CN102150327B - 天线装置及无线电通信装置 - Google Patents

Abstract

一种天线装置，包括：在天线元件(1)上设置在第一及第二馈电端口间的隙缝(S1)、和沿着隙缝(S1)设置在距此开口部规定距离处的串联谐振电路(14)。在天线装置以与串联谐振电路(14)的谐振频率一致的第一隔离频率工作时，由于串联谐振电路(14)短路，从而仅仅从隙缝(S1)的开口部到串联谐振电路(14)的区间进行谐振，在第一隔离频率中在馈电端口间产生隔离；在天线装置以比第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率工作时，由于串联谐振电路(14)断开，从而整个隙缝(S1)进行谐振，在第二隔离频率中在馈电端口间产生隔离。

Description

天线装置及无线电通信装置

技术领域

本发明主要涉及一种便携式电话等移动体通信用的天线装置及具备此天线装置的无线通信装置。 

背景技术

便携式电话等移动体通信无线装置的小型化、薄型化正在被急速推进。此外，便携式无线通信装置不仅可作为现有的电话机使用，还完成了向进行电子邮件的发送接收和WWW(万维网：World Wide Web)的网页的阅览等的数据终端机的转变。使用的信息也实现从现有的声音和文字信息到照片和动态图像的大容量化，要求通信品质的进一步提高。此外，要求便携式无线通信装置应对作为电话的语音通话、用于网页的阅览的数据通信、电视广播的视听等、各种各样的应用。在这种状况下，为了进行各个应用相关的无线通信，而需要能以宽幅的频率进行工作的天线装置。 

过去，作为覆盖多个频带的天线装置例如有专利文献1及2所述的天线装置。 

专利文献1公开了双频共用天线，此双频共用天线特征在于，包括：在电介质基板的表面上印刷形成的馈电线路；连接到该馈电线路的内侧放射元件及外侧放射元件；在在电介质基板表面印刷形成的内侧放射元件和外侧放射元件的间隙中连接两放射元件的电感器(inductor)；在电介质基板的背面上印刷形成的馈电线路；连接到该馈电线路的内侧放射元件及外侧放射元件；以及在在电介质基板背面上印刷形成的内侧放射元件和外侧放射元件的间隙中连接两放射元件的电感器。专利文献1的双频共用天线通过在内侧放射元件和外侧放射元件的间隙内插入电感器，从而由元件间的寄生电容和插入的电感器形成并联谐振电路。在从天线的馈电部看的情况下，由于并联谐振电路在特定的频率中断开，所以在此频率中仅内侧放射元件(即从馈电线路到并联谐振电路的部分)激励，在其它的频率中内 侧放射元件及外侧放射元件双方(即并联谐振电路的两侧的部分)激励。由此，在专利文献1的双频共用天线中可得到多频带(multiband)特性。 

专利文献2的多频带天线，具备在LC并联谐振电路的两端连接了第一及第二放射元件的天线元件，其特征在于，通过电感器自身的自谐振(selfresonant)构成上述LC并联谐振电路。在专利文献2的多频带天线中，由通过放射元件自身的自己谐振构成的LC并联谐振电路可得到多频带特性。 

专利文献1  JP特开2001-185938号公报 

专利文献2  JP特开平11-55022号公报 

发明内容

最近，为了增大通信容量实现高速通信，出现了采用通过空分复用(SDM：space-division multiplexing)同时发送接收多个信道(channel)的无线信号的MIMO(Multi-Input Multi-Output)技术的天线装置。执行MIMO通信的天线装置，为了实现空分复用，而需要通过使方向性(directivity)或极化波(polarized wave)特性等不同来同时执行作为彼此低相关的多个无线信号的发送接收。 

在专利文献1及2的结构中，虽然能以多个谐振频率工作，但由于仅为1个馈电部，所以存在不能在MIMO无线通信装置、使用分集(diversity)方式的无线通信装置、自适应阵列(adaptive array)中利用这样的课题。 

本发明的目的在于，解决上述问题点，提供一种虽然结构简单、但可同时执行彼此低相关的多个无线信号的发送接收、且能以多个频率工作的天线装置、及具备这样的天线装置的无线通信装置。 

根据本发明的第一方式的天线装置，包括分别设置在天线元件上的规定的各位置的第一及第二馈电端口，其中： 

经由上述第一及第二馈电端口分别同时激励上述天线元件，以使上述天线元件作为分别与上述第一及第二馈电端口对应的第一及第二天线部同时进行工作， 

上述天线装置的特征在于，包括： 

隙缝，其在上述天线元件上设置在上述第一及第二馈电端口之间； 

谐振电路，其沿着上述隙缝设置在距上述隙缝的开口部规定距离的位置处，在规定的谐振频率中实质上短路，在离开上述谐振频率的频率中实质上断开；以及 

控制单元，其在与上述谐振电路的谐振频率一致的第一隔离频率、和比上述第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率中，使上述天线装置工作， 

在上述天线装置以上述第一隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述隙缝的开口部到上述谐振电路的区间进行谐振，在上述第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离；在上述天线装置以上述第二隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上断开，从而整个上述隙缝进行谐振，在上述第二隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离。 

