CN102570062A - 滤波器内置天线以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滤波器内置天线以及电子设备。本发明的滤波器内置天线是安装在电子设备中的滤波器内置天线，具备天线元件、与所述天线元件连接的电路基板部，所述电路基板部具有进行所述天线元件的输入输出信号的滤波的滤波电路以及取得所述天线元件的阻抗匹配的匹配电路。

Description

滤波器内置天线以及电子设备
技术领域
本发明涉及滤波器内置天线以及电子设备。
背景技术
目前，已知具有无线通信功能的手持终端、PDA(个人数字助理)等电子设备。在该电子设备中装配了无线通信用天线。
由于无线通信的发送部的设计，天线对于不希望的频率进行不必要的辐射。为了解决该课题，需要变更发送电路或电子设备的构造来消除不必要的频率的发送。但是，对于已经制成的电子设备难以进行变更。
为了防止发送不必要的频率，已知在连接了辐射单元的层级电介质结构体中形成了滤波器的滤波器内置天线(例如参考日本特开2004-40579号公报以及国际公开第2002/067379号)。通过该滤波器，使发送信号的不必要的频率成分衰减。
但是，当在电子设备的较小的机壳中安装现有的滤波器内置天线时，接地和天线元件接近其之间的电容成分增大，结果有可能阻抗降低。
发明内容
本发明的课题在于取得在电子设备中安装的滤波器内置天线的阻抗匹配。
本发明的滤波器内置天线是在电子设备中安装的滤波器内置天线，具备天线元件、与所述天线元件连接的电路基板部，所述电路基板部具有进行所述天线元件的输入输出信号的滤波的滤波电路和取得所述天线元件的阻抗匹配的匹配电路。
本发明的电子设备具备滤波器内置天线；经由所述滤波器内置天线与外部设备进行无线通信的无线通信部；以及控制所述无线通信部的控制部，所述滤波器内置天线具有天线元件以及与所述天线元件连接的电路基板部，所述电路基板部具有进行所述天线元件的输入输出信号的滤波的滤波电路以及取得所述天线元件的阻抗匹配的匹配电路。
根据本发明，可以切实地取得在电子设备中安装的滤波器内置天线的阻抗匹配。
附图说明
图1是本发明实施方式的手持终端的正面的立体图。
图2是手持终端的背面的立体图。
图3是将背面的机壳拆除的状态的手持终端的背面的立体图。
图4是表示手持终端的功能结构的框图。
图5是滤波器内置天线的正面的立体图。
图6是滤波器内置天线的背面图。
图7(a)表示电路基板部的表面以及同轴电缆。
图7(b)是电路基板部的背面的平面图。
图8表示滤波电路以及匹配电路的等价电路。
图9是接地板的平面图。
图10是安装工具的立体图。
图11表示与安装了滤波器内置天线的安装工具向机壳的安装。
图12表示覆盖部向安装了安装工具的机壳的安装。
图13(a)表示变形例的拆除了绕线管的天线元件的结构。
图13(b)表示安装了绕线管的天线元件的结构。
具体实施方式
以下，参照附图按顺序详细说明本发明的优选的实施方式及其变形例。本发明不限于图示的例子。
参照图1～图12说明本发明的实施方式。首先，参照图1～图3说明本实施方式的手持终端1的全体的装置结构。
图1是表示本实施方式的手持终端1的正面的结构的立体图。
图2是表示手持终端1的背面的结构的立体图。
图3是表示将机壳2拆除后的状态的手持终端1的背面的结构的立体图。
图4是表示手持终端1的功能结构的框图。
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输入信息、信息的存储、RFID(Radio Frequency Identification)的信息的读取、磁读取等功能的便携设备。此外，手持终端1具有通过电话线路通信方式经由基站与外部设备进行通信的功能。设该电路线路通信方式为GSM(Global System ForMobile Communications)和W-CDMA(Wideband Code Division MultipleAccess)。
如图1所示，手持终端1具有作为壳体的机壳2A、2B。手持终端1在正面的机壳2A上具备显示部14、各种按键12A等。此外，手持终端1在背面的机壳2B的前端具备滤波器内置天线30。此外，如图1以及图2所示，手持终端1在机壳2B的两侧具备按键12B。此外，手持终端1在机壳2B上具备磁读取部20。
