CN101364670A

CN101364670A - 接地一体型天线、信号接收发送设备

Info

Publication number: CN101364670A
Application number: CNA2008101253115A
Authority: CN
Inventors: 冈村慎一郎; 小泽尚志; 冈野佑三
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2007-08-10
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2009-02-11
Also published as: US20090040114A1; JP2009044604A; US20100060524A9

Abstract

本发明提供一种接地一体型天线以及信号接收发送设备，不仅在宽度方向上、在高度方向上也可实现天线的小型化，并且能够抑制邻接的天线间的干涉。接地一体型天线在同一接地部件(10)上配置多个天线元件(11、12)而构成，该天线元件(11、12)分别具有两个不同的谐振频带。天线元件(11、12)分别包括与一谐振频带对应的第一辐射部(11A、12A)和与另一谐振频带对应的第二辐射部(11B、12B)，在两个天线元件邻接的部位，在相对于其邻接部位于各个天线元件内侧的辐射部中的一辐射部上，以与该辐射部相接的方式配置电介质(13)。

Description

接地一体型天线、信号接收发送设备

技术领域

本发明涉及接地一体型天线，在同一接地部件上配置多个相对于相互不同的频带谐振的天线而构成。

背景技术

近年来，伴随着移动用信息通信设备的普及及高度化，要求在短时间内可靠地进行大容量数据的通信。为了实现这些无线通信质量的提高及高速化，配置多个信号接收天线以降低多路衰落(マルチパス·フェ—ジング)的分集技术或配置多个信号发送接收天线以增加通信传送线路来谋求高速化的MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术正在被实用化。

伴随着这些技术的应用，搭载于移动用信息终端设备的天线数量也增加。例如在以往的笔记本电脑中，如图11(a)所示，安装有两个无线LAN用天线，但近年来，如图11(b)所示，要求安装三个无线LAN用天线、或如图11(c)所示，要求安装两个无线LAN用天线和其他系统(Bluetooth：蓝牙/UWB(Ultra Wide Band)/GPS)用的天线。另外，根据今后的进一步的要求，也预想所安装的天线数量进一步增多。在这样安装多个天线时，也需要相对于一个接地部件搭载两个以上天线元件。

另一方面，这些移动用信息终端设备逐年小型化，在相对于一个接地部件搭载多个天线元件时，难以确保抑制天线元件间的干涉的充分的元件间距离。若产生天线元件间的干涉，则原本从某一个天线元件发射的电波被另一个天线元件吸收，故而电波的辐射效率降低，导致通信速度下降。

对此，在专利文献1中公开有：在不与接地导电部的形成范围重叠的区域内，相互离开而安装有多个天线元件的结构。具体地，在两个天线元件间配置接地导电部(接地部件的一部分)，该接地导电部构成包围各天线元件的形状。在该构成中，配置于两个天线元件之间的接地导电部抑制天线元件间的干涉。这样，通过有效地利用天线元件周围的空间设置接地导电部，能够不伴随电介质基板的大型化而抑制两个天线元件间的干涉。

另外，在专利文献2公开有如下的一体型平板多元件天线，其具有在端部形成有切口部的接地图案(接地部件的一部分)、配置于所述切口部的一侧且具有馈电部的第一天线元件、配置于所述切口部的另一侧且具有馈电部的第二天线元件。在该结构中，通过在接地图案设置切口部，能够将天线元件的特性分离并且可抑制天线元件间的干涉。

专利文献1：(日本)特开2006-74446号公报(2006年3月16日公开)

专利文献2：(日本)特开2007-13643号公报(2007年1月18日公开)

但是，在上述专利文献1的构成中，由于配置在两个天线元件间的接地导电部成为包围各天线元件的形状，故而在天线元件的上部也存在接地导电部，产生高度方向的尺寸增加的问题。

