天线的制作方法

1.本发明涉及天线。更具体地，本发明涉及单极天线。


背景技术：

2.在通过无线信号发送和接收信息的信息通信装置中，正在使用各种不同形状的天线(例如，专利文献1)。
3.引文列表
4.专利文献
5.ptl 1：jp2010-259048a。


技术实现要素：

6.技术问题
7.本技术的发明人认识到现有天线存在需要克服的问题，并且发现有必要对此采取措施。具体地，本技术的发明人发现以下问题。
8.例如，如图17所图示的，各种不同形状的天线在相关领域中是已知的。
9.例如，图17a图示了直型天线。图17b图示了其中远端部被折叠的折叠型天线。图17c图示了其中远端部被卷绕的涡旋型天线。图17a至图17c所图示的天线均被称为单极天线(1/4λ)。
10.图17d图示了以板状或平面状二维伸展的折返型(或折回型)单极天线(1/2λ)。
11.作为板状天线，例如专利文献1公开了一种在倾斜平面上具有用于连接同轴线缆的供电点的天线(参见专利文献1的图4)。
12.在相关领域中，需要减小天线的尺寸。然而，在专利文献1中公开的天线中，由于同轴线缆通过焊料等连接到供电点，因此对于减小尺寸存在物理限制。
13.此外，在专利文献1中公开的天线中，当同轴线缆连接到供电点时，天线特性可能由于来自同轴线缆的泄漏电流而改变并变得不稳定。此外，天线特性也可能由于焊料的附着而改变并变得不稳定。
14.鉴于上述问题设计了本发明。换言之，本发明的主要目的是提供一种减小尺寸并具有更稳定的天线特性的天线。
15.注意，专利文献1中公开的天线还具有如下问题，阻抗调节区域被限制在窄带并且取决于接地板间距离。因此，本发明的次级目的是提供一种阻抗调节区域不受限制的天线，或者一种不依赖于接地板间距离的天线。
16.问题解决方案
17.本技术的发明人试图通过在新的方向上处理而不是在现有技术的扩展上处理来解决上述问题。结果，已经设计出实现上述目的的天线的发明。
18.例如，如图1所图示的，已经考虑到，通过将天线分成从供电部(4)延伸或伸展到远端部(3)的第一延伸部(1)、天线的远端部(3)、和从远端部(3)延伸或伸展到接地部(5)的第
二延伸部(2)来立体地构造天线，特别地通过使用卷绕、折返等来立体地构造天线，可以实现天线特性的稳定。此外，根据这样的构造，可以提供用于接地(gnd)的多个接地部，并且已经考虑到通过多谐振也可以使天线特性更加稳定。此外，具有这种构造的天线，特别是包括可以作为腿部伸展的供电部(4)和多个接地部(5、6)的天线，例如可以直接放置在基板等上，并因此不需要使用同轴线缆等，并且已经考虑到可以更紧凑地设计该天线。
19.作为基于这些学习的深入研究的结果，本技术的发明人发现，可以将天线的尺寸减小到能够表面安装在例如计算机的基板上，具体地印刷电路板等，并且还发现，诸如辐射图案和阻抗之类的天线特性可以更加稳定。
20.在本公开中，提供了一种包括至少一个接地部和供电部的天线。本公开的天线包括从所述供电部延伸到所述天线的远端部的第一延伸部和从所述远端部延伸到所述接地部的第二延伸部。在本公开的天线中，第一延伸部、远端部和第二延伸部彼此立体结合。
21.发明的有益效果
22.在本公开中，获得了尺寸减小并且具有更稳定的天线特性的天线。此外，根据以上描述的构造，还获得了阻抗调节区域不限于窄带的天线、不依赖于接地板间距离的天线等。注意，本说明书中所描述的效果仅仅是说明性的而不是限制性的，并且可以提供额外的效果。
附图说明
23.图1是从供电部侧示意性地图示根据本公开的一个实施例的天线的示意性等距视图。
24.图2是从远端部侧示意性地图示根据本公开的一个实施例的天线的示意性等距视图。
25.图3是示意性地图示根据本公开的一个实施例的天线的示意图。
26.图4是从供电部侧示意性地图示根据本公开的一实施例的天线与支撑体在一起的示意性等距视图。
27.图5是从远端部侧示意性地图示根据本公开的一个实施例的天线与支撑体在一起的示意性等距视图。
28.图6是示意性地图示根据本公开的一个实施例的天线与支撑体在一起的示意图。
29.图7是从供电部侧示意性地图示根据本公开的另一实施例的天线的示意性等距视图。
30.图8是从远端部侧示意性地图示根据本公开的另一实施例的天线的示意性等距视图。
31.图9是从供电部侧示意性地图示根据本公开的另一实施例的天线与支撑体在一起的示意性等距视图。
32.图10是从远端部侧示意性地图示根据本公开的另一实施例的天线与支撑体在一起的示意性等距视图。
33.图11图示在第一示例中制造的单极天线(1/2λ)的形状和天线特性。
34.图12图示在第一比较例中制造的直型单极天线(1/4λ)的形状和天线特性。
35.图13图示在第二比较例中制造的折叠型单极天线(1/4λ)的形状和天线特性。
36.图14图示在第三比较例中制造的涡旋型单极天线(1/4λ)的形状和天线特性。
37.图15图示在第四比较例中制造的折返型单极天线(1/2λ)的形状和天线特性。
38.图16示出在第一示例以及第一比较例至第四比较例中制造的天线的频率[ghz]与阻抗[ω]之间的关系。
[0039]
图17是示意性地图示现有天线(a)至(d)的示意图。
具体实施方式
[0040]
本公开涉及包括至少一个接地部和供电部的天线，该天线具有从供电部延伸到天线的远端部的第一延伸部和从远端部延伸到接地部的第二延伸部，其中第一延伸部、远端部和第二延伸部彼此立体结合。在下文中，这样的天线被称为“本公开的天线”。
[0041]
例如，在图1中图示的根据本公开的一个实施例的天线(10)中，从供电部(4)延伸或伸展到远端部(3)的第一延伸部(1)、天线的远端部(3)和从该远端部(3)延伸或伸展到接地部(5)的第二延伸部(2)彼此连续地结合在一起以便被立体地构造。因此，本公开的天线是立体紧凑的并且可以进一步减小尺寸。
[0042]
本公开的天线具有这样的立体构造，使得天线特性可以更加稳定。
[0043]
