CN102362391B - 多频带天线及电子设备 - Google Patents

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Abstract

作为天线所需要的接地不使用便携设备的壳体接地而能够获得高的天线增益。在多频带天线(30D)中，在用电介体部(40)小型化了的作为多频带倒F天线的天线元件部(51)上，设置具有多个长度的边的接地元件(52D)。因此，在多频带天线(30D)中，通过用与天线元件部(51)的共振频率对应的共振频率使接地元件(52D)共振，提高天线的增益。

Description

多频带天线及电子设备
技术领域
本发明涉及多频带天线及电子设备。
背景技术
历来公知具有无线通信功能的手持终端、PDA(Personal Digital Assistant)等便携设备。作为在该便携设备中装载的无线通信用的天线，考虑平面状的多频带天线(例如参照专利文献1)。该多频带天线由于是平面状，因此容易收纳在便携设备内，能够进行多个共振频带中的无线通信。
另外，作为无线通信用的天线，还公知具有倒F型的天线元件的倒F型天线。进而，也考虑多频带的倒F型天线(例如参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-13596号公报
专利文献2：日本特开平10-93332号公报
发明内容
发明要解决的课题
现有的倒F型天线，在装载到便携设备内的情况下，使用便携设备的壳体接地(frame ground)作为天线的接地(ground)。另外，为使便携设备小型化，要求尽可能减小安装空间。因此，将便携设备的壳体接地与天线的设置位置接近安装。但是，在便携设备的壳体接地和天线的距离近的情况下，在壳体接地与天线之间发生电容耦合现象。该电容耦合是在壳体接地与天线之间产生的电容成分，具有由于该电容成分，在天线中产生电力损失，天线自身的发射效率恶化的问题。
因此，在为使便携设备小型化而使便携设备的壳体接地和天线的距离接近时，希望在不把便携设备的壳体接地作为天线所必要的接地来使用的情况下获得高的天线增益。
本发明的课题是，作为天线所必要的接地可以不使用便携设备的壳体接地而获得高的天线增益。
用于解决课题的手段
为解决上述课题，本发明的多频带天线，具备在绝缘体的薄膜上形成的导体的天线元件部和导体的接地元件部，其中，上述天线元件部具备：具有与第一共振频率对应的长度的第一天线元件、和具有与第二共振频率对应的长度的第二天线元件，上述接地元件部具备：具有以第一共振频率共振的长度的第一边、和具有以第二共振频率共振的长度的第二边。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述天线元件部被配置在电介体部的周围。
进而，在本发明的多频带天线中，优选具备隔开一定距离粘合上述天线元件部和上述电介体部的分离部。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述电介体部具有大体长方体的形状。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述电介体部具有与安装场所对应的形状。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述电介体部具有与上述天线元件部的变形对应的曲面形状的边缘部。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述电介体部具有至少一个第一空间部。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述天线元件部是具有多个共振频带的倒F天线，上述天线元件部具有多个阻抗匹配用的回路路径。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述天线元件部具有：与上述接地元件部连接的第一短截线；一端与上述第一短截线的一端连接的第一天线元件；一端与上述第一短截线连接，并在上述接地元件部以及上述第一天线元件之间配置的第二天线元件；从上述第一短截线隔开预定距离配置，并与上述第一天线元件以及上述第二天线元件连接的第二短截线；和从上述第一短截线隔开预定距离配置，并与供电点以及上述第二天线元件连接的第三短截线。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述第一天线元件以及上述第二天线元件分别在从与上述第一短截线连接的部分起到尖端之间具有长度不同的两个边。
进而，在本发明的多频带天线中，把电波的波长设为λ，优选上述接地元件部的第一边的长度在第一共振频带的中心频率的λ/4以上，短方向的第二边的长度在第二共振频带的中心频率的λ/4以上。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述接地元件部具有在避开安装有上述多频带天线的电子设备的内部部件的位置配置的第二空间部。
进而，在本发明的多频带天线中，优选上述天线元件部以及上述接地元件部的两面通过上述薄膜覆盖。
进而，在本发明的多频带天线中，优选在一张薄膜上形成上述天线元件部以及上述接地元件部。
本发明的电子设备具有上述多频带天线、通过上述多频带天线与外部设备进行无线通信的通信单元、和控制上述通信单元的控制单元。
发明的效果
