CN101421931A - 天线装置及使用此天线装置的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的天线装置具有天线元件、与天线元件连接的晶体管电路、以及在天线元件与晶体管电路之间与分路接地连接的电感电路，电子设备具备该天线装置和与晶体管电路连接的无线电路。
Description
技术领域
本发明涉及将天线元件与晶体管电路一体化而成的天线装置以及使用此天线装置的电子设备。
背景技术
将天线元件与晶体管电路一体化而成的天线装置是一种即使在天线元件长度相对于波长而言较短且小型的情况下，也可以抑制匹配损耗，从而可以在宽频带中确保增益的天线装置。
以下，使用图7说明现有的天线装置。图7中，现有的天线装置具有：天线元件71；以及直接或者经由导线或匹配电路与天线元件71连接的晶体管电路72。
但是，在上述现有的天线装置中，如果缩短天线元件71的天线元件长度，则天线元件71的输出阻抗会变为高电容性。当将输入阻抗为电容性的晶体管电路72与天线元件71连接时，则难以获得天线元件71与晶体管电路72的匹配。其结果，在高频带中，难以获得天线元件71与晶体管电路72的匹配，天线装置的辐射效率和接收能力下降，从而难以实现具有宽频带的辐射特性及接收特性的天线装置。
另外，作为与本发明相关的在先技术文献信息，例如已知有非专利文献1及专利文献1。
非专利文献1：电子信息通信学会编《天线工程学手册》，Ohmsha，1980年(P45-46)
专利文献1：日本专利特开平10-303640号公报
发明内容
天线装置，其具有天线元件、与天线元件连接的晶体管电路、以及在天线元件与晶体管电路之间与分路接地连接的电感电路，其中，在第1频带中，天线元件的输出阻抗为电容性，并且经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为电感性，且天线元件的输出阻抗与经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系，在比第1频带高的第2频带中，天线元件的输出阻抗为电感性，并且经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为电容性，且天线的输出阻抗与经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系。
本发明的电子设备具有天线元件、与天线元件连接的晶体管电路、在天线元件与晶体管电路之间与分路接地连接的电感电路、以及与晶体管电路连接的无线电路，其中，在第1频带中，天线元件的输出阻抗为电容性，并且经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为电感性，且天线元件的输出阻抗与经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系，在比第1频带高的第2频带中，天线元件的输出阻抗为电感性，并且经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为电容性，且天线元件的输出阻抗与经由电感电路的晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系。
附图说明
图1是本发明实施方式中的天线装置的电路图。
图2是使用本发明实施方式中的天线装置的电子设备的电路图。
图3是表示本发明实施方式中的天线元件的结构的图。
图4是表示本发明实施方式中的天线元件的另一结构的图。
图5是本发明实施方式中的天线装置的另一电路图。
图6是本发明实施方式中的天线装置的又一电路图。
图7是现有的天线装置的电路图。
附图标记说明
10 天线装置
11 天线元件
12 晶体管电路
13 电感电路
14 变阻器
15 第1二极管
16 第2二极管
21 无线电路
22 电子设备
111、114 馈电部
112 第1导体
113 第2导体
115 馈电元件
116 无源元件
具体实施方式
本发明提供一种可将辐射特性及接收特性宽频带化的天线装置以及使用此天线装置的电子设备。
以下，使用图1至图6，对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明实施方式中的天线装置的电路图。在图1中，本实施方式的天线装置10具有天线元件11、晶体管电路12以及电感电路13。天线元件11与晶体管电路12连接。电感电路13的一个端子连接于天线元件11与晶体管电路12的连接点，电感电路13的另一个端子接地。即，电感电路13在天线元件11与晶体管电路12之间与分路接地连接。晶体管电路12由半导体和各种电子部件构成。晶体管电路12例如具有被称为所谓的前端功能(“front-end”function)。
另外，图1是表示以接收系统为前提的天线装置10，但本发明并不限于接收系统，当然也可以适用于发送系统。在将本发明适用于发送系统时，晶体管电路12例如是高频放大器。