在上述天线装置中，其特征在于，上述谐振电路包括串联连接的电容器及电感器。 

此外，上述天线装置的特征在于，包括沿着上述隙缝分别设置在距上述隙缝的开口部互不相同的规定距离的位置处的多个谐振电路，上述多个谐振电路分别在互不相同的规定的谐振频率中实质上短路，在与该谐振电路的谐振频率离开的频率中实质上断开， 

上述控制单元在与上述各谐振电路的谐振频率的任意1个一致的多个第一隔离频率中使上述天线装置工作， 

在上述天线装置以上述多个第一隔离频率中的任意1个第一隔离频率工作时，由于上述多个谐振电路中、具有与上述1个第一隔离频率一致的谐振频率的谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述隙缝的开口部到该谐振电路的区间进行谐振，在上述1个第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离。 

并且，在上述天线装置中，其特征在于，还包括设置在上述隙缝中的电抗元件。 

并且，上述天线装置的特征在于，还包括设置在上述隙缝中的可变电抗元件， 

上述控制单元改变上述可变电抗元件的电抗值。 

此外，上述天线装置的特征在于，还包括阻抗匹配单元，该阻抗匹配单元分别连接到上述第一及第二馈电端口，并且在上述控制单元的控制下使上述天线元件的工作频率与上述第一或第二隔离频率一致。 

并且，上述天线装置的特征在于，被构成为具备第一天线元件及第二天线元件的偶极天线(dipole antenna)， 

上述第一馈电端口被设置在上述第一及第二天线元件相面对的第一位置处， 

上述第二馈电端口被设置在与上述第一位置不同的位置、即上述第一及第二天线元件相面对的第二位置处， 

在上述第一及第二天线元件的至少1个中设置至少1个隙缝及至少1个谐振电路。 

根据本发明第二方式的天线装置，包括分别设置在天线元件上的规定的各位置的第一及第二馈电端口，其中： 

经由上述第一及第二馈电端口分别同时激励上述天线元件，以使上述天线元件作为分别与上述第一及第二馈电端口对应的第一及第二天线部同时工作， 

上述天线装置的特征在于，包括： 

狭槽，其在上述天线元件上设置在上述第一及第二馈电端口之间； 

谐振电路，其沿着上述狭槽设置在上述狭槽的规定位置处，在规定的谐振频率中实质上短路，在离开上述谐振频率的频率中实质上断开；以及 

控制单元，其在与上述谐振电路的谐振频率一致的第一隔离频率、和比上述第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率中，使上述天线装置工作， 

在上述天线装置以上述第一隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述狭槽的一端到上述谐振电路的区间进行谐振，在上述第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离；在上述天线装置以上述第二隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上断开，从而整个上述狭槽进行谐振，在上述第二隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离。 

根据本发明的第三方式的无线通信装置，在发送接收多个无线信号的 无线通信装置中，其特征在于，具备本发明的第一及第二方式的任意一种天线装置。 

发明效果 

如以上所说明的，根据本发明的天线装置及具备该天线装置的无线通信装置，在规定的工作频率中使天线元件谐振的同时、还能较高地确保馈电端口间的隔离，可实现通过低耦合进行工作的MIMO天线装置。通过在具有多个馈电端口的天线元件上设置隙缝，来使天线元件的谐振频率变化。此外，隙缝还起到提高2个馈电端口间的隔离的作用。并且，通过在沿着隙缝的规定位置处设置的谐振电路，一面较高地确保馈电端口间的隔离、一面实现以多个不同的频率进行工作的多频带化。 

为了同时使用多个馈电端口进行通信，必须在要工作的规定的频率中天线元件进行谐振，并且提高馈电端口间的隔离。本发明的天线装置及具备该天线装置的无线通信装置，为了将天线元件的谐振频率和隔离变高的频率调整为同一频率，而构成具备连接到各馈电端口的匹配电路。根据本发明，由于可调整天线元件的至少2个工作频率、并可在至少2个工作频率中提高2个馈电端口间的隔离，所以可提供一种可同时以多个频率执行多个无线信号的发送接收的无线通信装置。 

根据本发明，虽然天线元件数仍为1个，但可使该天线元件在至少2个频率中作为多个天线部进行工作，与此同时，可确保多个天线部之间的隔离。通过确保隔离并使MIMO天线装置的多个天线部相互低耦合，就能使用各天线部同时执行彼此低相关的多个无线信号的发送接收。此外，可调整天线元件的工作频率，还可对应使用不同的频率的多个应用中的至少2个应用。 

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的天线装置的概括结构的方框图。 

图2是表示串联谐振电路14的电路图。 

图3是表示用于说明图1的隙缝S1的工作原理的天线装置的概括结构的图。 

图4是表示相对于图3的天线装置的隙缝S1的长度D1及频率的反射系数的参数S11的图表。 

图5是表示相对于图3的天线装置的隙缝S1的长度D1及频率的通过系数的参数S21的图表。 

图6是表示相对于图3的天线装置的隙缝S1的长度D1的频率的特性的图表。 

图7是表示本发明的实施方式的第一变化例的天线装置的概括结构的方框图。 

图8是表示本发明的实施方式的第二变化例的天线装置的概括结构的方框图。 

图9是表示本发明的实施方式的第三变化例的天线装置的概括结构的方框图。 

图10是表示本发明的实施方式的第四变化例的天线装置的概括结构的方框图。 

图11是表示本发明的实施方式的第五变化例的天线装置的概括结构的方框图。 

图12是表示本发明的实施方式的第六变化例的天线装置的概括结构的方框图。 

符号说明 

1-天线元件，1a、1b-馈电点，2a、2b-连接点，2-接地导体，10-MIMO通信电路，11、12-阻抗匹配电路，13、13A-控制器，14、14A、14B、14C、14D-串联谐振电路，15-电抗元件，16-可变电抗元件，S1、S2-隙缝，S3-狭槽，F1、F2、F3、F4-馈电线，F3a、F3b、F4a、F4b-信号线，C-电容器，L-电感器，P1、P2-信号源 

