CN102144334A - 天线和无线通信设备 - Google Patents

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Abstract

一种天线和无线通信设备，在对天线尺寸进行小型化的状态下，可以不使天线增益恶化，而实现在UHF频带等所期望的频带中的多谐振化，能够实现谐振频率的宽频带化。天线(1-1)配备有两个天线部(A1、A2)，形成在基站(100)的非接地区域(101)中。天线部(A1)是在谐振频率(f1)处发生谐振的天线部，由频率可变电路(3-1)、辐射电极(4)和环状的辐射电极(5)构成。天线部(A2)是在谐振频率(f2)处发生谐振的天线部，由辐射电极(4)、频率可变电路(3-2)、辐射电极(6)和辐射电极(5)构成。辐射电极(6)的前端部(61)隔着间隙(G2)接近于辐射电极(5)的中部(52)，辐射电极(6)通过前端部(61)和中部(52)之间所产生的电容(C2)与辐射电极(5)的中部(52)进行电容耦合。

Description

天线和无线通信设备
技术领域
本发明涉及配备有频率可变电路的天线和无线通信设备。
背景技术
到目前为止，在诸如专利文献1和专利文献2中公开了这种天线。
如图9所示，专利文献1中所公开的天线200由辐射电极201、基体202、以及频率可变电路203构成。而且，频率可变电路203具有可变电容二极管204，并且能够通过由施加到可变电容二极管204上的控制电压V来改变可变电容二极管204的电容，来改变辐射电极201的谐振频率。
另一方面，如图10所示，专利文献2中所公开的天线300配备有在高频的UHF频带中所采用的辐射电极301、以及在低频的RF-ID频带、FM频带和VHF频带等中所采用的附加辐射电极302。而且，附加辐射电极302经由电感器303从辐射电极301的中部分支，并且其前端部经由电抗可变电路304接地到接地区域305。电感器303是对于UHF频带的频率以上的频率形成高阻抗的扼流线圈。另外，电抗可变电路304是能够控制包括附加辐射电极302的附加天线部306的谐振频率的频率可变电路。
专利文献1：日本特开2006-060384号公报
专利文献2：日本特开2007-194995号公报
但是，在上述的现有天线中，存在以下问题。
首先，在专利文献1中所公开的天线200中，由于仅具有一个辐射电极201，因而仅能够得到一个谐振频率，而不可能实现多谐振化。而且，由于仅能够向辐射电极201提供一个可变电容二极管204的电容，因而谐振频率的可变范围较窄，难以实现宽频带化。
而且，尽管专利文献2所公开的天线300是采用辐射电极301的UHF频带的谐振频率、以及采用附加辐射电极302的FM频带和VHF频带等的谐振频率的双谐振结构，但是由于附加辐射电极302经由对于UHF频带的频率以上的频率形成高阻抗的电感器303与辐射电极301连接，因此在该情况下不可能实现UHF频带中的多谐振化。对此，尽管通过使附加辐射电极302变长可以实现UHF频带中的双谐振化，但是当使辐射电极302变长时，天线尺寸变大。于是，可以考虑通过使电感器303的电感值变大来去除扼流功能，来实现UHF频带中的双谐振化，而不使附加辐射电极302变长的方法。但是，当使电感器303的电感值变大时，电感器303所导致的插入损耗变大，产生天线增益发生恶化的问题。
发明内容
为了解决上述课题而提出了本发明，因此本发明的目的在于：提供一种天线和无线通信设备，在对天线尺寸进行小型化的状态下，可以不使天线增益恶化，而实现在UHF频带等所期望的频带中的多谐振化，而且能够实现谐振频率的宽频带化。
