向及横向的位置关系相对应地设计其连接位置。如果像本实施方案这样在3个位置设置无源部件6a～6c，就以图1所示的位置关系设置，与阻抗控制部7的纵向及横向分别连接。此外，在本实施方案中，将无源部件6a～6c在阻抗控制部7内进行了串联，但也可以进行并联。

接下来，表示本实施方案的天线装置的实际的极化波和方向性的测定结果。此外，如图2所示，设定匹配电路部5及无源部件6a～6c的静电容量分别是13pF、8pF、5pF及7pF。在图4中示出此时的方向性图形。

另外，为了比较，如图5所示，以在基体材料3上通过图形天线形成逆F型天线图形11的例子，将同样测定的结果表示在图6中。并且，如图7所示，以在基体材料3上通过图形天线形成环形天线图形21的例子，将同样测定的结果表示在图8中。该环形天线图形21的开口面积及形状，设定为与本实施方案中的阻抗控制部7的开口面积及形状相同。此外，与这些比较例中的匹配电路部5及天线图形相连接的无源部件6d、6e的静电容量或者电感分别表示在图5及图7中。

如图6所示，可知在所述逆F型天线图形11的比较例中，天线增益在较低的水平上，具体地，水平极化波时天线增益为-15.67dBi，垂直极化波时天线增益为-12.77dBi。并且，如图8所示，在所述环形天线图形21的比较例中，天线增益，水平极化波时为-14.08dBi，垂直极化波时为-12.68dBi，根据两极化波从整体水平上看，相对于逆F型天线图形11的比较例，几乎没什么改善。

相对于这些比较例，如图4所示，可知在本实施方案的天线装置1中，天线增益，水平极化波时为-8.78dBi，垂直极化波时为-9.318dBi，两极化波都不到-10dBi，有3～5dBi的改善，并且方向性也改善至接近于无方向性的水平。这样，在本实施方案中，通过在开放部分的阻抗控制部7中适当设定电感成分等，不用扩大开口面积或有效长度，能够进行相应于周边状况的特性改善。

因此，在本实施方案的天线装置1中，由于天线元件4在作为开放端的顶端部分，具有呈环状(loop状)且连接有无源部件6a～6c的阻抗控制部7，因此，包括无源部件6a～6c的阻抗控制部7整体发挥天线的开放元件的作用，从而能够控制顶端的阻抗。因此，在该天线装置1中，能够与无源部件6a～6c的设定或阻抗控制部7的形状等相应地调节到期望的频率，且能够实现特性改善及小型化。

另外，阻抗控制部7以通过互相隔开间隔而连接的多个无源部件6a～6c而被分隔成多个的方式构成，因此通过适当设定无源部件6a～6c的分隔位置，就能得到，作为延长方向和长度等被适当分隔配置的多个天线元件第2元件9b～第4元件9d，进而能够降低接地面及周边部件等的影响。进而，阻抗控制部7以围绕在基体材料3上设置的其他电路8的方式而配置，因此能够尽量大地设定开口面积。

另外，本发明不限定于所述实施方案，在不背离本发明宗旨范围内能够进行各种变更。例如，所述第1元件9a，通过调整其长度能够改善天线的特性，不仅是所述实施方案的第1元件9a那样的直线状图形，也可以采用弯曲形状等能调整长度的图形。

另外，作为天线元件的形成方法，也可以采用以下方法：在基体材料上粘贴导体而形成的方法，在基体材料上用混合了导体粉的墨来印刷而形成的印刷电路板技术，在基体材料上蒸镀导体后通过蚀刻等除去不要的部分的光刻法技术，或者在基体材料上立起设置导线并弯曲成期望形状的技术等。

Claims (3)

1.一种天线装置，其特征在于，具有：基体材料，设置有用于连接馈电线的馈电部；天线元件，与所述馈电部连接；匹配电路部，与所述馈电部和所述天线元件相连接并使所述天线元件与所述馈电线的电抗相匹配，所述天线元件在作为开放端的顶端部分，具有呈环状形状且连接有无源部件的阻抗控制部。

2.权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述阻抗控制部以通过互相隔开间隔而连接的多个所述无源部件而被分隔成多个的方式构成。

3.权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述阻抗控制部围绕在所述基体材料上设置的其他电路而配置。

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