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。再有，对于相同的构成要素赋予相同的符号。 

图1是表示本发明的实施方式的天线装置的概括结构的方框图。本实 施方式的天线装置具备具有不同的2个馈电点1a、1b的长方形形状的天线元件1，经由馈电点1a将天线元件1作为第一天线部加以激励，同时经由馈电点1b将天线元件1作为第二天线部加以激励，由此使单一的天线元件作为2个天线部工作。 

通常，在单一的天线元件中设置多个馈电端口(或馈电点)的情况下，由于不能确保馈电端口间的隔离，不同的天线部间的电磁耦合变高，所以信号间的相关也会变高。因此，例如在接收时，从各馈电端口输出同一接收信号。这种情况下，不能得到分集和MIMO的良好特性。在本实施方式中，特征在于，在天线元件1的馈电点1a、1b间具备隙缝S1，并且在沿着隙缝S1的规定的位置处具备串联谐振电路14，由于具备这些隙缝S1及串联谐振电路14，就给出多个能在馈电点1a、1b间较高地确保隔离的频率。 

在图1中，天线装置包括用长方形形状的导体板形成的天线元件1、和用长方形形状的导体板形成的接地导体2，使天线元件1和接地导体2各自的一边相面对、仅隔出规定距离并置天线元件1和接地导体2。在天线元件1及接地导体2彼此相面对的一对的边的两端分别设置馈电端口。一个馈电端口包括：在天线元件1上、设置在与接地导体2相面对的边的一端(图1中天线元件1的左下的端部)的馈电点1a；和在接地导体2上、设置在与天线元件1相面对的边的一端(图1中接地导体2的左上的端部)的连接点2a。另一个馈电端口包括：在天线元件1上、设置在与接地导体2相面对的边的另一端(图1中天线元件1的右下的端部)的馈电点1b；和在接地导体2上、设置在与天线元件1相面对的边的另一端(图1中接地导体2的右上的端部)的连接点2b。天线元件1还包括在2个馈电端口间、即馈电点1a、1b间调整天线部间的电磁耦合、用于确保馈电端口间的规定的隔离的隙缝S1。隙缝S1具有规定宽度及长度，其一端由于在馈电点1a、1b间的边上具有开口部而构成为断开端。天线装置还包括沿着隙缝S1在距该开口部规定距离的位置处、用于改变隙缝S1的有效长度的串联谐振电路14。图2是表示图1的串联谐振电路14的电路图。串联谐振电路14由串联连接的电容器C和电感器L构成，通过整个隙缝S1的两侧的导体进行连接。串联谐振电路14仅在规定的谐振频 率中进行谐振，其阻抗变为0(即实质上短路)，在离开此谐振频率的其它频率中实质上断开。因此，串联谐振电路14在此谐振频率中仅仅使从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14的区间进行谐振，在离开此谐振频率的其它频率中使整个隙缝S1进行谐振。 

馈电点1a和连接点2a经由信号线F3a、F3b(以下总称表示为馈电线F3)连接到阻抗匹配电路11(以下称为匹配电路11。)，匹配电路11经由馈电线F1连接到MIMO通信电路10。同样地，馈电点1b和连接点2b经由信号线F4a、F4b(以下总称表示为馈电线F4)连接到阻抗匹配电路12(以下称为匹配电路12。)，匹配电路12经由馈电线F2连接到MIMO通信电路10。馈电线F1、F2例如分别由具有50Ω的特性阻抗的同轴电缆构成。同样地，馈电线F3、F4例如分别由具有50Ω的特性阻抗的同轴电缆构成，此情况下，各信号线F3a、F4a作为同轴电缆的内部导体分别连接天线元件1和匹配电路11、12，各信号线F3b、F4b作为同轴电缆的外部导体分别连接接地导体2和匹配道路11、12。替代此，馈电线F3、F4也可以分别构成为平衡馈电线路。此外，MIMO通信电路10通过天线元件1发送接收MIMO通信方式相关的多个信道(在本实施方式中为2信道)的无线信号。 

在本实施方式中，由于具备以上的结构，在经由一个馈电端口(即馈电点1a)将天线元件1作为第一天线部加以激励的同时，还经由另一个馈电端口(即馈电点1b)将天线元件1作为第二天线部加以激励，由此就能使单一的天线元件1作为2个天线部工作。此时，在所希望的工作频率中在使天线元件1谐振的同时，还能较高地确保馈电端口间的隔离，能实现通过低耦合进行工作的MIMO天线装置。 