根据本发明，作为天线所必要的接地可以不使用便携设备的外壳接地，获得高的天线增益。
附图说明
图1A是本发明的第一实施方式的手持终端的正面图。
图1B是第一实施方式的手持终端的侧面图。
图2是表示第一实施方式的手持终端的功能结构的框图。
图3是表示第一实施方式的多频带天线的结构的图。
图4是第一实施方式的多频带天线的侧面图。
图5是薄膜天线部的平面图。
图6是表示薄膜天线部与同轴电缆的连接结构的图。
图7是表示多频带天线的第一共振频带中共振时的天线电流的路径的图。
图8是表示多频带天线的第二共振频带中共振时的天线电流的路径的图。
图9是现有的多频带的倒F天线的平面图。
图10是现有的倒F天线的史密斯图。
图11是第一实施方式的多频带天线的史密斯图。
图12是表示天线元件的边的长度的图。
图13是表示关于第一实施方式的多频带天线的频率和S参数的关系的图表。
图14表示第一实施方式的第一变形例的薄膜天线部的平面结构。
图15是第一实施方式的第二变形例的电介体部的立体图。
图16是第二变形例的电介体部的侧面图。
图17A是本发明的第二实施方式的手持终端的正面图。
图17B是第二实施方式的手持终端的侧面图。
图17C是第二实施方式的手持终端的背面图。
图18是第二实施方式的多频带天线的立体图。
图19是第二实施方式的多频带天线的平面图。
图20是表示第二实施方式的多频带天线的端部的剖面结构的图。
图21是表示偶极天线及其电压分布的图。
图22是表示单极天线与金属部及其电压分布的图。
图23是表示单极天线与金属部及其实际的电压分布的图。
图24是表示第二实施方式的多频带天线的与频率对应的VSWR(VoltageStanding Wave Ratio：电压驻波比)的图。
具体实施方式
下面参照附图依次详细说明本发明优选的第一实施方式、及其第一、第二变形例以及第二实施方式。此外，本发明不限于图示例子。
(第一实施方式)
参照图1～图13说明本发明的第一实施方式。首先，参照图1～图6说明本实施方式的装置结构。图1A表示本实施方式的手持终端1的正面结构，图1B表示手持终端1的侧面结构。
作为本实施方式的电子设备的手持终端1是具有通过用户操作来输入信息、存储信息、扫描条码等功能的便携终端。另外，手持终端1具有通过无线LAN(Local Area Network)方式经由接入点和外部设备进行无线通信的功能、和GSM(Global System for Mobile Communications)方式的便携电话通信功能。
如图1A所示，手持终端1在外壳2的正面具有显示部14、各种键3A等。另外，手持终端1如图1B所示，在外壳2的两侧面上具有触发键3B。在外壳2的前端具有扫描部19。另外，手持终端1在外壳2的内部具有多频带天线30。
各种键3A是数字等的字符输入键、各种功能键等。触发键3B是接受后述的扫描部19的光照射以及条码扫描的触发操作输入的键。各种键3A也可以包含用于扫描部19的光照射以及条码扫描的触发键。扫描部19是通过用激光等光照射条码，接收其反射光并且二值化来读取条码的数据的部件。
图2表示手持终端1的功能结构。如图2所示，手持终端1具有作为控制单元的CPU(Central Processing Unit)11、输入部12、RAM(Random AccessMemory)13、显示部14、ROM(Read Only Memory)15、多频带天线30、作为通信单元的无线通信部16、闪速存储器17、天线18a、无线LAN通信部18、扫描部19、I/F(接口：Interface)20等。CPU11、输入部12、RAM13、显示部14、ROM15、无线通信部16、闪速存储器17、无线LAN通信部18、扫描部19、I/F(Interface)20经由总线21连接。
多频带天线30是便携电话功能的天线。多频带天线30是具有在具有大体长方体的形状的电介体部上包以薄膜天线的构造的天线。
CPU11控制手持终端1的各部。CPU11在RAM13中展开在ROM15中存储的系统程序以及各种应用程序中指定的程序，与在RAM13中展开的程序协同工作，执行各种处理。
CPU11通过与各种程序的协同工作，接受通过输入部12输入的操作信息，从ROM15中读出各种信息，向闪速存储器17进行各种信息的读写。另外，CPU11通过无线通信部16以及多频带天线30，与基站(由基站中继的外部设备)进行通信，通过无线LAN通信部18以及天线18a，与接入点(由接入点中继的外部设备)进行通信，通过扫描部19读取条码的数据，通过I/F20和外部设备进行有线通信。
输入部12包含各种键3A、触发键3B，向CPU11输出由操作者按下输入的各键的键输入信号。另外，输入部12也可以与显示部14一体作为触摸板的触摸垫而构成。
RAM13是暂时存储信息的易失性存储器，具有存储被执行的各种程序或者这些各种程序涉及的数据等的工作区。显示部14用LCD(Liquid CrystalDisplay)、ELD(Electro Luminescent Display)等构成。遵照来自CPU11的显示信号进行各种显示。
ROM15是只读地存储各种程序、各种数据的存储器。
无线通信部16与多频带天线30连接，使用多频带天线30通过GSM方式的通信与基站进行信息的收发。在本实施方式中，无线通信部16作为进行在GSM便携电话的通信方式中使用的、频带为约824～960[MHz]带(以下作为第一共振频带)、1710～1990[MHz]带(以下作为第二共振频带)的多频带的无线通信的无线通信部来进行说明。多频带天线30是与这两个频带匹配的多频带天线。但是不限于此，多频带天线30以及无线通信部16也可以作为进行其他共振频带或者其他无线通信方式的无线通信的结构。
