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CN111052506A - 天线装置 - Google Patents

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CN111052506A CN201880057470.8A CN201880057470A CN111052506A CN 111052506 A CN111052506 A CN 111052506A CN 201880057470 A CN201880057470 A CN 201880057470A CN 111052506 A CN111052506 A CN 111052506A
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slot
antenna
antenna device
lte
slit
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Yokowo Co Ltd
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Abstract

提供一种谋求宽频段化且能够提高水平方向的增益、并固定于车辆的规定部位的小型低背的车载用天线装置。车载用天线装置具有金属面，在该金属面上形成有狭槽(110)，在该狭槽的局部边缘存在有狭缝(111)。狭槽(110)朝向平行于大地的方向，在其内缘设有第1馈电部(G1)。存在狭缝(111)的狭槽(120)作为进行四个以上频段的信号的发送或接收的狭槽天线而工作。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及例如适于远程信息处理等用途的小型低背的天线装置。
背景技术
近几年，在车辆上搭载通信设备来进行远程信息处理的需求不断高涨。远程信息处理(Telematics)是电信(Telecommunication：远程通信)与信息学(Informatics)的合成词，是利用移动体通信系统等实时地向车辆的通信设备提供信息或服务的技术。
作为与这种需求对应的技术，例如专利文献1中公开了一种使用LTE(Long TermEvolution：长期演进)通信的频段进行MIMO通信的天线装置。LTE通信是使第三代通信(3G)高速化后的通信形态。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output：多进多出)通信是使用多个天线以从各个天线发送不同的数据并由多个天线同时接收数据的通信形态。
专利文献1中公开的天线装置包括被收纳在长100mm、宽50mm、高45mm的鲨鱼鳍天线外壳内的多个天线，其中之一是天线装置的高度已经确定的不平衡天线、即单极天线。搭载于车辆上的天线装置由于利用车顶作为接地面，所以不限于专利文献1所公开的天线装置，大多使用单极天线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2016-504799号公报
发明内容
用于LTE通信和MIMO通信的天线优选为与天顶方向(垂直上方)正交的水平方向(平行于大地的方向)上的增益较高。另外，对搭载于车辆上的天线装置有小型低背的要求。
但是，当像专利文献1所公开的天线装置那样使单极天线低背化时，因天顶方向的天线尺寸(高度)缩减会导致VSWR(Voltage Standing Wave Ratio：电压驻波比)恶化和水平方向的增益不足。在单极天线的情况下，通过加载天线线圈等以满足谐振条件或中间插入阻抗匹配电路而能够实现某种程度的低背化，但天线本身的VSWR和水平方向的增益的劣化很难改善。另外，在由车载用的天线装置进行MIMO通信的情况下，由于需要搭载多个天线，所以小型化有局限性。
本发明提供一种小型低背的天线装置，其无需设置天线线圈就能在宽频段上良好地收发信号，且能够提高水平方向的增益的。
本发明提供的车载用天线装置固定于车辆的规定部位，其特征在于，具有金属面，在所述金属面上形成有狭槽(slot)，在狭槽的局部边缘存在有狭缝(slit)，所述狭槽朝向平行于大地的方向，在所述狭槽的任意狭槽端与所述狭缝之间的内缘设有馈电部。
发明效果