在天线元件1上设置隙缝S1及串联谐振电路14的效果如下。通过设置隙缝S1，天线元件1自身的谐振频率下降。并且，隙缝S1作为具有与其有效长度相应的规定的谐振频率的谐振器工作。由于隙缝S1与天线元件1自身电磁耦合，所以与不具有隙缝S1的情形相比，天线元件1的谐振频率随隙缝S1的谐振频率变化。通过设置隙缝S1，在天线元件1的谐振频率变化的同时，还能在规定的频率中提高馈电端口间的隔离。因此，在馈电端口间可较高地确保隔离的频率(以下称为隔离频率)按照隙缝 S1的有效长度变化。在串联谐振电路14的阻抗变为0时，在串联谐振电路14的位置，隙缝S1实质上被短路，隙缝S1的有效长度为从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14的区间的长度。隙缝S1的有效长度变短、其谐振频率变高，此时的隔离频率比整个隙缝S1谐振时变得更高。在规定的频率中为了同时进行串联谐振电路14的短路和隔离的确保，而沿着隙缝S1调整串联谐振电路14的位置，以使隔离频率与串联谐振电路14的谐振频率一直(即调整隙缝S1的有效长度)。 

再有，隔离频率通常与天线元件1的谐振频率不一致。因此，在本实施方式中，为了使天线元件1的工作频率(即发送接收所希望信号的频率)从根据隙缝S1变化的谐振频率移动到隔离频率，在各馈电端口和MIMO通信电路10之间设置匹配电路11、12。设置匹配电路11、12虽然影响到天线元件1的谐振频率和隔离频率二者，但主要有助于改变谐振频率。通过设置匹配电路11，在MIMO通信电路10侧的端子(即连接到馈电线F1一侧的端子)中，从该端子看天线元件1时的阻抗与从该端子看MIMO通信电路10时的阻抗(即馈电线F1的50Ω的特性阻抗)一致。同样地，通过设置匹配电路12，在MIMO通信电路10侧的端子(即连接到馈电线F2一侧的端子)中，从该端子看天线元件1时的阻抗与从该端子看MIMO通信电路10时的阻抗(即馈电线F2的50Ω的特性阻抗)一致。 

隙缝S1的有效长度随天线元件1的工作频率与串联谐振电路14的谐振频率是否一致而变化。一致时，隙缝S1的有效长度成为从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14的区间的长度，不一致时，隙缝S1的有效长度为整个隙缝S1的长度。因此，本实施方式的通信装置结构为，通过使天线元件1的工作频率变化、使隙缝S1的有效长度变化，就能实现互不相同的谐振频率，同时在互不相同的频率中确保馈电端口间的隔离。在本实施方式中，通过使天线元件1的工作频率变化、使隙缝S1的有效长度变化，就能实现不同的2个隔离频率。详细地，控制器13在与串联谐振电路14的谐振频率一致的第一隔离频率、和比第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率中，使天线装置工作。天线装置以第一隔离频率工作时，由于串联谐振电路14实质上短路，所以仅仅从隙缝S1的开口部到串联 谐振电路14的区间进行谐振，在第一隔离频率中、在第一及第二馈电端口间产生隔离；天线装置以第二隔离频率工作时，由于串联谐振电路14实质上断开，所以整个隙缝S1进行谐振，在第二隔离频率中、在第一及第二馈电端口间产生隔离。在此，控制器13通过调整MIMO通信电路10及匹配电路11、12的工作频率，将天线元件1的工作频率选择性地移动到2个隔离频率的任意1个。在本实施方式中，通过以上的结构，天线装置就能多频率化(多频带化)。 

下面，参照图3～图6，说明本实施方式的天线装置的工作原理。图3是表示用于说明图1的隙缝S1的工作原理的天线装置的概括结构的图。示出在图3的天线装置中，天线元件1的谐振频率和隔离频率依赖于隙缝S1的长度D1进行变化的情况。 

在图3中，使用具有45×90mm尺寸的单面敷铜基板分别作成天线元件1及接地导体2。从天线元件1的宽度方向的中央经过宽度1mm完全地去除导体，在去除了此导体的部分粘贴铜带，由此形成具有所希望的长度D1的隙缝S1。通过调节隙缝S1的长度D1，来调查天线装置的频率特性的变化。此外，分别在天线装置的2个馈电端口(即由馈电点1a及连接点2a构成的馈电端口、和由馈电点1b及连接点2b构成的馈电端口)上连接具有长度50mm的半刚性电缆(semirigid cable)作为馈电线F3、F4。各半刚性电缆的内部导体经过长度5mm焊接在构成天线元件1的基板上，各半刚性电缆的外部导体经过长度40mm焊接在构成接地导体2的基板上。并且，在图3中，馈电线F3、F4分别连接到作为P1、P2概括地示出的信号源上。 

接着，参照图4及图5，表示在使隙缝S1的长度D1变化时、2个馈电端口相关的S参数S11、S21的频率特性如何变化。图4是表示相对于图3的天线装置的隙缝S1的长度D1及频率的反射系数的参数S11的图表，图5是表示相对于图3的天线装置的隙缝S1的长度D1及频率的通过系数(即馈电端口间的隔离特性)的参数S21的图表。由于图3的天线装置具有对称构造，所以参数S12与S21相同，参数S22和S11相同。由图4及图5可知，通过改变隙缝S1的长度D1，天线元件1的谐振频率及隔离频率变化。 

接着，在下表中示出使隙缝S1的长度D1(单位：mm)变化时的天线元件1的谐振频率(单位：GHz)的变化和隔离频率(单位：GHz)的变化之间的关系。 

[表1] 

