CN101496224A - 天线装置和无线通信设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种天线装置和无线通信设备，该天线装置不仅能够实现多谐振和宽带特性，而且能够实现天线效率的改善和所有谐振频率下的精确匹配。天线装置(1)包括通过电容器部分(C1)向其电容性地馈送功率的辐射电极(2)，以及从辐射电极(2)分支出来的附加辐射电极(3－1)至(3－3)。辐射电极(2)的前端部分(2a)至接地区域(402)接地，并且是在馈送功率时获得最小电压的部分。在辐射电极(2)的基端部分(2b)中设置作为在馈送功率时获得最大电压的部分的电容器部分(C2)，并且接地的可变电容元件(4)与电容器部分(C2)串联连接。所述附加辐射电极(3－1)至(3－3)通过开关元件(31)至(33)与辐射电极(2)连接，并且在其中间包含电抗电路(5－1)至(5－3)。所述附加辐射电极(3－1)至(3－3)的前端部分至接地区域(402)接地。

Description

天线装置和无线通信设备
技术领域
本发明涉及用于紧凑型移动电话等中并且能够多谐振宽带发送和接收的天线装置，以及涉及无线通信设备。
背景技术
在相关的技术中，这种类型的天线装置包括图19至21所示的天线装置。
图19是示出相关技术的多谐振天线装置的平面图，图20是示出相关技术的宽带天线装置的平面图，图21是示出相关技术的多谐振宽带天线装置的平面图。
首先，图19中所示的天线装置100是专利文件1中公开的反F形天线装置。天线装置100具有如下的结构：多个接地的附加辐射电极111至113通过开关121至123被连接到辐射电极101。
因此，天线装置100是其中可以通过切换开关121至123选择多个谐振频率从而实现多谐振的天线装置。
接着，图20中所示的天线装置200是专利文件2或3中公开的反F形天线装置。天线装置200具有如下的结构：附加辐射电极210从辐射电极201分支出来，并且可变电容元件211被连接到附加辐射电极210的前端且接地。
因此，天线装置200是其中可以通过改变可变电容元件211的阻抗而变换谐振频率从而实现宽谐振频带的天线装置。
最后，图21中所示的天线装置300是专利文件4中公开的天线装置。该天线装置300具有如下的结构：多个接地的附加辐射电极311和312通过开关321和322被连接到其前端接地的辐射电极301，并且在附加辐射电极311(和312)中提供可变电容元件331(和332)。
因此，天线装置300是如下的天线装置：可以通过切换开关321和322而选择多个谐振频率从而实现多谐振，并且可以通过改变可变电容元件331(和332)的阻抗而变换谐振频率从而增加谐振频率的带宽。
专利文件1：日本未审专利申请公开2002-261533
专利文件2：日本未审专利申请公开2005-210568
专利文件3：日本未审专利申请公开2002-335117
专利文件4：国际公开2004/047223小册子
发明内容
然而，上述相关技术的天线装置具有下列问题。
在图19中示出的天线装置100受到天线增益的显著退化(degradation)的影响。
通常，在紧凑型天线装置中，采用较低的谐振频率则减小天线增益，导致天线效率退化。在这种情况下，由于图19中示出的天线装置100配置为：通过打开开关123获得最低的谐振频率，发生由于切换操作造成的损耗，天线增益减小，导致天线效率进一步退化。
此外，在天线装置100中，电流穿过在所有打开状态的开关中最靠近馈送单元的开关流向附加辐射电极。例如，即使在所有附加辐射电极111至113都打开时，电流只流经最靠近馈送单元400的开关121，并且没有电流流经开关122或123。仅产生对应于开关121至123的数量的多个谐振频率，并且因此谐振频率的数量很小。
在图20中示出的天线装置200也受到天线效率的退化影响。
在天线装置200中，由于只有可变电容元件211接地，所以可变电容元件211处的电压是最小的，并且最大电流流经可变电容元件211。在可变电容元件211处的功率损耗变大，导致天线效率的大大退化。
在图21中示出的天线装置300中，很难减小天线尺寸。
在所述天线装置300中，在辐射电极301上产生最大电压，该辐射电极301平行于接地区域(ground region)402，但是不会在馈送单元400附近产生。在辐射电极301的前端处产生最小电压。因此，所述天线装置300仅在天线长度等于二分之一波长时操作，而在天线长度等于四分之一波长时不操作。因此，辐射电极301很长，并且没有实现天线尺寸的减小。
此外，在所述天线装置300中，很难在所有频率匹配馈送单元侧和天线侧之间的阻抗。
所述天线装置300的阻抗通过考虑在辐射电极301和接地区域402之间产生的杂散电容来决定。每次执行切换操作时，所述开关321和322的切换操作引起最高电场位置的变化。因此，所述阻抗的电容分量会根据天线安装条件显著变化。因此，根据所述开关321和322的切换状态，实现或没有实现馈送单元400侧和天线之间的匹配，并且没有实现所有谐振频率的精确匹配。
