CN102751591A

CN102751591A - 天线设备

Info

Publication number: CN102751591A
Application number: CN2012100791899A
Authority: CN
Inventors: 丰后明裕
Original assignee: Sony Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: EP2515379A3; CN102751591B; EP2515379A2; EP2515379B1; US20120268345A1; JP6004692B2; US8947318B2; JP2012231452A

Abstract

本公开涉及天线设备。所述天线设备包括具有第一馈电点的第一天线，具有第二馈电点的第二天线，和在第一接地点接地的第一非馈电元件，所述第一接地点被布置在与第一馈电点和第二馈电点相隔第一预定距离的位置。

Description

天线设备

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年4月22日提交的临时专利申请序列号61/478,288的优先权，其全部内容在此结合作为参考。

技术领域

本公开涉及天线设备，更具体地说，涉及(但不限于)MIMO天线设备，和实现所述MIMO天线设备的无线通信设备。

背景技术

作为移动电话的高速数据通信规范，一些通信业务运营商(运营商)正在发起称为LTE(长期演进)的服务。当就天线而论，从技术的角度来看时，LTE具有以下特性。

即，LTE是一种称为MIMO(多入多出)的通信系统，它通过利用多个天线发送和接收信号实现高速数据通信。在实现MIMO的便携式终端中，通常使用两个天线。力求达到两个天线特性完美相同。

就天线特性来说，称为天线相关性的指示变成关键点。如果天线相关性的数值(系数)较高(换句话说，相关度较高)，那么通信速度降低。

目前，期望在宽范围内扩展在相应国家中预定的LTE服务所使用的频带，和扩大目前的蜂窝系统的低频带和高频带。

例如在美国，计划发起700MHz频带中的服务，不过降低700MHz频带中的相关性变得相当困难。其原因是当频率降低时，高频电流流过移动终端板，从而变成类似于偶极子的工作模式，天线指向性不再非常取决于天线设计。从而，即使试图通过修改天线之一的设计来改变指向性，从而改善相关性，也很难获得期望的结果。

在未经审查的日本专利公开No.2008-17047中，提出一种互耦效应低的适合于移动通信系统的多天线。这种多天线具备分别与电路板上的多个馈电点耦接的多个馈电元件，以及在任意馈电点附近与电路板耦接的单个或者多个非馈电元件。

发明内容

如上所述，在实现MIMO的移动终端或者其它无线通信设备中，通常力求达到两个天线的天线特性完美相同。不过，如果像上述现有技术中那样，在馈电元件附近耦接非馈电元件，那么存在将形成天线效率的差异(differential)的可能性。从而，上述现有技术并不适合于其中天线效率完美相同的天线更为可取的MIMO。

在这种背景的情况下，发明人认识到希求一种多个天线的相关度低、并且天线效率均衡的天线设备。

按照一个例证实施例，本公开的目的在于一种天线设备，所述天线设备包括具有第一馈电点的第一天线，具有第二馈电点的第二天线，和在置于离第一馈电点和第二馈电点第一预定距离的第一接地点被接地的第一非馈电元件。