在将狭槽作为天线振子的情况下，与天线振子正交的方向为主极化波。另外，在狭槽的开口方向上强烈显现增益。本发明的天线装置由于在金属面上形成有朝向平行于大地的方向的狭槽，所以平行于大地的方向的增益显现强烈。另外，对于金属面而言，由于在狭槽的局部边缘存在有狭缝、并在狭槽的任意狭槽端与狭缝之间的内缘存在馈电部，所以与不存在狭缝的情况相比，能够使用的频段的种类增加。也就是说，能够实现宽频段化。
附图说明
图1是表示本实施方式的天线装置的安装状态的图。
图2是表示矩形壳体的各面的名称的说明图。
图3A是工作说明用的模式图，且是参照侧面的模式图。
图3B是工作说明用的模式图，且是基于本实施方式的变形狭槽天线(slotantenna)的模式图。
图4是表示第1侧面的图案例的图。
图5是表示第2侧面的图案例的图。
图6是表示第3侧面的图案例的图。
图7是表示第4侧面的图案例的图。
图8是表示顶面的图案例的图。
图9是本实施方式中的天线部的外观图。
图10是LTE的平均增益的频率特性比较图。
图11是LTE的低频段(LowBand)中的VSWR特性比较图。
图12是表示比较例天线的顶面的图案例的图。
图13是本实施方式与比较例天线之间的VSWR特性比较图。
图14A是第1侧面的第1馈电部G1中的VSWR特性图。
图14B是第2侧面的第2馈电部G2中的VSWR特性图。
图15A是第3侧面的第3馈电部G3中的VSWR特性图。
图15B是第4侧面的第4馈电部G4中的VSWR特性图。
图16A是LTE第1天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图。
图16B是LTE第2天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图。
图17A是LTE第3天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图。
图17B是LTE第4天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图。
具体实施方式
以下，对将本发明应用于能够用于远程信息处理的车载型天线装置的情况下的实施方式例进行说明。该天线装置除了用于例如LTE、V2X(Vehicle-to-everything)之外也能用于卫星定位系统的接收。V2X是能够进行车辆的通信设备与周围的所有事物之间的通信的通信形态。该天线装置能够作为被收纳在外壳的收纳空间内的车载天线装置使用。
图1是表示本实施方式的天线装置的安装状态的图。该天线装置1将天线部收纳于规定形状及规定尺寸的具有电波穿透性的外壳内，由此例如能够安装于车顶500的凹部501内来使用。天线装置1即使配置于凹部501内，与配置于无凹部的车顶500的表面的情况相比在水平方向的平均增益上也没有太大差异。关于该理由详见后述。因此，能够在不损害车辆设计的情况下获得相对于水平面上所有方位角的增益。
天线部在短边约100mm、长边约200mm、高度约17mm的树脂制的矩形箱状壳体(以下简称为“壳体”)上分别利用LDS(Laser Direct Structuring：激光直接成型)技术一体成型有狭槽和狭缝，并且在壳体内安装有电子零件或电路板等。LDS技术是在树脂上进行三维图案的烧蚀、之后利用激光仅将通过烧蚀而留下痕迹的地方选择性地进行金属电镀的公知技术。作为对天线装置1的结构及作用效果进行说明的前提，参照图2来说明本说明书中使用的壳体或天线部的各面的名称。
图2是构成天线部的壳体的立体图，表示拆下外壳后的状态。关于图案(pattern)详见后述，但在本说明书中，将图2左侧的短端面整体称为“第2侧面”，将图2中看不到的另一个短端面整体称为“第1侧面”，将图2近前的长端面整体称为“第4侧面”，将图2中看不到的另一个长端面整体称为“第3侧面”。
第1侧面、第2侧面、第3侧面、第4侧面分别与接地面(地电位的面)正交，并各相差90度地朝向不同方向。因此，在使用时涵盖360度的所有方位。另外，将壳体的上底部整体称为“顶面”，将图2中看不到的下底部整体称为“底面”。这些面是在树脂表面的除规定图案(后述的多个狭槽及狭缝的图案)以外的部分附着有金属膜的金属面。这些金属面与相邻的其它金属面以规定角度(本例中为90度)连接。
本实施方式的天线装置1的特征之一是在一个壳体上形成有分别宽频段化的一对变形狭槽天线、一对狭缝天线(slit antenna)及一对第2狭槽天线。
首先，参照图3对本实施方式中的变形狭槽天线的结构及宽频段化的原理进行说明。图3A是工作说明用的参照侧面的模式图。