在本公开中，“天线特性”一般是指天线的整体特性，并且具体地是指诸如包括定向增益、阻抗等辐射图案的特性。
[0044]
在本公开中，天线特性的“稳定”一般是指天线特性变化不大。例如，在天线特性是辐射图案的情况下，天线特性的稳定意味着天线是无方向性的，特别地，在天线特性是定向增益的情况下，稳定意味着天线具有其中在x-y平面中外形接近正圆的辐射图案。
[0045]
此外，在天线特性为阻抗的情况下，天线特性的稳定意味着例如被设定为目标的阻抗(例如，阻抗大于或等于25ω并且小于或等于55ω，优选地大于或等于45ω且小于或等于55ω)在期望频带或所需频带中被稳定地展示等。在本公开的天线中，优选地在宽频带(例如，小于或等于13ghz，优选地大于或等于6ghz且小于或等于9ghz)上形成包括被设定为目标的阻抗的带。
[0046]
可以通过例如天线的自支撑属性、形状稳定性等来进一步增强这种天线特性的稳定，特别是阻抗变化的稳定。
[0047]
因此，通过使天线特性稳定，可以在宽频带(例如，小于或等于13ghz，优选地大于或等于6ghz且小于或等于9ghz)中稳定地调节阻抗。换言之，可以提供其中阻抗调节区域不限于窄带的天线。
[0048]
此外，在本公开的天线中，可以通过提供多个接地部来实现多谐振，并且可以响应更宽的带，即宽带。
[0049]
例如，如图1所图示的，本公开的天线可以包括可以作为腿部伸展的供电部或供电点(4)和多个接地部或接地点(5、6)。通过包括这样的供电部和接地部，本公开的天线可以放置或安装在计算机等的基板上，具体地例如放置或安装在印刷电路板上。因此，本公开的天线不需要使用同轴线缆等，可以被设计得更加紧凑。
[0050]
通过具有这样的构造，本公开的天线可以减小尺寸，并且此外本公开的天线可以具有更稳定的天线特性。
[0051]
注意，本公开的天线不限于所图示的实施例。
[0052]
在本公开中，“天线”是指能够将电流与无线电波或电磁波相互转换的零件或设备或装置。在本公开中，天线优选地为单极天线。通过采用单极天线可以进一步降低制造成本。
[0053]
本公开的天线优选地由导体构造。导体的示例包括例如金属和/或合金等。在金属和/或合金中所包含的金属元素的示例包括例如铜(cu)、铝(al)、铁(fe)、锌(zn)等。对于导体，优选地使用选自由铜、铝、不锈钢和黄铜(有时被称为例如黄铜或黄铜)组成的组中的至少一种类型。本公开的天线特别优选地由黄铜材料来制造。
[0054]
在本公开的天线由诸如金属和/或合金等材料来构造的情况下，还可以设置镀层或表面处理层。镀层或表面处理层优选地含有诸如铬、镍等元素。
[0055]
本公开的天线可以由陶瓷等来构造。对于陶瓷而言优选地是具有高介电常数的陶瓷。例如，可以没有任何特别限制地使用能够用于芯片天线等的电介质陶瓷等。天线可以由金属和陶瓷的复合材料来构造。
[0056]
在本公开中，天线的每个构件(例如，供电部、接地部、延伸部和/或远端部等)优选地为板状，并且每个构件优选地彼此立体地组合。每个构件可以根据需要来弯折或折返。每个构件的厚度没有特别限制，并且例如为小于或等于1mm，优选地小于或等于0.5mm，更优选地大于或等于0.1mm且小于或等于0.4mm。每个构件的厚度可以是均匀的，或者可以是不均匀的。
[0057]
在本公开中，天线的“供电部”是指可以从外部结构供应电力或电能的点。供电部的形状没有特别限制。供电部优选地具有板形(参见图1)。供电部优选地连接到例如优选地基板、更具体地印刷电路板的供电线或供电布线。供电部优选地在与基板的接触部处具有沿着基板的表面形状的形状。供电部可以是单一的板状形状，或者可以不是板状形状。
[0058]
在本公开中，“板状”不限于完全平坦的板状形状，并且可以在至少一部分处具有弯曲部分、弯折部分和/或倾斜部分等。
[0059]
在本公开中，天线的“接地部”是指可以通过与外部结构接触而形成接地(gnd)的点或部分。接地部的形状和位置没有特别限制。接地部可以部分地从延伸部伸展，或者可以不从延伸部伸展。在接地部从延伸部伸展的情况下，接地部优选地具有板状形状(参见图1)。接地部优选地连接到例如基板，更具体地印刷电路板的gnd层或gnd布线。接地部优选地在与基板的接触部处具有沿着基板的表面形状的形状。每个接地部可以是单一的板状形状，或者可以不是板状形状。
[0060]
接地部可以设置在延伸部的任意边缘部处。接地部优选地设置在延伸部的下侧或底部的边缘部处。在这种情况下，设置在延伸部的边缘部处的接地部优选地在高度上与供电部匹配。
[0061]
在本公开中，天线的“远端部”是指在本公开的天线中在距供电部的最高位置处可以存在的部分或区域。换言之，它意味着在天线的高度方向(例如，图1中指示的za方向)上距供电部最高位置处可以存在的部分或区域。远端部的形状没有特别限制。远端部优选地具有板状形状(参见图1和图2)。
[0062]
在本公开中，“远端部”的高度(即，距供电部的距离和位置)没有特别限制。换言之，从“接地板”到“远端部”的距离(在下文中被称为“接地板间距离”)没有特别限制。基于以上构造，可以提供本发明中的不依赖于接地板间距离的天线。
[0063]
远端部优选地具有至少两个连接部，其中第一延伸部优选地结合或延续到一个连接部，并且第二延伸部结合或延续到另一个连接部(参见图1和图2)
[0064]
在本公开中，天线的“延伸部”是指可以通过结合或延续到天线的远端部(优选地，天线的远端部的连接部)而伸展的部分。
[0065]
本公开的天线可以具有至少两个延伸部。
[0066]
(1)从天线的供电部延伸到天线的远端部的部分或区域被称为“第一延伸部”或“第一部”。换言之，可以在天线的供电部与天线的远端部之间伸展的部分或区域被称为“第一延伸部”或“第一部”。
[0067]
(2)从天线的远端部延伸到天线的接地部的部分或区域被称为“第二延伸部”或“第二部”。换言之，可以在天线的远端部与天线的接地部之间伸展的部分或区域被称为“第二延伸部”或“第二部”。