闪速存储器17是可读出以及写入各种数据等信息的存储部。
无线LAN通信部18与天线18a连接，经由天线18a通过无线LAN通信方式与接入点进行信息的收发。
扫描部19具有激光等的发光部、光接收部、增益电路、二值化电路等。在扫描部19中，使从发光部出射的光照射条码，通过光接收部接收其反射光后变换为电信号，通过增益电路放大该电信号，通过二值化电路变换为黑白的条码图像的数据。这样，扫描部19读取条码图像，向CPU11输出该条码图像的数据。
I/F 20通过通信电缆与外部设备收发信息。I/F 20例如是USB(UniversalSerial Bus)方式的有线通信部。
下面，参照图3～图6说明多频带天线30的结构。图3表示多频带天线30的结构。图4表示多频带天线30的侧面结构。
如图3所示，多频带天线30具有电介体部40、薄膜天线部50、和作为分离部的双面胶带60。电介体部40由电介体材料构成，具有作为与外壳2内的安装场所对应的形状的板状(块状)。电介体部40具有大体长方体形状的块本体部41。在块本体部41上形成与薄膜天线部50的变形对应的R形状的边缘部42。边缘部42是把块本体部41的前端加工成R形状的部分。电介体部40通过电介体树脂的一体成型而形成。电介体树脂是在PPS(聚苯硫醚树脂：PolyPhenylen Sulfide Resin)、LCP(液晶高分子聚合物：Liquid Crystal Polymer)等树脂中混合陶瓷粉末而形成的材料。根据该陶瓷粉末的混合量调整电介体树脂的(有效)介电常数。在本实施方式中，设电介体部40的有效介电常数εeff＝5进行说明，但是不限于此。
薄膜天线部50是具有薄膜形状、且具有柔性的天线部。
在电介体部40上，沿包含边缘部42的表面的表面形状卷绕粘贴薄膜天线部50。具体说，如图4所示，在电介体部40上通过双面胶带60卷绕粘贴薄膜天线部50。设置边缘部42以使在电介体部40上卷绕薄膜天线部50的状态下不产生粘贴间隙。另外，在电介体部40和薄膜天线部50之间的接触面的整个面上设置双面胶带60。
双面胶带60厚度一定。另外，优选双面胶带60是不大影响电介体部40的有效介电常数的材料。双面胶带60具有带状的基材、和在该基材的两面上设置的粘接剂层。双面胶带60例如是基材使用无纺布、粘接剂使用通过按压而产生粘接力的感压性粘接材料的双面胶带。该粘接剂例如是丙烯酸类的粘接剂。双面胶带60的厚度，例如包含剥离衬为0.16mm。
另外，双面胶带60的基材也可以使用丙烯酸泡棉(acryl foam)等具有厚度的材料。在该结构中，双面胶带60的厚度，例如包含剥离衬为2mm。此外，双面胶带60的材料及材质不限于上述情况。
因为双面胶带60的厚度一定，所以薄膜天线部50和电介体部40的间隙长度保持一定距离。另外，通过双面胶带60，容易对电介体部40粘接薄膜天线部50。
另外，通过改变双面胶带60的厚度，薄膜天线部50(的天线元件)和电介体部40的距离变化，能够使电介体部40的有效介电常数变化。
图5表示薄膜天线部50的平面结构。如图5所示，薄膜天线部50具有薄膜50A和天线导体部50B。薄膜50A是FPC(Flexible Print Circuit)的薄膜，通过聚酰压胺等绝缘体构成。天线导体部50B通过在薄膜50A上形成的铜箔等平面状的导体构成。
天线导体部50B是所谓的倒F天线，具有天线元件部51和接地部52。天线导体部50B具有天线元件部51和接地部52。天线元件部51是在用于供电的同轴电缆的芯线侧连接的部分。接地部52是在同轴电缆的接地侧连接的部分。另外，电介体部40通过双面胶带60至少粘贴与天线元件部51对应的部分。
天线元件部51具有作为第一天线元件的天线元件511、作为第一短截线(short stub)的短截线512、作为第二天线元件的天线元件513、作为第二短截线的短截线514、和作为第三短截线的短截线515。天线元件511是梯形(楔形)的天线元件，其下边与接地部52的上边平行那样配置。另外，天线元件511一端连接短截线512。另外，天线元件511在从与短截线512连接的部分起到尖端之间具有长度不同的两个边。
短截线512是带状(矩形)的天线元件，其长方向与接地部52的上边垂直配置。另外，短截线512的一端与天线元件511连接，另一端与接地部52连接。
天线元件513是梯形(楔形)的天线元件，其上边与接地部52的上边平行那样配置。另外，天线元件513一端与短截线512连接。另外，天线元件513在从与短截线512连接的部分起到尖端之间具有长度不同的两个边。
短截线514是带状(矩形)的天线元件，其长方向与接地部52的上边垂直配置，从短截线512离开预定距离而配置。另外，短截线514的一端与天线元件511连接，另一端与天线元件513连接。
短截线515是带状(矩形)的天线元件，其长方向与接地部52的上边垂直配置，从短截线512离开预定距离而配置。另外，短截线515的延伸方向(长方向)和短截线514的延伸方向被配置在同一直线上。另外，短截线515的一端与天线元件513连接，另一端不与接地部52连接。短截线515的另一端和与其相对的接地部52的部分与后述的同轴电缆70连接，把该连接点作为供电点P。
设接地部52通过螺钉拧接等与在外壳2内设置的壳体接地(省略图示)电气连接。壳体接地用镁合金、铝等金属(导体)制成，而且电气接地。