在参照侧面的中央部形成有作为天线振子的狭槽180。狭槽180的周围是金属膜160。狭槽180平行于接地面。在狭槽180的内缘设有该狭槽180用的馈电部Go。狭槽180具有分别从相反方向面对馈电部Go的第1狭槽端(图中左侧的封闭端)和第2狭槽端(图中右侧的封闭端)。从第1狭槽端到馈电部Go的长度是在低频段使用的频率的波长λL的1/2。另外，狭槽180中的从与第1狭槽端为相反方向的第2狭槽端到馈电部Go的长度是在高频段使用的频率的波长λH的1/2。
相对于此，图3B是在狭槽180的局部边缘形成有狭缝181的变形狭槽天线的模式图。除了因金属膜161的局部边缘被切缺而在局部边缘存在狭缝181这点以外，元件构造与图3A相同。狭槽180的从第1狭槽端到馈电部Go的长度是在低频段使用的频率的波长λL的1/2，狭槽180的从第2狭槽端到馈电部Go的长度是在高频段使用的频率的波长λH的1/2。另外，狭槽180的从第1狭槽端到狭缝181的开放端的长度是在另一个低频段使用的频率的波长λL1的1/4。从狭缝181的开放端到馈电部Go的长度是在又一个低频段使用的频率的波长λL2的1/4。
此外，在各频段能够使用的频率具有固定范围(宽度)。因此，当提及波长或谐振长度时，是指以所使用的频率为中心的固定范围(宽度)的波长或谐振长度。另外，波长λL1、波长λL、波长λL2是属于上述低频段的频率的波长，波长λH是属于上述高频段的频率的波长。
即，可以说波长λL1是第1频段的波长，其1/4是第1频段的谐振长度。同样地可以说，波长λL是第2频段的波长，其1/2是第2频段的谐振长度。同样地可以说，波长λL2是第3频段的波长，其1/4是第3频段的谐振长度。同样地可以说，波长λH是属于高频段的第4频段的波长，其1/2是第4频段的谐振长度。
如图3B所示，变形狭槽天线作为除了能够由图3A所示的狭槽天线收发的第2频段的信号和第4频段的信号之外也能收发第1频段的信号和第3频段的信号的狭槽天线而工作。由此，与不存在狭缝181的情况相比能够使用的频段增加，能够实现宽频段化。此外，通过进一步增加狭缝的数量，也能进行四个以上频段的信号的发送或接收。
图3A的狭槽天线及图3B的变形狭槽天线在与作为天线的主要元件的狭槽180正交的方向上产生主极化波。因此，这些狭槽天线的主极化波为垂直极化波。此外，只要狭槽180平行于接地面，这些狭槽天线的主极化波就是垂直极化波，并不一定需要金属膜160相对于接地面垂直。另外，在狭槽天线中，形成有狭槽180的面的方向的增益显现强烈。因此，在这些狭槽天线中，狭槽180所朝向的面、即形成有狭槽180的面所朝向的水平方向上的垂直极化波的增益相对变强。该趋势在后述的狭缝天线中也是同样的。
在本实施方式中，将上述变形狭槽天线分别应用于能够用于远程信息处理等的LTE的低频段(LowBand：下同)的700MHz频段、800MHz频段、900MHz频段和能够发送或接收LTE的高频段(HighBand：下同)的1.7GHz～2.7GHz的信号的两个LTE天线。即，例如以上述第1频段为700MHz频段、上述第2频段为800MHz频段、上述第3频段为900MHz频段、上述第4频段为1.7GHz～2.7GHz的方式决定了狭缝181及狭槽180的尺寸，并且决定了狭槽180内缘的馈电部Go的位置。
将两个变形狭槽天线中的一个称为“LTE第1天线”，将另一个称为“LTE第2天线”。LTE第1天线与第1馈电部一起主要形成于矩形箱状的壳体的第1侧面、第3侧面、第4侧面，LTE第2天线以与LTE第1天线分别点对称的方式与第2馈电部一起主要形成于壳体的第2侧面、第3侧面、第4侧面。
另外，在本实施方式中，也将在LTE的高频段使用的两个狭缝天线一体形成于壳体。将一个狭缝天线称为“LTE第3天线”，将另一个狭缝天线称为“LTE第4天线”。LTE第3天线与第3馈电部一起形成于上述壳体的第3侧面。LTE第4天线与第4馈电部一起形成于壳体的第4侧面。
在本实施方式中，还将作为V2X天线使用的两个狭槽天线(第2狭槽天线)一体形成于上述壳体。V2X的指配频段是5.9GHz频段。将一个狭槽天线称为“V2X第1天线”，将另一个狭槽天线称为“V2X第2天线”。V2X第1天线与第5馈电部一起形成于上述壳体的第4侧面。V2X第2天线与第6馈电部一起形成于壳体的第2侧面。
在本实施方式中，还将卫星定位系统的接收天线、例如GNSS(Global NavigationSatellite System：全球导航卫星系统)用的贴片天线(与接地面平行配置的平面天线)与其馈电部及电路板一起设于壳体。