[0068]
在本公开中，当“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”彼此立体结合时，这意味着“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”是非平面结合或连续的。换言之，这意味着“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”是非二维地结合或连续的。
[0069]
作为天线的立体形状，天线的整体形状(不包括供电部和接地部)优选地具有诸如立方体或长方体之类的盒状、诸如四棱柱形状的大致柱形(参见图3)。换言之，本公开的天线优选地具有俯视时为大致四边形的形状。在本公开中，“大致四边形”通常是指具有四个角的形状。因此，“大致四边形”也包括诸如正方形、矩形等其中全部四个角的角度为90
°
的四边形，以及诸如菱形、梯形之类的形状。角可以是被圆角的。
[0070]
作为天线的立体形状，天线的整体形状(不包括供电部和接地部)可以具有三棱柱的形状。换言之，本公开的天线可以具有俯视时为大致三角形的形状(未图示)。在本公开中，“大致三角形”通常是指可以被识别为具有三个角的三角形的形状。因此，“大致三角形”也包括具有被圆角的角的形状。
[0071]
作为天线的立体形状，天线的整体形状(不包括供电部和接地部)可以具有多棱柱的形状。换言之，本公开的天线可以具有俯视时为大致多边形的形状(未图示)。在本公开中，“大致多边形”通常是指可以被识别为具有五个或更多个角的多边形的形状。因此，“大致多边形”也包括具有被圆角的角的形状。此外，“大致多边形”例如可以具有俯视时为大致十字形、星形等几何形状。
[0072]
作为天线的立体形状，天线的整体形状(不包括供电部和接地部)可以具有大致圆柱的形状。换言之，本公开的天线可以具有俯视时为大致圆形的形状(未图示)。在本公开中，“大致圆形”通常是指可以被识别为圆形的形状。因此，“大致圆形”也包括诸如椭圆之类的形状。另外，可以采用其中一部分俯视时为大致圆形的形状，例如锁孔形状或包括多个大致圆形的形状。
[0073]
这种立体构造可以是或可以不是俯视时为线对称或点对称的形状。利用这种立体和三维的构造，可以实现天线的多谐振。天线特性更加稳定，并且通过天线的多谐振可以实现宽带中的谐振频率。
[0074]
在本公开的天线中，“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”的立体结合优选地使得第一延伸部和第二延伸部中的任一个定位在天线的远端部的两个连接部中的一个连接部处，并且第一延伸部与第二延伸部中的另一个定位在天线的远端部的两个连接部中的
另一个连接部处。换言之，天线的相应的远端部优选地借助于连接部定位在第一延伸部与第二延伸部之间。
[0075]“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”的立体结合可以包括“卷绕”。换言之，“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”可以通过“卷绕”而彼此立体地结合。
[0076]
在本公开中，“卷绕”是指“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”俯视时连续地结合并回旋。如图所示，卷绕包括例如“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”通过折叠而结合成具有俯视时为大致四边形的形状(参见图3)；例如“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”通过弯曲而结合成俯视时为大致圆形的形状(未图示)等等。换言之，“卷绕”包括通过弯折和弯曲而回旋，更具体地为螺旋形或涡旋形。
[0077]
在本公开中，“螺旋形”或“涡旋形”是指回旋伴随着在上下方向(z轴方向)上的移动或位移。
[0078]
例如，在图1所图示的根据本公开的一个实施例的天线(10)中，第一延伸部(1)和第二延伸部(2)通过折叠而连续地结合到两个连接部，换言之，结合到具有矩形形状的板状远端部(3)的两个短侧。
[0079]
第一延伸部(1)可以在供电部(4)与远端部(3)之间以大约90
°
的角度仅折叠一次。换言之，第一延伸部(1)可以俯视时具有为大致l形。因此，第一延伸部(1)可以与远端部(3)一起俯视时具有为大致u形。
[0080]
例如，第二延伸部(2)在接地部(5)与远端部(3)之间以大约90
°
的角度折叠两次。换言之，第二延伸部(2)可以具有俯视时为大致u形。因此，第二延伸部(2)也可以类似地与远端部(3)一起具有俯视时为大致u形。
[0081]
因此，在图示的形态中，第一延伸部(1)和第二延伸部(2)可以通过与远端部(3)一起“卷绕”而以螺旋形或涡旋形的形状彼此连续地结合。
[0082]“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”的立体结合可以包括“折返”。
[0083]
在本公开中，“折返”是指当从侧表面或在展开图中观察本公开的天线时，沿纵向方向(x轴方向或y轴方向)前进，进一步沿高度方向(或z轴方向)前进(即，上升或下降)，并且然后进行u形转弯，即“折返”，并且沿与纵向方向相反的方向前进。在本公开中，“折返”也被称为“折回”(参见图17d)。
[0084]
在本公开的立体结合中所包括的折返的数量没有特别限制。在远端部和第一延伸部的结合或结合体中可以包括折返。或者，在远端部与第二延伸部的结合或结合体中可以包括折返。
[0085]
例如，在图1所图示的形态中，在天线(10)的远端部(3)与第二延伸部(2)的结合或结合体中包括“折返”。
[0086]