在图6的图表中还示出上面表1的关系。图6是表示相对于图3的天线装置的隙缝S1的长度D1的频率特性的图表。根据表1及图6可知，随着隙缝S1变长，天线元件1的谐振频率及隔离频率变低。关于参数S21，认为由于从馈电点1a到馈电点1b的迂回路径变长而使得隔离频率下降。频率推移的范围，关于参数S11为960MHz～2.6GHz，关于参数S21为730MHz～2.7GHz。 

根据图3～图6可知，通过改变隙缝S1的长度D1，天线元件1的谐振频率及隔离频率变化。在本实施方式的天线装置中，如前所述，在天线元件1的工作频率与串联谐振电路14的谐振频率一致时，隙缝S1的有效长度为从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14的区间的长度，不是这样时，隙缝S1的有效长度是整个隙缝S1的长度。本实施方式的天线装置为了使隔离频率变化，也可以不需要开关等电路元件，而仅使天线元件1的工作频率变化。如以上所说明的，本实施方式的天线装置，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频 率确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

再有，如图1所例示，在接地导体2与天线元件1大小相同的时候，此天线装置可被看作由天线元件1及接地导体2构成的偶极天线。在将接地导体2经由一个馈电端口(即连接点2a)作为第三天线部加以激励的同时，经由另一馈电端口(即连接点2b)作为第四天线部加以激励，由此，接地导体2还作为2个天线部工作。此时，由于在接地导体2中形成隙缝S1的映像(镜像)，所以关于第三及第四天线部，也能确保馈电端口间的隔离。由于具备以上的结构，所以在经由一个馈电端口将第一及第三天线部作为第一偶极天线部加以激励的同时，还经由另一馈电端口将第二及第四天线部作为第二偶极天线部加以激励，由此，就能使单一的偶极天线(即天线元件1及接地导体2)作为2个偶极天线部工作。根据本实施方式的天线装置，在使单一的偶极天线作为2个偶极天线部工作时，虽然结构简单但能确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

下面，参照图7～图12，说明本发明的实施方式的变化例的天线装置。 

图7是表示本发明的实施方式的第一变化例的天线装置的概括结构的方框图。在图1的实施方式中，在天线元件1一侧设置隙缝S1及串联谐振电路14，但也可以代替此，在接地导体2一侧设置隙缝S2及串联谐振电路14A。 

在图7中，接地导体2在2个馈电端口间、即连接点2a、2b间具备为了确保馈电端口间的规定的隔离而用于电磁耦合调整的隙缝S2。隙缝S2具有规定宽度及长度，其一端由于在连接点2a、2b间的边上具有开口部而构成为断开端。天线装置还在沿着隙缝S2距此开口部规定距离的位置处，具备与图1的串联谐振电路14相同结构的、用于改变隙缝S2的有效长度的串联谐振电路14A。在此，为了在规定的频率中同时进行串联谐振电路14A的短路和隔离的确保，而沿着隙缝S2调整串联谐振电路14A的位置，以使隔离频率与串联谐振电路14A的谐振频率一致。此外，馈电线F3、F4分别构成为平衡馈电线路。如图1及图7所例示的，在接地导体2与天线元件1大小相同的情况下，由于此天线装置成为偶极天线，所以即使在本变化例中，也与图1的情形相同，可实现隔离的确保及多频 率化。 

如以上所说明的，本变化例的天线装置，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

图8是表示本发明的实施方式的第二变化例的天线装置的概括结构的方框图。本变化例的天线装置特征在于，除了图1的天线装置的结构外，在接地导体2上还具备隙缝S2及串联谐振电路14A。 

在图8中，天线元件1具备与图1的情形相同的隙缝S1及串联谐振电路14，接地导体2具备与图7的情形相同的隙缝S2及串联谐振电路14A。优选隙缝S2结构为，例如通过使其长度与隙缝S1不同，在因设置了隙缝S1而与天线元件1及接地导体2进行谐振的频率不同的频率中，使天线元件1及接地导体2进行谐振，同时在与隙缝S1不同的频率中确保馈电端口间的隔离。并且，优选结构为，串联谐振电路14及串联谐振电路14A的谐振频率、和从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14的区间的长度及从隙缝S2的开口部到串联谐振电路14A的区间的长度分别互不相同。在此，如前所述，为了在规定的频率中同时进行串联谐振电路14的短路和隔离的确保，而沿着隙缝S1调整串联谐振电路14的位置，以使隔离频率与串联谐振电路14的谐振频率一致。同样地，为了在其它的频率中同时进行串联谐振电路14A的短路和隔离的确保，而沿着隙缝S2调整串联谐振电路14A的位置，以使隔离频率与串联谐振电路14A的谐振频率一致。由此，构成为，在串联谐振电路14A进行谐振且其阻抗变为0时，在串联谐振电路14进行谐振且其阻抗变为0时，在与天线元件1及接地导体2进行谐振的频率不同的频率中使天线元件1及接地导体2进行谐振的同时，还在与串联谐振电路14进行谐振且其阻抗变为0时不同的频率中确保馈电端口间的隔离。在本变化例中，优选通过具备2个隙缝S1、S2及2个串联谐振电路14、14A，就能实现不同的4个隔离频率。此外，馈电线F3、F4分别构成为平衡馈电线路。控制器13通过调整MIMO通信电路10及匹配电路11、12的工作频率，使天线元件1及接地导体2的工作频率选择性地移动到多个隔离频率的任意1个。 