另外，在上述专利文献2中，由于在接地部件形成切口部，故需要用于设置该切口部的高度方向的尺寸，还是产生高度方向的尺寸增加的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种接地一体型天线，不仅在宽度方向上、也可以在高度方向上谋求天线的小型化，并且可抑制邻接的天线间的干涉。

为了解决上述课题，本发明的接地一体型天线在同一接地部件上配置多个天线元件而构成，所述天线元件具有两个不同的谐振频带，其特征在于，各个所述天线元件具有与一谐振频带对应的第一辐射部、和与另一谐振频带对应的第二辐射部，在相对于两个天线元件邻接的邻接部位于各个天线元件内侧的辐射部的一方，以与该辐射部相接的方式配置电介质。

根据上述结构，即使邻接的两个天线元件的距离不大，也能够通过该电介质将从一天线元件向另一天线元件传递的高频信号在其中途大幅度衰减，可抑制天线元件间的干涉。另外，这样的电介质的配置不仅在宽度方向上、在高度方向上也不导致天线尺寸的增加，大大有助于天线的小型化。另外，所谓接地部件是指，具有接地的导电部的印刷电路板或至少一部分接地的金属部件。

另外，在上述接地一体型天线中，配置有所述电介质的辐射部是相对于所述邻接部位于各个天线元件内侧的两个辐射部中、与更低的谐振频带的辐射部。

根据上述结构，能够增大上述电介质的体积，提高由该电介质引起的高频信号的衰减效果，也提高抑制天线元件间的干涉的效果。

另外，在上述接地一体型天线中，所述两个谐振频带与无线LAN规格的IEEE802.11a/b/g对应，配置上述电介质的辐射部是与2.4GHz带的谐振对应的辐射部。

另外，在上述接地一体型天线中，邻接的两个天线元件如下配置，即，在一天线元件，将与5GHz带的谐振对应的辐射部作为内侧，在另一天线元件，将与2.4GHz带的谐振对应的辐射部作为内侧。

在上述接地一体型天线中，各所述天线元件的天线形状为如下的反F形，即，将所述第一及第二辐射部连接到接地部件上的短路部的一部分与所述第一及第二辐射部平行配置。

另外，在上述接地一体型天线中，各所述天线元件的天线形状为如下的T形，即，将所述第一及第二辐射部连接到接地部件上的短路部与所述第一及第二辐射部垂直配置。

本发明的接地一体型天线，如上所述，在同一接地部件上配置多个具有两个不同的谐振频带的天线元件而构成，其中，各所述天线元件具有与一谐振频带对应的第一辐射部、和与另一谐振频带对应的第二辐射部，在两个天线元件邻接的部位，在相对于该邻接部位于各个天线元件内侧的辐射部中的一辐射部上，以与该辐射部相接的方式配置电介质。

而且，即使邻接的两个天线元件的距离不大，也能够通过该电介质将从一天线元件向另一天线元件传递的高频信号在其中途大幅度衰减，可抑制天线元件间的干涉。另外，这样的电介质的配置不仅在宽度方向上、在高度方向上也不导致天线尺寸的增加，大大有助于天线的小型化。

附图说明

图1表示本发明的实施方式、是表示接地一体型天线的示意结构的正面图；

图2是表示在接地一体型天线中邻接的两个天线元件间的信号干涉的图，(a)是将两个天线元件分离配置时的正面图，(b)是将两个天线元件接近配置时的正面图；

图3是表示在接地一体型天线中、邻接的两个天线元件间的信号干涉的图、是将电介质配置在一天线元件时的正面图；

图4是表示本发明的接地一体型天线的形状例的立体图；

图5是表示在接地一体型天线中、邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置的一例的正面图，(a)是不具有电介质时的图，(b)是具有电介质时的图；

图6是表示在接地一体型天线中、邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置的一例的正面图，(a)是不具有电介质时的图，(b)是具有电介质时的图；

图7是表示在接地一体型天线中、邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置的一例的正面图，(a)是不具有电介质时的图，(b)是具有电介质时的图；