通过包括这样的“卷绕”和/或“折返”，本公开的天线可以被设计得更小以在三维上紧凑。
[0087]
本公开的天线，特别地，“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”的立体结合优选地包括“卷绕”和“折返”两者。如果立体结合包括“卷绕”，则“第一延伸部”、“远端部”和“第二延伸部”俯视时为回旋，并且此外可以在回旋的同时沿上下方向(z轴方向，更具体地，za方向和/或zb方向)移动或位移。换言之，它们可以以螺旋形或涡旋形回旋。此外，它们可以沿上下方向(z轴方向，更具体地，za方向和/或zb方向)移动或位移，并且可以在x轴方向和/
或y轴方向上曲折，同时通过包括“折返”而回旋。换言之，它们可以在以螺旋形或涡旋形回旋的同时曲折。
[0088]
本公开的天线可以增加供电部与接地部之间的距离，并且可以通过包括这样的“卷绕”和/或“折返”来进一步稳定天线特性。
[0089]
本公开的天线优选地包括多个接地部。可以通过包括多个接地部来实现本公开的天线的多谐振，并且可以进一步稳定天线特性。通过设置多个接地部可以实现更稳定的宽带。
[0090]
在本公开的天线中，供电部和接地部优选地位于同一平面上。例如，如图1所示，供电部(4)从第一延伸部(1)朝向外侧伸展约90
°
的角度，并且接地部(5、6)分别从第二延伸部(2)朝向外侧伸展约90
°
的角度。供电部(4)和接地部(5、6)优选地具有板状的形状，且位于同一平面上。因此，如果本公开的天线包括与供电部(4)一起的至少两个接地部(5、6)，则天线可以是自支撑的。结果，天线特性，特别是阻抗变化进一步稳定。
[0091]
在本公开中，如果天线可以自支撑，则可以将天线放置或安装在基板上，更具体地安装在印刷电路板上。因此，不需要线缆，并且可以进一步减小尺寸。换言之，本公开的天线可以被用作表面安装部件。
[0092]
在本公开中，“表面安装部件”是指使用本领域中已知的表面安装技术(smt)可以安装在基板(例如，印刷电路板)上的部件或构件。“表面安装部件”有时也指表面安装器件(smd)。本公开的天线优选地通过smt能够自动地安装在诸如印刷电路板之类的基板上。
[0093]
在本公开中，“接地部”不仅可以通过表面安装来结合，而且还可以作为普通端子通过与其他结构体接合和/或配合来结合。
[0094]
本公开的天线还可以包括能够被定位在该天线的内侧的支撑体(参见图4至图6以及图9和图10)。
[0095]
通过将支撑体定位在天线的内侧可以防止天线的变形。因此，可以在尺寸方面进一步减小天线。此外，通过定位支撑体并提高形状稳定性和自支撑的属性，可以进一步稳定天线特性。
[0096]
支撑体的尺寸没有特别限制，并且例如在支撑体具有如图4至图6以及图9至图10所图示的四棱柱的形状的情况下，一侧的尺寸为例如小于或等于10mm，优选地小于或等于6mm，并且更优选地大于或等于1mm且小于或等于5mm。
[0097]
在本公开中，支撑体和天线优选地至少在一部分上彼此接触。支撑体和天线更优选地结合成一体。
[0098]
支撑体的形状没有特别限制。例如，根据天线的形状，支撑体优选地具有盒的形状，诸如立方体或长方体或四棱柱的形状。支撑体可以具有诸如三棱柱、多棱柱、圆柱等其他形状。
[0099]
支撑体的至少一个主表面优选地是平坦的(或平滑的或平坦的)。支撑体的“主表面”是指可以位于支撑体的顶端处的第一主表面和可以位于底部处的第二主表面。
[0100]
支撑体的“第一主表面”是指例如在za方向上本公开的天线的远端部可以位于的上表面或顶表面。
[0101]
支撑体的“第二主表面”是指例如在zb方向上本公开的天线的供电部和/或圆角部可以位于的下表面或底表面。
[0102]
当主表面是“平坦的”时，这意味着第一主表面和第二主表面中的任一个是至少平滑的(或平滑的)。换言之，当主表面是“平坦的”时，在第一主表面和第二主表面中的任何一个表面上都没有刻意形成的凹凸。
[0103]
例如，当支撑体的主表面是“平坦的”时，例如可以进一步有利于将本公开的天线放置到诸如基板之类的板状结构。支撑体的第一主表面(顶表面)优选地是平坦的。如果支撑体的第一主表面(顶表面)是平坦的，例如可以通过表面吸附将本发明的天线稳定地安装在基板等上。
[0104]
构造支撑体的材料没有特别限制。支撑体优选地由树脂(例如，聚碳酸酯(polycarbonate，pc)、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，pps)、聚酰胺(polyamide，pa)、间规聚苯乙烯(syndiotactic polystyrene，sps)、液晶聚合物(liquid crystal polymer，lcp)等)来构造。
[0105]
通过将电介质，特别是具有高介电常数的电介质，例如由具有高介电常数的树脂制成的电介质，定位在支撑体内部，可以进一步稳定天线特性。因此，在尺寸方面可以进一步减小本公开的天线。
[0106]
作为天线特性，本公开的天线稳定地具有在以下范围内的期望的频带或所需的频带：例如小于或等于13ghz、优选地大于或等于3ghz且小于或等于10ghz，更优选地大于或等于6ghz且小于或等于9ghz，并且特别优选地大于或等于6ghz且小于或等于8.5ghz。本公开的天线稳定地具有至少大于或等于6ghz且小于或等于9ghz的高带的频带，并且优选地被制成宽带。
[0107]
作为天线特性，本公开的天线稳定地在例如期望的频带或所需的频带中具有在大于或等于25ω且小于或等于55ω、优选地大于或等于45ω且小于或等于55ω的范围内的阻抗。本公开的天线在更优选地小于或等于13ghz，特别是大于或等于6ghz并且小于或等于9ghz的频带中具有例如大于或等于25ω且小于或等于55ω，优选地大于或等于45ω且小于或等于55ω的范围内的阻抗。本公开的天线优选地在大于或等于6ghz且小于或等于9ghz的频带中具有阻抗目标为50ω的峰值。通过取该范围内的阻抗值，本公开的天线可以响应于超宽带(uwb)中的通信。