各种按键12A是数字等字符输入键、各种功能键等。按键12B例如是使显示部14中显示的光标上下移动的上下输入键。机壳2A、2B由树脂等构成。
显示部14进行操作画面等各种显示。RFID读写部19在显示部14周围的边框部设置线圈天线，通过该线圈天线读出以及写入靠近显示部14的非接触IC卡等的信息。
磁读取部20能够插入具有磁存储部的信用社存折等读取对象物，读取在插入的读取对象物的磁存储部中存储的信息。滤波器内置天线30是进行移动电话通信方式的无线通信的天线，后述的天线元件31被覆盖部70覆盖，具有从机壳2A、2B突出的突出结构。
如图3所示，手持终端1在将机壳2B拆除的状态下，在机壳2A内部具有主基板3、无线通信模块16A、同轴电缆80、滤波器内置天线30。但是，在图3中，滤波器内置天线30省略了后述的覆盖部70以及安装工具60。
主基板3是手持终端1的主PCB(Printed Circuit Board)。无线通信模块16A是用于进行移动电话通信方式的无线通信的模块，连接有同轴电缆80。无线通信模块16A向滤波器内置天线30输出无线发送用信号，此外从滤波器内置天线30输入无线接收的信号。
滤波器内置天线30具有天线元件31、天线元件安装基板部32、连接器33、电路基板部40。是通过铜质等金属线构成的多频带单极天线。天线元件31具有前端部311、陷波线圈312、连接部313。
前端部311是位于天线元件31的前端的直线形状的金属线。陷波线圈312是位于前端部311之后的线圈形状的金属线。前端部311的延长方向与陷波线圈312的轴向是与机壳2A、2B的前端面平行的方向。连接部313位于陷波线圈312之后，是弯曲成90度的形状的金属线。连接部313与天线元件安装基板部32连接。
天线元件31具有从与天线元件安装基板部32的连接部开始到前端的长度对应的共振频率、从与天线元件安装基板部32的连接部开始到陷波线圈312的长度对应的共振频率这两个共振频率的频带。
例如，一方的共振频率的频带覆盖了GSM方式的GSM850、GSM900和W-CDMA方式的BandV、BandVI、BandVIII的通信频带。另一方的共振频率的频带覆盖了GSM方式的GSM1800(DCS(Digital Cellular System)1800)、GSM1900(PCS(Personal Communication Service)1900)和W-CDMA方式的BandI、BandII的通信频带。
天线元件安装基板部32是安装了天线元件31的PCB。电路基板部40与同轴电缆80以及连接器33连接，是形成后述的滤波电路44以及匹配电路46的PCB。连接器33是将电路基板部40的配线与天线元件安装基板部32的配线管脚连接的连接器。天线元件安装基板部32通过管脚连接可以容易地从连接器33分离(拆开)。
接地板50与电路基板40的接地部连接，成为滤波器内置天线30的接地部。夹在主基板3和无线通信模块16A之间来安装接地板50。
如图4所示，手持终端1具备：作为控制部的CPU(Central Processing Unit)11、操作部12、RAM(Random Access Memory)13、显示部14、ROM(ReadOnly Memory)15、滤波器内置天线30、无线通信部16、闪速存储器17、I/F(Inter face)部18、RFID读写部19、磁读取部20、电源部21。经由总线22连接了CPU11、操作部12、RAM13、显示部14、ROM15、无线通信部16、闪速存储器17、I/F部18、RFID读写部19、磁读取部20。
CPU11控制手持终端1的各部。CPU11把ROM15中存储的系统程序以及从各种应用程序中被指定的程序在RAM13中展开，通过与在RAM13中展开的程序的协作来执行各种处理。