图8是表示在接地一体型天线中、邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置的一例的正面图，(a)是不具有电介质时的图，(b)是具有电介质时的图；

图9(a)～(c)是表示电介质和天线元件的配置关系的例子的正面图；

图10是表示在接地一体型天线中、邻接的两个天线元件形成T形时的天线元件的配置关系和电介质的配置位置的一例的正面图，(a)是不具有电介质时的图，(b)是具有电介质时的图；

图11(a)～(c)是表示笔记本电脑的多个天线的一例的图。

附图标记说明

10 接地部件

11、12、21、22 天线元件

11A、12A、21A、22A 第一辐射部

11B、12B、21B、22B 第二辐射部

11C、12C、21C、22C 短路部

13 电介质

具体实施方式

以下，基于图1～图10说明本发明的一实施方式。首先，参照图1说明本实施方式的接地一体型天线的示意结构。

图1所示的接地一体型天线在接地部件10上搭载两个天线元件11、12而构成。天线元件11由第一辐射部11A、第二辐射部11B以及短路部11C构成。短路部11C是将第一辐射部11A及第二辐射部11B与接地部件10连接的部分，在短路部11C具有馈电点。第一辐射部11A和第二辐射部11B分别具有不同的谐振频带，从馈电点到辐射部前端的长度相当于对应的谐振频率电波的1/4波长。

天线元件12具有与天线元件11相同的结构，由第一辐射部12A、第二辐射部12B以及短路部12C构成。

这样，天线元件11、12由于分别具有谐振频带各不相同的两个辐射部，故能够辐射或吸收与两种频带对应的电波信号。在图1的例中，上述两种频带与无线LAN规格的IEEE802.11a/b/g对应，第一辐射部11A、12A与2.4GHz带的谐振对应，第二辐射部11B、12B与5GHz带的谐振对应。此时，由于第一辐射部11A、12A所对应的频带低(波长长)，故第一辐射部11A、12A比第二辐射部11B、12B更长地形成。

在现有技术中已经记述有：为了谋求天线的小型化，若将相对于同一接地部件10邻接配置的两个天线元件11、12接近配置，则产生天线元件间的干涉问题。即，如图2(a)所示，在将两个天线元件充分分开配置时，从一天线元件发送的高频信号在传过接地部件10等到达另一天线元件之前衰减，因此，不产生在天线元件间的干涉。但是，如图2(b)所示，在将两个天线元件接近配置时，从一天线元件发送的高频信号不充分衰减而到达另一个天线元件，产生在天线元件间的干涉。

本实施方式的接地一体型天线，在邻接的两个天线元件11、12中，在位于各个元件内侧的辐射部中的一辐射部侧设有电介质13。由此，即使邻接的两个天线元件没有离开距离，也能够如图3所示地通过该电介质13大大衰减高频信号，可抑制元件间的干涉。

上述接地一体型天线通过对基本上为材料的导体板进行冲裁或折弯等板金加工而制造成。图4是表示这样形成的接地一体型天线的具体例的立体图。另外，在图4中，附图标记14是由同轴电缆构成的馈电用配线，与天线元件11、12各自的馈电点连接。

在以下的说明中，对本发明的接地一体型天线进行更详细的考察。首先，对改变邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置时的效果进行考察。即，在图1的例中，天线元件11的对应于5GHz带谐振的第二辐射部11B、天线元件12的对应于2.4GHz带的谐振的第一辐射部12A位于内侧而配置，电介质13设置在这两个辐射部中低频侧的辐射部12A侧。但是，本发明不限于这样的例子，也可以改变邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置。

在图5(a)、(b)的例中，天线元件11的对应于5GHz带谐振的第二辐射部11B和天线元件12的对应于5GHz带谐振的第二辐射部12B位于内侧而配置。另外，图5(a)是不具有电介质13的例子，图5(b)是在辐射部11B侧具有电介质13的例子。在图5(a)、(b)的例中，在以下的表1中表示计算隔离系数(アイソレ—ション