本发明已经解决前面的问题，并且本发明的一个目标是提供一种天线装置和无线通信设备，该天线装置不仅实现多谐振和宽带特性而且也实现天线效率的改进以及在所有谐振频率的精确匹配。
为了解决上述问题，权利要求1的发明提供一种天线装置，其包括：具有基端部分和前端部分的辐射电极，经由基端部分电容性地馈送功率，前端部分接地，以及多个附加辐射电极，每一个附加辐射电极通过开关元件从辐射电极分支出去并且其前端部分接地，其中辐射电极的基端部分设置有电容器部分，电容器部分包括相对的电极部分并且作为在馈送功率时获得最大电压的部分，并且可变电容元件被连接电容器部分且接地，以及其中在每一个附加辐射电极中设置电抗电路。
采用这种结构，当所有开关元件关闭时，多个附加辐射电极从辐射电极上电分离。然后，仅辐射电极操作，并且天线装置在最低频率下谐振。在这种低频率下，天线增益趋于减小。然而，不同于在图19中示出的天线装置，由于开关元件处于关闭状态，没有发生由于切换操作造成的功率损耗。
此外，根据开关元件的打开和关闭状态，本发明的天线装置可以实现与2的开关元件的序号次幂(2 to the ordinal number of switchelements power)相对应的多个天线配置。如上，在图19中示出的天线装置中，即使实现这样大量的天线配置，谐振频率的数量也受到开关元件数量的限制。另一方面，在本发明的天线装置中，在每一个附加辐射电极中设置电抗电路，并且因此在每一个附加辐射电极中产生阻抗。当开关元件打开时，电流经过开关元件流向分支出的附加辐射电极。即，不同于在图19中示出的天线装置，电流流经连接到处于打开状态的开关元件的所有附加辐射电极。结果，天线装置可以在与2的开关元件序号次幂相对应的多个谐振频率下谐振。通过改变连接到电容器部分的可变电容元件的电容可以连续改变每一个天线配置的谐振频率。
此外，由于接地的可变电容元件与作为获得最大电压的部分的电容器部分相连接，流向可变电容元件的电流最小。因此，不同于在图20中示出的天线装置，可变电容元件消耗的功率明显很小。
此外，因为辐射电极的前端部分接地，在馈送功率时辐射电极的前端部分的电压变为最小。而且，在辐射电极的基端部分中提供在馈送功率时获得最大电压部分的电容器部分，电容器部分距辐射电极的前端最远。因此，前端部分的电压变为最大。即，不同于在图21中示出的天线装置，本发明的天线装置在天线长度等于波长的四分之一时在谐振频率下操作。
另外，因为在辐射电极的基端部分设置的电容器部分上产生最大电压，电容器部分的电容值明显很高并且固定。因此，不同于在图21中示出的天线装置，在辐射电极和地之间产生的电容没有因为开关元件的切换发生实质改变，导致天线装置的阻抗的电容分量基本没有变化。
权利要求2的发明提供根据权利要求1的天线装置，其中在多个附加辐射电极中配置的电抗电路中的至少一个电抗电路包括电容器。
采用这种结构，当配置有包括电容器的电抗电路的附加辐射电极的开关元件打开时，在电容器附近操作的附加辐射电极的电感器和该电容器构成并联谐振电路。并联谐振电路起带阻滤波器的作用。因此，可以采用一个天线配置获得两个谐振频率，也就是，并联谐振电路起带阻滤波器的作用的谐振频率和并联谐振电路不起带阻滤波器的作用的谐振频率。
权利要求3的发明提供根据权利要求1或2的天线装置，其中在多个附加辐射电极中配置的电抗电路中的至少一个电抗电路包括可变电容元件。
采用这种结构，改变配置在附加辐射电极中的电抗电路的可变电容元件的电容，从而可以连续改变通过附加辐射电极实现的天线配置的谐振频率。
权利要求4的发明提供根据权利要求1至3中任意一项的天线装置，其中在多个附加辐射电极中配置的电抗电路中的至少一个电抗电路是串联谐振电路或并联谐振电路。
采用这种结构，设置串联谐振电路或并联谐振电路的电抗值，从而可以获得需要的谐振频率。具体地，并联谐振电路可以用作带阻滤波器，并且因此可以采用一个天线配置获得两个谐振频率。
权利要求5的发明提供根据权利要求1至4中任意一项的天线装置，其中可变电容元件与电容器部分串联连接或并联连接，或者包括可变电容元件的并联谐振电路与电容器部分串联连接。
采用这种结构，改变可变电容元件的电容，从而可以连续改变用于每一个天线配置的谐振频率。当可变电容元件与电容器部分并联连接时，在谐振频率之间的偏差最小，并且按照如下的顺序偏差增加：在可变电容元件与电容器部分串联连接的情况下，在包括可变电容元件的并联谐振电路与电容器部分串联连接的情况下。
权利要求6的发明提供根据权利要求1至5中任意一项的天线装置，其中在电介质衬底上构图形成辐射电极和多个附加辐射电极。
采用这种结构，可以通过电介质衬底增大电容器部分的电容值、在辐射电极和附加辐射电极之间的电容值、在附加辐射电极之间的电容值等等。