CPU11通过与各种程序的协作，接受经由操作部12进行的操作信息的输入，从ROM15中读出各种信息，在闪速存储器17中进行各种信息的读写。此外，CPU11通过无线通信部16以及滤波器内置天线30，通过移动电话通信方式经由基站与外部设备进行通信，通过RFID读写部19进行非接触IC卡等信息的读写，通过磁读取部20，从存折等的磁存储部中读取信息，经由I/F部18与外部设备进行有线通信。
操作部12包含各种按键12A、按键12B，向CPU11输出被操作者按下的各按键的操作信号。此外，可以使操作部12为包含与显示部14一体设置的触摸屏的触控板的结构。
RAM13是临时存储信息的易失性的存储器，具有存储执行的各种程序以及与这些各种程序有关的数据等的工作区域。显示部14由LCD(Liquid CrystalDisplay)、ELD(Electro Luminescent Display)等构成，按照来自CPU11的显示信号进行各种显示。
ROM15是存储各种程序、各种数据的专门用于读出的半导体存储器。
无线通信部16与滤波器内置天线30连接，经由滤波器内置天线30通过移动电话通信方式与基站进行信息的收发。无线通信部16包含无线通信模块16A，该无线通信模块16A具有调制部、解调部、信号处理部等。基站进行外部设备与手持终端1之间的通信的中继。即，手持终端1通过无线通信部16以及滤波器内置天线30，能够与和基站网络连接的外部设备进行通信。
闪速存储器17是能够读出以及写入各种数据等信息的半导体存储器。
I/F部18经由通信电缆与外部设备有线连接，是与该外部设备收发信息的有线通信部。
FRID读写部19是通过设置在显示部14周围的线圈天线，与非接触IC或IC标签进行使用了电场的近距离的无线通信，进行在非接触IC卡或IC标签中存储的信息的读出以及写入的RFID的读写部。
磁读取部20具有插入存折等的插入部、位于插入到该插入部中的存折等读取对象物的磁存储部的头部。磁读取部20以磁的方式通过头部读取插入到插入部中的读取对象物的磁存储部中存储的信息，然后输出给CPU11。
电源部21由二次电池等构成，向手持终端1的各部供电。
然后，参照图5～图9，详细说明滤波器内置天线30的装置结构。
图5是表示滤波器内置天线的正面的结构的立体图。
图6是表示滤波器内置天线的背面结构的背面图。
图7(a)表示电路基板部40的表面的结构以及同轴电缆80。
图7(b)是表示电路基板部40的背面的结构的平面图。
图8表示滤波电路44以及匹配电路46的等价电路。
图9表示接地板50的结构。
如图5以及图6所示，滤波器内置天线30具有天线元件31、天线元件安装基板部32、连接器33、电路基板部40。与电路基板部40的配线电气连接同轴电缆80。此外，电路基板部40具有螺钉孔401、402、403。螺钉孔401、402、403是用于通过螺钉把接地板50安装在电路基板部40上的螺钉孔(内螺纹)。此外，电路基板部40的配线与连接器33电气连接。
连接器33具有管脚触点331。天线元件安装基板部32具有接触部321、天线元件安装部322。使连接器33的管脚触点331与接触部321接触。由此，使电路基板部40的配线经由连接器33与天线元件安装基板部32的接触部321电气连接。
接触部321与天线元件安装部322经由天线元件安装基板部32的配线连接。通过焊接把天线元件31安装在天线元件安装部322上。
此外，天线元件安装基板部32具有孔323。孔323是穿过用于把后述的安装工具60拧合在机壳2B的螺钉孔201上的螺钉的孔，安装工具60用于安装天线元件31以及天线元件安装基板部32。
参照图7以及图8，详细说明电路基板部40。如图7(a)、图7(b)所示，关于电路基板部40，在基板41上形成了金属的图形，此外安装了芯片。但在图7(a)、图7(b)中，省略了电路基板部40的螺钉孔401、402、403。如图7(a)所示，在电路基板部40的表面上配置了接地部42、连接部43、滤波电路44、配线部45、匹配电路46、连接部47。
接地部42是使电位成为大地的电位的导体的图形。连接部43是与同轴电缆80连接的配线图形。过滤电路44是使比天线电流的预定频率低的频率成分通过，去除高频成分的低通滤波器。配线部45是将滤波电路44与匹配电路46连接的配线图形。