[0108]
可以实现本公开的天线的多谐振，并且天线可以在各种不同的谐振区稳定地响应。本公开的天线优选地是高增益和非定向的。
[0109]
本公开的天线的应用没有特别限制。由于天线较小，并且具有更稳定的天线特性，因此本公开的天线可以安装在诸如汽车、混合动力汽车、电动汽车等车辆上；诸如智能手机、可穿戴装置等电子装置上，或者可以被用于与此类电子装置通信。
[0110]
因为在尺寸方面可以进一步减小天线，因此可以通过将本公开的天线定位在车辆的计算机(特别地，发动机控制单元(ecu))内部的基板上，或者定位在智能手机或可穿戴装置内部的基板上，来使用本公开的天线。
[0111]
作为更具体的应用，本公开的天线可以被用于例如近场通信(nfc)、近距离(例如，约1m)的高速通信、位置检测，特别是距离测量等。
[0112]
在本公开的天线定位在车辆的计算机(特别地，ecu)的基板上的情况下，该天线可以用于车辆的防盗、自动驾驶中的通信等。
[0113]
[制造方法]
[0114]
用于制造本公开的天线的方法没有特别限制。例如，在本公开的天线由诸如金属、合金等板状材料制造的情况下，可以通过简单地切割和弯折该板状材料来容易地制造天线。可以切割板状材料，并且可以通过焊接等来结合每个构件。
[0115]
在本公开的天线由电介质陶瓷制造的情况下，可以与芯片型陶瓷天线类似地制造天线。例如，使用在陶瓷领域中已知的印刷技术等，在具有耐热属性的支撑体上可以形成电介质陶瓷的天线。
[0116]
在下文中，将使用一些实施例为示例来描述本公开的天线，但是本公开的天线不限于此。
[0117]
[实施例]
[0118]
第一实施例
[0119]
在图1至图3中示出根据本公开的第一实施例的天线10。
[0120]
在各图中，将基于xyz坐标系来描述天线的形状，该xyz坐标系具有沿x-y平面的za-zb方向的法线作为z轴，该x-y平面平行于沿xa-xb方向的x轴和正交于x轴的沿ya-yb方向的y轴。为了便于解释说明，有时将za方向称为上侧，并且有时将zb方向称为下侧。另外，也可以将朝向xyz坐标系的中心的方向称为内侧方向，并且可以将远离该中心的方向称为外侧方向。
[0121]
例如，如图1所图示的，天线10包括第一延伸部1、第二延伸部2、远端部3、供电部4、第一接地部5(在本公开中，位于最远离供电部位置处的接地部被称为第一接地部)、和第二接地部6(在本公开中，位于最靠近远端部位置处的接地部被称为第二接地部)。天线10优选地由一块金属板来制造，该金属板由金属或合金制成，优选地由黄铜材料制成。
[0122]
天线10的第一延伸部1、第二延伸部2、远端部3、供电部4、第一接地部5和第二接地部6的形状没有特别限制。优选地，第一延伸部1、远端部3和第二延伸部2彼此连续地结合，以被立体地构造成具有俯视时为大致四边形的形状。天线10优选地作为整体具有盒状的立体形状(参见图3)。换言之，天线10优选地作为整体具有沿支撑体11放置的形状，该支撑体11具有例如图4至图6所图示的盒状的立体形状。由于天线10作为整体具有盒状的立体形状，因此整个天线变得紧凑，并由此可以进一步减小尺寸。
[0123]
第一延伸部1为从供电部4延伸到远端部3的部分或区域。在图示的形态中，第一延伸部1弯折至少一次，并具有两个表面，即平行于x-z平面的表面(a)和平行于z-y平面的表面(b)(参见图3)。每个表面(a、b)的形状没有特别限制。考虑到无线电波的发送和接收，优选地通过组合多个四边形来构造每个表面(a、b)。换言之，第一延伸部优选地从供电部4朝向远端部3以台阶状的方式上升。因此，第一延伸部有时也被称为“上升部”。构造第一延伸部的表面的数量和尺寸没有特别限制。
[0124]
第二延伸部2为从远端部3延伸到第一接地部5的部分或区域。在图示的形态中，第二延伸部2弯折至少两次，并具有三个表面，即平行于y-z平面的表面(c)、平行于x-z平面的表面(d)、以及平行于y-z平面的表面(e)(参见图3)。每个表面(c、d、e)的形状没有特别限制。考虑到无线电波的发送和接收，优选地通过组合多个四边形来构造每个表面(c、d、e)。换言之，第二延伸部优选地从远端部3朝向第一接地部5以台阶状的方式下降。因此，第二延伸部有时也被称为“下降部”。构造第二延伸部2的表面的数量和尺寸没有特别限制。
[0125]
例如，如图2所图示的，远端部3是存在于天线的在za方向上最高位置处的部分或
区域。在图示的形态中，远端部3具有板状的形状。远端部3的形状没有特别限制，但是考虑到无线电波的发送和接收，远端部3优选地具有矩形板状的形状。构造远端部3的表面的数量和尺寸没有特别限制。
[0126]
在远端部3具有矩形板状的形状的情况下，第一延伸部1(具体地，表面b)和第二延伸部2(具体地，表面c)优选地分别定位在每个连接部处，即短侧处。
[0127]
供电部4可以平行于x-y平面存在，并且可以在外侧上从第一延伸部1的表面(a)沿yb方向伸展。在图示的形态中，供电部4具有板状的形状。供电部4的形状没有特别限制，但是考虑到对基板等的表面安装，供电部4优选地具有俯视时为诸如矩形或正方形之类的大致四边形的板状的形状。供电部4的尺寸没有特别限制。
[0128]
第一接地部5可以平行于x-y平面存在，并且可以在外侧从第二延伸部2的表面(e)沿xa方向伸展。在图示的形态中，第一接地部5具有板状的形状。第一接地部5的形状没有特别限制，但是考虑到对基板的表面安装和接地的形状，该第一接地部5优选地具有俯视时为诸如矩形或正方形之类的大致四边形的板状的形状。第一接地部5的尺寸没有特别限制。
[0129]
在本公开中，第一接地部优选地相对于供电部以俯视时小于或等于270
°
的范围内的角度定位。
[0130]
