CN101093911A - 在宽频带下可获得良好的接收灵敏度的天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不影响小型化并且在宽频带上可获得良好的接收灵敏度的天线装置。天线装置(1)被构成为：在配设有传送线路(8、9)或高频切换开关(10)、偏置电路(11)等的电路基板(例如，天线基板(3))安装芯片天线(2)。在芯片天线(2)的基体(4)上将第一及第二辐射导体(5、6)进行卷装并将它们的一端彼此连结，对各辐射导体(5、6)分散配置可变电容元件(7)。在高频切换开关(10)使输入端与输出端导通时，对传送线路(8)供给供电信号而成为高频带模式，在导通被遮断时对传送线路(9)供给供电信号而成为低频带模式。另外，在任何频带下均从偏置电路(11)对可变电容元件(7)供给调谐电压来变更调谐频率。

Description

在宽频带下可获得良好的接收灵敏度的天线装置

技术领域

本发明涉及具备有在由电介体或磁性体构成的基体上带状的辐射导体被卷装的芯片天线的天线装置，尤其涉及对辐射导体分散配置可变电容元件而能调谐到宽频带的频率的双频带天线装置。

背景技术

以往，公知有在由电介体或磁性体构成的柱状的基体上将辐射导体以螺旋状卷装后可调谐到期望频率的芯片天线。另外，为了能用这种芯片天线对宽频带的频率进行调谐，以往提出了如下方式构成的天线装置，即对辐射导体分散配置可变电容元件，并且将基于偏置控制信号的调谐电压提供给可变电容元件而得电容值变化，由此使辐射导体的谐振频率随调谐电压而变化(例如，参照专利文献1)。在相关的现有方案中，芯片天线在配设有供电电路或偏置电路等的电路基板上被安装，芯片天线的辐射导体的供电部与供电电路连接，并且从偏置电路对可变电容元件供给直流的调谐电压。这样可调谐到宽频带的频率的芯片天线不仅能够容易地内置于便携式电话机等便携式无线设备，并且能够用作电视广播的UHF频带用的接收天线等，因此可预测其使用价值在今后会越来越高。

专利文献1：日本特开2005-210564号公报(第4-6页、图1)

但是，由于使可变电容元件分散配置于辐射导体的上述现有方案是单频带的天线装置，因此存在若要通过增加可变电容元件来使接收灵敏度良好的频带加宽，则就会不可避免大型化的问题。因而，若用该现有天线装置要全部接收电视广播的UHF频带，则内置于便携式电话机等的小型化就变得困难。

发明内容

本发明鉴于这种现有技术的实情而提出的，其目的在于提供一种不影响小型化并且在宽频带上可获得良好的接收灵敏度的天线装置。

为了达到上述目的，在本发明的天线装置中，上述天线装置被构成为：具备芯片天线，该芯片天线在由电介体或磁性体构成的基体上将第一辐射导体和第二辐射导体分别以带状进行卷装，将两个辐射导体的一端彼此连结，并且将上述第二辐射导体的另一端形成为开放端，而且，将上述第一辐射导体和上述第二辐射导体分别分割为多个分割导体部，将相邻的该分割导体部彼此介由可变电容元件进行串联连接，在安装有上述芯片天线的电路基板，设置：第一传送线路，其对所述第一及第二辐射导体的一端彼此相连结的连接点供给供电信号；第二传送线路，其对上述第一辐射导体的另一端供给供电信号；高频切换电路，其使连接于该第二传送线路的输入端与连接于上述第一传送线路的输出端之间导通断开；和偏置电路，其将基于偏置控制信号的调谐电压提供给上述可变电容元件而使电容值变化，在上述高频切换电路使上述输入端与上述输出端之间导通时，上述第二辐射导体可在高频带进行谐振，而且，在上述高频切换电路使上述输入端与上述输出端之间断开时，上述第一及第二辐射导体可在低频带进行谐振，即使在选择了这些高频带和低频带的任一个时，调谐频率也随着上述调谐电压而变化。

这样构成的天线装置，在高频切换电路使输入端与输出端之间导通时，对第一及第二辐射导体的一端彼此相连结的连接点介由第一传送线路供给供电信号，因此能够使另一端为开放端的第二辐射导体在规定的频带(高频带)谐振。另外，在高频切换电路使输入端与输出端之间断开时，供电信号未被提供给第一传送线路，而介由第二传送线路被提供给第一辐射导体的另一端，因此能够使第一及第二辐射导体的整体在比上述高频带低的频带(低频带)谐振。即，通过利用高频切换电路使输入端与输出端之间导通断开，能够任意地选择高频带模式和低频带模式，因此通过供给与所选择的频带相应的供电信号，能够实现双频带化。另外，在选择了高频带和低频带的任一个的情况下，通过从偏置电路供给调谐电压，也能够在可变电容元件的电容值的变化范围内适当地变更各频带的调谐频率。从而，即使该天线装置没有大型化也可在宽频带上得到良好的接收灵敏度。