匹配电路46是取得滤波器内置天线30(天线元件31)的阻抗匹配的π型匹配电路。是使比天线电流的预定频率低的成分通过，除去高频成分的低通滤波器。匹配电路46具有电容器461、电感器462、电容器463。电容器461、463是片式电容器。电感线圈462是片式电感器。连接部47是与连接器33连接的配线图形。
此外，在电路基板40上连接有同轴电缆80。同轴电缆80从截面(与延伸方向垂直的面)的中心向外侧，按顺序同心圆状地具备铜线等线芯81、聚乙烯等绝缘体82、网状的铜线等外部导体83、作为绝缘体的保护覆盖部84。通过焊接，使同轴电缆80的一端的线芯81与连接部43连接。通过焊接，使同一端的外部导体83与接地部42连接。使该同轴电缆80与电路基板部40的连接部分成为供电点。此外，使同轴电缆80的另一端与无线通信部16(的无线通信模块16A)连接。从无线通信部16经由同轴电缆80，向滤波器内置天线30的供电点供给高频电力。
此外，接地部42具有通孔421。此外，连接部47具有通孔471。如图7(b)所示，在电路基板部40的背面配置有接地部48、通孔471。接地部48经由通孔421，与表面的接地部42电气连接。此外，背面的通孔471与表面的接地部42电气连接，与连接器33电气连接。
如图8所示，滤波电路44具有电感器441、442、电容器443、444、445、446、447。电感器441、442是片式电感器。电容器443、444、445、446、447是片式电容器。
在连接部43与配线部45之间串联连接电感器441、442。同样地，在连接部43与配线部45之间串联连接电容器444、446。在电感器441以及电容器444的一端以及连接部43与接地部42之间连接电容器443。在电感器441以及电容器444的另一端与接地部42之间连接电容器445。在电感器442以及电容器446的另一端以及配线部45与接地部42之间连接电容器447。
在电感器462的一端以及配线部45与接地部42之间连接电容器461。在配线部45与连接部47之间串联连接电感器462。在电感器462的另一端以及连接部47与接地部42之间连接电容器463。
在本实施方式中，使滤波电路44为低通滤波器，但是并不限于此。例如，还可以使滤波电路44为高通滤波器。此外，在本实施方式中，使匹配电路46为π型匹配电路，但是不限于此。例如可以使匹配电路46为L型匹配电路等其他的匹配电路。
然后，参照图9，说明接地板50的结构。
图9是表示接地板50的平面图。
如图9所示，接地板50具有孔501、502、503、504、505、506、507、508。孔501、502、503配置在与电路基板40的螺钉孔401、402、403对应的位置上。将一颗螺钉穿过孔501拧合在螺钉孔401中，将另一颗螺钉穿过孔502拧合在螺钉孔402中，并且将另一颗螺钉穿过孔503拧合在螺钉孔403中，由此把接地板50安装在电路基板部40上。
孔504、505、506、507、508是用于穿过将无线通信模块16A和主基板3拧合的螺钉的孔。无线通信模块16A通过穿过孔504、505、506、507、508的螺钉的拧合，与主基板3的壳体接地电气连接。
接地板50具有在聚酰亚胺等绝缘体的薄片上形成铜箔等导体的结构。因为穿过孔501、502的螺钉与电路基板40的接地部42导通，所以使接地板50的导体也成为接地电位。因为电路基板部40与接地板50通过三颗螺钉连接，所以可以降低其连接阻抗。此外，接地板50夹在主基板3与无线通信模块16A之间。
然后，参照图10说明安装天线元件31的安装工具60。图10是表示安装工具60的立体图。
滤波器内置天线30具有安装工具60。安装工具60由树脂等形成，具有天线元件安装部61、孔62。在天线元件安装部61中安装(容纳)已经安装在天线元件安装基板部32上的状态的天线元件31。孔62是用于通过将安装工具60拧合在机壳2B的螺钉孔201上的螺钉。
虽然天线元件31以及天线元件安装基板部32被安装在安装工具60中，但没有被固定。以非固定方式将天线元件31、天线元件安装基板部32、连接器33以及电路基板40一体地安装在手持终端1中。
然后，参照图11以及图12，说明向机壳2A、2B安装滤波器内置天线30的顺序。