为了解决上述课题，本发明的第一方面提出了一种天线，所述天线配备有：具有能够通过改变其电抗值来改变第一谐振频率的第一频率可变电路的第一天线部；以及具有能够通过改变其电抗值来改变第二谐振频率的第二频率可变电路的第二天线部，其中第一天线部由将其底端部与馈电部连接的第一辐射电极、将其一端与该第一辐射电极的前端部连接的第一频率可变电路、以及将其底端部与该第一频率可变电路的另一端连接且将其开路状态的前端部绕行到底端部的一侧而相邻的环状的第二辐射电极构成；第二天线部由第一辐射电极、将其一端与该第一辐射电极的前端部连接的第二频率可变电路、将其底端部与该第二频率可变电路的另一端连接且使其开路状态的前端部接近于第二辐射电极的中部而与该中部进行电容耦合的第三辐射电极、以及该第二辐射电极构成。
根据这样的构成，能够通过第一天线部利用第一谐振频率进行收发，并且能够通过第二天线部利用第二谐振频率进行收发。此时，通过采用第一频率可变电路来改变其电抗值，能够改变第一谐振频率，并且通过采用第二频率可变电路来改变其电抗值，能够改变第二谐振频率。因此，通过采用该天线，能够实现双谐振化。
另外，由于第一天线部由第一辐射电极、第一频率可变电路、以及环状的第二辐射电极构成，第二天线部由第一辐射电极、第二频率可变电路、与第二辐射电极进行电容耦合的第三辐射电极、以及第二辐射电极构成，能够使该第一天线部的天线长度与第二天线部的天线长度接近，结果，第一谐振频率与第二谐振频率接近，并且能够将这些第一和第二谐振频率配置在UHF等所期望的相同频带内。
另外，由于将第三辐射电极与第二辐射电极进行电容耦合的构成，在使第三辐射电极的长度变短的状态下，能够使第二天线部的天线长度变长而不会使第二频率可变电路的电感值变大。结果，能够减小由构成第二频率可变电路的集总常数元件所导致的插入损耗，并且能够防止第二天线部的天线增益的恶化。
根据本发明的第二方面的构成，在根据第一方面的天线中添加了第n天线部，第n天线部由第一辐射电极、将其一端与该第一辐射电极的前端部连接且能够通过改变其电抗值来改变第n(n＝3以上的整数)谐振频率的第n频率可变电路、将其底端部与该第n频率可变电路的另一端连接且使其开路状态的前端部接近于第二辐射电极的中部而与该中部进行电容耦合的第n+1辐射电极、以及该第二辐射电极构成。
根据这样的构成，能够实现最大n个的多谐振化。
根据本发明的第三方面的构成，在根据第一方面或第二方面的天线中，通过使第二辐射电极的开路状态的前端部与底端部的一侧接近以进行电容耦合。
根据这样的构成，由于第二辐射电极的前端部与底端部进行电容耦合，能够使第一天线部的天线长度变长而不会使第一频率可变电路的电感值变大。结果，能够减小由于构成第一频率可变电路的集总常数元件所导致的插入损耗，并且能够防止第一天线部的天线增益的恶化。
根据本发明的第四方面的构成，在根据第一方面到第三方面的任一个的天线中，将第一天线部到第n天线部中的任一个或者全部形成在电介质块上。
根据这样的构成，能够通过改变电介质块的介电常数，来任意地改变第三辐射电极的前端部与第二辐射电极的中部之间的电容值、以及第二辐射电极的前端部、底端部之间的电容值。
根据本发明的第五方面的构成在根据第一方面到第四方面的任一个的天线中，第一频率可变电路到第n频率可变电路包括其电容值可根据控制电压改变的可变电容二极管。
根据本发明的第六方面，提出了一种具备根据第一方面到第五方面的任一个的天线的无线通信设备。
如以上详细说明的那样，根据本发明的天线，具有能够实现在UHF频带等所期望的频带内的双谐振化的优良效果。另外，具有在能够实现天线尺寸的小型化的同时，能够防止第二天线部的天线增益的恶化的效果。
此外，根据本发明的第二方面所涉及的天线，还能够实现进一步的多谐振化。
另外，根据本发明的第三方面所涉及的天线，能够防止第一天线部的天线增益的恶化。
根据本发明的第四方面所涉及的天线，能够任意地改变电容耦合部分的电容值。