根据权利要求7的发明的无线通信设备包括根据权利要求1至6中任意一项的天线装置。
如上文中所详细描述的，当开关元件处于关闭状态时本发明的天线装置在低频率下谐振。没有产生由于切换操作造成的功率损耗，并且因此增加了天线增益以提高天线效率。
此外，天线装置可以获得与2的开关元件序号次幂一样大的多个谐振频率，并且因此充分支持例如数字电视广播的多频道广播的接收。改变可变电容元件的电容从而连续改变每一个天线配置的谐振频率。因此，可以增加谐振频率的带宽。
此外，接地的可变电容元件消耗的功率明显很小。因此，也提高了天线效率。
此外，本发明的天线装置在四分之一波长操作。因此，例如辐射电极的电极的长度可以相应地减小，导致天线尺寸的减小。
此外，由于开关元件的切换，天线装置的电流分布基本上没有改变。因此，可以执行所有谐振频率下的与馈送侧(feeder side)的精确匹配。
根据权利要求2的发明的天线装置，可以在一个天线配置中获得两个谐振频率。因此，可以实现更多的多个谐振。
而且，根据权利要求3的发明的天线装置，可以通过改变电抗电路的可变电容元件的电容连续改变谐振频率。因此，相应地增加了带宽。
此外，根据权利要求4的发明的天线装置，可以增加频率带宽并且可以实现更多的多个谐振。
此外，根据权利要求5的发明的天线装置，除谐振频率的带宽增加之外，选择在可变电容元件和电容器部分之间的并联、在可变电容元件和电容器部分之间的串联以及在包括可变电容元件的并联谐振电路和电容器部分之间的串联之中任意一项，从而将谐振频率之间的偏差调整到期望值。
根据权利要求6的发明的天线装置，可以增大电容器部分的电容值、辐射电极和附加辐射电极之间的电容值、附加辐射电极之间的电容值等等。因此，采用短电极可以获得长的天线长度，导致天线装置尺寸减小。
此外，根据权利要求7的发明的无线通信设备，有可能实现多谐振宽带发送和接收，并且也有可能实现高天线效率、高操作性能的通信。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的天线装置的平面图。
图2是这个实施例的天线装置的示意图。
图3是示出电流流向附加辐射电极的状态的示意图。
图4是示出天线配置的示意图。
图5示出在图4中示出的八个天线配置在谐振频率下的回程损耗(return loss)曲线。
图6示出谐振频率的变化引起的回程损耗曲线的变换。
图7是示出根据本发明的第二实施例的天线装置的平面图。
图8是示出根据本发明的第三实施例的天线装置的平面图。
图9是示出两个谐振状态的示意图。
图10示出由两个谐振频率获得的回程损耗曲线。
图11是根据本发明的第四实施例的天线装置的平面图。
图12是示出根据本发明的第五实施例的天线装置的平面图。
图13是示出第五实施例的更改的示例的平面图。
图14是示出根据本发明的第六实施例的天线装置的平面图。
图15是示出根据本发明的第七实施例的天线装置的平面图。
图16是示出根据本发明的第八实施例的天线装置的平面图。
图17是示出根据本发明的第九实施例的天线装置的平面图。
图18是示出根据本发明的第十实施例的天线装置的透视图。
图19是示出相关技术的多谐振天线装置的平面图。
图20是相关技术的宽带天线装置的平面图。
图21是相关技术的多谐振宽带天线装置的平面图。
参考数字：
1天线装置
2辐射电极
2a前端部分
2b基端部分
3-1至3-3附加辐射电极
3A，3B，21，22电极部分
4可变电容元件
5-1至5-3电抗电路
6电介质衬底
20馈送电极
31至33开关元件
34，52电容器
35，42，54电阻器
40，50并联谐振电路
41，53变容二极管
43，51电感器
44图案
60前表面
61顶表面
400馈送单元
401非接地区域
402接地区域
403控制IC
403a，403b，403c线
C1，C2电容器部分
Vb，Vc dc控制电压
d1偏差
f1至f8，f1′，f2′谐振频率
具体实施方式
参考附图，将在下文中描述本发明的最佳模式。
第一实施例
图1是示出根据本发明的第一实施例的天线装置的平面图。
这个实施例的天线装置1安装在无线通信设备中，例如移动电话或PC卡。
如图1中所示，在无线通信设备的电路板上的非接地区域401中设置天线装置1，并且天线装置1与安装在接地区域402中作为馈送单元的发送/接收单元400交换高频信号。
天线装置1包括辐射电极2，以及多个从辐射电极2分支出来的附加辐射电极3-1至3-3。
辐射电极2是弯成直角的U形的导电图案。辐射电极2的前端部分2a至接地区域402接地。
从馈送单元400电容性地馈送高频功率至辐射电极2。具体地，在辐射电极2的基端部分2b中设置水平电极部分21，并且电极部分21正对连接到馈送单元400的馈送电极20以限定电容器部分C1。
电容器部分C2也设置在辐射电极2的基端部分2b中。具体地，电极部分22被安排为正对电极部分21以限定电容器部分C2，并且可变电容元件4串联连接在电容器C2后方并接地。