此外，如上所述，在本实施方式中，由于利用LDS技术制作了天线部、并在树脂上附着制作了金属膜，所以在图2及后述的图9中看不到GNSS用的贴片天线和电路板等，但关于这些零件的配置等，稍后参照图8进行说明。
＜各天线的结构例＞
接着，说明形成于上述壳体的各金属面上的各天线的结构例。
1.LTE第1天线(第1侧面、第3侧面、第4侧面、顶面)
LTE第1天线是将从壳体的第1侧面跨越第3侧面、第4侧面所形成的狭槽与跨越第1侧面和顶面所形成的狭缝进行组合而构成的变形狭槽天线。图4是表示第1侧面的图案例的图。
参照图4可知，在第1侧面的中央部，与接地面平行地形成有作为LTE第1天线的主要元件的狭槽110。在狭槽110的局部边缘存在朝向顶面的狭缝111。在狭槽110中的远离狭缝111的内缘设有该狭槽110用的第1馈电部G1。第1馈电部G1的馈电例如在使用同轴电缆的情况下通过芯线与狭槽110的上缘(内缘的上方)连接、地线与狭槽的下缘(内缘的下方)连接来进行。除以后说明的贴片天线的馈电部之外的其它馈电部也是同样的。除狭槽110和狭缝111以外为金属膜。即，隔着狭槽110形成有一对金属膜，在第1侧面的顶面侧形成有金属膜M11，在底面侧形成有金属膜M12。
在面对狭槽110的部位的狭缝111的间隙中插入有高通滤波器112。高通滤波器112设计为在LTE的低频段呈现限制信号通过的较高的第1阻抗、在LTE的高频段呈现比第1阻抗低的第2阻抗。此外，也可以代替高通滤波器112而设置将上述间隙电气式开闭的开关元件。
LTE第1天线在低频段的工作与图3B所示的基本结构的变形狭槽天线相同。即，从狭缝111的开放端(顶面的开放端)到相邻的第4侧面的狭槽端的长度是700MHz频段的谐振长度(图示例中相当于上述λL1的波长的1/4)。由图2可知，“顶面的开放端”是指狭缝111的间隙变大的部分的端部。从第1馈电部G1到第4侧面的狭槽端的长度是800MHz频段的谐振长度(图示例中相当于上述λL的波长的1/2)。从狭缝111的开放端(顶面的开放端)到第1馈电部G1的长度是900MHz频段的谐振长度(图示例中相当于上述λL2的波长的1/4)。另外，从第1馈电部G1到相邻的第3侧面的狭槽端的长度是2000MHz频段的谐振长度(图示例中相当于上述λH的波长的1/2)。从第3侧面的狭槽端到第4侧面的狭槽端的长度是2600MHz频段的波长λH2的2倍以上。
由此，仅通过形成于壳体的一个金属面上的LTE第1天线就能收发包括LTE的低频段和高频段双方的较宽频段的信号。此外，在LTE第1天线中，第1侧面所朝向的水平方向的垂直极化波的增益变强。
LTE第1天线例如能够作为4×4MIMO的第1天线工作。
2.LTE第2天线、V2X第2天线(第2侧面、第3侧面、第4侧面、顶面)
LTE第2天线是将从壳体的第2侧面跨越第3侧面、第4侧面所形成的狭槽与跨越第2侧面和顶面所形成的狭缝进行组合而构成的变形狭槽天线。
图5表示第2侧面的图案例。在第2侧面的中央部形成有作为LTE第2天线的天线振子的狭槽120。在狭槽120的局部边缘存在朝向顶面的狭缝121。在狭槽120中，还在远离狭缝121的部位的内缘设有该狭槽120用的第2馈电部G2。另外，在狭缝121中的面对狭槽120的部位的间隙中插入有高通滤波器122。狭槽120、狭缝121、高通滤波器122的形状、尺寸、电路常数、工作内容与LTE第1天线相同。
LTE第2天线能够作为4×4MIMO的第2天线工作。此外，LTE第2天线从顶面来看构成与LTE第1天线点对称的构造。由此，与线对称的情况相比能够较长地确保各个馈电部之间的距离以削弱与LTE第1天线的关联。由此，例如能够提高MIMO通信的吞吐量。
在第2侧面也形成有作为V2X第2天线工作的狭槽320(第2狭槽)。在该狭槽320的内缘设有第6馈电部G6。从第6馈电部G6到狭槽320的端部的长度是V2X的5.9GHz频段的波长λv的1/2(V2X的频段的谐振长度)。除狭槽120、320、狭缝121以外为金属膜。即，隔着狭槽120形成有一对金属膜，在第2侧面的顶面侧形成有金属膜M21，在底面侧形成有金属膜M22。在LTE第2天线中，第2侧面所朝向的水平方向的垂直极化波的增益变强。
3.LTE第3天线(顶面、第3侧面)