根据本发明的第六方面，能够提供一种无线通信设备，能够实现在UHF频带等所期望频带内的双谐振化，并且在能够实现天线尺寸的小型化的同时，能够防止天线增益的恶化。
附图说明
图1是示出了本发明的第一实施例所涉及的天线的概略俯视图。
图2是用于说明天线的作用的概略俯视图。
图3是示出了各个谐振频率的变化状态的曲线图。
图4是示出了本发明的第二实施例所涉及的天线的概略俯视图。
图5是示出了频率可变电路的变形例的概略俯视图。
图6是示出了本发明的第三实施例所涉及的天线的概略俯视图。
图7是示出了本发明的第四实施例所涉及的天线的概略俯视图。
图8是示出了本发明的第五实施例所涉及的天线的概略立体图。
图9是示出了第一现有示例所涉及的天线的概略立体图。
图10是示出了第二现有示例所涉及的天线的概略俯视图。
符号说明：
1-1～1-5…天线；A1、A2、A3～An…天线部；3-1、3-2、3-3～3-n…频率可变电路；4、5、6、6-3～6-n…辐射电极；7…电介质块；30～32…电抗电路；40、50、60…底端部；41、51、61…前端部；52…中部；100…基板；101…非接地区域；102…接地区域；110…馈电部；A1、A2、A3～An…天线部；C1～Cn…电容；D0、D1、D2…可变电容二极管；G1、G2…间隙；I…电流；L0～Ln…电感器；f1…谐振频率；f1、f2…谐振频率。
具体实施方式
下面参考附图来说明本发明的最佳实施方式。
第一实施例
图1是示出了本发明的第一实施例所涉及的天线的概略俯视图。
如图1所示，本实施例的天线1-1配备有作为第一天线部的天线部A1和作为第二天线部的天线部A2，并且形成在移动电话等无线通信设备中所内置的基板100的非接地区域101中。
天线部A1是在作为第一谐振频率的谐振频率f1处发生谐振的天线部。该天线部A1具有作为第一频率可变电路的频率可变电路3-1，并且能够通过改变该频率可变电路3-1的电抗值来改变天线部A1的谐振频率f1。
具体地，该天线部A1由该频率可变电路3-1、作为第一辐射电极的辐射电极4、以及作为第二辐射电极的环状的辐射电极5来构成。
在将其底端部40连接到馈电部110的状态下，在非接地区域101中图案形成辐射电极4。具体地，将电感器111与馈电部110和辐射电极4的底端部40连接，并且将电感器112与馈电部110和接地区域102连接，由这些电感器111、112在非接地区域101上形成匹配电路。由此，形成了将辐射电极4的底端部40经由该匹配电路与馈电部110连接的状态。
频率可变电路3-1以其一端与该辐射电极4的前端部41连接且将其另一端与辐射电极5的底端部50连接的状态设置在辐射电极4和辐射电极5之间。
具体地，频率可变电路3-1成为使连接到辐射电极4的前端部41的可变的电抗电路30、与连接到辐射电极5的底端部50的电抗电路31相连接的结构。而且，通过将来自调谐电压源120的作为控制电压的调谐电压Vc施加到这些电抗电路30、31来改变电抗值，能够控制天线部A1的谐振频率f1。
辐射电极5从连接到频率可变电路3-1的电抗电路31的底端部50开始延伸，描画出环形，其前端部51绕行到底端部50的一侧，形成与底端部50相邻的形状。也就是，辐射电极5作为整体形成环状，并且其前端部51隔着间隙G1与底端部50对置。
这样构成的天线A1的收发频带是UHF频带，并且设置频率可变电路3-1的电抗电路30、31的电抗值和辐射电极4、5的长度，以使得在UHF频带的谐振频率f1处发生谐振。
另一方面，天线部A2是在作为第二谐振频率的谐振频率f2处发生谐振的天线部。该天线部A2具有作为第二频率可变电路的频率可变电路3-2，并且能够通过改变该频率可变电路3-2的电抗值来改变天线部A2的谐振频率f2。
具体地，由辐射电极4、频率可变电路3-2、作为第三辐射电极的辐射电极6、以及辐射电极5来构成天线部A2。
