板状天线的制作方法

1.本发明涉及能够在小型化的板状天线中得到期望的半功率角的板状天线。


背景技术：

2.已知被称为dsrc(dedicated short range communication，专用短程通信)的窄带通信系统。dsrc由于是电波的到达距离为几米至几十米的无线通信系统，被用于etc(electronic toll collection systems(电子收费系统)，自动收费系统)、its(intelligent transport systems(智能交通系统)，高速道路交通系统)。etc是在汽车通过高速道路等的收费站时在设置于闸口的天线与搭载于车辆的车载设备之间进行通信而自动地进行费用的支付的系统。在采用etc时，无需在收费站停止，所以汽车通过闸口的所需时间被大幅缩短。因此，能够缓和收费站附近的交通拥堵，并且能够减少排放气体。
3.另外，its是将车辆导航系统(以下称为“车辆导航”)等使汽车智能化的系统、和广域交通管制系统等使道路智能化的系统进行融合得到的交通系统。例如，在车辆导航中，有能够与vics(日本注册商标)(vehicle information and communication system(车辆信息通信系统)，道路交通信息通信系统)协作的系统。在这样的情况下，vics(日本注册商标)中心使用its，编辑并发送警察收集到的一般道路的信息和首都高速道路公团、日本道路公团等收集到的高速道路的信息。然后，在车辆导航接收到该信息时，能够检索绕过拥堵的路线等并显示于监视器。
4.作为dsrc、etc的天线，一般使用板状天线。图8至图10示出以往的板状天线100的结构。图8是示出以往的板状天线100的结构的平面图，图9是示出以往的板状天线100的结构的仰视图，图10是示出以往的板状天线100的结构的侧视图。
5.在这些图中示出的以往的板状天线100中，在形成为正方形形状的金属制的接地元件111上经由间隔件114隔着预定间隔而配置有形成为正方形形状的金属制的激励元件110。在激励元件110中，在左下和右上设置有退化分离元件，退化分离元件由直角三角形形状的c切口构成。从供电线缆112对激励元件110供电。在该情况下，供电销110a设置于激励元件110的预定位置，供电销110a被插通到绝缘性的间隔件114内，在接地元件111的背面通过焊接等而连接于供电线缆112的中心导体。另外，供电线缆112的屏蔽导体通过焊接等而连接到接地元件111的背面，通过供电线缆112对板状天线100供电。即，来自与供电线缆112的一端连接的通信设备的发送信号被供给到板状天线100而放射右旋圆偏振波，由板状天线100接收到的右旋圆偏振波的接收信号在供电线缆112中传播而被供给到通信设备。
6.在列举板状天线100为利用5.8ghz带的etc用的天线的情况的尺寸例时，图8所示的形成为相同尺寸的激励元件110的横宽和纵宽的长度w22为约21mm，图8所示的形成为相同尺寸的接地元件111的横宽和纵宽的长度w21为约26mm，图9所示的作为激励元件110与接地元件111的间隔的间隔件114的长度d21为约3mm。在此，如果将5.8ghz的自由空间波长设为λ，则w21为约0.5λ，w22为约0.41λ。在图11的图表中示出形成为这样的尺寸时的频率5.8ghz下的针对方位角的放射强度特性。在参照图11时，放射强度的峰值为+7.4db，其方位
角为+2.80
°
，作为放射强度降低3db的方位角范围的半功率角为71.32
°
。
7.接下来，示出在以往的板状天线100中改变接地元件111的横宽和纵宽的长度w21时的半功率角的变化。
8.在除了接地元件111的长度w21以外形成为上述尺寸时的以往的板状天线100中，频率5.8ghz下的针对接地元件111的长度w21的半功率角的特性如图12所示。在图12中示出将接地元件111的长度w21改变至20mm～50mm时的半功率角特性，在参照图12时，可知随着将长度w21从20mm延长至50mm，半功率角从约73