例如，如图2所图示的，第二接地部6可以平行于x-y平面存在，并且可以在外侧从第二延伸部2的表面(c)沿xb方向伸展。在图示的形态中，第二接地部6具有板状的形状。第二接地部6的形状没有特别限制，但是考虑到对基板的表面安装和接地的形状，该第二接地部6优选地具有俯视时为诸如矩形或正方形之类的大致四边形的板状的形状。第二接地部6的尺寸没有特别限制。通过以这种方式设置第二接地部6，可以实现天线的多谐振。另外，由于第二接地部6可以与第一接地部5和供电部4一起存在于同一平面(平行于x-y平面的平面)，因此天线可以自支撑，并且可以进一步有利于对基板等的表面安装。
[0131]
第二延伸部2的表面(d)还可以包括第三接地部(未图示)。第三接地部可以在外侧从表面(d)沿ya方向伸展。
[0132]
如图1至图3所图示的，在天线10中，第一延伸部1、远端部3和第二延伸部2彼此立体地结合在一起。更具体地，第一延伸部1从供电部4向远端部3沿za方向上升，具体地，上升的同时回旋；并且第二延伸部2从远端部3向第一接地部5沿zb方向下降，具体地，下降的同时回旋，从而形成接地(gnd)。因此，在天线10中，第一延伸部1和第二延伸部2以远端部3为顶端上下移动，同时与该远端部3一体地卷绕成螺旋形状，即涡旋形状，使得天线可以被做得更紧凑，并且减小尺寸。根据这样的立体构造，天线10可以具有更稳定的天线特性，同时减小尺寸(参见图1)。
[0133]
此外，在天线10中，由于远端部3和第二延伸部2的表面(d)具有经由表面(c)的折返结构，因为可以曲折和伸展路径，因此天线可以被更立体地构造，由此可以进一步减小天线的尺寸并且可以进一步稳定天线的特性。
[0134]
在天线10中，通过这样的立体涡旋型或螺旋型的折返结构，可以将天线设计得更紧凑，并且可以使天线特性更稳定。
[0135]
本公开的天线的尺寸没有特别限制，但是例如在x轴方向、y轴方向和z轴方向上的尺寸可以分别例如小于或等于10mm，优选地小于或等于6mm，并且更优选地大于或等于1mm且小于或等于5mm。
[0136]
第二实施例
[0137]
在图4至图6中图示了根据本公开的第二实施例的天线20。可以通过将支撑体11定位在第一实施例的天线10(在下文中称为“天线主体10”或简称为“主体10”)的内侧来构造天线20。
[0138]
在天线20中，主体10和支撑体11优选地具有其彼此接触的至少一部分。主体10和支撑体11更优选地彼此结合。主体10和支撑体11可以通过例如接合和/或配合等来结合。例如，可以设置从主体10朝向内侧伸展的凸形部，在支撑体11上可以设置具有与主体10的凸形部互补形状的凹形部，并且主体10的凸形部和支撑体11的凹形部可以彼此接合和/或配合以结合该主体10和支撑体11。或者，凸形部可以设置在支撑体11上，并且可以与主体10接合和/或配合以结合该主体10和支撑体11。更具体地，主体10和支撑体11可以通过向该支撑体11提供台阶差来彼此接合和/或配合。或者，支撑体11和主体10可以通过该主体10的弹性而彼此接触和结合。或者，主体10和支撑体11可以通过压接、压配合、热铆接等来结合。
[0139]
如图4至图6所图示的，支撑体11优选地具有两个平坦的主表面，即在上侧的平行于x-y平面的第一主表面(f)(在下文中也被称为“顶表面(f)”(参见图6d))和在下侧的第二主表面(g)(在下文中也被称为“底表面(g)”(参见图6e))。因为顶表面(f)和底表面(g)中的每个表面是平坦的，通过表面安装技术(smt)促进通过例如表面吸附对基板等的表面安装。此外，通过smt可以将天线与支撑体一起自动地安装到诸如印刷电路板之类的基板上。
[0140]
支撑体11的内部结构可以是实心的或空心的。支撑体11优选地在其中包括电介质。通过在支撑体11内部包括电介质，天线特性在尺寸方面可以进一步减小。
[0141]
第三实施例
[0142]
在图7和图8中示出根据本公开的第三实施例的天线30。天线30是图1至图3所图示的天线10的变型中的一种。因此，天线30具有与天线10类似的构造。
[0143]
例如，如图7和图8所图示的，天线30包括第一延伸部31、第二延伸部32、远端部33、供电部34、第一接地部35、第二接地部36和第三接地部37。天线30的第一延伸部31、第二延伸部32、远端部33、供电部34、第一接地部35和第二接地部36可以分别对应于图1至图3所图示的天线10的第一延伸部1、第二延伸部2、远端部3、供电部4、第一接地部5和第二接地部6。
[0144]
天线30优选地由一块金属板来制造，该金属板由金属或合金制成，优选地由黄铜材料制成。
[0145]
天线30的第一延伸部31、第二延伸部32、远端部33、供电部34、第一接地部35、第二接地部36和第三接地部37中的每一个的形状没有特别限制。
[0146]
与天线10类似，天线30具有大致四边形的俯视图，并且具有立体涡旋型或螺旋型的折返结构。
[0147]
第一延伸部31是从供电部34延伸到远端部33的部分或区域。在图示的形态中，第一延伸部31具有一个表面，即平行于x-z平面的表面。
[0148]
第二延伸部32是从远端部33延伸到第一接地部35的部分或区域。在图示的形态中，第二延伸部32弯折两次，并且具有三个表面，即平行于y-z平面的两个表面和平行于x-z平面的一个表面。
[0149]
例如，如图7所图示的，远端部33是存在于天线的在za方向上最高位置处的部分或区域。在图示的形态中，远端部33具有在中间弯折的带状的形状。换言之，远端部33具有与
y-z平面平行的细长的带状表面和与x-z平面平行的细长的带状表面。远端部33的形状没有特别限制，但是考虑无线电波的发送和接收，该远端部33优选地具有带状的形状。构造远端部33的表面的数量和尺寸没有特别限制。
[0150]
在远端部33具有带状的形状的情况下，第一延伸部31和第二延伸部32优选地分别定位在连接部处，即短侧处。
[0151]
例如，如图7所图示的，供电部34可以平行于x-y平面伸展，并且可以在外侧从第一延伸部31沿yb方向伸展。