数)的结果。另外，隔离系数可由下式计算。

A＝S21/(1-S11)(1-S22)

S21：从天线1向天线2泄漏的信号量

S11：天线1的反射量

S22：天线2的反射量

〔表1〕

首先，在不具有电介质13的图5(a)的构成中，对应于2.4GHz带谐振的两个天线元件间的距离比2.4GHz带的频率的波长小(接近)，故而与2.4GHz带相关的隔离系数成为较大的值。另外，对应于5GHz带谐振的两个天线元件间距离比5GHz带的频率的波长小，故而与5GHz带相关的隔离系数也成为较大的值。

另一方面，可知：在辐射部11B侧具有电介质13的图5(b)的结构中、在2.4GHz带以及5GHz带，隔离系数都降低。即，由于具有电介质13，抑制在邻接的天线元件间的干涉。

接着，在图6(a)、(b)所示的例中，天线元件11的对应于5GHz带谐振的第二辐射部11B和天线元件12的对应于2.4GHz带谐振的第一辐射部12A位于内侧而配置。另外，图6(a)是不具有电介质13的例子，图6(b)是在辐射部11B侧具有电介质13的例子。在图6(a)、(b)的例中，由以下的表2表示计算隔离系数的结果。

〔表2〕

首先，在不具有电介质13的图6(a)的构成中，由于对应于2.4GHz带谐振的两个天线元件间的距离比2.4GHz带的频率的波长小，故与2.4GHz带相关的隔离系数成为较大的值。另外，对应于5GHz带谐振的两个天线元件间距离比5GHz带的频率波长大，故而与5GHz带相关的隔离系数成为较小的值。

另一方面，可知：在辐射部11B侧具有电介质13的图6(b)的结构中、特别是在不具有电介质13时隔离系数大的2.4GHz带，隔离系数降低。即，由于具有电介质13而抑制邻接的天线元件间的干涉。另外，在原本隔离系数小的5GHz带，设置电介质13来抑制干涉的效果小。

接着，在图7(a)、(b)所示的例中，天线元件11的对应于2.4GHz带谐振的第一辐射部11A和天线元件12的对应于2.4GHz带谐振的第一辐射部12A位于内侧而配置。另外，图7(a)是不具有电介质13的例子，图7(b)是在辐射部12A侧具有电介质13的例子。在图7(a)、(b)的例中，由以下的表3表示计算隔离系数的结果。

〔表3〕

首先，在不具有电介质13的图7(a)的构成中，由于对应于2.4GHz带谐振的两个天线元件间的距离比2.4GHz带的频率的波长小，故与2.4GHz带相关的隔离系数成为较大的值。另外，由于对应于5GHz带谐振的两个天线元件间距离比5GHz带的频率的波长大，故而与5GHz带相关的隔离系数成为较小的值。

另一方面，可知：在辐射部11A侧具有电介质13的图7(b)的结构中、特别是在不具有电介质13时隔离系数大的2.4GHz带，隔离系数降低。即，由于具有电介质13而抑制在邻接的天线元件间的干涉。另外，在原本隔离系数小的5GHz带，几乎不存在由于设置电介质13而抑制干涉的效果。

另外，在2.4GHz带的隔离系数的降低率与图5(b)的例子或图6(b)的例子相比相当大。这是由于，在图7(b)的例子中，通过在与2.4GHz带谐振对应的第一辐射部12A侧设置电介质13，能够大大增加电介质13的体积，提高该电介质13对高频信号的衰减效果。即，在对应于5GHz带谐振的辐射部侧设有电介质13时，与5GHz带谐振对应的辐射部的长度比与2.4GHz带谐振对应的辐射部的长度短，故而不得不也缩小电介质13，高频信号的衰减效果小。

