[发明专利]平面天线装置以及使用该平面天线装置的无线通信装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动电话等无线通信装置或测定到目标物的距离、目标物的位置等的装置，尤其涉及上述装置用来收发电波的平面天线装置。

背景技术

以往，作为平面天线装置，广泛使用又薄又轻的微带型贴片天线(例如，参照专利文献1)。该贴片天线的结构为：在电介质基板的两面分别具有接地导体(地面)和构成天线部的矩形天线导体(也称“天线元件”)。对天线导体馈电，就会有对应天线导体的长边谐振的频率的电波辐射出来。对该天线导体馈电的方法有共面馈电方式，即把微带电路构成的馈线(也称“馈电电路”)与电介质基板的天线导体设在同一个平面上。该方式能够将天线导体和馈线设在同一个平面上，所以能够既简单又廉价地制作平面天线装置。

通常，天线导体和馈线在称为馈电点的部分被连接，并且被设计为在该馈电点天线导体和馈线的阻抗相匹配。通过使阻抗匹配，在馈电点不发生反射，从而对天线导体高效率地馈电。

在此，简单地说明使天线导体和馈线的阻抗相匹配的具体方法。天线导体的阻抗因天线导体上的位置不同而不同，中心部的阻抗低，越靠近端部越大，到端部则近于无限大值。因此，采用如下匹配方法，即，在天线导体上设置直到馈电点位置的切缝(也称“匹配用缝隙”)，以使得馈线和天线导体的阻抗相同，从而使天线导体和馈线相接合。

作为平面天线装置实际使用时，需要预期的辐射模式或辐射增益。辐射模式和辐射增益特性由天线导体整体的有效开口面积决定，增大天线导体的面积则方向性狭窄，能够得到较大的辐射增益。在上述贴片天线单体中，因为天线导体的尺寸取决于所使用频率，所以辐射的方向性宽、增益也小。为此，为了调整辐射模式或辐射增益，采用通过以特定的距离规则地排列多个天线导体来调整有效开口面积的阵列结构方式。但是，因为存在各天线导体的间隔增大则阵列天线所辐射出来的电波中旁瓣的电平变高的特性，所以必须在限定了天线导体之间的间隔的狭小的区域设置馈线。

在此，利用图1说明采用以往的共面馈电方式的平面阵列天线的结构。图1是以往的平面阵列天线1000的一个俯视图例。图1中的平面阵列天线1000包括电介质基板1010、四个天线元件1001、馈线1002和接地导体(图中未示出)。各天线元件1001通过馈线1002与馈电源1005连接(在此，天线元件1001和馈线1002相连接的部分称为“馈电点”)。另外，在各天线元件1001的局部设有用于使天线元件1001和馈线1002的阻抗相匹配的匹配用缝隙1003。另外，接地导体设在平面阵列天线1000的背面。

通常，如图1所示的各天线元件1001对馈电源1005并列(比赛图型)连接的阵列结构，能够以宽频带来辐射。

在平面阵列天线1000中，各天线元件1001有必要以同相位激励。这是因为各天线元件1001间相位不齐，则各天线元件1001辐射的电波互相抵消，不能作为阵列天线来发挥功能。

为此，设计为使馈电源1005到各天线元件1001为止的电气长度，即使馈线1002的长度相等。并且，以同一方向激励各天线元件1001的电场，所以馈线1002、馈电点1004和天线元件1001的布置设定得完全相同。即，其结构为所有的馈线1002在各天线元件1001的同一侧的馈电点1004与各天线元件1001相连接。

(专利文献1：日本特开2004-166043号公报)

如上说明，在以往的平面阵列天线1000中，有必要以同一方向激励各天线元件1001的电场，所以其结构为所有的馈线1002分别连接在各天线元件1001的同一侧，从而如图1所示，在馈线1002中形成曲部1011。在具有这样的曲部1011的结构的情况下，不仅馈线1002变长，而且为了布置馈线1002还需要较大的区域。

像这样，在收发高频率电波的阵列天线中，存在使馈线1002的曲部1011带来的损失或较长的馈线带来的损失变大的问题。

并且，近几年，与称为超宽带(Ultra Wide Band)的宽带相对应的无线通信系统等受到注目。为了实现具有这样的宽带特性的平面天线，增加天线基板的厚度比较有效。