如此，在本变化例中，由于具备多个隙缝S1、S2和多个串联谐振电 路14、14A，所以在能实现各自不同的谐振频率的同时，还能实现各自不同的隔离频率。换言之，由于隙缝S1、S2以各自不同的频率与天线元件1及接地导体2电磁耦合，所以天线元件1及接地导体2的谐振频率成为多个，隔离频率也成为多个，通过使天线元件1及接地导体2的工作频率选择性地移动到这些隔离频率的任意1个，天线装置就能多频率化。 

在本变化例中，代替将隙缝S1、S2构成为互不相同的长度，也可以通过等长地构成隙缝S1、S2来实现相同的隔离频率。同样地，代替使串联谐振电路14及串联谐振电路14A的谐振频率、和从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14的区间的长度及从隙缝S2的开口部到串联谐振电路14A的区间的长度各不相同，也可以通过将它们构成为相同频率及相同长度，来实现相同的隔离频率。由此，能够增大天线装置结构上的自由度。 

如以上所说明的，本变化例的天线装置，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

图9是表示本发明的实施方式的第三变化例的天线装置的概括结构的方框图。本变化例的天线装置，其特征在于，为了以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离，代替在图1的隙缝S1上设置的单一的串联谐振电路14，设置多个串联谐振电路14B、14C。 

在图9中，本变化例的天线装置在沿着隙缝S1距此开口部规定距离的位置处具备串联谐振电路14B，并且在比串联谐振电路14B更远离开口部的位置还具备1个串联谐振电路14C。串联谐振电路14B仅在规定的谐振频率中进行谐振且其阻抗为0(即实质上短路)，串联谐振电路14C仅在比串联谐振电路14B的谐振频率更低的规定的谐振频率中进行谐振且其阻抗为0(即实质上短路)，串联谐振电路14B、14C各自在离开对应的谐振频率的其它频率中实质上断开。因此，在串联谐振电路14B的谐振频率中仅仅从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14B的区间进行谐振，在串联谐振电路14C的谐振频率中仅仅从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14C的区间进行谐振，在离开这些谐振频率的其它的频率中，整个隙缝S1进行谐振。即，隙缝S1的有效长度按3阶段变化，可确保3个隔离频率。详细地，控制器13在与串联谐振电路14B的谐振频率一致的第一隔离频率、与串联谐振电路14C的谐振频率一致的第二隔离频率、及比第一及第二隔离频率更低的规定的第三隔离频率中使天线装置工作。天线装置以第一隔离频率工作时，由于串联谐振电路14B实质上短路，所以仅仅从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14B的区间进行谐振，在第一隔离频率中、在第一及第二馈电端口之间产生隔离，在天线装置以第二隔离频率工作时，由于串联谐振电路14B实质上断开且串联谐振电路14C实质上短路，所以仅仅从隙缝S1的开口部到串联谐振电路14C的区间进行谐振，在第二隔离频率中、在第一及第二馈电端口之间产生隔离，在天线装置以第三隔离频率工作时，由于串联谐振电路14B及C实质上断开，所以整个隙缝S1进行谐振，在第三隔离频率中、在第一及第二馈电端口之间产生隔离。

根据本变化例，同样地，也可以设置3个以上的串联谐振电路。此时，多个串联谐振电路沿着隙缝S1分别设置在距隙缝S1的开口部互不相同的规定距离的位置处，各串联谐振电路在互不相同的规定的谐振频率中实质上短路，在离开该串联谐振电路的谐振频率的频率中实质上断开。控制器13在与各串联谐振电路的谐振频率的任意1个一致的多个隔离频率中使天线装置工作。在天线装置以多个隔离频率中的任意1个隔离频率工作时，由于多个串联谐振电路中具有与1个隔离频率一致的谐振频率的串联谐振电路实质上短路，所以仅仅从隙缝S1的开口部到该串联谐振电路的区间进行谐振，在1个隔离频率中在第一及第二馈电端口之间产生隔离。在本变化例中，通过使用多个串联谐振电路，来一面较高地确保馈电端口间的隔离、一面实现以3个以上的不同的频率进行工作的多频率化。 

如以上所说明的，本变化例的天线装置，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

图10是表示本发明的实施方式的第四变化例的天线装置的概括结构的方框图。本变化例的天线装置，其特征在于，代替图1的隙缝S1，具备在天线元件1的边上不带开口部的狭槽S3。 

在天线装置以与串联谐振电路14D的谐振频率一致的第一隔离频率进行工作时，由于串联谐振电路14D实质上短路，所以仅仅从狭槽S3的 一端到串联谐振电路14D的区间进行谐振，在第一隔离频率中、在第一及第二馈电端口之间产生隔离。在天线装置以比第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率工作时，由于串联谐振电路14D实质上断开，所以整个狭槽S3进行谐振，在第二隔离频率中、在第一及第二馈电端口之间产生隔离。 