频率可变电路3-2以其一端与辐射电极4的前端部41连接且将其另一端与辐射电极6的底端部60连接的状态设置在辐射电极4和辐射电极6之间。
具体地，将频率可变电路3-2具有使电抗电路30与连接到辐射电极6的底端部60的电抗电路32相连接的结构。而且，通过将来自调谐电压源120的作为控制电压的调谐电压Vc施加到这些电抗电路30、32来改变电抗值，能够控制天线部A2的谐振频率f2。
辐射电极6从连接到频率可变电路3-2的电抗电路32的底端部60开始沿着辐射电极5延伸，开路状态的前端部61接近于辐射电极5的中部52。具体地，辐射电极6的前端部61隔着狭窄间隙G2接近于辐射电极5的中部52，辐射电极6通过前端部61和中部52之间所产生的分布常数型的电容C2与辐射电极5的中部52进行电容耦合。
由此，由于由辐射电极4、频率可变电路3-2、辐射电极6、以及辐射电极5来构成天线部A2，所以能够使天线部A2的天线长度接近于天线部A1的天线长度。
因此，能够设置频率可变电路3-2的电抗电路30、32的电抗值和辐射电极4、5、6的长度，以使其在UHF频带的谐振频率f2处发生谐振，并且可以使天线部A2以与天线部A1相同的UHF频带来进行收发。
而且，由于通过将辐射电极6与辐射电极5进行电容耦合而将环状的辐射电极5包括在天线部A2的天线长度中的构成，所以辐射电极6的长度可以较短。由此，能够抑制构成频率可变电路3-2的集总常数元件(lumped-parameter element)的电感值，以使其较小。
另外，符号130表示用于取接地电位的电感器。
接下来将说明该实施例的天线1-1所显示出的作用和效果。
图2是用于说明天线1-1的作用的概略俯视图，图2的(a)示出了天线部A1的作用，图2的(b)示出了天线部A2的作用。另外，图3是示出了各个谐振频率的变化状态的曲线图。
在图1中，当将谐振频率f1的电流从馈电部110提供给辐射电极4时，天线部A1发生谐振，从而发送谐振频率f1的电波。另外，通过与来自外部的谐振频率f1的电波进行谐振来进行接收。在这种情况下，如图2的(a)所示，谐振频率f1的电流I从天线部A1的辐射电极4通过频率可变电路3-1的电抗电路30、31流到环状的辐射电极5，使得天线部A1成为激励状态，并且如图3的实线曲线S1所示，在UHF频带内的谐振频率f1处发生谐振。
另一方面，在图1中，当将谐振频率f2的电流从馈电部110提供给辐射电极4时，天线部A21发生谐振，从而发送谐振频率f2的电波。另外，通过与来自外部的谐振频率f2的电波进行谐振来进行接收。在这种情况下，如图2的(b)所示，谐振频率f2的电流I从天线部A2的辐射电极4通过频率可变电路3-2的电抗电路30、32流到辐射电极6。然后，辐射电极6上的电流I通过由辐射电极6与辐射电极5的电容耦合而产生的电容C2流到环状的辐射电极5，使得天线部A2成为激励状态。此时，从辐射电极6流入辐射电极4的电流I根据谐振频率f2的大小，沿着实线所示方向或者虚线所示方向中的任一个方向流动，并且如图3的实线曲线S2所示，在UHF频带内的谐振频率f2处发生谐振。
另外，在图2(a)所示的状态下，当通过将调谐电压Vc从调谐电压源120施加到频率可变电路3-1来改变电抗电路30、31的电抗值时，如图3的虚线曲线S1所示，能够在UHF频带内随意地改变谐振频率f1。另外，在图2的(b)所示的状态下，当通过将调谐电压Vc从调谐电压源120施加到频率可变电路3-2来改变电抗电路30、31的电抗值时，如图3的虚线曲线S2所示，能够在UHF频带内随意地改变谐振频率f2。
如以上所述，根据本实施例的天线1-1，能够实现UHF频带内的双谐振化，而且，能够根据调谐电压Vc，在较宽的频带内对谐振频率f1、f2分别独立地进行控制。
第二实施例
接下来说明本发明的第二实施例。