在上述结构中，安装有芯片天线的电路基板是具有与外部电路基板(母基板)的布线图案连接的外部连接端子的天线基板，如果在该天线基板至少配设有高频切换电路和偏置电路，则能够在母基板简单地安装将芯片天线安装在天线基板并进行单元化(模块化)的天线装置，并且可在电路结构不同但只要天线性能相等即可的各种母基板适用公共的天线装置，因此可得到操作性或通用性优良的天线装置。

另外，在上述结构中，只要在偏置电路预先设置用于将偏置控制信号的电压电平升压至所需大小的升压机构，则即使母基板侧的电源电压较低也可将天线装置的调谐电压设定为比该电源电压高，因此即使在将天线装置内置在电源电压被设定得较低的便携式无线设备中的情况下，也不存在对可变电容元件的电容值的控制带来影响之虞。

另外，在上述结构中，只要将最靠近第一和第二辐射导体的一端彼此相连结的连接点的上述第二辐射导体的分割导体部分割为串联连接的多个细导体部，并且在电路基板设置可以使这些各细导体部的一个与第一传送线路之间选择性地导通的选择电路，则在高频带的选择时能够调整可谐振的第二辐射导体的频带。作为这种选择电路，例如在各细导体部与第一传送线路之间介入设置切换开关，能够使用该切换开关使各细导体部的一个与第一传送线路之间导通，或在各细导体部的一个与第一传送线路之间介入设置芯片电容器或零欧姆芯片电阻等芯片部件。

发明效果

本发明的天线装置，通过利用高频切换电路使输入端与输出端之间导通断开，能够任意地选择高频带和低频带，因此通过供给与所选择的频带相应的供电信号，可得到双频带的天线装置。另外，即使在选择了高频带和低频带的任一个的情况下，通过从偏置电路供给调谐电压，也能够在可变电容元件的电容值的变化范围内适当地变更各频带的调谐频率。从而该天线装置即使没有大型化，也可在宽频带上得到良好的接收灵敏度。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式例所涉及的天线装置安装在母基板后的状态的外观图。

图2是该天线装置的低频带模式的等效电路图。

图3是该天线装置的高频带模式的等效电路图。

图4是本发明的第二实施方式例所涉及的天线装置的低频带模式的等效电路图。

图5是该天线装置的高频带模式的等效电路图。

图6是本发明的第三实施方式例所涉及的天线装置的低频带模式的等效电路图。

图7是该天线装置的高频带模式的等效电路图。

图8是本发明的第四实施方式例所涉及的天线装置的低频带模式的等效电路图。

图9是该天线装置的高频带模式的等效电路图。

图中：1、20、40、50-天线装置；2-芯片天线；3-天线基板；4-基体；5-第一辐射导体；6-第二辐射导体；5a～5c、6a～6c-分割导体部；6a-1、6a-2、6a-3-细导体部；7-可变电容元件；8-第一传送线路；9-第二传送线路；10-高频切换开关(高频切换电路)；10a-输入端；10b-输出端；11-偏置电路；14a～14d-外部连接端子；15-DC/DC转换器(升压机构)；16-切换开关；17-芯片电容器(芯片部件)；30-母基板；P1-连接点；P2-供电端；Q-开放端。

具体实施方式

参照附图说明发明的实施方式，图1是表示本发明的第一实施方式例所涉及的天线装置安装在母基板后的状态的外观图，图2是该天线装置的低频带模式的等效电路图，图3是该天线装置的高频带模式的等效电路图。

本实施方式例所涉及的天线装置1是将芯片天线2安装在天线基板3上并进行单元化(模块化)的装置，如图1所示，天线基板3安装在外部电路基板即母基板30上。该母基板30是在便携式电话机等便携式无线设备中内置的电路基板，将天线装置1用作电视广播的UHF频带用的接收天线。因此，虽然未予图示，但在母基板30上配设有天线装置1用的调谐电路等。