按照本公开的实施例，获得适合于MIMO系统并且多个天线的相关度低、天线效率均衡的天线设备，从而获得利用所述天线设备的无线通信设备。

附图说明

图1是图解说明应用本公开的实施例的天线设备的主要结构的示图。

图2(a)、2(b)和2(c)是说明图1中的天线设备的示图。

图3是图解说明按照本公开的第一实施例的天线设备的主要结构的示图。

图4(a)和4(b)是表示在图3中图解说明的天线设备结构中的两个天线的相关性和天线效率的频率特性的示图。

图5(a)和5(b)是分别表示在图3中图解说明的天线设备的多路复用效率[dB]和增益失衡[dB]的频率特性的示图。

图6是图解说明在图3中例示的天线设备的变形的示图。

图7(a)和7(b)是表示在图6中图解说明的天线设备结构中的两个天线的相关性和天线效率的频率特性的示图。

图8是图解说明其中已使分别在图6中例示的天线设备中的第一和第二接地点放入的电感器不同的天线设备的示图。

图9(a)，9(b)和9(c)是分别表示图8中的结构的相关性，天线效率和多路复用效率的频率特性的示图。

图10是图解说明在图3中例示的天线设备的变形的示图。

图11是图解说明在图6中例示的天线设备的变形的示图。

图12(a)和12(b)是图解说明在图10和11中例示的天线设备的相关性和天线效率的频率特性的示图。

图13(a)和13(b)是图解说明在图10和11中例示的天线设备的多路复用效率和增益失衡的频率特性的示图。

图14是图解说明按照本公开的第二实施例的天线设备的主要结构的示图。

图15(a)-15(d)是说明在图14中图解说明的天线设备的操作的示图。

图16是说明第一和第二天线单元的相应辐射图之间的关系的示图。

图17(a)和17(b)是图解说明具有图14中例示结构的天线设备在低频带中的频率特性的示图。

图18(a)和18(b)是图解说明具有图14中例示结构的天线设备在高频带中的频率特性的示图。

图19(a)和19(b)是分别表示具有图14中例示结构的天线设备中的S-参数的频率特性的示图。

图20是表示具有图14中例示结构的天线设备的相关性的频率特性的示图。

图21(a)，21(b)和21(c)是解释优选的给定距离的基础的示图。

图22是图解说明在图10(和其它附图)中例示的天线设备的变形的示图。

图23(a)和23(b)是图解说明在图22中例示的天线设备的相关性和天线效率的频率特性的示图。

图24是图解说明在图22中例示的天线设备的变形的示图。

图25是图解说明在图24中例示的天线设备的变形的示图。

图26是图解说明其中能够切换非馈电元件的接地条件的结构的示图；

图27(a)，27(b)，27(c)和27(d)是图解说明非馈电元件的例证结构的示图。

图28是表示实现天线设备的无线通信设备的一个实施例的示意结构的截面图。

图29是图解说明容纳按照实施例之一的天线设备的无线通信设备的例证结构的方框图。

具体实施方式

首先，在说明本公开的实施例之前，将说明应用本公开的无线通信设备中的天线设备的例证结构和问题。

图1图解说明应用本实施例的天线设备的主要结构。

天线设备具有作为实施MIMO传输的多个天线的第一天线单元10(主天线)和第二天线单元20(副天线)，第一天线单元10具有第一馈电点11，第二天线单元20具有第二馈电点21。天线单元10和20分别沿近似矩形的板子30的方向(这种情况下，纵向方向)，被置于所述板子30的一端和另一端。馈电点11和21被布置在板子的彼此相对的两侧。天线单元10是具有多个天线元件12a，12b等的多频带兼容的天线。类似地，天线单元20是具有多个天线元件22a，22b等的多频带兼容的天线。不过，本公开适用于的天线单元不一定是多频带兼容的天线，也可以是单频带兼容的天线。各个组件被安装在板子30上，板子30另外包括接地平面。

在与图1中图解说明的结构类似的结构中，相应的天线单元和接地平面一起工作，从而具有类似于图2(a)中图解说明的偶极子天线的辐射图案。在图2(b)中，用阴影表示第二天线单元20的三维辐射图案。附图的垂直轴方向沿无线通信设备的纵向方向而行。类似地，在图2(c)中，用阴影表示第一天线单元10的三维辐射图案。

图2(b)和2(c)中的辐射图案都具有把无线通信设备的纵向轴作为其中心轴的环形形状。结果，两个天线之间的相关性较高，从而它们不适于作为MIMO天线。

图3图解说明按照本公开的第一实施例的天线设备100的主要结构。该结构以图1中例示的结构为基础，从而相同的附图标记被赋予相似的组件。

天线设备100具备作为多个MIMO天线的第一天线单元10，第二天线单元20，还有非馈电元件40，第一天线单元10具有第一馈电点11，第二天线单元20具有第二馈电点21。第一馈电点11被置于板子30的长边之一附近，第二馈电点21被置于板子30的另一个长边附近。这里“长边附近”意味在短边方向的中点和短边之一之间，一般在长边附近的位置。非馈电元件40被接地到远离第一和第二天线单元10和20的相应馈电点11和21的接地点41。这种天线设备100沿着板子30的长边布置非馈电元件40的元件，同时天线单元10和天线单元20之间的间隔为88cm。非馈电元件40的元件被配置成在其一端被接地，从所述接地点沿着板子30的长边延伸，随后平行折回。非馈电元件40的元件还被配置成以致在平行折回之后，其另一端被置于接地点41附近。此外，接地点41被置于在板子30的另一个长边附近，相当接近于第二馈电点21的位置。该元件的折叠长度为55mm。接地点41的后述性质是在离纵向方向的中点位置(Y＝0)的两个不同位置(这里，在-27mm和-37mm的位置)确认的。

图4(a)和4(b)是表示在图3中例示的天线设备结构中的两个天线的相关性和天线效率的频率特性的示图。

在图4(a)中，水平轴代表频率[GHz]，垂直轴代表相关系数(从0到1)。波形a表示没有非馈电元件(短截线(stub))的情况。波形b和c分别代表使非馈电元件的接地点在两个不同点(这里，离中点-27mm和-37mm)的情况。如图所示，对利用非馈电元件的情况来说，与没有非馈电元件的情况相比，在两个接地点，在700MHz频带中相关性降低(即，改善)。

在图4(b)中，水平轴代表频率[GHz]，垂直轴代表天线效率[dB]。波形a表示在没有非馈电元件(短截线)的情况下，主天线(天线单元10)的天线效率。波形b表示在没有非馈电元件(短截线)的情况下，副天线(天线单元20)的天线效率。波形c表示在使非馈电元件的接地点位于-27mm位置的情况下，主天线的天线效率。波形d表示在使非馈电元件的接地点位于-27mm位置的情况下，副天线的天线效率。波形e表示在使非馈电元件的接地点位于-37mm位置的情况下，主天线的天线效率。波形f表示在使非馈电元件的接地点位于-37mm位置的情况下，副天线的天线效率。这些曲线图表明即使在对于天线效率利用非馈电元件的情况下，也可能存在天线效率较好的情况和天线效率较差的情况(取决于接地点的位置)。