图4是示出了本发明的第二实施例所涉及的天线的概略俯视图。
在本实施例的天线1-2中，频率可变电路3-1、3-2包括其电容值可根据控制电压变化的可变电容二极管。
也就是，利用与放电电极4的前端部41连接的电感器L0、以及将其阳极侧与该电感器L0连接的可变电容二极管D0来构成电抗电路30。此外，利用将其阴极侧与可变电容二极管D0的阴极侧连接的可变电容二极管D1、以及连接在该可变电容二极管D1的阳极侧与辐射电极5的底端部50之间的电感器L1来构成电抗电路31。此外，利用连接在可变电容二极管D0、D1的阴极侧与辐射电极6的底端部60之间的电感器L2来构成电抗电路32。
另外，经由高频截止用电阻121、123和DC旁路电容器122，将调谐电压源120与这些可变电容二极管D0、D1的阴极和电感器L2的连接点P进行连接。
由此，当向连接点P施加来自调谐电压源120的调谐电压Vc时，可变电容二极管D0、D1的电容值与调谐电压Vc的大小相对应地发生变化。
根据这样的构成，与第一实施例相同，由于通过将辐射电极6与辐射电极5进行电容耦合而将辐射电极5包括在天线部A2的天线长度中的结构，所以辐射电极6的长度可以较短。由此，能够抑制构成频率可变电路3-2的集总常数元件的电感器L2的电感值，以使其较小，能够在实现天线1-2的小型化的同时，防止天线部A2的天线增益的恶化。
另外，尽管在本实施例中示出了利用电感器L2来构成电抗电路32的示例，但是例如如图5所示，不必说，也可以利用将其阴极侧与可变电容二极管D0、D1的阴极侧连接的可变电容二极管D2、以及连接在该可变电容二极管D2的阳极侧和辐射电极6的底端部60之间的电感器L2来构成电抗电路32。
由于其他的构成、作用和效果与上述第一实施例相同，因而省略其描述。
第三实施例
接下来说明本发明的第三实施例。
图6是示出了本发明的第三实施例所涉及的天线的概略俯视图。
如图6所示，本实施例的天线1-3在实现多谐振化的方面与上述第一和第二实施例不同。
也就是，通过将电感器L3与连接点P连接，并且在将第四辐射电极6-3与该电感器L3连接的同时使其前端部接近于辐射电极5的中部52，形成了电容C3。由此，由辐射电极4、由电抗电路30和电感器L3形成的第三频率可变电路3-3、辐射电极6-3、辐射电极5来构成第三天线部A3。
以下，同样地，通过将电感器Ln与连接点P连接，并且在将第n+1辐射电极6-n与该电感器Ln连接的同时使其前端部接近于辐射电极5的中部52，形成了电容Cn。由此，由辐射电极4、由电抗电路30和电感器Ln形成的第n频率可变电路3-n、辐射电极6-n、辐射电极5来构成第n天线部An。
根据这样的构成，在本实施例的天线1-3中，能够实现最大n个的多谐振化。
由于其他的构成、作用和效果与上述第一和第二实施例相同，因而省略其描述。
第四实施例
接下来说明本发明的第四实施例。
图7是示出了本发明的第四实施例所涉及的天线的概略俯视图。
如图7所示，在本实施例的天线1-4中，对辐射电极5进行电容耦合。
具体地，通过使辐射电极5的开路状态的前端部51与底端部50接近，使该前端部51与底端部50之间的间隙G1变小，产生电容C1，从而对前端部51和底端部50进行电容耦合。
根据这样的构成，能够通过使电抗电路31的电感器L1的电感值变小，来得到所期望的谐振频率f2。结果，能够减小作为集总常数元件的电感器L1的插入损耗，并且能够防止天线部A1的天线增益的恶化。
由于其他的构成、作用和效果与上述第一到第三实施例相同，因而省略其描述。
第五实施例
接下来将说明本发明的第五实施例。
图8是示出了本发明的第五实施例所涉及的天线的概略立体图。
如图8所示，本实施例的天线1-5在电介质块7上形成天线部A1、A2。