图11表示向机壳2A、2B安装已经安装了滤波器内置天线30的安装工具60。
图12表示向已经安装了安装工具60的机壳2A、2B安装覆盖部70。
如图11所示，成为在手持终端1的机壳2A、2B中安装了主基板3以及各种内部部件、滤波器内置天线30的连接器33以及电路基板部40的状态。机壳2B具有螺钉孔201、202、203。
此外，成为在安装工具60中安装了天线元件31以及天线元件安装基板部32。在此，使螺钉(外螺纹)63穿过孔62以及空323拧合在螺钉孔201中。由此，把安装了天线元件31等的安装工具60安装在手持终端1的机壳2B中。
然后，如图12所示，成为在手持终端1的机壳2A、2B中安装了安装工具60。覆盖部70具有安装工具覆盖部71、螺钉覆盖部72、73、螺钉74、75。安装工具覆盖部71具有孔76、77。此时连接器33的管脚触点331与天线元件安装基板部32的接触部321接触，电气连接。
安装工具覆盖部71是覆盖安装工具60的覆盖部。螺钉覆盖部72、73是覆盖螺钉74、75的覆盖部。安装工具覆盖部71以及螺钉覆盖部72、73由树脂等形成。此外，机壳2B具备螺钉孔202、203。孔76、77配置在螺钉孔202、203的位置。
使螺钉74穿过孔76拧合在螺钉孔202中。此外，使螺钉75穿过孔77拧合在螺钉孔203中。然后，将螺钉覆盖部72、73嵌入安装工具覆盖部71的孔76、77所处的凹部。如此，把覆盖部70安装在已经安装了安装工具60的机壳2A、2B上。
根据本实施方式，滤波器内置天线30具备天线元件3 1以及与天线元件31连接的电路基板部40。电路基板部40具备滤波电路44以及匹配电路46。
因此，通过滤波电路44，即使是不必要的辐射多的手持终端，也不必改造其本体，通过使用滤波器内置天线30可以降低不必要的辐射，并且通过匹配电路46，可以切实地取得在小型电子设备的手持终端1中安装的滤波器内置天线30的阻抗匹配。特别是天线元件31因为连接部313弯曲，所以阻抗小于50Ω，但是通过匹配电路46可以切实地取得阻抗匹配。
此外，滤波器内置天线30具备安装了天线元件31的天线元件安装基板部32、具有与天线元件安装基板部32进行管脚连接的管脚触点331的连接器33。因此，可以容易地从连接器33(以及电路基板部40)拆下天线元件31以及天线元件安装基板部32，在修理等时可以容易地更换天线元件31以及天线元件安装基板部32。
此外，滤波器内置天线30具备安装工具60，该安装工具60用于把天线元件31以及天线元件安装基板部32安装在从手持终端1的壳体即机壳2A、2B突出的位置上。因此，可以降低从机壳2A、2B内的主基板3等的部件对滤波器内置天线30的天线特性的影响。
此外，通过一颗螺钉63把安装工具60固定在手持终端1的壳体即机壳2B中。因此，可以更加容易地从机壳2B拆下安装工具60以及天线元件31和天线元件安装基板部32，来对其进行更换。
此外，滤波器内置天线30、天线元件31、天线元件安装基板部32、连接器33以及电路基板部40一体地以非固定方式安装在手持终端1中。因此，可以吸收下落等造成的对滤波器内置天线30的冲击。此外，管脚触点331不会因为冲击而受力，可以消除接触不良和触点恶化。
此外，在滤波器内置天线30中，经由同轴电缆80对电路基板部40的配线部分供电。因此，可以在滤波器内置天线30的供电点配置电路基板部40，可以使滤波器内置天线30的结构简单，可以容易制造滤波器内置天线30。
此外，天线元件31是具有陷波线圈312的多频带单极天线。因此，可以进行多频带的无线通信，并且可以使天线元件31的结构简单，可以容易制造天线元件31。
此外，滤波器内置天线30具备与电路基板部40的接地部42连接，配置在主基板3以及无线通信部16之间的接地板50。因此，可以降低无线通信模块16A与主基板3的接地板的连接阻抗。
此外，手持终端1具备滤波器内置天线30、无线通信部16以及CPU11。因此，可以实现具备能够取得阻抗匹配的滤波器内置天线30的小型的手持终端1。
(变形例)
参照图13说明上述实施方式的变形例。
图13(a)表示将本实施例的绕线管314拆除后的天线元件31a的结构。
图13(b)表示安装了绕线管314的天线元件31a的结构。