多频带天线30的接地部分的长方向需要800MHz频带(第一共振频带)的中心频率892MHz的λ/4(λ：电波的波长)以上的长度。中心频率892MHz的波长λ是0.3363m。因此，接地部分的长方向需要λ/4＝8.4cm以上的长度。
另外，多频带天线30的接地部分的宽度(短方向)需要1800MHz频带(第二共振频带)的中心频率1850MHz的λ/4以上的长度。中心频率1850MHz的波长λ是0.1621m。因此，接地部分的宽度需要λ/4＝4cm以上的长度。
假定接地部52不具有长方向8.4cm以上、宽度4cm以上的大小，而与具有长方向8.4cm以上、宽度4cm以上的大小的壳体接地连接。因此，通过接地部52以及壳体接地，确保多频带天线30的接地所必要的面积。此外，也可以代替壳体接地，采用在PCB(Printed Circuit Board)的接地上电气连接接地部52的结构。
另外，设短截线512和短截线514、515之间的距离为距离L1。设天线元件511和天线元件513之间的距离为距离L2。关于距离L1、L2，在后面进行叙述。
接着，参照图6说明供电点P处的多频带天线30的薄膜天线部50和同轴电缆70的连接。图6表示薄膜天线部50和同轴电缆70的连接结构。但是，图6中省略了薄膜50A。
同轴电缆70从剖面(与延伸方向垂直的面)的中心向外侧依次成同心圆状地具有铜线等芯线71、聚乙烯等绝缘体72、网状铜线等外部导体73、作为绝缘体的保护被覆部74。同轴电缆70的一端的芯线71通过锡焊与短截线515连接。外部导体73通过锡焊与接地部52连接。
同轴电缆70的另一端连接在无线通信部16上。具体说，同轴电缆70的另一端的芯线71连接在无线通信部16的GSM模块(省略图示)的供电用端子上，其外部导体73连接在GSM模块的接地上。从无线通信部16的GSM模块通过同轴电缆70向供电点P供给高频电力。
接着，详细说明多频带天线30。在多频带天线30中，由电介体部40导致的薄膜天线部50的元件(天线元件、短截线)的缩短率，使用电介体部40的有效介电常数εeff通过下式(1)计算。有效介电常数εeff通过电介体部40的厚度、或者电介体部40和薄膜天线部50的元件的位置关系(表面或内部)决定。
缩短率＝1/(εeff)1/2…(1)
另外，为了微调整多频带天线30的共振点(共振频率)，通过有意地控制上述电介体部40的有效介电常数εeff，能够得到与改变薄膜天线部50的元件的长度同样的效果，能够改变薄膜天线部50的元件的共振频率。
电介体部40的有效介电常数εeff的变更，可以通过变更双面胶带60的厚度、变更电介体部40和薄膜天线部50的元件间的距离来实现。因此，例如可以通过粘贴一张双面胶带60中使用的胶带、重合粘贴两张胶带、重合粘贴三张胶带等来变更双面胶带60的厚度，或者可以通过在双面胶带60中使用厚度不同的胶带等来变更双面胶带60的厚度。
更具体说，通过增大双面胶带60的厚度，薄膜天线部50的共振频率向高频迁移，通过减小双面胶带60的厚度，薄膜天线部50的共振频率向低频迁移。这样，通过变更双面胶带60的厚度，能够微调多频带天线30的共振频率。
接着，参照图7～图11说明多频带天线30的多频带特性以及阻抗匹配。图7表示多频带天线30的第一共振频带中共振时的天线电流的路径R11、R12。图8表示多频带天线30的第二共振频带中共振时的天线电流的路径R21、R22。
如图7所示，在多频带天线30中，第一共振频带中共振时的天线电流通过供电点P→接地部52→短截线512→天线元件511的共振用路径R11、和供电点P→接地部52→短截线512→天线元件511→短截线514→短截线515→供电点P的阻抗匹配用回路路径R12流动。将共振用路径R11上的短截线512以及天线元件511的长度设定为λ/4。
如图8所示，在多频带天线30中，第二共振频带中共振时的天线电流通过供电点P→接地部52→短截线512→天线元件513的共振用路径R21、和供电点P→接地部52→短截线512→天线元件513→短截线515→供电点P的阻抗匹配用回路路径R22流动。将共振用路径R21上的短截线512以及天线元件513的长度设定为λ/4。
这样，多频带天线30具有两个共振用路径R11、R21和两个阻抗匹配用回路路径R12、R22。通过两个共振用路径R11、R21，多频带天线30具有有两个共振频带(第一以及第二共振频带)的多频带特性。
这里说明现有的多频带倒F天线的一例。图9表示现有的多频带倒F天线80的平面结构。图10表示倒F天线80的史密斯图。
现有的多频带倒F天线如图9表示的倒F天线80的箭头部分的路径那样，具有一个阻抗匹配用回路路径。倒F天线80是具有两个共振频带的倒F天线。因此如图10所示，在进行两个共振频带中的阻抗匹配的情况下，设定倒F天线80的形状以及长度，以使高频(高的一方的共振频带)中的共振部分的阻抗与约50Ω匹配。于是，低频(低的一方的共振频带)中的共振部分，L成分多，阻抗也不与50Ω匹配。这样，在倒F天线80中，难于进行两个共振频带的阻抗匹配。
图11表示多频带天线30的史密斯图。多频带天线30有两个阻抗匹配用回路路径R12、R22。在多频带天线30的阻抗匹配中，如图5所示，首先变更距离L1(变更短截线514、515相对于短截线512的位置)，对于高频(第二共振频带)进行阻抗匹配。
然后，变更距离L2(变更天线元件513相对于天线元件511的位置)，对于低频(第一共振频带)进行阻抗匹配。这样，需要在执行高频的阻抗匹配后，执行低频的阻抗匹配。