这里，当从馈送单元400馈送功率至辐射电极2时，电容器C2被设置为获得最大电压的部分，并且具有相当大的电容值。
可以采用变容二极管、MEMS(微机电系统)元件或类似元件实现可变电容元件4。在固定的电容器中设置铁电填料并且对其施加电压，从而可以改变电容器的电容。因此，这样的电容器可用作可变电容元件4。可变电容元件4的电容可以通过控制IC 403的dc控制电压来控制。
附加辐射电极3-1至3-3通过开关元件31至33与辐射电极2连接。附加辐射电极3-1至3-3在开关元件31至33处于打开状态时与辐射电极2电连接，并且在开关元件31至33处于关闭状态时与辐射电极2电分离。
可以采用肖特基二极管、PIN二极管、MEMS、FET(场效应晶体管)、SPDT(单刀双掷)或类似元件实现开关元件31至33。开关元件31至33的切换操作可以通过控制IC 403的dc控制电压来控制。
附加辐射电极3-1(3-2和3-3)还进一步设置有电抗电路5-1(5-2和5-3)。每一个附加辐射电极3-1(3-2和3-3)包括靠近辐射电极2的电极部分3A以及靠近接地区域402的电极部分3B，并且每一个电抗电路5-1(5-2和5-3)连接在电极部分3A和3B之间。每一个附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的电极部分3B的前端部分至接地区域402接地。
如下文所述，可以采用电容器、电感器、串联谐振电路、并联谐振电路或类似元件实现电抗电路5-1(5-2和5-3)。如虚线所指示的那样，在电抗电路5-1(5-2和5-3)包括可变电容元件例如变容二极管的情形下，可以通过控制IC 403的dc控制电压改变可变电容元件的电容，从而改变电抗电路5-1(5-2和5-3)的电抗值。
接下来，将描述本实施例的天线装置的运作方式和优点。
图2是这个实施例的天线装置的示意图。
当从图2中示出的馈送单元400馈送功率至馈送电极20时，通过电容器部分C 1馈送功率至辐射电极2。在谐振状态下，辐射电极2的接地的前端部分2a的电压变为最小Vmin，并且在基端部分2b中电容器C2的电压变为最大Vmax。即，电容器C2的电压变为最大Vmax，朝着辐射电极2的前端部分2a减小，并在接地的前端部分2a变为最小Vmin。因此，不同于在图21中示出的相关技术的天线装置，天线装置1在天线长度等于波长的四分之一时在谐振频率下操作。因此，与在图21中示出的相关技术的天线装置相比较，可以减小辐射电极2和类似元件的长度，并可以减小天线的尺寸。
图3是示出电流在附加辐射电极中流动的状态的示意图。
在图3中，(a)部分示出了与在图19中示出的天线装置类似的天线装置，其中附加辐射电极3-1(3-2和3-3)没有设置电抗电路5-1(5-2和5-3)。在这样的天线装置中，虽然在辐射电极2中产生阻抗Z1至Z3，但是在附加辐射电极3-1(3-2和3-3)中没有产生阻抗。因此，当开关元件31打开时，不管开关元件32和33是否处于打开的状态，电流I都在附加辐射电极3-1中以零阻抗流动。因此，在图3的(a)部分中示出的结构中，虽然有可能获得八个天线配置，但是只能获得对应于开关元件31至33的数量(即“三”)的多个谐振频率。
另一方面，在图3的(b)部分中示出的这个实施例的天线装置1中，因为附加辐射电极3-1(或3-2或3-3)设置有电抗电路5-1，除了辐射电极2的阻抗Z1至Z3外，由于电抗电路5-1至5-3在附加辐射电极3-1至3-3中产生阻抗Z5至Z7。因此，当开关元件31处于打开状态时，电流是否在开关元件32和33中流动取决于开关元件32和33是否处于打开或关闭状态。即，对应于处于打开状态的开关元件31至33的阻抗的电流I1至I3通过处于打开状态的开关元件31至33在附加辐射电极3-1至3-3中流动，并且电流I4在辐射电极2的前端部分侧流动。因此，在图3的(b)部分中示出的结构中，可以获得相当于八个天线配置的多个谐振频率。
因此，在这个实施例的天线装置1中，可以获得比在图19中示出的天线装置的谐振频率更多的谐振频率。
图4是示出天线配置的示意图。
在图2中，当从馈送单元400馈送功率时，根据开关元件31至33的打开和关闭状态在每一个天线配置中产生谐振。通过打开和关闭开关元件31至33实现天线配置，并且存在着等于2的开关元件序号次幂的多个配置。在这个实施例中，因为开关元件的数量为三，可以获得等于2的开关元件序号次幂的多个天线配置，即如图4的(a)至(h)部分中示出的八个天线配置。
图5示出在图4中示出的八个天线配置在谐振频率下的回程损耗曲线。
在图4示出的天线配置中，如图4的(a)部分所示出，在所有的开关元件31至33处于打开状态的情况下获得的谐振频率f8是最高的。如图4的(b)至(g)部分所示出，开关元件31至33中任意一个关闭，从而按谐振频率f7至f2的顺序降低谐振频率。在所有开关元件31至33处于关闭状态的情况下获得的谐振频率f1是最低的。