°
变小至约63
°
，放射波束逐渐变窄。在长度w21超过约31mm时，得到作为目标的70
°
的半功率角。在此，如果将5.8ghz的自由空间波长设为λ，则约31mm的长度w21被表示为约0.6λ。即，通过将接地元件111的长度w21设为约0.6λ以上，能够得到成为70
°
以下的半功率角的指向性。
9.在专利文献1至专利文献3中分别记载有上述以往的板状天线100的一个例子。
10.现有技术文献
11.专利文献1：日本特开2002
‑
135045号公报
12.专利文献2：日本特开2005
‑
269518号公报
13.专利文献3：日本特开2008
‑
109252号公报


技术实现要素：

14.最近，要求在将设计频率的波长设为λ时即使板状天线的天线部分的大小被小型化为约0.5λ以下也可得到70
°
以下的半功率角的板状天线。通过70
°
以下的半功率角，能够成为不会接收来自期望的方向以外的方向的电波的指向性。然而，如果在以往的板状天线100中将接地元件111的横宽和纵宽的长度w21设为约26mm(约0.5λ)，则半功率角会超过70
°
，为了得到半功率角为70
°
以下的波束被收敛的指向性，在以往的板状天线100中如图12所示接地元件的宽度成为超过0.6λ的大小，无法小型化为约0.5λ以下的大小。即，为了控制成所需的指向性，需要超过要求的小型化的大小的接地元件，具有在小型化的板状天线中难以得到期望的半功率角这样的问题点。
15.因此，本发明的目的在于，提供一种能够在小型化的板状天线中得到期望的半功率角的板状天线。
16.能够达到上述本发明的目的的本发明的板状天线的最主要的特征在于，具备：矩形形状的接地元件；在该接地元件上以第1预定间隔配置的矩形形状的激励元件，该激励元件比所述接地元件小；以及从所述接地元件以第2预定间隔配置于下方的矩形形状的无供电元件，该无供电元件比所述接地元件小。
17.另外，上述本发明的板状天线的主要的特征在于，所述无供电元件形成为正方形形状，在将设计频率的波长设为λ时，能够将得到预定的半功率角的所述无供电元件的1边的长度缩短至约0.21λ。
18.而且，上述本发明的板状天线的主要的特征在于，所述接地元件形成为正方形形状，在将设计频率的波长设为λ时，能够将得到预定的半功率角的所述接地元件的1边的长度缩短至约0.48λ。
19.此外，上述本发明的板状天线的主要的特征在于，所述第1预定间隔为约0.058λ。
20.此外，上述本发明的板状天线的主要的特征在于，所述第2预定间隔为约0.077λ。
21.在本发明的板状天线中，在接地元件上以预定间隔配置比接地元件小的激励元件，在接地元件之下配置比接地元件小的无供电元件，所以能够成为在将设计频率的波长设为λ时即使板状天线的大小被小型化约0.5λ以下也可成为不会接收来自期望的方向以外的方向的电波的指向性的作为半功率角可得到70
°
以下的板状天线。
附图说明
22.图1是示出本发明的实施例的板状天线的结构的平面图。
23.图2是示出本发明的实施例的板状天线的结构的仰视图。
24.图3是示出本发明的实施例的板状天线的结构的侧视图。
25.图4是示出本发明的实施例的板状天线的结构的背面图。
26.图5是示出本发明的板状天线中的针对接地元件的宽度的半功率角的特性的图。
27.图6是示出本发明的板状天线中的针对无供电元件的长度的半功率角的特性的图。
28.图7是示出本发明的板状天线中的针对方位角的放射强度特性的图。
29.图8是示出以往的板状天线的结构的平面图。
30.图9是示出以往的板状天线的结构的仰视图。
31.图10是示出以往的板状天线的结构的侧视图。
32.图11是示出以往的板状天线中的针对方位角的放射强度特性的图。
33.图12是示出以往的板状天线中的针对接地元件的宽度的半功率角的特性的图。
34.(符号说明)