天线装置1的芯片天线2主要包括：由电介体构成的柱状的基体4；在该基体4的外表面以螺旋状被卷装的第一辐射导体5和第二辐射导体6；在两个辐射导体5、6的线路中分散配置的多个可变电容元件(变容二极管)7。第一及第二辐射导体5、6的一端在连接点P1彼此串联连结。第一辐射导体5的另一端为供电端P2，第二辐射导体6的另一端为开放端Q。将第一辐射导体5分割为多个分割导体部5a～5c，在相邻的分割导体部彼此之间(5a、5b之间或5b、5c之间)介由电容元件7串联连接。同样，将第二辐射导体6分割为多个分割导体部6a～6c，在相邻的分割导体部彼此之间(6a、6b之间或6b、6c之间)介由可变电容元件7串联连接。该芯片天线2在天线基板3上定位固定，并且第一及第二辐射导体5、6的适当部位焊接在天线基板3的布线图案。此外，基体4的材料也可为磁性体，而且其形状也可为板状。

在天线基板3配设有：第一传送线路8，其对第一及第二辐射导体5、6的连接点P1供给供电信号；第二传送线路9，其对第一辐射导体5的供电端P2供给供电信号；高频切换开关10，其使输入端10a予输出端10b之间导通断开；偏置电路11，其将基于偏置控制信号的调谐电压提供给芯片天线2的可变电容元件7而使电容值变化；与第二辐射导体6连接的频率调整用图案12；匹配电路，其包括电感器13和电容器等，并且使输入阻抗与特性阻抗匹配；和焊接在母基板30的布线图案的外部连接端子14a～14d。

这些外部连接端子14a～14d与母基板30侧的未图示的电源电路和调谐电路连接。例如，对外部连接端子14a输入来自电源电路的电源电压V_DD，对外部连接端子14b从调谐电路输入供电信号RF。另外，对外部连接端子14c从调谐电路输入调谐电压V(TUNE)用的偏置控制信号，对外部连接端子14d从调谐电路输入用于使高频切换开关10接通断开的开关控制信号V(CTL)。此外，图1所示的频率调整用图案12通过对适当部位进行修整(trimming)，能够对第二辐射导体6的电长度进行微调整，通过该微调整能够避免天线性能的偏差。

高频切换开关10的输入端10a与调谐电路的供电电路连接，并且与第二传送线路9连接。高频切换开关10的输出端10b与第一传送线路8连接，在输入端10a与输出端10b被导通的开关接通状态下，介由第一传送线路8对连接点P1可供给供电信号RF。另外，在输入端10a与输出端10b之间被断开(即导通被遮断)的开关断开状态下，介由第二传送线路9对供电端P2可供给供电信号RF。该高频切换开关10，在供给开关控制信号V(CTL)时处于开关接通状态，在不供给开关控制信号V(CTL)时处于开关断开状态。

在偏置电路11设置有：DC/DC转换器15，其将电源电压V(DD)(例如3伏特)始终升压至恒定的工作电压(例如5伏特)；FET开关电路，其根据该DC/DC转换器15的输出(工作电压)和偏置控制信号(脉冲宽度调制信号)，生成升压结束偏置信号；和平滑化电路，其对该升压结束偏置信号进行平滑化，来生成直流的调谐电压V(TUNE)。通过该偏置电路11，使调谐电压V(TUNE)按照偏置控制信号的脉冲宽度在例如0.2～4.8伏特范围内变化。从而，通过将调谐电压V(TUNE)提供给可变电容元件7而使电容值变化，能够适当地改变芯片天线2的调谐频率。

接下来，对如上所述那样构成的天线装置1的动作进行说明。该天线装置1，如图2所示，在高频切换开关10处于使输入端10a与输出端10b之间断开时的开关断开状态时，可介由第二传送线路9对供电端P2供给供电信号RF，因此能够使第一及第二辐射导体5、6的整体以规定的频带(低频带)谐振。并且，如果在该低频带使施加到可变电容元件7的调谐电压V(TUNE)变化，则能够适当地变更芯片天线2的调谐频率(第一及第二辐射导体5、6整体的谐振频率)。

另外，如图3所示，在高频切换开关10处于使输入端10a与输出端10b导通的开关接通状态时，可介由第一传送线路8对连接点P1供给供电信号RF，因此能够使第二辐射导体6以比上述低频带高的频带(高频带)谐振。此时，与高频带对应的供电信号RF几乎不会提供到介入设置有电容器13的第二传送线路9。而且，如果在该高频带模式下使施加到可变电容元件7的调谐电压V(TUNE)变化，则可适当地变更芯片天线2的调谐频率(第二辐射导体6的谐振频率)。