因此，如图5示出的回程损耗曲线S1至S8所指示的那样，天线装置1采用八个不同的谐振频率f1至f8提供发送和接收。
类似于图19中示出的天线装置，在最低谐振频率f1下的发送和接收包含天线增益问题。然而，在这个实施例中，如图4的(h)部分所示出，通过关闭所有的开关元件31至33获得谐振频率f1。因此，不同于图19中示出的天线装置，没有产生由于切换操作导致的天线增益退化。
图6示出谐振频率的变化引起的回程损耗曲线的变换。
在图1示出的结构中，可以通过向可变电容元件4输入控制IC 403的dc控制电压改变可变电容元件4的电容值。例如图6中所示出，在谐振频率f1的谐振状态下，可变电容元件4的电容值可以连续改变，从而将谐振频率f1变换为谐振频率f1′，偏差为d1。谐振频率f1至相邻的谐振频率f2的变换允许谐振频率f1至f2范围内的发送和接收。即，虽然在图5中示出的八个谐振频率f1至f8是离散的，但是可以在每一个天线配置中改变可变电容元件4的电容，从而在填充谐振频率f1至f8之间的空白的同时实现宽频带。
因为具有上述功能的可变电容元件4接地，大电流在可变电容元件4中流动，并且可能产生过度的功率损耗。然而，在这个实施例中，如图1和2所示出，可变电容元件4紧邻地连接到作为获得最大电压部分的电容器部分C2。因此，可变电容元件4的电压变大，并且在可变电容元件4中流动的电流显著减小。结果，可变电容元件4消耗的功率显著减小。
此外，在这个实施例的天线装置1中，在从馈送单元400馈送功率至辐射电极2时，电容器部分C2被设置为获得最大电压的部分，并且电容器部分C2的电容值设置为相当大。因此，即使由于开关元件31至33的切换造成杂散电容改变，天线装置1的整体阻抗的电容分量也主要取决于电容器部分C2，并且没有改变电流分布。这导致在所有谐振频率下与馈送单元400侧的精确匹配。
第二实施例
接下来，将描述本发明的第二实施例。
图7是示出根据本发明的第二实施例的天线装置的平面图。
在这个实施例的天线装置中，可以通过特定元件实现开关元件31至33、电抗电路5-1至5-3以及第一实施例的可变电容元件4。
如图7中所示出，通过肖特基二极管31至33实现开关元件31至33。肖特基二极管31(32和33)的正极与辐射电极2连接，并且其负极与附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的电极部分3A连接。
通过变容二极管41实现可变电容元件4。变容二极管41的负极与电极部分22连接而其正极接地。
通过电感器51实现电抗电路5-1至5-3，并且每一个电感器51的两端都与每一个附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的电极部分3A和3B连接。
通过控制IC 403的dc控制电压Vc控制肖特基二极管31(32和33)的开关操作。具体地，线403a通过电阻器35(例如100kΩ)与附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的电极部分3B连接，并且通过线403a对肖特基二极管31(32和33)的负极侧施加dc控制电压Vc。因此，例如，施加2(V)的dc控制电压Vc以打开肖特基二极管31(32和33)，并且施加0(V)的dc控制电压Vc以关闭肖特基二极管31(32和33)。附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的电极部分3B设置有电容器34(例如1000(pF))以防止dc控制电压Vc流向接地区域402。
通过控制IC 403的dc控制电压Vb调整变容二极管41的电容。具体地，线403b通过电阻器42(例如100kΩ)与电容器部分C2的电极部分22连接，并且通过线403b对变容二极管41的负极侧施加dc控制电压Vb。因此，例如，施加0(V)至3(V)范围内的dc控制电压Vb以连续改变变容二极管41的电容。在线403b上设置的电阻器42是用于防止每一个谐振的高频通过线403b流向控制IC 403的元件。
每一个电感器51可以不仅可以是一个芯片元件也可以是一个弯折线或类似物，在电极部分3A和3B之间形成图案。
附加辐射电极3-1至3-3的所有电感器51被设置为具有相同电感值或不同电感值，从而按需要改变由肖特基二极管31至33的切换产生的每一个天线配置的谐振频率。
在线403a上设置的电阻器35是用于防止每一个谐振的高频通过线403a流向控制IC 403的元件。
采用上述结构，控制IC 403的0(V)或2(V)的dc控制电压Vc输入附加辐射电极3-1至3-3以切换肖特基二极管31至33。因此，可以获得对应于电感器51的电感值的八个谐振频率f1至f8(见附图5)。