35.1：板状天线；10：激励元件；10a：供电销；11：接地元件；12：供电线缆；13：无供电元件；14：间隔件；100：板状天线；110：激励元件；110a：供电销；111：接地元件；112：供电线缆；114：间隔件。
具体实施方式
36.[本发明的实施例]
[0037]
图1至图4示出本发明的实施例的板状天线1的结构。图1是示出板状天线1的结构的平面图，图2是示出板状天线1的结构的仰视图，图3是示出板状天线1的结构的侧视图，图4是示出板状天线1的结构的背面图。
[0038]
在这些图中示出的本发明的实施例的板状天线1具备：形成为正方形形状的导电性的激励元件10、形成为正方形形状的导电性的接地元件11以及形成为正方形形状的导电性的无供电元件13。能够加工金属板来制作激励元件10、接地元件11以及无供电元件13。在接地元件11上经由绝缘性的间隔件14，隔着预定间隔d1而配置有激励元件10。在激励元件10中，在左下和右上设置有退化分离元件，退化分离元件由预定的大小的直角三角形形状的c切口构成。另外，在本发明的板状天线1中，在接地元件11的下方隔着预定间隔d2而配置有特征性的无供电元件13。从供电线缆12对激励元件10供电。在该情况下，供电销10a设置于从激励元件10的中心起的距离为l1的预定位置，供电销10a被插通到绝缘性的间隔件14内，在接地元件11的背面通过焊接等而连接于供电线缆12的中心导体。另外，供电线缆12的屏蔽导体通过焊接等而连接于接地元件11的背面，通过供电线缆12对板状天线1供电。即，
来自与供电线缆12的一端连接的通信设备的发送信号被供给到板状天线1而放射右旋圆偏振波，由板状天线1接收到的右旋圆偏振波的接收信号在供电线缆12中传播而被供给到通信设备。
[0039]
如果列举板状天线1为利用5.8ghz带的etc用的天线的情况的尺寸例，则图1所示的激励元件10的形成为相同尺寸的横宽和纵宽的长度w2为约19mm，图1所示的接地元件11的形成为相同尺寸的横宽和纵宽的长度w1为约26mm，图2、图4所示的无供电元件13的形成为相同尺寸的横宽和纵宽的长度w3为约20mm。另外，图2所示的作为激励元件10与接地元件11的间隔的间隔件14的长度d1为约3mm，接地元件11与无供电元件13的间隔d2为约4mm，供电销10a从激励元件10的中心起的距离l1为约5.5mm。在此，如果将5.8ghz的自由空间波长设为λ，则长度w1为约0.5λ，长度w2为约0.37λ，长度w3为约0.39λ，长度d1为约0.058λ，长度d2为约0.077λ，距离l1为约0.106λ。
[0040]
[本发明的板状天线的电气性特性]
[0041]
在上述说明的本发明的实施例的板状天线1中，在将设计频率设为5.8ghz时，在形成为上述尺寸时的本发明的实施例的板状天线1中，频率5.8ghz下的针对方位角的放射强度特性如图7所示。如果参照图7，则可知作为放射强度的峰值而得到+4.22db，此时的方位角为+0.4
°
。另外，作为直至放射强度衰减3db为止的方位角的范围的半功率角为63.55
°
，即使接地元件11的1边的长度比以往的板状天线100短，也可得到波束被进一步收敛的放射强度特性。即，在本发明的实施例的板状天线1中，能够设为如下板状天线：在将设计频率的波长设为λ时，即使板状天线1的大小被小型化为约0.5λ以下，也可得到70
°
以下的半功率角。由此，在本发明的实施例的板状天线1中，即使板状天线1的大小被小型化为约0.5λ以下，也能够成为不会接收来自期望的方向以外的方向的电波的指向性。此外，图7所示的针对方位角的放射强度特性在5.79ghz～5.84ghz的频带中也成为大致同样的特性。
[0042]
接下来，考察在本发明的实施例的板状天线1中改变接地元件11的大小时的半功率角的变化。
[0043]
在除了接地元件11的1边的长度w1以外形成为上述尺寸时的本发明的实施例的板状天线1中，频率5.8ghz下的与接地元件11的1边的长度w1对应的半功率角的特性如图5所示。在图5中，示出将接地元件11的1边的长度w1改变至20mm～50mm时的半功率角特性，如果参照图5，则可知随着将长度w1从20mm延长至50mm，半功率角从约73