LTE第3天线是从壳体的顶面跨越第3侧面而形成的狭缝天线。图6表示第3侧面的图案例。作为LTE第3天线的主要元件的狭缝210的开放端形成于顶面，封闭端形成在相较于LTE第1天线的狭槽110与LTE第2天线的狭槽120的中间而稍微靠近狭槽120侧的位置。说到第3侧面，狭缝210在从顶面向底面方向切入至厚度的大致中央部分之后使方向变成LTE第2天线的狭槽120的方向紧后的部分成为封闭端。该狭缝用的第3馈电部G3设于改变了方向的部位与封闭端的大致中间。从第3馈电部G3到狭缝开放端的长度是LTE的高频段的2000MHz频段的波长λH的1/4。除狭槽110、120及狭缝210以外的部分为金属膜M3。
由于与各狭槽110、120的距离足够远，所以能够防止与LTE第1天线及LTE第2天线的相互干扰。尤其是，能够更可靠地防止与距离相对较长的LTE第1天线的狭槽110的相互干扰。
在LTE第3天线中，第3侧面所朝向的水平方向的垂直极化波的增益变强。
LTE第3天线能够作为4×4MIMO天线中的第3天线工作。
4.LTE第4天线、V2X第1天线(顶面、第4侧面)
LTE第4天线是从壳体的顶面跨越第4侧面而形成的狭缝天线。图7表示第4侧面的图案例。作为LTE第4天线的主要元件的狭缝220的开放端形成于顶面，封闭端形成在相较于LTE第1天线的狭槽110与LTE第2天线的狭槽120的中间而稍微靠近狭槽120侧的位置。说到第4侧面，狭缝220在从顶面向底面方向切入至厚度的大致中央部分之后使方向变成LTE第2天线的狭槽120的方向紧后的部分成为封闭端。该狭缝220用的第4馈电部G4设于改变了方向的部位与封闭端的大致中间的内缘。从第4馈电部G4到狭缝开放端的长度例如是LTE的高频段的2000MHz频段的谐振长度(例如该频段的波长λH的1/4)。
LTE第4天线由于与狭槽110、120的距离足够远，所以能够防止与LTE第1天线及LTE第2天线的相互干扰。
在LTE第4天线中，第4侧面所朝向的水平方向的垂直极化波的增益变强。
LTE第4天线能够作为4×4MIMO的第4天线工作。
在第4侧面还形成有作为V2X第1天线工作的狭槽310。在该狭槽310设有该狭槽310用的第5馈电部G5。从第5馈电部G5到狭槽310的端部的长度是V2X的5.9GHz频段的谐振长度(例如分配给V2X的频段的波长λv的1/2)。除狭槽110、120、310、狭缝220以外为金属膜M4。V2X第1天线能够与V2X第2天线一起作为分集(Diversity)用的天线使用。
5.贴片天线、电路板(顶面)
图8是顶面的模式图，图9是天线部的外观图(与图2相同)。
图8中由虚线所示的是在壳体内与接地面平行配置的电路板300和贴片天线400。电路板300以使其外缘不与狭缝111、121、210、220及狭槽110、120、310、320重叠的方式决定了其配置位置、形状及尺寸。在电路板300上，除了贴片天线400及其馈电部之外还安装有上述第1至第6馈电部以及与汽车侧的电子设备分别导通的电路零件。电路板300的地线(GND)与形成有金属膜的壳体的底面电连接。
在顶面中，在树脂顶板100上形成有四个狭缝111、121、210、220，其结果是形成有四个金属膜T11、T12、T13、T14，且树脂顶板100的一部分露出。树脂顶板100的露出部分是使不同大小的两个长方形交叉而构成的十字。
另外，顶面的金属膜T11与第2侧面中的到狭缝121为止的一个金属膜M21及第3侧面的金属膜M3为一体。顶面的金属膜T12与第3侧面的金属膜M3及第1侧面中的到狭缝111为止的一个金属膜M11为一体。顶面的金属膜T13与第1侧面中的到狭缝111为止的另一个金属膜M11及第4侧面的金属膜M4为一体。顶面的金属膜T14与第4侧面的金属膜M4及第2侧面中的到狭缝121为止的另一个金属膜M21为一体。此外，由于在底面也形成有金属膜，所以各金属膜T11、T12、T13、T14、M11、M12、M21、M22、M3、M4全部导通。
通过像这样更大地确保狭槽110、120、310、320及狭缝111、121、210、220周围的金属的面积，能够扩大可收发的频率的频段，与那种无法确保金属的面积的情况相比天线效率提高。另外，各天线在搭载于车顶500上的情况下通过将壳体的底面与车顶500电连接也能将车顶500作为狭槽110、120、310、320及狭缝111、121、210、220周围的金属使用，与自由空间内相比能够提高天线性能。因此，即使是配置于周围为金属的凹部内的情况下，与以往的单极天线相比VSWR和水平方向的增益的劣化也会变小。
图10是基于天线装置1的安装状态的差异而得到的水平方向的平均增益特性比较图，且是规定模拟的结果数据。图10的纵轴是平均增益(dBi)，横轴是频率(MHz)。图10的实线是如图1所示在车顶500的凹部501内安装有天线装置1的情况下的平均增益。虚线是未设置凹部501而直接安装于车顶500的情况下的平均增益。参照图10并未发现这些情况下的平均增益有很大差异。这意味着根据本实施方式的天线装置1能够缓和车辆中的安装位置的制约。