控制IC 403的0(V)至3(V)的dc控制电压Vb输入到电极部分22以连续改变变容二极管41的电容值。因此，可以获得用于每一个天线配置的谐振频率(见附图6)。
其他结构、操作及优点与第一实施例的类似，因此省略其说明。
第三实施例
接下来，将描述本发明的第三实施例。
图8是示出根据本发明的第三实施例的天线装置的平面图，图9是示出两个谐振状态的示意图，以及图10示出由两个谐振频率获得的回程损耗曲线。
这个实施例的天线装置不同于第一和第二实施例的天线装置，在于附加辐射电极3-1至3-3的电抗电路5-1至5-3中的至少一个电抗电路由电容器形成。
具体地，如图8中所示出，电抗电路5-1由电容器52形成，并且电抗电路5-2和5-3每一个都由电感器51形成。
采用这种结构，当配置有电容器52的附加辐射电极3-1的开关元件31打开时，在附加辐射电极3-1附近操作的附加辐射电极3-2和3-3的电感器51以及电容器52组成并联谐振电路，并且并联谐振电路起带阻滤波器的作用。
例如，在图4的(d)部分中示出的天线配置中，其中开关元件31和32处于打开状态而开关元件33处于关闭状态，如图8中示出的虚线所指示的那样，通过电容器52和附加辐射电极3-1和3-2的电感器51限定并联谐振电路50。如果用于在图4的(d)部分中示出的天线配置的谐振频率为谐振频率f2，那么除非并联谐振电路50的阻抗是无限大的，否则在图8中示出的天线装置也具有谐振频率f2。然而，并联谐振电路50在某一频率f2′下大致上具有无限大阻抗。因此，在频率f2′下，没有功率提供给附加辐射电极3-1和3-2的电极部分3B，并且并联谐振电路50起带通滤波器的作用。
即，如图9的(a)部分所示，在除谐振频率f2′以外的频率下，获得一种天线配置，其中附加辐射电极3-1和3-2都由电极部分3A和3B形成。因此，在频率f2下产生谐振。然而，在频率f2′下，如图9的(b)部分所示，并联谐振电路50起带通滤波器的作用，并且获得一种新天线配置，其中附加辐射电极3-1和3-2仅包括电极部分3A。因此，在频率f2′下产生谐振。
因此，在图4的(d)部分示出的天线配置中，其中仅开关元件31和32处于打开状态，如图10中示出的回程损耗曲线S2所指示的那样，可以获得两个谐振频率，即并联谐振电路50起带阻滤波器的作用时的谐振频率f2′以及并联谐振电路50不起带阻滤波器的作用时的谐振频率f2。
因此，根据这个实施例的天线装置，可以在图4的(d)部分示出的天线配置中获得两个谐振，并且在图4的(a)、(c)和(g)部分示出的每一个天线配置中可以获得两个谐振，其中开关元件31处于打开状态。可以获得比第一和第二实施例的天线装置的谐振数量更多数量的谐振。
在这个实施例中，仅电抗电路5-1由电容器52形成；然而，本发明不仅限于此。电抗电路5-1至5-3中任意一个可以由电容器形成，或可以是包括电容器的电抗电路，因此实现了上述的带阻滤波器。
其他结构、操作及优点与第一和第二实施例的那些类似，因此省略其说明。
第四实施例
接下来，将描述本发明的第四实施例。
图11是示出根据本发明的第四实施例的天线装置的平面图。
这个实施例的天线装置不同于第一至第三实施例的天线装置，在于附加辐射电极3-1至3-3的电抗电路5-1至5-3中的至少一个电抗电路由串联谐振电路形成。
具体地，如图11中示出的虚线所指示的那样，附加辐射电极3-1的电抗电路5-1由包括电容器52和电感器51的串联谐振电路形成，并且电抗电路5-2和5-3中每一个都由电感器51形成。
串联谐振电路在谐振点之前以L模式(电感模式)操作，在谐振点之后以C模式(电容模式)操作。因此，在串联电路的谐振点之后的频率下，电抗电路5-1可以与电抗电路5-2和5-3的电感器51形成并联谐振电路，并且并联谐振电路起带阻滤波器的作用。
在这个实施例中，仅电抗电路5-1由包括电感器51和电容器52的串联谐振电路形成；然而，本发明不仅限于此。电抗电路5-1至5-3中任意一个可以由串联谐振电路形成。
其他结构、操作及优点与第一至第三实施例的那些类似，因此省略其说明。
第五实施例
接下来，将描述本发明的第五实施例。
图12是示出根据本发明的第五实施例的天线装置的平面图。
这个实施例的天线装置不同于第一至第四实施例的天线装置，在于附加辐射电极3-1至3-3的电抗电路5-1至5-3中的至少一个电抗电路由并联谐振电路形成。
具体地，如图12中示出的虚线所指示的那样，附加辐射电极3-1的电抗电路5-1由包括电容器52和电感器51的并联谐振电路形成，并且电抗电路5-2和5-3中每一个都由电感器51形成。
采用这种结构，电抗电路5-1可以设置为具有比仅包括电感器51的电抗电路5-2和5-3的电抗值更大的电抗值。
具体地，并联谐振电路可以设置为具有比串联谐振电路的电抗值更大的电抗值。因此，电抗值可以进一步增大。
此外，因为电抗电路5-1本身是并联谐振电路，即使在开关元件32和33没有操作的状态下，只有电抗电路5-1也可以组成带阻滤波器。