接着，在图8(a)、(b)所示的例中，天线元件11的对应于5GHz带谐振的第二辐射部11B和天线元件12的对应于2.4GHz带谐振的第一辐射部12A位于内侧而配置。另外，图8(a)是不具有电介质13的例子，图8(b)是在辐射部12A侧具有电介质13的例子。在图8(a)、(b)的例中，由以下的表4表示计算隔离系数的结果。

〔表4〕

首先，在不具有电介质13的图8(a)的构成中，由于对应于2.4GHz带谐振的两个天线元件间的距离比2.4GHz带的频率的波长小，故与2.4GHz带相关的隔离系数成为较大的值。另外，对应于5GHz带谐振的两个天线元件间距离比5GHz带的频率的波长大，故与5GHz带相关的隔离系数成为较小的值。

另一方面，可知：在辐射部12A侧具有电介质13的图8(b)的结构中、特别是在不具有电介质13时隔离系数大的2.4GHz带，隔离系数降低。即，由于具有电介质13而抑制在邻接的天线元件间的干涉。另外，在原本隔离系数小的5GHz带，几乎不存在由于设置电介质13而抑制干涉的效果。

另外，在2.4GHz带的隔离系数的降低量，在图7(b)的例子中比图8(b)的例子大。这是由于，在图7(b)的例子中，对应于2.4GHz带谐振的两个天线元件间距离比图8(b)的例子小，不具有电介质13时的隔离系数原本就大。但是，若仅比较具有电介质13时的2.4GHz带的隔离系数，则图8(b)的例子比图7(b)的例子小。

由上述图5～图8以及表1～表4的结果可知，为了抑制天线元件间的干涉而设置的电介质13，其体积大的效果好。因此，电介质13在邻接的两个天线元件11、12中，设置在位于各个元件内侧的辐射部中具有低频带的谐振频带的辐射部侧为好。

另外，邻接的天线元件间的干涉，与5GHz带的高频信号相比，在对应波长长的2.4GHz带的高频信号(即，在低频侧的信号容易产生)容易产生。因此，在内侧将具有低频侧的谐振频率的辐射部彼此配置并不理想，在一天线元件将具有低频侧的谐振频率的辐射部作为内侧，在另一天线元件将具有高频侧的谐振频率的辐射部作为内侧。电介质13设置在位于各个元件内侧的辐射部中具有低频的谐振频率的辐射部侧为好。根据以上的结果可以说，在图5(b)～图8(b)所示的例中，图8(b)所示的例子最好。

在上述说明中，天线元件11、12作为高频侧的谐振频率具有5GHz带，作为低频侧的谐振频率具有2.4GHz带，但本发明不限于此。以下的表5表示在对应于1.5GHz带和3.5GHz带的谐振的接地一体型天线中，计算隔离系数的结果。另外，表5的结果对应于邻接的两个天线元件的配置关系和电介质的配置位置与图8(b)所示的配置例一致的情况。

〔表5〕

首先，在不具有电介质13的情况下，由于对应于1.5GHz带谐振的两个天线元件间的距离比1.5GHz带的频率的波长小，故与1.5GHz带相关的隔离系数成为较大的值。另外，对应于3.5GHz带谐振的两个天线元件间距离比3.5G的波长大，故而与3.5GHz带相关的隔离系数成为较小的值。

另一方面，可知：在具有电介质13的情况下、特别是在不具有电介质13时隔离系数大的1.5GHz带，隔离系数降低。另外，在3.5GHz带隔离系数也降低。即，由于具有电介质13而抑制邻接的天线元件间的干涉。

接着，在设置电介质13的情况下，对电介质13和天线元件的配置关系进行考察。

图9(a)表示电介质13位于覆盖天线元件的接地部件和短路部的位置的情况。图9(b)表示电介质13配置在仅覆盖天线元件的辐射部的位置的情况。图9(c)表示电介质13配置在覆盖天线元件的辐射部和接地部件以及短路部的位置的情况。图9(a)～(c)的例中，由以下的表6表示计算隔离系数的结果(为了进行比较，也表示没有电介质的情况)。