于是，如图11所示，在多频带天线30中，在使高频(第二共振频带)中的共振部分的阻抗与约50Ω匹配的同时，能够使低频(第一共振频带)中的共振部分的阻抗与约50Ω匹配。
接着参照图12以及图13说明多频带天线30的共振点的宽带化。图12表示天线元件511、513的边的长度。图13表示关于多频带天线30的频率和S参数的关系。
如图12所示，在多频带天线30中，天线元件511、513分别具有随离开短截线512的距离的增加宽度增大的形状。设天线元件511的上边的长度为L31，天线元件511的下边的长度为L32。这里，长度L31＞长度L32。另外，设天线元件513的上边的长度为L41，天线元件513的下边的长度为L42。长度L42＞长度L41。
如图7所示，在第一共振频带共振时，在天线元件511中流过天线电流。此时，天线电流由于集肤效应，在天线元件511的上边(长度L31)以及下边(长度L32)中流过。因此，如图13所示，在S参数对于第一共振频带的共振中的频率的关系中，表示出与长度L31对应的共振部分和与长度L32对应的共振部分。因此，在第一共振频带中，通过两个共振部分能够扩宽共振频带。
同样，在第二共振频带的共振时，在天线元件513中流过天线电流。此时，天线电流在天线元件511的上边(长度L41)以及下边(长度L42)中流过。因此，表示出与长度L42对应的共振部分和与长度L41对应的共振部分。因此，在第二共振频带中也能够通过两个共振部分扩宽共振频带。
到此，根据本实施方式，多频带天线30具有：电介体部40；在绝缘体的薄膜50A上形成了天线导体部50B，并且在电介体部40的周围配置的薄膜天线部50；和隔开一定距离粘合薄膜天线部50和电介体部40的双面胶带60。因此，通过变更双面胶带60的厚度，能够变更电介体部40的有效介电常数，能够容易地进行多频带天线30中的共振频率的调整。
另外，薄膜天线部50是具有接地部52、天线元件511、513、短截线512、514、515的多频带的倒F天线，具有与第二共振频带(高的共振频带)对应的阻抗匹配用回路路径R22、和与第一共振频带(低的共振频带)对应的阻抗匹配用回路路径R12。因此，通过用长度L1、L2调整两个阻抗匹配用回路路径R12、R22的长度，能够使第二共振频带中的共振部分的阻抗与约50Ω匹配，同时能够使第一共振频带中的共振部分的阻抗与约50Ω匹配。
另外，与第一共振频带对应的天线元件511在从与短截线512连接的部分起到尖端之间具有不同长度L31、L32的两个边，与第二共振频带对应的天线元件513在从与短截线512连接的部分起到尖端之间具有不同长度L41、L42的两个边。因此，能够使第一共振频带和第二共振频带宽带化。
另外，电介体部40具有大体长方体的形状。因此，能够容易地形成电介体部40。
另外，电介体部40具有与安装场所对应的大体长方体的形状。因此能够使多频带天线30以及手持终端1小型化。
另外，电介体部40具有与薄膜天线部50的变形对应的R形的边缘部42。因此，能够在电介体部40上无间隙地粘贴薄膜天线部50。
另外，手持终端1具有多频带天线30、通过多频带天线30通信的无线通信部16、和控制无线通信部16的CPU11。因此，能够通过多频带天线30进行共振频率的调整，进行希望的共振频率的无线通信。
另外，薄膜天线部50的接地部52与壳体接地连接，该壳体接地的长方向在低的共振频带的中心频率的λ/4以上、宽度在高的共振频带的中心频率的λ/4以上。因此，能够使接地部52的面积比较小，同时接地部52能够作为多频带天线的接地可靠地发挥作用。
(第一变形例)
参照图14说明上述第一实施方式的第一变形例。图14表示薄膜天线部50a的平面结构。
本变形例的装置结构是把上述实施方式中的多频带天线30的薄膜天线部50代替为薄膜天线部50a的结构。因此，主要说明薄膜天线部50a。
图14表示的薄膜天线部50a具有薄膜50Aa、天线导体部50Ba。天线导体部50Ba具有天线元件部51和接地部52a。
在上述第一实施方式的薄膜天线部50中，接地部52是与外壳2内的壳体接地连接的结构。与此相对，本变形例的薄膜天线部50a中，接地部52a不与外壳2内的壳体接地连接，而具有必要的接地面积。另外，薄膜50Aa具有与天线元件部51以及接地部52a对应的形状以及大小。电介体部40至少具有粘贴天线元件部51的形状以及大小。
接地部52a是长方向在800MHz频带的中心频率892MHz的λ/4＝8.4cm以上、宽度(短方向)在1800MHz频带的中心频率1850MHz的λ/4＝4cm以上的部件。因此，通过接地部52a确保了多频带天线的接地所必要的面积。
到此，根据本变形例，薄膜天线部50a的接地部52a，其长方向在低的共振频带的中心频率的λ/4以上，其宽度在高的共振频带的中心频率的λ/4以上。因此，接地部52a不与壳体接地连接，就能够可靠地作为多频带天线的接地而发挥作用。
(第二变形例)
参照图15及图16，说明上述第一实施方式的第二变形例。图15表示电介体部40b的立体结构。图16表示电介体部40b的侧面结构。
本变形例的装置结构是把上述第一实施方式中的具有电介体部40的多频带天线30代替为具有电介体部40b的多频带天线30b的结构。因此，主要说明电介体部40b的结构。
如图15所示，电介体部40b具有块本体部41b。在块本体部41b上形成边缘部42b和作为第一空间部的孔部43。如图16所示，多频带天线30b具有电介体部40b、薄膜天线部50、和在电介体部40b上粘贴薄膜天线部50的双面胶带60。