在这个实施例中，仅电抗电路5-1由包括电感器51和电容器52的并联谐振电路形成；然而，本发明不仅限于此。电抗电路5-1至5-3中任意一个可以由并联谐振电路形成。因此，如图13中所示出，附加辐射电极3-1至3-3的电抗电路5-1至5-3中每一个可以是串联谐振电路和并联谐振电路的组合。
其他结构、操作及优点与第一至第四实施例的那些类似，因此省略其说明。
第六实施例
接下来，将描述本发明的第六实施例。
图14是示出根据本发明的第六实施例的天线装置的平面图。
这个实施例的天线装置不同于第一和第五实施例的天线装置，在于附加辐射电极3-1至3-3的电抗电路5-1至5-3中的至少一个电抗电路包括可变电容元件。
具体地，如图14中所示出，附加辐射电极3-1的电抗电路5-1由变容二极管53形成，并且电抗电路5-2和5-3每一个都由电感器51形成。
在附加辐射电极3-1的电极部分3A和3B之间设置变容二极管53，以便变容二极管53的负极连接电极部分3A并且其正极连接电极部分3B。来自控制IC 403的线403c通过电阻器54与附加辐射电极3-1的电极部分3A连接。
因此，通过线403c对变容二极管53的负极侧施加dc控制电压Vb从而调整变容二极管53的电容。
采用这种结构，不但可以通过变容二极管53连续改变每一个谐振频率，而且可以通过可变电容元件4连续变换每一个谐振频率。因此，天线装置可以实现更多宽带特性。
在这个实施例中，仅电抗电路5-1由变容二极管53形成；然而，本发明不仅限于此。电抗电路5-1至5-3中任意一个可以由变容二极管53形成，或可以包括变容二极管53。
其他结构、操作及优点与第一至第五实施例的那些类似，因此省略其说明。
第七实施例
接下来，将描述本发明的第七实施例。
图15是示出根据本发明的第七实施例的天线装置的平面图。
这个实施例的天线装置不同于第六实施例的天线装置，在于附加辐射电极3-1至3-3的电抗电路5-1至5-3中的至少一个电抗电路由每一个包括可变电容元件的串联谐振电路或并联谐振电路形成。
具体地，如图15中所示，电抗电路5-1由串联谐振电路形成，其中变容二极管53与包括变容二极管53和电感器51的并联电路串联连接，电抗电路5-2由电感器51形成，并且电抗电路5-3由包括变容二极管53和电感器51的并联谐振电路形成。
来自控制IC 403的线403c通过电阻器43与电抗电路5-1的变容二极管53的负极侧连接，并且通过线403c施加dc控制电压Vb从而调整变容二极管53的电容。
采用这种结构，通过变容二极管53改变组成串联谐振电路和并联谐振电路的电抗电路5-1和5-3的电抗，从而可以在范围内连续变换谐振频率。具体地，可以采用并联谐振电路在宽范围内迅速改变谐振频率。
在这个实施例中，电抗电路5-1是串联谐振电路而电抗电路5-3是并联谐振电路；然而，本发明不仅限于此。电抗电路5-1至5-3中任意一个可以由串联谐振电路或并联谐振电路组成。
其他结构、操作及优点与第六实施例的类似，因此省略其说明。
第八实施例
接下来，将描述本发明的第八实施例。
图16是示出根据本发明的第八实施例的天线装置的平面图。
在第一至第七实施例中，作为示例采用如下的天线装置：其中可变电容元件4与电容器部分C2串联连接。然而，如图16中所示出，这个实施例的天线装置配置成使得可变电容元件4与电容器部分C2并联连接。
具体地，通过变容二极管41实现可变电容元件4。变容二极管41的负极与电容器部分C2的电极部分21连接并且其正极与电极部分22连接。
来自控制IC 403的线403b通过电阻器42与电容器部分C2的电极部分21连接，并且通过线403b对变容二极管41的负极侧施加dc控制电压Vb。
采用这种结构，通过dc控制电压Vb改变变容二极管41的电容，从而可以连续改变用于每一个天线配置的谐振频率，这一点与前面的实施例的情况类似。然而，比起前面的其中可变电容元件4与电容器部分C2串联连接的实施例，在谐振频率之间的偏差较小。因此，采用这个实施例的结构，通过dc控制电压Vb可以实现天线匹配的精确调整。
其他结构、操作及优点与第一至第七实施例的那些类似，因此省略其说明。
第九实施例
接下来，将描述本发明的第九实施例。
图17是示出根据本发明的第九实施例的天线装置的平面图。
如图17中所示出，这个实施例的天线装置具有如下结构：其中包括可变电容元件4的并联谐振电路40与电容器部分C2串联连接。
具体地，用作可变电容元件4的变容二极管41的负极与电容器部分C2的电极部分22连接，并且其正极接地。电感器43的一端与电极部分22连接并且另一端接地。
来自控制IC 403的线403b通过电阻器42与电容器部分C2的电极部分22连接，并且通过线403b对变容二极管41的负极侧施加dc控制电压Vb。