图2表示搭载有图1所示的天线装置10的电子设备22。在图2中，晶体管电路12上连接有无线电路21。无线电路21对晶体管电路12的输出信号执行规定的信号处理。该信号处理例如是调谐、放大、频率转换、解调、滤波、信号分离等。图2中表示以接收系统为前提的电子设备22的结构，但本发明的电子设备22并不限于接收系统，当然也可以适用于发送系统。在将本发明适用于发送系统时，无线电路21例如进行信号合成、信号复用、滤波、调制、频率转换或放大等。
天线元件11的元件长度如下：其输出阻抗在作为接收频带的下限区域的第1频带内为电容性，并且在作为接收频带的上限区域的第2频带内为电感性。也就是说，通常，天线元件11的元件长度是第2频带的信号的波长的1/4倍以上，并且是第1频带的信号的波长的1/4倍以下。此时，天线元件11的谐振频率处在所述第1频带与第2频带之间。
但是，在以上的说明中，记载为波长的1/4的部分并不限定于该值。即，也可以是波长的1/4的奇数倍。也就是说，天线元件11的元件长度即使是第2频带的信号的波长的1/4的奇数倍以上并且是第1频带的信号的波长的1/4的奇数倍以下，也可以获得本发明的功能及效果。
晶体管电路12例如是发射极接地型或者集电极接地型的晶体管。而且，晶体管电路12的输入部的等效电路由与分路接地连接的电容电路表示。另一方面，电感电路13在天线元件11与晶体管电路12之间与分路接地连接。因此，天线元件11的输出侧的等效电路由与分路接地连接并且相互并联连接的电容电路和电感电路13构成。
在上述的结构中，在第1频带中，天线元件11被设定成，天线元件11的输出阻抗为电容性。与此同时，使经由电感电路13的晶体管电路12的输入阻抗为电感性，并将天线元件11的输出阻抗与经由电感电路13的晶体管电路12的输入阻抗调整成实质上复共轭的关系。并且，在比第1频带高的第2频带中，天线元件11被设定成，天线元件11的输出阻抗为电感性。与此同时，使经由电感电路13的晶体管电路12的输入阻抗为电容性，并将天线元件11的输出阻抗与经由电感电路13的晶体管电路12的输入阻抗调整成实质上复共轭的关系。
对本实施方式的天线装置10作进一步说明。
在作为接收频带的下限区域的第1频带中，天线元件11的输出阻抗为电容性，并且，经由电感电路13的晶体管电路12的输入阻抗为电感性。并且两者互为实质上复共轭的关系，所以天线元件11与晶体管电路12可获得良好的阻抗匹配，从而可提高天线装置的辐射效率及接收效率。
而且，在从第1频带到第2频带为止的频带中，天线元件11与晶体管电路12虽然稍许偏离共轭匹配，但因为接近天线元件11自身的谐振频率，所以可提高天线元件11的辐射效率及接收效率。
并且，在作为接收频带的上限区域的第2频带中，天线元件11的输出阻抗为电感性，并且经由电感电路13的晶体管电路12的输入阻抗为电容性。且两者互为实质上复共轭的关系，所以天线元件11与晶体管电路12可获得良好的阻抗匹配，从而可提高天线装置的辐射效率及接收效率。
根据上述结构，天线装置10可遍及从天线元件11的输出阻抗显示高电容性的第1频带至显示高电感性的第2频带为止的宽频带进行信号的接收及发送。
另外，天线元件11的输出阻抗优选比晶体管电路12的输入阻抗大。由此，由于天线元件11的谐振频率附近的输出阻抗接近于晶体管电路12的输入阻抗，所以能够容易地获得天线元件11与晶体管电路12的匹配。
其次，图3是表示本发明实施方式中的天线元件11的结构例的图。在图3中，天线元件11是具有馈电部111、第1导体112及第2导体113的结构。本发明的天线元件11也可以是这样的折叠结构天线。馈电部111与晶体管电路12连接，第1导体112与该馈电部111连接。这样，第2导体113一端与该第1导体112连接而另一端接地，并且与第1导体112保持规定距离并实质上平行地配置。
这样的折叠结构天线元件的输出阻抗实质上是非折叠结构的天线元件的输出阻抗相的4倍。由此，由于天线元件11的谐振频率附近的输出阻抗接近于晶体管电路12的输入阻抗，所以能够容易地获得天线元件11与晶体管电路12的匹配。
其次，图4是表示本发明实施方式中的天线元件11的又一结构例的图。在图4中，天线元件11是具有与晶体管电路12连接的馈电部114、一端与该馈电部114连接并且另一端为开放端的馈电元件115、以及元件两端均为开放端的无源元件116的结构。而且，无源元件116的元件长度与馈电元件115的元件长度实质上相等。由此，第1频带与第2频带之间会产生多谐振，其结果，天线元件11的输出阻抗变高。由此，由于天线元件11的谐振频率附近的输出阻抗接近于晶体管电路12的输入阻抗，所以能够容易地获得天线元件11与晶体管电路12的匹配。
另外，优选晶体管电路12为场效应晶体管(FET)。因为场效应晶体管的输入阻抗相当高，所以可在高阻抗下获得天线元件11与晶体管电路12的共轭匹配。其结果，可将第1频带设定成更低的频带，并且可将第2频带设定成更高的频带。因此，可进一步使天线元件11的辐射特性及接收特性宽频带化。
其次，图5是本发明实施方式中的天线装置10的另一电路图。在图5中，与图1相同的部位标注与图1相同的参考编号，并省略这些部位的详细说明。与图1的不同之处在于，在天线装置10中还设置有变阻器14。