孔部43被设置多个。各孔部43垂直贯通块本体部41b的平面或者侧面。电介体部40b通过变更块本体部41b中的孔部43的空间的体积，能够控制电介体部40b的有效介电常数。即，能够变更相对于块本体部41b的体积的电介体量来控制电介体部40b的有效介电常数。此外，作为设置电介体部的块本体部中的空间部的结构，不限于设置孔部43的结构，也可以采用孔部43是一个的结构，也可以采用设置不贯通的孔部等其他空间部的结构。
到此，根据本变形例，电介体部40b具有多个孔部43。因此，在调整双面胶带60的厚度之外，根据相对于电介体部40b的电介体树脂的体积的孔部43的体积，能够容易地调整电介体部40b的有效介电常数。此外，通过固定双面胶带60的厚度，变更通过孔部43引起的相对于电介体部40b的电介体树脂的体积的孔部43的体积，也能够调整电介体部40b的有效介电常数。
(第二实施方式)
参照图17～图24说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，对于与上述第一实施方式的装置结构相同的部分附加相同的符号，省略其说明。
首先，参照图17～图20说明本实施方式的装置结构。
图17A表示本实施方式的手持终端1D的正面结构。
图17B表示手持终端1D的侧面结构。
图17C表示手持终端1D的背面结构。
图18表示多频带天线30D的立体结构。
图19表示多频带天线30D的平面结构。
图20表示多频带天线30D的端部的剖面结构。
本实施方式的手持终端1D把上述第一实施方式的手持终端1的多频带天线30代替为多频带天线30D。手持终端1D和手持终端1同样，具有信息输入以及存储功能、扫描功能、无线LAN通信功能、便携电话通信功能。其中，该便携电话通信功能为基于GSM方式以及WCDMA(Wideband Code DivisionMultiple Access)方式的通信功能。另外，多频带天线30D进一步改良了上述第一变形例的多频带天线。
如图17A～图17C所示，手持终端1D和手持终端1同样，具有外壳2、各种键3A、触发键3B、显示部14、扫描部19等。另外，手持终端1D在外壳2的内部具有多频带天线30D。另外，手持终端1D在图2表示的手持终端1中，具有把多频带天线30代替为多频带天线30D的功能结构。另外，无线通信部16为进行GSM方式以及WCDMA方式的便携电话通信的无线通信部。
接着，参照图18～图20说明多频带天线30D的结构。
如图18所示，多频带天线30D具有电介体部40、薄膜天线部50D、和双面胶带60。薄膜天线部50D具有天线元件部51、接地元件52D。即，薄膜天线部50D具有把薄膜天线部50的接地部52代替为接地元件52D的结构。在薄膜天线部50D的天线元件部51上通过双面胶带60粘贴电介体部40。
如图19所示，多频带天线30D的薄膜天线部50D具有作为绝缘层(绝缘体)的薄膜50Ad、导体的天线导体部50Bd、作为绝缘层(绝缘体)的薄膜50Cd。薄膜50Ad、天线导体部50Bd、薄膜50Cd以该顺序叠置三层。把同轴电缆70的安装侧的薄膜作为薄膜50Ad。薄膜50Ad在同轴电缆70(芯线71和外部导体73)和天线导体部50Bd的基于锡焊的连接部分设置有孔部。和图6同样，芯线71通过上述孔部与天线元件部51的天线导体部50Bd电气连接。外部导体73通过上述孔部与接地元件52D的天线导体部50Bd电气连接。
另外，如图20所示，薄膜天线部50D的端部比天线导体部50Bd放大了薄膜50Ad、50Cd的平面。即，在薄膜天线部50D的端部粘贴了薄膜50Ad、50Cd。因此，天线导体部50Bd在端部完全由薄膜50Ad、50Cd覆盖。因此，天线导体部50Bd，除了与上述同轴电缆70连接用的孔部外，通过薄膜50Ad、薄膜50Cd与外部完全绝缘。这样，薄膜天线部50D(接地元件52D)不与外壳2的壳体接地或者基板的接地电气连接。
另外，如图19所示，接地元件52D具有作为第二空间部的孔部521、522、和切口部523、524。孔部521是向手持终端1D的外壳2内安装多频带天线30D时，在避开纽扣电池、外壳2的柱等内部部件的位置配置的孔部。孔部522、切口部523、524和孔部521同样是在避开内部部件的位置配置的孔部或者切口部。
在图19中，在接地元件52D上取端点D1、D2、D3。
端点D1是天线元件部51和接地元件52D的连接部分的端点。端点D2是接地元件52D的长方向中的与天线元件部51相反侧的端点。端点D3是接地元件52D的方形的一个端点。把端点D1和端点D2之间的边作为S1d。把边S1d的长度作为距离L1d。把端点D1和端点D3之间的边作为S2d。把边S2d的长度作为距离L2d。把端点D1和切口部523之间的边作为S3d。把边S3d的长度作为长度L3d。长度L1d、L2d、L3d是与多频带天线30D的共振频率对应的长度，详情后述。
接着参照图21～图24说明手持终端1D的手持终端1D的动作。手持终端1D的多频带天线30D以外的动作和手持终端1的动作相同。
首先，参照图21～图23说明多频带天线30中需要接地元件52D的理由。图21表示偶极天线90A及其电压分布。图22表示单极天线90B与金属部93及其电压分布。图23表示单极天线90B与金属部93及其实际的电压分布。
如图21所示，一般的偶极天线90A具有发射元件91和接地元件92。发射元件91、接地元件92分别具有λ/4的长度。λ是通信中使用的电波的波长。在偶极天线90A中，在共振时隔着供电点P在发射元件91、接地元件92中发生电压并取得平衡，收发波长λ的电波。