[0152]
例如，如图7所图示的，第一接地部35可以平行于x-y平面伸展，并且可以在外侧从第二延伸部32沿xa方向伸展。
[0153]
例如，如图8所图示的，第二接地部36可以平行于x-y平面伸展，并且可以在外侧从第二延伸部32沿xb方向伸展。
[0154]
例如，如图8所图示的，第三接地部37可以平行于x-y平面伸展，并且可以在外侧从第二延伸部32沿ya方向伸展。在图示的形态中，第三接地部37具有板状的形状。第三接地部37的形状没有特别限制，但是考虑到对基板等的表面安装和接地的形成，该第三接地部37优选地具有俯视时为矩形或正方形之类的大致四边形的板状的形状。第三接地部37的尺寸没有特别限制。通过设置第三接地部37可以进一步有利于天线的自支撑、多谐振和表面安装。
[0155]
如图7和8所图示的，在天线30中，第一延伸部31、远端部33和第二延伸部32彼此立体地结合。由于第一延伸部31和第二延伸部32具有与远端部33类似的带状形状，因此第一延伸部31和第二延伸部32与远端部33集成在一起或一体地形成，第一延伸部31可以从供电部34向远端部33沿za方向上升，第二延伸部32可以从远端部33向第一接地部35沿zb方向下降，并且具体地，下降的同时回旋，从而形成接地。
[0156]
与图1至图3所图示的天线10相比，天线30具有更简单的结构，并因此可以进一步减小尺寸。此外，由于还设置了第三接地部37，因此随着天线30的多谐振，进一步稳定了天线特性。另外，在表面安装时，进一步增强了天线的自支撑属性。
[0157]
第四实施例
[0158]
在图9和图10中示出根据本公开的第四实施例的天线40。可以通过将支撑体21定位在第三实施例的天线30(在下文中被称为“天线主体30”或简称为“主体30”)的内侧来构造天线40。支撑体21可以具有与图4至图6中所图示的支撑体11类似的构造。
[0159]
图9和图10所图示的根据本公开第四实施例的天线40可以具有与图4至图6所图示的第二实施例的天线20类似的效果。
[0160]
[示例]
[0161]
第一示例
[0162]
使用板状的黄铜材料(厚度：0.3mm)来制造具有图11所图示的形状的天线(参见图11a的等距视图和图11b的六侧视图)。在图11b中，附图标记p、q和r分别指示接地部。第一示例中制造的天线是单极天线(1/2λ)。天线主体的沿x轴方向的尺寸为5mm，沿y轴方向的尺寸(不包括供电部的尺寸)为5mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为5.5mm。支撑体由树脂制成，其中支撑体的沿x轴方向的尺寸为4.4mm，沿y轴方向的尺寸为4.4mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为5mm。在图11c中图示在第一示例中制造的天线的阻抗，并且在图11d中将定向增益
(分贝(db))图示为辐射图案。
[0163]
第一比较例
[0164]
使用板状的黄铜材料(厚度：0.3mm)来制造具有图12所图示的形状的天线(参见图12a的等距视图和图12b的六侧视图)。第一比较例中制造的天线是“直型”单极天线(1/4λ)。第一比较例中制造的天线的沿x轴方向的尺寸(宽度)为2mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为8mm。支撑体由树脂制成，其中支撑体的沿x轴方向的尺寸为5mm，沿y轴方向的尺寸为5mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为8mm。在图12c中图示在第一比较例中制造的天线的阻抗，并且在图12d中将定向增益(db)图示为辐射图案。
[0165]
第二比较例
[0166]
使用板状的黄铜材料(厚度：0.3mm)来制造具有图13所图示的形状的天线(参见图13a的等距视图和图13b的六侧视图)。第二比较例中制造的天线是“折叠型”单极天线(1/4λ)。第二比较例中制造的天线的沿x轴方向的尺寸(宽度)为2mm，沿y轴方向的尺寸(折叠部的尺寸)(然而不包括供电部的尺寸)为3mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为5.6mm。支撑体由树脂制成，其中支撑体的沿x轴方向的尺寸为5mm，沿y轴方向的尺寸为5mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为5.3mm。在图13c中图示在第二比较例中制造的天线的阻抗，并且在图13d中将定向增益(db)图示为辐射图案。
[0167]
第三比较例
[0168]
使用板状的黄铜材料(厚度：0.3mm)来制造具有图14所图示的形状的天线(参见图14a的等距视图和图14b的六侧视图)。第三比较例中制造的天线是“涡旋型”单极天线(1/4λ)。也就是说，图11中所示的第一示例的天线的远端部伸展到x-z平面，并且在x-z平面处切割远端。伸展的远端部在x-z平面处沿x轴方向的尺寸为3mm。支撑体由树脂制成，其中支撑体的沿x轴方向的尺寸为4.4mm，沿y轴方向的尺寸为4.4mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为5mm。在图14c中图示在第三比较例中制造的天线的阻抗，并且在图14d中将定向增益(db)图示为辐射图案。
[0169]
第四比较例
[0170]
使用板状的黄铜材料(厚度：0.3mm)来制造具有图15所图示的形状的天线(参见图15a的等距视图和图15b的六侧视图)。在图15b中，附图标记s、t和u分别指示接地部。第四比较例中制造的天线是“折返型”(折回型)单极天线(1/2λ)。第四比较例中制造的天线的沿x轴(纵向)方向的尺寸为17mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为6mm。支撑体由树脂制成，其中支撑体的沿x轴方向的尺寸为20mm，沿y轴方向的尺寸为3mm，并且沿z轴方向的尺寸(高度)为7mm。在图15c中图示在第四比较例中制造的天线的阻抗，并且在图15d中将定向增益(db)图示为辐射图案。