采用这种结构，通过dc控制电压Vb改变变容二极管41的电容，从而比起上述的其中可变电容元件4与电容器部分C2串联连接的第一至第七实施例或其中可变电容元件4与电容器部分C2并联连接的第八实施例，可以获得明显很大的谐振频率之间的偏差。因此，采用这个实施例的结构，通过dc控制电压Vb可以迅速改变谐振频率。
其他结构、操作及优点与第一至第八实施例的那些类似，因此省略其说明。
第十实施例
接下来，将描述本发明的第十实施例。
图18是示出根据本发明的第十实施例的天线装置的透视图。
如图18中所示出，这个实施例具有如下结构：其中在电介质衬底6上构图形成辐射电极2和上述第二实施例的天线装置的附加辐射电极3-1至3-3。
具体地，电介质衬底6安装在电路板上的非接地区域401，该电介质衬底6被制成具有前表面60和顶表面61的长方体。
馈送电极20从馈送单元400引至非接地区域401，并且从电介质衬底6的前表面60上在顶表明61上方构图形成该馈送电极20。
此外，如附图中所示，在电介质衬底6的顶表面61的较远的一侧上安置辐射电极2，并且该辐射电极2的左端部分作为基端部分2b。通过基端部分2b和馈送电极20的前端部分之间的空间限定电容器部分C1。辐射电极2沿着顶表面61的右侧从基端部分2b向右延伸直到前表面60上，并且在前表面60上向下延伸。之后，辐射电极2延伸穿过非接地区域401，并且辐射电极2的前端部分2a与接地区域402连接。
在垂直于附加辐射电极3-1至3-3的方向上构图形成附加辐射电极3-1(3-2和3-3)，并且附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的前端部分与接地区域402连接。
具体地，在顶表面61上构图形成附加辐射电极3-1(3-2和3-3)的电极部分3A，并且肖特基二极管31(32和33)安装在电极部分3A和辐射电极2之间。从前表面60上在非接地区域401上方构图形成电极部分3B，并且用作电抗电路5-1(5-2和5-3)的电感器51安装在电极部分3B和电极部分3A之间。每一个电极部分3B在靠近接地区域402的部分被进一步分离，并且在那之间设置电容器34。电阻器35与电极部分3B连接，并且通过线403a将电阻器35与控制IC 403连接。
另一方面，在电介质衬底6的顶表面61的左部分限定电容器部分C2。
具体地，辐射电极2的基端部分2b用作电极部分21，并且平行于电极部分21构图形成电极部分22，使得通过相对的电极部分21和22限定电容器部分C2。从电极部分22的中心的附近在前表面60上形成图案44，并且该图案在前表面60上向下延伸。之后，图案44延伸穿过非接地区域401，并且图案44的前端部分与接地区域402连接。用作可变电容元件4的变容二极管41安装在图案44和电极22之间。之后，电阻器42与电极部分22连接，并且通过线403b将电阻器42与控制IC 403连接。
采用这种结构，通过电介质衬底6可以增加在馈送电极20和辐射电极2之间的电容器部分C1的电容值、在电极部分21和22之间的电容器部分C2的电容值、以及所有电极的电容值。因此，采用短电极可以获得实质上长的天线长度，导致天线装置尺寸减小。
在这个实施例中，作为示例采用第二实施例的天线装置；然而，对电介质衬底6的应用示例不仅限于此。第一至第九实施例的天线装置和所有在本发明范围内的实施例的天线装置都可以应用于电介质衬底6。
其他结构、操作及优点与第一至第九实施例的那些类似，因此省略其说明。

Claims (7)

1.一种天线装置，包括：具有基端部分和前端部分的辐射电极，其中经由所述基端部分电容性地馈送功率，所述前端部分接地；以及多个附加辐射电极，每一个附加辐射电极经由开关元件从所述辐射电极分支出来并且具有接地的前端部分，
其中所述辐射电极的基端部分设置有电容器部分，所述电容器部分包括相对的电极部分并且作为在馈送功率时获得最大电压的部分，并且可变电容元件被连接到所述电容器部分且接地，以及
其中在每一个所述附加辐射电极中设置电抗电路。
2.根据权利要求1的天线装置，其中在所述多个附加辐射电极中设置的电抗电路中的至少一个电抗电路包括电容器。
3.根据权利要求1或2的天线装置，其中在所述多个附加辐射电极中设置的电抗电路中的至少一个电抗电路包括可变电容元件。
4.根据权利要求1至3中任一项的天线装置，其中在所述多个附加辐射电极中设置的所述电抗电路中的至少一个电抗电路是串联谐振电路或并联谐振电路。
5.根据权利要求1至4中任一项的天线装置，其中所述可变电容元件与所述电容器部分串联连接或并联连接，或者包括所述可变电容元件的并联谐振电路与所述电容器部分串联连接。
6.根据权利要求1至5中任一项的天线装置，其中在电介质衬底上构图形成所述辐射电极和所述多个附加辐射电极。
7.一种无线通信设备，包括根据权利要求1至6中任一项的天线装置。
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