若由单极天线或偶极天线构成车载天线装置的天线部，则由于配置于车顶后方时水平方向的增益会下降，所以优选配置于车顶前方。但是，当使天线装置配置于车顶前方时存在损害车辆设计的问题，期望得到改善。根据本实施方式的天线装置1，能够缓和安装位置的制约，并能获得相对于水平面上所有方位角的增益。因此，上述问题解决。关于本实施方式的天线装置1的第1至第4侧面上的天线性能详见后述。
＜比较例＞
本案发明人将形成于第1侧面的LTE第1天线的VSWR特性与除了不在狭槽110的局部边缘形成狭缝111(也不在狭缝111的间隙中附加高通滤波器112)以外均相同的元件构造、即仅有狭槽110的比较用狭槽天线的VSWR特性进行了比较。
图11是两者的LTE的低频段中的VSWR特性比较图，且是基于第1馈电部G1的数据利用规定模拟得到的测量结果。实线是有狭缝111的情况下的VSWR特性，虚线是无狭缝111的情况下的VSWR特性。频率(MHz)与VSWR的关系(摘录)如下所述。
Figure BDA0002400227650000121
Figure BDA0002400227650000131
如此可知，通过像本实施方式那样在狭槽110的局部边缘形成狭缝111，在LTE的低频段中的700MHz频段、800MHz频段、900MHz频段中VSWR不足3，与不存在狭缝111的情况相比谋求了显著的宽频段化。由此，在分配给LTE的频段中，能够实现小型低背且同时水平方向的垂直极化波的增益较强、VSWR特性优异的宽频段天线。
在本实施方式中，还对如图8所示以树脂顶板100的露出部分是使不同大小的两个长方形交叉而构成的十字的方式形成金属膜T11～T14的例子进行了说明。本案发明人为了验证露出部分造成的影响而制作了如图12所示树脂顶板100的露出部分为长方形的比较例天线。比较例天线的树脂顶板100上的金属膜的比例与本实施方式相比变低。
图13是本实施方式与比较例天线的LTE的频段中的VSWR特性比较图。参照图13，在树脂顶板100的露出部分为十字的本实施方式的天线部的情况下，LTE的低频段中的VSWR的最小值为2.66(882MHz)，VSWR不足4的频段为315MHz。另一方面，在树脂顶板100为长方形的比较例天线的情况下，VSWR的最小值为3.85(833MHz)，VSWR不足4的频段只不过是35MHz。
该趋势在LTE的高频段也是同样的。
如此可知，通过以树脂顶板100的露出部分为十字的方式形成金属膜T11～T14，能够在LTE的频段中降低VSWR，还能扩大可使用的频段。
＜电气特性＞
对本实施方式的天线装置1的各侧面的天线性能(电气特性)进行说明。
图14A是第1侧面的第1馈电部G1中的VSWR特性图，详情如使用图11的VSWR特性比较图所说明的那样。图14B是第2侧面的第2馈电部G2中的VSWR特性图。可知：在第2侧面的LTE第2天线中也能获得等同于或优于第1侧面的LTE第1天线的VSWR特性。
图15A是第3侧面的第3馈电部G3中的VSWR特性图，图15B是第4侧面的第4馈电部G4中的VSWR特性图。可知：均能在1800MHz至2700MHz的宽频段中获得良好的VSWR特性。
图16A是LTE第1天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图，图16B是LTE第2天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图。可知：虽然在未使用的1100MHz～1700MHz中平均增益下降，但在包括700MHz频段、800MHz频段、900MHz频段的低频段和1700～2700MHz的高频段中能够获得良好的平均增益(dBi)。
图17A是LTE第3天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图，图17B是LTE第4天线的水平方向上的垂直极化波的平均增益(dBi)特性图。分别能够以1500MHz以上的频率稳定地获得增益。
＜基于本实施方式的效果＞
从以上说明可知，本实施方式的天线装置1中包括如下的LTE第1天线，其在与接地面正交的金属面上与接地面平行地延伸有狭槽110，并在狭槽110的局部边缘存在狭缝111。LTE第1天线在狭槽110的远离狭缝111的内缘设有第1馈电部G1，在该第1馈电部G1中进行四个频段的信号的发送或接收。因此，与不存在狭缝111的情况相比能够使用的频段变多，能够有效运用有限的资源。