狭槽的个数不限于1个，也可以分别在天线元件1及接地导体2中各设置1个狭槽。在天线元件1和接地导体2的大小基本上相同(偶极天线)，馈电线F3、F4分别是平衡馈电线路的情况下，也可以与第三实施方式相同，构成在天线元件1上不设置狭槽S3、而仅在接地导体2上具备狭槽的结构。根据本变化例的结构，可增大天线装置的结构上的自由度。 

根据这种结构，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

图11是表示本发明的实施方式的第五变化例的天线装置的概括结构的方框图。本变化例的天线装置，其特征在于，为了调整天线元件1的谐振频率和可确保隔离的频率，不仅像图1那样使隙缝S1的长度变化，而且在沿着隙缝S1的规定的位置处设置电抗元件15。 

在图11中，本变化例的天线装置，除了图1的结构外，还在沿着隙缝S1距隙缝S1的开口部规定距离的位置处具备电抗元件15。天线元件1的谐振频率和可确保隔离的频率由于依赖于隙缝S1的长度进行变化，所以决定隙缝S1的长度，以便调整这些频率。并且，在本变化例中，为了调整这些频率，在沿着隙缝S1的规定的位置处设置具有规定的电抗值的电抗元件15(即电容器或电感器)。此外，由于这些频率还依赖于电抗元件15设置在隙缝S1上的位置进行变化，所以决定电抗元件15的位置，以便调整这些频率。频率的调整量(推移量)在电抗元件15设置在隙缝S1的开口部时变得最大。基于此情况，在决定电抗元件15的电抗值后，通过移动其安装位置，就能微调整天线元件1的谐振频率和可确保隔离的频率。 

如以上所说明的，本变化例的天线装置，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频率确保馈电端口间 的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

图12是表示本发明的实施方式的第六变化例的天线装置的概括结构的方框图。本变化例的天线装置，其特征在于，代替第五变化例的电抗元件15，具备在控制器13A的控制下电抗值变化的可变电抗元件16。由此，本变化例的天线装置，不像第二及第三变化例那样设置多个隙缝和/或多个串联谐振电路，而通过设置具备可变电抗元件16的单一的隙缝S1，就能以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离。 

在图12中，本变化例的天线装置在沿着隙缝S1距隙缝S1的开口部规定距离的位置处具备可变电抗元件16。在可变电抗元件16中，作为容量性的电抗元件例如可使用变容二极管(varactor diode)等可变容量元件，可变电抗元件16的电抗值根据从控制器13A施加的控制电压进行变化。本变化例的天线装置结构为，通过使可变电抗元件16的电抗值变化，在实现天线元件1的不同的谐振频率的同时，在不同的频率中确保馈电端口间的隔离。控制器13A在使可变电抗元件16的电抗值变化的同时，还调整MIMO通信电路10及匹配电路11、12的工作频率，由此，使天线元件1的工作频率移动到由可变电抗元件15A的电抗值决定的隔离频率。在本变化例中，通过以上的结构，天线装置的多频率化成为可能。 

在本变化例中，适应性地使可变电抗元件16的电抗值变化，就能按使用的应用使天线元件1的工作频率变化。 

如以上所说明的，本变化例的天线装置，在使单一的天线元件1作为2个天线部工作时，虽然结构简单，但能以多个隔离频率确保馈电端口间的隔离，能同时执行多个无线信号的发送接收。 

作为更进一步的变化例，天线元件1及接地导体2的形状不限于长方形，例如也可以是其它的多角形、圆形、椭圆形等。此外，还可构成对说明的各变化例进行组合后得到的天线装置，例如在第一～第三变化例的天线装置的任意1个中的至少1个隙缝上设置第五变化例的电抗元件15或第六变化例的可变电抗元件16。同样地，也可以在第四变化例的天线装置中的至少1个狭槽S3上设置第五变化例的电抗元件15或第六变化例的可变电抗元件16。在实施这样的组合的天线装置的情况下，可通过隙缝长或狭槽长、电抗元件的电抗值、电抗元件的安装位置来调整多个谐振频率，提高频率调整的自由度。例如，对第三变化例和第五或第六变化例进行组合的时候，电抗元件或可变电抗元件可设置在隙缝S1的开口部、串联谐振电路14B、14C之间、以及比串联谐振电路14C更偏里的位置的至少一处。在对第四变化例和第五或第六变化例进行组合的时候，电抗元件或可变电抗元件可设置在例如狭槽S3的长边方向的几乎中央处。此外，能够对第三变化例和第四变化例进行组合，在狭槽上设置多个串联谐振电路。并且，代替MIMO通信电路10，还可以设置执行独立的2个无线信号的调制解调的无线通信电路，此情况下，实施方式的天线装置可或者同时执行多个应用相关的无线通信，或者同时执行多个频带中的无线通信。 

工业实用性 

根据本发明的天线装置及具备该天线装置的无线通信装置，例如可作为便携式电话机进行安装，或作为无线LAN用的装置进行安装。此天线装置虽然可搭载在例如用于进行MIMO通信的无线通信装置中，但不限于MIMO，也可以搭载在可同时执行用于多个应用的通信(多用途)的无线通信装置中。 

Claims (8)