在本实施例中，是在上述实施方式的手持终端1中，把滤波器内置天线30的天线元件31替换为天线元件31a的结构。因此，仅说明天线元件31a。
如图13(a)所示，天线元件31a具有前端部311、陷波线圈312、连接部313、绕线管314。绕线管314由树脂等构成，具有与陷波线圈312的中空部分对应的圆筒形状，在其表面施加了螺旋沟槽。
如图13(b)所示，把绕线管314安装在陷波线圈312的中空部中。把陷波线圈312嵌入绕线管314的螺旋沟槽中。
根据本发明，本发明的具有天线元件31a的滤波器内置天线30具备安装在陷波线圈312的中空部中，实施了螺旋沟槽的绕线管314。因此，具有与上述实施方式的滤波器内置天线30以及手持终端1相同的效果，并且绕线管314可以固定陷波线圈312，可以防止陷波线圈312的变形，可以提高滤波器内置天线的制造品质，可以容易地进行部件管理以及输送。
上述实施方式以及变形例中的记述是本发明的滤波器内置天线以及电子设备的一个例子，并不限于此。
此外，在上述实施方式以及变形例中，作为具有无线通信功能的电子设备假设使用手持终端，但是不限于此。作为具有无线通信功能的电子设备，可以为PDA(Personal Digital Assistant个人数字助理)、移动电话、PHS(PersonalHandy phone System)终端、上网本、电子书等其他的电子设备。此外，电子设备可以具备读取一维的条形码等标签的激光或图像扫描器。
此外，在上述实施方式以及变形里中，说明了作为具有两个通信频带的多频带天线的滤波器内置天线，但是并不限于此。作为滤波器内置天线，还可以使用具有一个通信频带的单频带天线或具有三个以上的通信频带的多频带天线。此外，不限于具有金属线的天线元件的滤波器内置天线，可以为薄膜天线等使用其他结构的天线元件的滤波器内置天线。
此外，关于上述各实施方式以及变形例中的滤波器内置天线以及手持终端的各构成要素的细部结构以及细部动作，可以在不超出本发明的主旨的范围内进行适当的变更。

Claims (10)

1.一种滤波器内置天线，其被安装在电子设备中，其特征在于，
具备：天线元件；以及
与所述天线元件连接的电路基板部，
所述电路基板部具有：进行所述天线元件的输入输出信号的滤波的滤波电路；以及取得所述天线元件的阻抗匹配的匹配电路。
2.根据权利要求1所述的滤波器内置天线，其特征在于，
具备：已安装了所述天线元件的天线元件安装基板部；以及
与所述天线元件安装基板部以及所述电路基板部连接的连接器，
所述连接器具有与所述天线元件安装基板部的配线部分管脚连接的管脚触点。
3.根据权利要求2所述的滤波器内置天线，其特征在于，
具备安装工具，其将所述天线元件以及所述天线元件安装基板部安装在从所述电子设备的壳体突出的位置。
4.根据权利要求3所述的滤波器内置天线，其特征在于，
使用螺钉将所述安装工具固定在所述电子设备的壳体中。
5.根据权利要求2所述的滤波器内置天线，其特征在于，
以非固定方式把所述天线元件、所述天线元件安装基板部、所述连接器以及所述电路基板部一体地安装在所述电子设备中。
6.根据权利要求1所述的滤波器内置天线，其特征在于，
所述电路基板部经由同轴电缆对配线部分供电。
7.根据权利要求1所述的滤波器内置天线，其特征在于，
所述天线元件是具有陷波线圈的多频带单极天线。
8.根据权利要求7所述的滤波器内置天线，其特征在于，
具备安装在所述陷波线圈的中空部，被施加了螺旋槽的绕线管。
9.根据权利要求1所述的滤波器内置天线，其特征在于，
具备与所述电路基板部的接地部连接，配置在所述电子设备的主基板以及无线通信部之间的接地板。
10.一种电子设备，其特征在于，
具备：滤波器内置天线；
经由所述滤波器内置天线与外部设备进行无线通信的无线通信部；以及
控制所述无线通信部的控制部，
所述滤波器内置天线具有天线元件以及与所述天线元件连接的电路基板部，
所述电路基板部具有进行所述天线元件的输入输出信号的滤波的滤波电路以及取得所述天线元件的阻抗匹配的匹配电路。
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