如图22所示，一般的单极天线90B具有发射元件91。因为单极天线90B没有接地元件92，所以把安装有单极天线90B的框架的金属部93作为接地使用。由此，在单极天线90B中，在共振时，隔着供电点P在发射元件91、金属部93中发生电压并取得平衡，收发波长λ的电波。
实际上，在金属部93中流过的电流集中在边缘。因此，如图23所示，在金属部93中，当在与发射元件91的电压对应的电流的路径附近存在边缘(edge)时，在该边缘上流过电流，也发生电压。
因此，在单极天线90B中，通过在作为接地部分的金属部93中有意构成与使用的频率的λ/4相当的长度的边缘，在以该频率共振时接地侧的电流容易流过，能够提高天线的增益。该原理不限于单极天线，是对于不具有接地而期待框架的金属的全部型式的天线通用的原理。
因此，上述原理对于期待框架的接地的倒F天线也同样适用。进而，在进行多个频率共振的多频带天线的情况下，通过在接地侧设置与多个共振频率对应的长度的边缘，能够在各个频率中得到同样的效果。
在本实施方式的多频带天线30D中，在用电介体部40小型化了的作为多频带倒F天线的天线元件部51(以及电介体部40、双面胶带60)中设置具有多个长度的边的接地元件52D。在多频带天线30D中，通过用各个长度的边的频率使接地元件52D共振，提高天线的增益。
另外，多频带天线30D是GSM方式以及WCDMA方式的便携电话通信用的天线。GSM方式的频带是824[MHz]～960[MHz]、1710[MHz]～1990[MHz]。WCDMA方式的频带的上限是～2170[MHz]。
决定图19表示的多频带天线30D的接地元件52D的边S1d、S2d、S3d的长度L1d、L2d、L3d，使得用GSM方式以及WCDMA方式的频带共振。另外，设L1d＞L2d＞L3d。
把接地元件52D的边S1d的长度L1d定为与892[MHz]的电波的λ/4对应的8.4[cm]。
把接地元件52D的边S2d的长度L2d定为与1850[MHz]的电波的λ/4对应的4.05[cm]。
把接地元件52D的边S3d的长度L3d定为与2170[MHz]的λ/4对应的3.4[cm]。
图24表示多频带天线30D的相对于频率的VSWR(Voltage Standing WaveRatio：电压驻波比)。
如图24所示，进行多频带天线30D的相对于频率的VSWR的模拟。与边S1d、S2d对应的892[MHz]、1850[MHz]的共振频率位于使用的带宽的中心，能够增大天线的增益。与边S3d对应的2170[MHz]的共振频率位于使用的带宽的外侧附近，能够扩宽天线的共振宽度。
到此，根据本实施方式，起到与上述第一实施方式的手持终端1以及多频带天线30同样的效果。进而，与上述第一变形例的多频带天线同样，多频带天线30D具有接地元件52D，其具有以与天线元件部51的共振频带对应的频率共振的长度的边S1d、S2d、S3d。因此，在不使用壳体接地或者PCB(电气电路)的接地的结构中，能够不影响框架结构地得到稳定的共振，能够得到高的天线增益。
特别，即使在由于手持终端1D的中途的设计变更等，框架形状发生了变化的情况下，也能够防止发生对天线性能(天线增益或者指向性)的影响。
进而，不使用壳体接地或者PCB(电路)的接地，在接地元件52D和天线元件部51之间共振。因此，能够减小流过手持终端1的壳体的电流，可以减小电磁场对头等人体的影响。此外，能够减小用手拿着手持终端1D的壳体等的人体的影响下的接地面积的变化引起的天线特性的变化。
另外，多频带天线30D，在接地元件52D上有在3个频率处共振的长度的边S1d、S2d、S3d。因此，能够确保作为在3个频率处共振的多频带天线的稳定的增益。
特别，因为接地元件52D以与天线元件部51的两个共振频带对应的边S1d、S2d共振，所以能够提高天线增益。
即，因为把接地元件52D的边S1d的长度L1d取为与天线元件部51的第一共振频带对应的892[MHz]的电波的λ/4对应的8.4[cm]，把接地元件52D的边S2d的长度L2d取为与天线元件部51的第二共振频带对应的1850[MHz]的电波的λ/4对应的4.05[cm]，所以和天线元件部51同样，接地元件52D共振，所以能够提高天线增益。
进而，因为把接地元件52D的边S3d的长度L3d取为与接近天线元件部51的第二共振频带的2170[MHz]的λ/4对应的3.4[cm]，所以接地元件52D的边S3d在接近接地元件52D的边S2d的共振频率1850[MHz]的共振频率2170[MHz]处共振，所以能够扩宽多频带天线30D的共振频率的带宽。
另外，多频带天线30D在接地元件52D上具有在避开内部部件的位置配置的孔部521、522、切口部523、524。因此，不在手持终端1内设置多频带天线30D专用的场所，能够在壳体的间隙内安装多频带天线30D，能够使手持终端1D小型化。
另外，在天线导体部50Bd的正反面上设置作为绝缘层的薄膜50Ad、50Cd来形成多频带天线30D的接地元件52D(薄膜天线部50D)。因此，能够使接地元件52D的天线导体部50Bd与外部绝缘，能够避免PCB(电路)或者壳体接地的短路，能够向小型的设备(手持终端1D)安装多频带天线30D。
另外，多频带天线30D用一张FPC构成了天线元件部51和接地元件52D。因此，能够防止由于天线元件部51和接地元件52D的接触不良引起的天线性能的恶化。