1.一种天线装置，包括分别设置在天线元件上的规定的各位置处的第一及第二馈电端口，

上述天线装置的特征在于，

经由上述第一及第二馈电端口分别同时激励上述天线元件，以使上述天线元件作为分别与上述第一及第二馈电端口对应的第一及第二天线部同时进行工作，

上述天线装置包括：

隙缝，其在上述天线元件上设置在上述第一及第二馈电端口之间；

谐振电路，其沿着上述隙缝设置在距上述隙缝的开口部规定距离的位置处，在规定的谐振频率中实质上短路，在离开上述谐振频率的频率中实质上断开；以及

控制单元，其在与上述谐振电路的谐振频率一致的第一隔离频率、和比上述第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率中，使上述天线装置工作，

在上述天线装置以上述第一隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述隙缝的开口部到上述谐振电路的区间进行谐振，在上述第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离；在上述天线装置以上述第二隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上断开，从而整个上述隙缝进行谐振，在上述第二隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离，

具备上述隙缝的天线元件，具有比没有隙缝时更低的谐振频率，

上述天线装置还包括分别连接到上述第一及第二馈电端口的阻抗匹配单元，并且上述各阻抗匹配单元在上述控制单元的控制下使具有因上述隙缝而降低了的谐振频率的上述天线元件的工作频率与上述第一或第二隔离频率一致。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述谐振电路包括串联连接的电容器及电感器。

3.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述天线装置包括沿着上述隙缝分别设置在距上述隙缝的开口部互不相同的规定距离的位置处的多个谐振电路，上述多个谐振电路分别在互不相同的规定的谐振频率中实质上短路，在与该谐振电路的谐振频率离开的频率中实质上断开，

上述控制单元在与上述各谐振电路的谐振频率的任意1个一致的多个第一隔离频率中使上述天线装置工作，

在上述天线装置以上述多个第一隔离频率中的任意1个第一隔离频率工作时，由于上述多个谐振电路中、具有与上述1个第一隔离频率一致的谐振频率的谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述隙缝的开口部到该谐振电路的区间进行谐振，在上述1个第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的天线装置，其特征在于，

该天线装置还包括设置在上述隙缝中的电抗元件。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的天线装置，其特征在于，

上述天线装置还包括设置在上述隙缝中的可变电抗元件，

上述控制单元改变上述可变电抗元件的电抗值。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

上述天线装置被构成为具备第一天线元件及第二天线元件的偶极天线，

上述第一馈电端口被设置在上述第一及第二天线元件相面对的第一位置处，

上述第二馈电端口被设置在与上述第一位置不同的位置、即上述第一及第二天线元件相面对的第二位置处，

在上述第一及第二天线元件的至少1个中设置至少1个隙缝及至少1个谐振电路。

7.一种天线装置，包括分别设置在天线元件上的规定的各位置的第一及第二馈电端口，

上述天线装置的特征在于，

经由上述第一及第二馈电端口分别同时激励上述天线元件，以使上述天线元件作为分别与上述第一及第二馈电端口对应的第一及第二天线部同时工作，

上述天线装置包括：

狭槽，其在上述天线元件上设置在上述第一及第二馈电端口之间；

谐振电路，其沿着上述狭槽设置在上述狭槽的规定位置处，在规定的谐振频率中实质上短路，在离开上述谐振频率的频率中实质上断开；以及

控制单元，其在与上述谐振电路的谐振频率一致的第一隔离频率、和比上述第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率中，使上述天线装置工作，

在上述天线装置以上述第一隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述狭槽的一端到上述谐振电路的区间进行谐振，在上述第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离；在上述天线装置以上述第二隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上断开，从而整个上述狭槽进行谐振，在上述第二隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离，

具备上述狭槽的天线元件，具有比没有狭槽时更低的谐振频率，

上述天线装置还包括分别连接到上述第一及第二馈电端口的阻抗匹配单元，并且上述各阻抗匹配单元在上述控制单元的控制下使具有因上述狭槽而降低了的谐振频率的上述天线元件的工作频率与上述第一或第二隔离频率一致。

8.一种无线通信装置，发送接收多个无线信号，

上述无线通信装置的特征在于，

包括天线装置，该天线装置包括分别设置在天线元件上的规定的各位置处的第一及第二馈电端口，

经由上述第一及第二馈电端口分别同时激励上述天线元件，以使上述天线元件作为分别与上述第一及第二馈电端口对应的第一及第二天线部同时进行工作，

上述天线装置包括：

隙缝，其在上述天线元件上设置在上述第一及第二馈电端口之间；

谐振电路，其沿着上述隙缝设置在距上述隙缝的开口部规定距离的位置处，在规定的谐振频率中实质上短路，在离开上述谐振频率的频率中实质上断开；以及

控制单元，其在与上述谐振电路的谐振频率一致的第一隔离频率、和比上述第一隔离频率更低的规定的第二隔离频率中，使上述天线装置工作，

在上述天线装置以上述第一隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上短路，从而仅仅从上述隙缝的开口部到上述谐振电路的区间进行谐振，在上述第一隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离；在上述天线装置以上述第二隔离频率工作时，由于上述谐振电路实质上断开，从而整个上述隙缝进行谐振，在上述第二隔离频率中在上述第一及第二馈电端口之间产生隔离，

具备上述隙缝的天线元件，具有比没有隙缝时更低的谐振频率，

上述天线装置还包括分别连接到上述第一及第二馈电端口的阻抗匹配单元，并且上述各阻抗匹配单元在上述控制单元的控制下使具有因上述隙缝而降低了的谐振频率的上述天线元件的工作频率与上述第一或第二隔离频率一致。

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