这样，本实施方式例所涉及的天线装置1，通过利用高频切换开关10使输入端10a与输出端10b之间导通断开，就能够任意选择高频带模式和低频带模式，因此通过供给与所选择的频带对应的供电信号RF，能够实现在高低任意频带下均可使用的双频带化。另外，即使在选择了高频带和低频带的任一个的情况下，通过从偏置电路11供给调谐电压V(TUNE)，也能够在可变电容元件7的电容值的变化范围内变更各频带的调谐频率。因而，该天线装置1不仅维持可容易地内置于便携式无线设备中的小型化，并且在宽频带下可得到良好的接收灵敏度，从而适合用作电视广播的UHF频带用的接收天线。

另外，由于该天线装置1为将芯片天线2安装在天线基板3上并进行单元化后的模块，因此在母基板30上容易安装，并且能够在电路结构不同而只要天线性能相等即可的各种母基板30适用公共的天线装置1，从而操作性和通用性优良。其中，在无需使用天线专用的基板使天线装置1单元化时，也可在配设有传送线路8、9和高频切换开关10和偏置电路11等的母基板30上直接安装芯片天线2。

另外，在该天线装置1中，偏置电路11具有使偏置控制信号的电压电平升压至规定的大小的DC/DC转换器15，即使母基板30侧的电源电压较低，也可将天线装置1的调谐电压V(TUNE)设定为比该电源电压高，因此在电源电压被设定得较低的便携式无线设备中内置有天线装置1的情况下，也不会存在对可变电容元件7的电容值的控制带来影响之虞。

图4是本发明的第二实施方式例所涉及的天线装置的低频带模式的等效电路图，图5是该天线装置的高频带模式的等效电路图，对与图2、3对应的部分标注同一符号，由此省略重复说明。

在本实施方式例所涉及的天线装置20中，采用了将直流的调谐电压V(TUNE)叠加到供电信号RF后供给到芯片天线附近为止的电路结构，因此能够简化母基板侧的布线图案的布局。在该第二实施方式例的情况下，如图4所示，在高频切换开关10使输入端10a与输出端10b之间断开时，能够使第一和第二辐射导体5、6整体在低频带谐振，如图5所示，在高频切换开关10使输入端10a与输出端10b导通时，能够使第二辐射导体6在高频带谐振。而且，与上述的第一实施方式例同样，在选择高频带和低频带的任一个的情况下，供给调谐电压V(TUNE)而使可变电容元件7的电容值变化，由此能够变更各频带的调谐频率。

图6是本发明的第三实施方式例所涉及的天线装置的低频带模式的等效电路图，图7是该天线装置的高频带模式的等效电路图，对与图2、3对应的部分标注同一符号，由此省略重复的说明。

本实施方式例所涉及的天线装置40与第一实施方式例所涉及的天线装置1的不同点在于，将最靠近连接点P1的第二辐射导体6的分割导体部6a进一步细分割而形成为串联连接的多个(例如为3个)细导体部6a-1、6a-2、6a-3，并且利用在天线基板3上安装的切换开关16能够使这些细导体部6a-1、6a-2、6a-3的一个与第一传送线路8之间选择性地导通，除此之外的结构基本上相同。切换开关16是针对3个固定接点而改变可动接点的接触位置的3位置切换开关，从该可动接点导出的端子与第一传送线路8连接，从3个固定接点导出的端子分别与细导体部6a-1、6a-2、6a-3连接。虽然在图示的例子中第一传送线路8和细导体部6a-3介由切换开关16处于导通的状态，但是通过对切换开关16的可动接点进行驱动，能够使第一传送线路8切换到与其他细导体部6a-1或6a-2导通的状态。

在这样构成的第三实施方式例所涉及的天线装置40中，如图6所示，在高频切换开关10处于使输入端10a与输出端10b之间断开的开关断开状态时，能够介由第二传送线路9对供电端P2供给供电信号RF，因此能够使第一及第二辐射导体5、6整体在低频带谐振。另外，如图7所示，在高频切换开关10处于使输入端10a与输出端10b导通的开关接通状态时，能够从第一传送线路8介由切换开关16对分割导体部6a的细导体部6a-3供给供电信号RF，因此能够使从细导体部6a-3起至开放端Q的第二辐射导体6在高频带谐振。而且，与上述的第一实施方式例同样，在选择了高频带和低频带的任一个的情况下，供给调谐电压V(TUNE)而使可变电容元件7的电容值变化，能够变更各频带的调谐频率。