变阻器14的一个端子连接于天线元件11与晶体管电路12的连接点，另一个端子接地。即，变阻器14与电感电路13并联连接，且与分路接地连接。由此，可防止静电对晶体管电路12造成破坏。
而且，图6是本发明实施方式中的天线装置10的又一电路图。在图6中，与图1相同的部位标注了与图1相同的参考编号，并省略这些部位的详细说明。与图1的不同之处在于，还设置有第1二极管15和第2二极管16。
第1二极管15与电感电路13并联连接。第2二极管16与第1二极管15并联连接，且与第1二极管15正负反向(阳极与阴极反向)地连接。由此，也可以防止静电对晶体管电路12造成破坏。
通过以上的说明可知，本发明的天线装置可在天线元件11的输出阻抗显示高电容性的第1频带及天线元件的输出阻抗显示高电感性的第2频带获得天线元件与晶体管电路的良好的匹配。并且，因为第1频带与第2频带之间处在天线元件的谐振频率附近，所以天线元件的接收效率及辐射效率良好。其结果，本发明的天线装置及使用此天线装置的电子设备可遍及从天线元件的输出阻抗显示高电容性的第1频带至显示高电感性的第2频带为止的宽频带而接收及发送信号。
工业利用可能性
本发明的天线装置及使用此天线装置的电子设备可遍及宽频带进行接收及发送，所以能够用于手机等电子设备。
Claims (10)
1、一种天线装置，其具有：
天线元件；
晶体管电路，其与所述天线元件连接；以及
电感电路，其在所述天线元件与所述晶体管电路之间与分路接地连接，其中，
在第1频带中，所述天线元件的输出阻抗为电容性，并且经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为电感性，且所述天线元件的输出阻抗与经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系，
在比所述第1频带高的第2频带中，所述天线元件的输出阻抗为电感性，并且经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为电容性，且所述天线的输出阻抗与经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗实质上为复共轭的关系。
2、根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述天线元件的谐振频率为所述第1频带与所述第2频带之间的频率。
3、根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述天线元件的元件长度是所述第2频带的信号的波长的1/4倍以上，并且是所述第1频带的信号的波长的1/4倍以下。
4、根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述天线元件的输出阻抗比所述晶体管电路的输入阻抗大。
5、根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述天线元件具有：
馈电部，其与所述晶体管电路连接；
第1导体，其与所述馈电部连接；以及
第2导体，其一端与所述第1导体连接，另一端接地，并且，与所述第1导体保持规定距离并实质上平行地配置。
6、根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述天线元件具有：
馈电部，其与所述晶体管电路连接；
馈电元件，其一端与所述馈电部连接，另一端为开放端；以及
无源元件，其两端均为开放端，
所述无源元件的元件长度与所述馈电元件的元件长度相等。
7、根据权利要求1所述的天线装置，其中，
所述晶体管电路是由场效应晶体管构成的电路。
8、根据权利要求1所述的天线装置，其还具有，
变阻器，其在所述天线元件与所述晶体管电路之间与所述电感电路并联连接，且与分路接地连接。
9、根据权利要求1所述的天线装置，其还具有，
第1二极管，其在所述天线元件与所述晶体管电路之间与所述电感电路并联连接；以及
第2二极管，其与所述第1二极管并联连接且与所述第1二极管正负反向地连接。
10、一种电子设备，其具有：
天线元件；
晶体管电路，其与所述天线元件连接；
电感电路，其在所述天线元件与所述晶体管电路之间与分路接地连接；以及
无线电路，其与所述晶体管电路连接，其中，
在第1频带中，所述天线元件的输出阻抗为电容性，并且经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为电感性，且所述天线元件的输出阻抗与经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系，
在比所述第1频带高的第2频带中，所述天线元件的输出阻抗为电感性，并且经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为电容性，且所述天线元件的输出阻抗与经由所述电感电路的所述晶体管电路的输入阻抗为实质上复共轭的关系。
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