[0171]
根据图11(d)至图15(d)所图示的天线的定向增益，发现获得更稳定的天线特性，这是因为与第一比较例至第四比较例中制造的天线相比，特别是与第四比较例中制造的折返型天线(图15d)相比，无论是否立体地以及紧凑地减小尺寸，第一示例(图11d)的天线具有其中定向增益的外形接近于正圆的辐射图案。
[0172]
注意，图11(c)至图15(c)图示了第一示例以及第一比较例至第四比较例的天线的阻抗，并且圆心指示目标为“50ω”的阻抗。发现第一示例(图11c)的天线具有更稳定的天线特性，这是因为与第一比较例至第四比较例中制造的天线相比，特别是与第三比较例中制
造的涡旋型天线(图14c)相比，无论是否立体地以及紧凑地减小尺寸，阻抗更靠近圆心会聚。
[0173]
此外，在如下的表1中具体地示出第一示例以及第一比较例至第四比较例中制作的天线的阻抗。
[0174]
[表1]
[0175] 第一示例第一比较例第二比较例第三比较例第四比较例li(ω)25.817.510.96.214.9hi(ω)54.386.4139.2140.0122.4
[0176]
li：低阻抗
[0177]
hi：高阻抗
[0178]
此外，在图16中示出了第一示例以及第一比较例至第四比较例中制造的天线的频率[ghz]与阻抗[ω]之间的关系。
[0179]
发现，与第一比较例至第四比较例中制造的天线相比，无论是否减小尺寸，第一示例的天线在6ghz至9ghz的宽带上稳定地获得目标为50ω附近的阻抗，具体地，25ω至55ω的阻抗。
[0180]
因此发现，与第一比较例至第四比较例中制造的现有的天线相比，无论是否减小尺寸，在第一示例中制造的本公开的天线在宽带上具有更稳定的天线特性。
[0181]
工业适用性
[0182]
根据以上描述的构造，因为进一步减小尺寸，获得更稳定的天线特性，并且阻抗调节区域不限于窄带且不依赖于接地板间距离，因此本公开的天线可以更适当地用于超宽带(uwb)通信中。
[0183]
本公开的天线可以安装在例如车辆(例如，乘用车辆、混合动力车辆、电动汽车等)和电子设备(例如，智能手机、可穿戴装置等)上以用于通信和/或位置检测等。
[0184]
附图标记的列表
[0185]
1、31
……
第一延伸部
[0186]
2、32
……
第二延伸部
[0187]
3、33
……
远端部
[0188]
4、34
……
供电部
[0189]
5、35
……
第一接地部
[0190]
6、36
……
第二接地部
[0191]
37
………
第三接地部
[0192]
10
………
天线(主体)(第一实施例)
[0193]
11、21
…
支撑体
[0194]
20
………
天线(第二实施例)
[0195]
30
………
天线(主体)(第三实施例)
[0196]
40
………
天线(第四实施例)

技术特征：
1.一种天线，包括至少一个接地部和供电部，所述天线包括从所述供电部延伸到所述天线的远端部的第一延伸部和从所述远端部延伸到所述接地部的第二延伸部，所述第一延伸部、所述远端部和所述第二延伸部彼此立体结合。2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述立体结合包括卷绕和/或折返。3.根据权利要求1或2所述的天线，其中，所述供电部与所述接地部位于同一平面上。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的天线，其中，设置至少两个接地部，所述天线通过所述接地部和所述供电部是能够自支撑的。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的天线，其中，所述天线是表面安装部件。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的天线，还包括定位在所述天线的内侧的支撑体。7.根据权利要求6所述的天线，其中，所述支撑体的主表面是平坦的。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的天线，其中，所述天线具有俯视时为大致四边形的形状。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的天线，其中，所述天线的谐振频率小于或等于13ghz。10.根据权利要求9所述的天线，其中，所述天线的谐振频率大于或等于6ghz且小于或等于9ghz。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的天线，其中，所述天线的阻抗在大于或等于25ω且小于或等于55ω的范围内。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的天线，其中，所述天线不依赖于接地板间距离。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的天线，其中，所述天线用于车辆或用于电子设备。

技术总结
主要提供一种减小尺寸且具有更稳定的天线特性的天线。提供包括至少一个接地部和供电部的天线。所述天线包括从所述供电部延伸到所述天线的远端部的第一延伸部和从所述远端部延伸到所述接地部的第二延伸部。在所述天线中，所述第一延伸部、所述远端部和所述第二延伸部彼此立体结合。伸部彼此立体结合。伸部彼此立体结合。


技术研发人员：樱井洋平
受保护的技术使用者：泰科电子日本合同会社
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2023/8/9