另外，该天线装置40通过使用切换开关16来选择第一传送线路8与第二辐射导体6的各细导体部6a-1、6a-2、6a-3之间的导通状态，在选择了高频带时能够改变进行谐振的第二辐射导体6的L长度，因此根据内置有天线装置40的便携式无线机所使用的地区的电波状况，在选择高频带时，能够调整可谐振的第二辐射导体6的频带。即，如上所述那样使第一传送线路8与细导体部6a-3之间处于导通状态的情况下在最高频带(高频带)进行谐振，如果使第一传送线路8与细导体部6a-2之间处于导通状态，则能够使从细导体部6a-2起至开放端Q的第二辐射导体6在比它稍微低的频带(高频带)谐振，如果使第一传送线路8与细导体部6a-1之间处于导通状态，则能够使从细导体部6a-1起至开放端Q的第二辐射导体6在进一步低的频带(高频带)谐振。

图8是本发明的第四实施方式例所涉及的天线装置的低频带模式的等效电路图，图9是该天线装置的高频带模式的等效电路图，对与图6、7对应的部分标注同一符号，由此省略重复说明。

在本实施方式例所涉及的天线装置50中，使第二辐射导体6的各细导体部6a-1、6a-2、6a-3的一个与第一传送线路8之间介由在天线基板3上安装的芯片电容器17而导通，除此以外的结构与上述的第三实施方式例基本上相同。在该第四实施方式例的情况下，如图8所示，在高频切换开关10使输入端10a与输出端10b之间断开时，能够使第一及第二辐射导体5、6整体在低频带谐振，如图9所示，在高频切换开关10使输入端10a与输出端10b之间导通时，能够使第二辐射导体6在高频带谐振。而且，与上述的第一实施方式例同样，在选择了高频带与低频带的任一个时，通过供给调谐电压V(TUNE)而使可变电容元件7的电容值变化，能够变更各频带的调谐频率。

另外，该天线装置50通过选择芯片天线17的安装位置来变更各细导体部6a-1、6a-2、6a-3的一个与第一传送线路8之间的导通状态，从而在选择了高频带时可改变进行谐振的第二辐射导体6的L长度，因此能够根据内置有天线装置50的便携式无线机所使用的地区的电波状况，在选择高频带时能够调整可谐振的第二辐射导体6的频带。此外，取代芯片电容器17采用零欧姆芯片(chip)电阻，或在天线基板3预先形成用于连接各细导体部6a-1、6a-2、6a-3与第一传送路径8之间的3个选择图案，并且留下这些选择图案的一个而切断其他两个也可。

Claims (6)

1、一种天线装置，

具备：芯片天线，该芯片天线在由电介体或磁性体构成的基体上将第一辐射导体和第二辐射导体分别以带状进行卷装，将两个辐射导体的一端彼此连结，并且将上述第二辐射导体的另一端形成为开放端，而且，将上述第一辐射导体和上述第二辐射导体分别分割为多个分割导体部，将相邻的该分割导体部彼此介由可变电容元件进行串联连接，

在安装有上述芯片天线的电路基板，设置：第一传送线路，其对所述第一及第二辐射导体的一端彼此相连结的连接点供给供电信号；第二传送线路，其对上述第一辐射导体的另一端供给供电信号；高频切换电路，其使连接于该第二传送线路的输入端与连接于上述第一传送线路的输出端之间接通断开；和偏置电路，其将基于偏置控制信号的调谐电压提供给上述可变电容元件而使电容值变化，

在上述高频切换电路使上述输入端与上述输出端之间导通时，上述第二辐射导体可在高频带进行谐振，而且，在上述高频切换电路使上述输入端与上述输出端之间断开时，上述第一及第二辐射导体可在低频带进行谐振，即使在选择了这些高频带和低频带的任一个时，调谐频率也随着上述调谐电压而变化。

2、根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述电路基板是具有与外部电路基板的布线图案连接的外部连接端子的天线基板，在该天线基板至少配设上述高频切换电路和上述偏置电路。

3、根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

在上述偏置电路设置有升压机构，该升压机构使上述偏置控制信号的电压电平升压至规定的大小。

4、根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

将最靠近上述连接点的上述第二辐射导体的上述分割导体部分割为串联连接的多个细导体部，并且在上述电路基板设置选择电路，该选择电路可以使上述各细导体部的一个与上述第一传送线路之间选择性地导通。

5、根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，

上述选择电路是在上述各细导体部与上述第一传送线路之间所介入设置的切换开关。

6、根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，

上述选择电路是在上述各细导体部的一个与上述第一传送线路之间所介入设置的芯片部件。

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