°
变小至约63
°
，放射波束逐渐变窄。在长度w1成为约25mm时，可得到作为目标的70
°
的半功率角。在此，如果将5.8ghz的自由空间波长设为λ，则约25mm的长度w1被表示为约0.48λ。即，在本发明的实施例的板状天线1中，即使将接地元件11的1边的长度w1缩短至0.5λ以下的约0.48λ而进行小型化，也能够得到70
°
以下的半功率角。由此，在本发明的实施例的板状天线1中，即使将接地元件11的1边的长度w1缩短至0.5λ以下的约0.48λ而进行小型化，也能够成为不会接收来自期望的方向以外的方向的电波的指向性。此外，图5所示的针对长度w1的半功率角的特性在5.79ghz～5.84ghz的频带中也成为大致同样的特性。
[0044]
接下来，考察在本发明的实施例的板状天线1中改变无供电元件13的大小时的半功率角的变化。
[0045]
在除了无供电元件13的1边的长度w3以外形成为上述尺寸时的本发明的实施例的板状天线1中，频率5.8ghz下的与无供电元件13的1边的长度w3对应的半功率角的特性如图
6所示。在图6中，示出将长度w3改变至5mm～20mm时的半功率角特性，如果参照图6，则可知随着将长度w3从5mm延长至20mm，半功率角从约71
°
变小至约63
°
，放射波束逐渐变窄。在长度w3为约11mm时可得到作为目标的70
°
的半功率角。在此，如果将5.8ghz的自由空间波长设为λ，则约11mm的长度l1被表示为约0.21λ。即，即使将无供电元件13的1边的长度w3缩短至0.5λ以下的约0.21λ而进行小型化，也能够得到70
°
以下的半功率角。由此，在本发明的实施例的板状天线1中，即使将无供电元件13的1边的长度w3缩短至0.5λ以下的约0.21λ而进行小型化，也能够成为不会接收来自期望的方向以外的方向的电波的指向性。此外，图6所示的针对长度w3的半功率角的特性在5.79ghz～5.84ghz的频带中也成为大致同样的特性。
[0046]
这样，即使将接地元件11的1边的长度w1小型化为约0.48λ的长度，也能够得到作为半功率角的目标的70
°
的半功率角。此时，无供电元件13能够使1边的长度w3成为约0.21λ而比接地元件11小型化，并且能够使激励元件10的1边的长度w2成为约0.37λ而比接地元件11小型化。这样，在本发明的板状天线1中，在将设计频率的波长设为λ时即使板状天线1的大小被小型化为约0.5λ以下，作为半功率角也能够得到70
°
以下，能够成为不会接收来自期望的方向以外的方向的电波的指向性。
[0047]
[产业上的可利用性]
[0048]
在以上说明的本发明的实施例的板状天线中，板状天线的设计频率、尺寸的值不限定于上述记载的值，只要设为在板状天线中能够起到与上述记载的功能以及作用同等的功能以及作用的值，就不限定于上述记载的值。即，作为尺寸的值，在上述记载的值的上下有容许范围，该容许范围被设为在板状天线中起到与上述记载的功能以及作用同等的功能以及作用的范围。
[0049]
在以上说明的本发明的板状天线中，能够应用于dsrc、etc的天线，能够用作利用设为5.79ghz～5.84ghz的5.8ghz带的etc用的天线。并且，在使用时，即使如上述说明那样将板状天线的大小进行小型化也能够得到作为目标的半功率角。另外，将本发明的板状天线设为右旋圆偏振波的天线而进行了说明，但也可以设为左旋圆偏振波的天线。在该情况下，在左上和右下设置退化分离元件即可。
[0050]
在以上说明的本发明的实施例的板状天线中，为了在接地元件之上以预定间隔配置激励元件，在接地元件与激励元件之间设置间隔件，但能够设置多个间隔件、或者设置沿着激励元件的外缘的框状的间隔件。另外，为了在接地元件之下以预定间隔配置无供电元件，能够在接地元件与无供电元件之间设置间隔件。关于该间隔件，能够设置多个间隔件、或者设置沿着无供电元件的外缘的框状的间隔件。