另外，由于与狭槽110正交的方向为主极化波，所以在使壳体低背化的情况下也能维持垂直极化波的增益，还能提高狭缝110的开口方向、即水平方向的垂直极化波的增益。因此，通过如图1所示使车顶500的一部分凹陷并设置适于该凹部501的形状及尺寸的天线装置1，能够在确保水平方向的所有方位角上的增益的同时无法从外观识别天线装置1。由此，能够提高车辆设计的自由度，并能从车辆设计的观点发挥以往无法从这种天线装置获得的效果。
本实施方式的天线装置1还在面对狭槽110的部位的狭缝111的间隙中插入有在LTE的低频段呈现限制信号通过的较高的第1阻抗、在LTE的高频段呈现比第1阻抗低的第2阻抗的电路，因此，在LTE的高频段能够缓和形成有狭缝111而造成的影响以稳定地降低VSWR。
由于作为上述电路的一个例子而在本实施方式中使用了高通滤波器112，所以例如能够仅通过电感性电抗元件来实现上述电路，向狭缝111的安装也变得容易。此外，也能代替高通滤波器112而使用带通滤波器或带阻滤波器。
另外，在本实施方式的天线装置1中，狭槽110除了第1侧面之外还跨越分别与接地面正交且与接地面沿平行方向连接的第3侧面及第4侧面而形成，第1馈电部G1设于第1侧面的狭槽内，因此，能够谋求节约用于狭槽形成的面积以实现小型的天线装置。此外，狭槽也能仅形成于第1侧面和第3侧面或者仅形成于第1侧面和第4侧面。
另外，由于狭缝210、220的封闭端形成在远离狭槽110的狭槽端的方向上，所以能够缓和狭缝210、220对第1侧面的狭槽110的影响。
另外，在本实施方式的天线装置1中，在形成有狭槽120或狭缝220的金属面(第2侧面、第4侧面)上与接地面平行地形成有能够发送或接收V2X频段的信号的第2狭槽(第2狭槽天线)310、320，因此，能够有效运用面积有限的金属面以与更多的频段对应。
另外，在本实施方式的天线装置1中，LTE第1天线的狭槽110与LTE第2天线的狭槽120配置于彼此点对称的部位，因此，例如能够抑制发送或接收相同频率的信号时的相互干扰。
在本实施方式的天线装置1中，形成于在水平方向上彼此相差90度地朝向不同方向的第1侧面、第2侧面、第3侧面及第4侧面上的各天线分别通过独自的馈电部作为MIMO通信用的天线而工作，因此，能够使可实现所有方位的MIMO通信的天线汇集到一个壳体内，例如能够更加缩小车辆侧的设置空间。
另外，由于形成有金属膜的状态下的壳体的高度为20mm以下(17mm)，所以即使是例如像车顶那样仅能确保限于天线用的空间的情况下，也无需使天线性能(VSWR、水平增益等)下降就能很容易进行安装。尤其是，在如上所述使车顶500的一部分凹陷并在该凹部501内安装天线装置1的情况下，能够缩小凹部501的尺寸，另外，由于凹部501的位置不再受制约，所以能够更加提高车辆设计的自由度。另外，由于能够在实现小型低背的同时在水平面上的所有方位确保增益，所以能够在车辆中很容易实现多种多样的远程信息处理通信。
在本实施方式的天线装置1中，形成于多个金属面上的狭槽110、120与狭缝111、121、210、220以不间断的方式连接。也就是说，所有金属面在壳体上连续。因此，由于无需接合多个金属面，所以能够简化天线装置1的制造，从而适于批量生产。
＜变形例＞
在本实施方式中，对使用LDS技术一体成型有多个天线振子的天线部的例子进行了说明，但天线部的制造方法并不限于本实施方式所说明的内容，当然也可以挖空金属壳体来构成天线部。
另外，形成于第1侧面～第4侧面的各天线的种类也能任意变更。例如，也可以分别将LTE第1天线形成于第3侧面、将LTE第2天线形成于第4侧面、将LTE第3天线形成于第1侧面、将LTE第4天线形成于第2侧面、将V2X第1天线形成于第1侧面、并将V2X第2天线形成于第2侧面。
另外，在本实施方式中说明了矩形箱状的壳体的例子，但壳体的形状并不限于矩形箱状，也可以是多边形箱状、圆柱状或椭圆柱状。
另外，在本实施方式中，第1侧面、第2侧面、第3侧面、第4侧面分别与接地面正交，但也可以不正交。另外，也有接地面本身相对于大地倾斜的情况。由于只要狭槽110、狭槽120、狭槽310、狭槽320分别平行于接地面就能获得水平方向的垂直极化波的增益，所以第1侧面、第2侧面、第3侧面、第4侧面也可以与接地面构成任何角度。