〔表6〕

首先，在电介质13覆盖接地部件和短路部(不覆盖辐射部)时，与不具有电介质13的情况相比，几乎没有隔离的抑制效果。另一方面，在电介质13仅覆盖辐射部的情况下，与不具有电介质的情况相比，抑制隔离，电介质13至少覆盖天线元件的辐射部而形成为好。另外，在电介质13覆盖辐射部和接地部件以及短路部全部的情况下，隔离系数最低，最为合适。另外，电介质13例如将树脂作为材料，从两侧夹入板金构成的天线元件而形成为好。

另外，在以上说明中，天线元件的形状是短路部的一部分与辐射部平行配置的所谓倒F型，但本发明不限于此。例如，如图10(b)所示，使用将短路部与辐射部垂直配置的T型天线元件21、22的接地一体型天线也能够适用于本发明。天线元件21、22分别具有与2.4GHz带谐振对应的第一辐射部21A、22A、与5GHz带谐振对应的第二辐射部21B、22B、短路部21C、22C。图10(a)是不具有电介质13的例子，图10(b)是在辐射部22A侧设有电介质13的例子。图10(a)、(b)的例子中，由以下的表7表示计算隔离系数的结果。

〔表7〕

首先，在不具有电介质13的图10(a)的构成中，由于对应于2.4GHz带谐振的两个天线元件间的距离比2.4GHz带的频率的波长小，故与2.4GHz带相关的隔离系数成为较大的值。另外，对应于5GHz带谐振的两个天线元件间距离比5GHz带的频率的波长大，故与5GHz带相关的隔离系数成为较小的值。

另一方面，在辐射部22A侧具有电介质13的图10(b)的结构中，可知在2.4GHz带以及5GHz带隔离系数都降低。即，由于具有电介质13而抑制邻接的天线元件间的干涉。

另外，在上述说明中，表示了相对于接地部件搭载两个天线元件的情况，但相对于接地部件搭载三个以上的天线元件的情况也适用于本发明。此时，两个天线元件可以在邻接的至少一处配置电介质。

本发明的接地一体型天线可例如在移动用信息通信设备等信号接收发送设备中使用。

Claims

1.一种接地一体型天线，在同一接地部件上配置多个天线元件而构成，所述天线元件具有两个不同的谐振频带，其特征在于，

各个所述天线元件具有与一谐振频带对应的第一辐射部、和与另一谐振频带对应的第二辐射部，

在相对于两个天线元件邻接的邻接部位于各个天线元件内侧的辐射部中的一辐射部上，以与该辐射部相接的方式配置电介质。

2.如权利要求1所述的接地一体型天线，其特征在于，配置有所述电介质的辐射部是相对于所述邻接部位于各个天线元件内侧的两个辐射部中、与更低的谐振频带对应的辐射部。

3.如权利要求2所述的接地一体型天线，其特征在于，所述两个谐振频带与IEEE802.11a/b/g对应，

配置上述电介质的辐射部是与2.4GHz带的谐振对应的辐射部。

4.如权利要求3所述的接地一体型天线，其特征在于，邻接的两个天线元件如下配置，即，在一天线元件，将与5GHz带的谐振对应的辐射部作为内侧，在另一天线元件，将与2.4GHz带的谐振对应的辐射部作为内侧。

5.如权利要求4所述的接地一体型天线，其特征在于，各所述天线元件的天线形状为如下的反F形，即，将所述第一及第二辐射部连接到接地部件上的短路部的一部分与所述第一及第二辐射部平行配置。

6.如权利要求3所述的接地一体型天线，其特征在于，各所述天线元件的天线形状为如下的T形，即，将所述第一及第二辐射部连接到接地部件上的短路部与所述第一及第二辐射部垂直配置。

7.一种信号接收发送设备，其特征在于，具有权利要求1～6中任一项所述的接地一体型天线。