具体地，在电介质块7的前表面71上形成L字状的辐射电极4，并且将该辐射电极4通过在非接地区域101上图案形成的布线图案113与馈电部110连接。并且，将由作为集总常数元件的电感器111、112形成的匹配电路安装在布线图案113上。
此外，通过在电介质块7的上表面72上使环状的辐射电极5与直线状的辐射电极6彼此接近来形成辐射电极5和辐射电极6。
另外，用于连接辐射电极4、辐射电极5和辐射电极6的布线图案124跨越电介质块7的前表面71和上表面72而形成，将构成电抗电路30的作为集总常数元件的电感器L0和可变电容二极管D0、构成电抗电路31的作为集总常数元件的可变电容二极管D1和电感器L1、构成电抗电路32的作为集总常数元件的电感器L2安装在该布线图案124上。另外，与布线图案124上的连接点P连接的布线图案125跨越前表面71和非接地区域101而形成，并与调谐电压源120连接，并且将作为集总常数元件路径的高频截止用电阻121、123和DC旁路电容器122安装在该布线图案125上。
另外，布线图案131从辐射电极5的右角部开始跨越上表面72、前表面71和非接地区域101而形成，并与接地区域102连接。另外，将作为集总常数元件的电感器130安装在该布线图案131上。
根据这样的构成，通过改变电介质块7的介电常数，能够任意地改变辐射电极6的前端部和辐射电极5的中部之间的电容C2的值、以及辐射电极5的前端部、底端部之间的电容C1的值。另外，与上述天线1-1～1-4相比，还能够进一步使天线1-5小型化。
由于其他的构成、作用和效果与上述第一到第四实施例相同，因而省略其描述。

Claims (6)

1.一种天线，所述天线配备有：第一天线部，其具有能够通过改变其电抗值来改变第一谐振频率的第一频率可变电路；以及第二天线部，其具有能够通过改变其电抗值来改变第二谐振频率的第二频率可变电路，所述天线的特征在于，
所述第一天线部由将其底端部与馈电部连接的第一辐射电极、将其一端与该第一辐射电极的前端部连接的所述第一频率可变电路、以及将其底端部与该第一频率可变电路的另一端连接且将其开路状态的前端部绕行到所述底端部的一侧而相邻的环状的第二辐射电极构成；
所述第二天线部由所述第一辐射电极、将其一端与该第一辐射电极的前端部连接的所述第二频率可变电路、将其底端部与该第二频率可变电路的另一端连接且使其开路状态的前端部接近于所述第二辐射电极的中部而与该中部进行电容耦合的第三辐射电极、以及该第二辐射电极构成。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，
增加了第n天线部，所述第n天线部由所述第一辐射电极、将其一端与该第一辐射电极的前端部连接且能够通过改变其电抗值来改变第n谐振频率的第n频率可变电路、将其底端部与该第n频率可变电路的另一端连接且使其开路状态的前端部接近于所述第二辐射电极的中部而与该中部进行电容耦合的第n+1辐射电极、以及该第二辐射电极构成，其中，n＝3以上的整数。
3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，
使所述第二辐射电极的开路状态的前端部与所述底端部的一侧接近以进行电容耦合。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的天线，其特征在于，
在电介质块上形成所述第一天线部到第n天线部中的任一个或者全部。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的天线，其特征在于，
所述第一频率可变电路到第n频率可变电路包括其电容值可根据控制电压改变的可变电容二极管。
6.一种无线通信设备，其特征在于，
具备权利要求1到5中任一项所述的天线。
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