在本实施方式的天线装置1中，狭槽110、120与接地面平行地在与接地面正交的金属面上延伸，但优选为狭槽110、120以与大地平行地延伸的方式设置。
另外，即使是金属面并不垂直于接地面的情况下，也能将狭槽110、120以与大地平行地延伸的方式设于金属面上。同样地，即使是金属面并不垂直于大地的情况下，也能将狭槽110、120以与大地平行地延伸的方式设置。
这样，无论金属面相对于接地面或大地是否垂直，都能将狭槽110、120以与大地平行地延伸的方式设置。
另外，在本实施方式中形成有狭槽310、320，但也可以不形成。
另外，本实施方式的天线装置1用于4×4MIMO，但也可以用于2×2MIMO。在该情况下，也可以不形成狭缝210、220。

Claims (17)

1.一种车载用天线装置，其固定于车辆的规定部位，该车载用天线装置的特征在于，
具有金属面，
在所述金属面上形成有狭槽，在该狭槽的局部边缘存在有狭缝，
所述狭槽朝向平行于大地的方向，
在所述狭槽的任意狭槽端与所述狭缝之间的内缘设有馈电部。
2.根据权利要求1所述的车载用天线装置，其特征在于，
所述狭槽具有分别从相反方向面对所述馈电部的第1狭槽端和第2狭槽端，
从所述第1狭槽端到所述狭缝的开放端的长度是第1频段的谐振长度，
从所述狭缝的开放端到所述馈电部的长度是第2频段的谐振长度，
从所述馈电部到所述第1狭槽端的长度是第3频段的谐振长度，
从所述馈电部到所述第2狭槽端的长度是第4频段的谐振长度。
3.根据权利要求2所述的车载用天线装置，其特征在于，所述第1频段至所述第4频段分别是远程信息处理用的频段。
4.根据权利要求2所述的车载用天线装置，其特征在于，所述第1频段至所述第3频段是属于LTE的低频段的频段，
所述第4频段是属于LTE的高频段的频段。
5.根据权利要求4所述的车载用天线装置，其特征在于，在面对所述狭槽的部位的所述狭缝的间隙中插入有阻抗电路，该阻抗电路在所述LTE的低频段呈现限制信号通过的高的第1阻抗，并在所述LTE的高频段呈现比所述第1阻抗低的第2阻抗。
6.根据权利要求5所述的车载用天线装置，其特征在于，所述阻抗电路是高通滤波器、带通滤波器或带阻滤波器。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的车载用天线装置，其特征在于，具有与相邻的其它所述金属面以规定角度相接的两个以上所述金属面，
所述狭槽跨越两个以上所述金属面而形成，
所述馈电部形成于任一所述金属面的狭槽的内缘。
8.根据权利要求7所述的车载用天线装置，其特征在于，在形成有所述狭槽或所述狭缝的金属面上形成有发送或接收与所述狭槽不同的频率的第2狭槽。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的车载用天线装置，其特征在于，具备两个所述狭槽，
两个所述狭槽配置于彼此点对称的部位。
10.一种车载用天线装置，其固定于车辆的规定部位，该车载用天线装置的特征在于，
具备具有多个金属面的壳体，
在任意所述金属面上形成有狭槽，在该狭槽的局部边缘存在有狭缝，
所述狭槽朝向平行于大地的方向，
在所述狭槽的任意狭槽端与所述狭缝之间的内缘设有馈电部。
11.根据权利要求10所述的车载用天线装置，其特征在于，所述狭槽分别跨越相邻的其它所述金属面而形成。
12.根据权利要求10或11所述的车载用天线装置，其特征在于，所述壳体具有在水平方向上朝向互不相同的方向的四个所述金属面，
在四个所述金属面中的相对的两个所述金属面上形成有所述狭槽，在其它两个所述金属面上形成有狭缝天线，
各金属面分别通过独自的馈电部作为MIMO通信用的天线而工作。
13.根据权利要求12所述的车载用天线装置，其特征在于，在四个所述金属面的至少一个上形成有发送或接收与所述狭槽不同的频率的第2狭槽。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的车载用天线装置，其特征在于，在所述壳体上配置有贴片天线。
15.根据权利要求11～14中任一项所述的车载用天线装置，其特征在于，所述壳体为树脂制，所述金属面是形成于树脂表面的金属膜。
16.根据权利要求15所述的车载用天线装置，其特征在于，形成有所述金属膜的状态的壳体的高度为20mm以下。
17.根据权利要求10～16中任一项所述的车载用天线装置，其特征在于，形成于所述多个金属面的所述狭缝与所述狭槽以不间断的方式连接，并包括四个以上所述馈电部。
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