此外，上述各实施方式以及各变形例中的记述，是本发明的多频带天线以及电子设备的一例，不限于此。
例如，也可以适当组合各实施方式以及各变形例中的至少两种。另外，在上述各实施方式以及各变形例中，作为电子设备采用了使用手持终端的结构，但是也可以是PDA、便携电话机等其他电子设备。
另外，在上述第一实施方式以及各变形例中，在多频带天线30的薄膜天线部50中，采用从电介体部40侧将薄膜50A、天线导体部50B依次形成两层的结构(在电介体部40上用双面胶带60粘贴薄膜50A侧的结构)，但是不限于此。例如也可以在多频带天线的薄膜天线部中，采用从电介体部侧将天线导体部、薄膜依次形成两层的结构(在电介体部上用双面胶带粘贴天线导体部侧的结构)。另外，也可以在薄膜天线部内，在薄膜、和在该薄膜上形成的天线导体部上形成薄膜等绝缘层，做成3层的结构等。
另外，在上述各实施方式以及各变形例中，作为分离部使用双面胶带60，但是不限于此。作为分离部，也可以使用双面粘接薄膜等其他分离部。
另外，在上述第二实施方式中，采用接地元件52D具有在3个频率处共振的边S1d、S2d、S3d的结构，但是不限于此。例如也可以采用天线元件具有在2个或4个以上的多个频率处共振的多个边的结构。
另外，在上述各实施方式以及各变形例中，把多频带天线的通信方式设为GSM方式、WCDMA方式，但是不限于此，也可以采用其他通信方式。
另外，关于上述各实施方式以及各变形例中的多频带天线、和作为电子设备的手持终端的各结构要素的细部结构以及细部动作，当然可在不脱离本发明的主旨的范围内进行适当变更。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的多频带天线以及电子设备适用于多频带的无线通信。
符号说明
1、1D手持终端
2外壳
3A各种键
3B触发键
11CPU
12输入部
13RAM
14显示部
15ROM
16无线通信部
17闪速存储器
18a天线
18无线LAN通信部
19扫描部
20I/F
21总线
30、30b、30D多频带天线
40、40b电介体部
41、41b块本体部
42、42b边缘部
43孔部
50、50a、50b薄膜天线部
50A、50Aa、50Ad、50Cd薄膜
50B、50Ba、50Bd天线导体部
51天线元件部
511、513天线元件
512、514、515短截线
52、52a接地部
52D接地元件
521、522孔部
523、524切口部
S1d、S2d、S3d边
P供电点
60双面胶带
70同轴电缆
71芯线
72绝缘体
73外部导体
74保护被覆部
80倒F天线
90A偶极天线
90B单极天线
91发射元件
92接地元件
93金属部

Claims (14)

1.一种多频带天线，具备在绝缘体的薄膜上形成的导体的天线元件部和导体的接地元件部，所述多频带天线的特征在于，
上述天线元件部具备：
具有与第一共振频率对应的长度的第一天线元件、和
具有与第二共振频率对应的长度的第二天线元件，
上述接地元件部具备：
具有以第一共振频率共振的长度的第一边、和
具有以第二共振频率共振的长度的第二边；
其中，把电波的波长设为λ，上述接地元件部的第一边的长度在第一共振频带的中心频率的λ/4以上，短方向的第二边的长度在第二共振频带的中心频率的λ/4以上。
2.根据权利要求1所述的多频带天线，其中，
上述天线元件部被配置在电介体部的周围。
3.根据权利要求2所述的多频带天线，其中，
具备隔开一定距离粘合上述天线元件部和上述电介体部的分离部。
4.根据权利要求2所述的多频带天线，其中，
上述电介体部具有大体长方体的形状。
5.根据权利要求2所述的多频带天线，其中，
上述电介体部具有与安装场所对应的形状。
6.根据权利要求2所述的多频带天线，其中，
上述电介体部具有与上述天线元件部的变形对应的曲面形状的边缘部。
7.根据权利要求2所述的多频带天线，其中，
上述电介体部具有至少一个第一空间部。
8.根据权利要求1所述的多频带天线，其中，
上述天线元件部是具有多个共振频带的倒F天线，上述天线元件部具有多个阻抗匹配用的回路路径。
9.根据权利要求1所述的多频带天线，其中，
上述天线元件部具有：
与上述接地元件部连接的第一短截线；
一端与上述第一短截线的一端连接的第一天线元件；
一端与上述第一短截线连接，并在上述接地元件部以及上述第一天线元件之间配置的第二天线元件；
从上述第一短截线隔开预定距离配置，并与上述第一天线元件以及上述第二天线元件连接的第二短截线；和
从上述第一短截线隔开预定距离配置，并与供电点以及上述第二天线元件连接的第三短截线。
10.根据权利要求9所述的多频带天线，其中，
上述第一天线元件以及上述第二天线元件，分别在从与上述第一短截线连接的部分起到尖端之间具有长度不同的两个边。
11.根据权利要求1所述的多频带天线，其中，
上述接地元件部具有在避开安装有上述多频带天线的电子设备的内部部件的位置配置的第二空间部。
12.根据权利要求1所述的多频带天线，其中，
上述天线元件部以及上述接地元件部的两面通过上述薄膜覆盖。
13.根据权利要求1所述的多频带天线，其中，
在一张薄膜上形成了上述天线元件部以及上述接地元件部。
14.一种电子设备，其特征在于，
具有：
权利要求1到13中任何一项所述的多频带天线；
通过上述多频带天线与外部设备进行无线通信的通信单元；和
控制上述通信单元的控制单元。
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