图5(a)和5(b)分别表示在图3中例示的天线设备的多路复用效率[dB]和增益失衡[dB]的频率特性。多路复用效率是进行发送/接收信号的天线性质以及天线相关性性质的全面评估的指标，如下式所示。

ηmux＝√{η1·η2(1-|γ|·|γ|)}

这里，ηmux代表多路复用效率，而η1和η2代表第一和第二天线的天线效率，γ代表相关性，或者换句话说，图案复相关性。

多路复用效率的物理意义表示当在相关性为0、天线效率为100％的条件下，在主天线和副天线接收时，源于天线增益的衰减的相对量。多路复用效率最好较高(接近于0)。在图5(a)中，波形a表示没有非馈电元件的情况。波形b和c分别表示使非馈电元件40的接地点在-27mm和-37mm位置的情况。该曲线图表明在利用非馈电元件的情况下，在700MHz频带中，多路复用效率改善大约2dB。

不过，如图5(b)所示，在利用非馈电元件的情况下，在主天线的增益和副天线的增益之间看到轻微的失衡。

图6图解说明在图3中例示的天线设备的变形。在这种结构中，除了等同于图3中的非馈电元件40的第一非馈电元件40a之外，还沿着板子30的对边设置第二非馈电元件40b。第二非馈电元件40b在与非馈电元件40a的接地点41a相反(旋转对称于所述接地点41a)的接地点41b被接地。类似于图3中的非馈电元件40，非馈电元件40a和40b中的相应元件都在其一端被接地，从接地点沿着板子30的长边延伸，随后平行折回，同时另一端被置于接地点41附近。另外，接地点41a被布置在板子30的另一个长边附近、更接近于第二馈电点21的位置，而接地点42a被布置在板子30的所述长边附近、比较接近第一馈电点11的位置。

图7(a)和7(b)是表示在图6中例示的天线设备结构中的两个天线的相关性的频率特性和天线效率的频率特性的示图。

在图7(a)中，水平轴代表频率[GHz]，垂直轴代表相关系数(从0到1)。波形a代表无非馈电元件的情况。波形b代表当接地点在-27mm位置时，利用单个非馈电元件的情况。波形c和d代表当接地点在-27mm位置时，利用两个非馈电元件的情况。波形c和d之间的差别在于借助不同的集总(lumped)电路元件(本例中，4nH和5nH电感器)，实现非馈电元件的接地。非馈电元件的共振频率可按照其电气长度来调整。相反，按照借助诸如集总元件之类的电路元件使非馈电元件接地的结构，通过修改集总元件，也能够调整非馈电元件的共振频率。利用这种电路元件的结构的细节将在后面讨论。

如图所示，对利用非馈电元件的情况来说，与没有非馈电元件的情况相比，对所有波形b-d来说，在700MHz频带中，相关性降低(即，改善)。

在图7(b)中，水平轴代表频率[GHz]，垂直轴代表天线效率[dB]。波形a表示在没有非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形b表示在没有非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。波形c表示当接地点在-27mm位置时，在利用单个非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形d表示当接地点在-27mm位置时，在借助4nH电感器使单个非馈电元件接地的情况下，副天线的天线效率。波形e表示当接地点在-27mm位置时，在借助4nH电感器使两个非馈电元件接地的情况下，主天线的天线效率。波形f表示当接地点在-27mm位置时，在借助4nH电感器使两个非馈电元件接地的情况下，副天线的天线效率。波形g表示当接地点在-27mm位置时，在借助5nH电感器使两个非馈电元件接地的情况下，主天线的天线效率。波形h表示当接地点在-27mm位置时，在借助5nH电感器使两个非馈电元件接地的情况下，副天线的天线效率。

这些曲线图表明即使在对于天线效率利用非馈电元件的情况下，也存在天线效率较好的情况和和天线效率较差的情况(取决于非馈电元件的数目和插入的电感值)。从而，通过选择非馈电元件的数目和电感值，能够控制其中降低相关性的频率范围。

在图8中，使在图6中例示的天线设备结构中的接地点41a和41b分别插入的电感器因具有不同的电感值Lm和Ls而不同。该结构的其他部分与图6相同。

图9(a)、9(b)和9(c)是分别表示图8中的结构的相关性、天线效率和多路复用效率的频率特性的示图。

在图9(a)中，波形a图解说明Lm＝3.5nH和Ls＝5nH的情况，波形b图解说明Lm＝3nH和Ls＝6nH的情况，波形c图解说明Lm＝6nH和Ls＝3nH的情况。所有的情况表明通过使加入两个非馈电元件的集总元件的值不同，扩展了其中相关度被降低的带宽。这被认为起因于两个非馈电元件的共振频率发生偏移。

在图9(b)中，波形a和b分别表示在Lm＝3.5nH和Ls＝5nH的情况下，主天线和副天线的天线效率。波形c和d分别表示在Lm＝3nH和Ls＝6nH的情况下，主天线和副天线的天线效率。波形e和f分别表示在Lm＝6nH和Ls＝3nH的情况下，主天线和副天线的天线效率。该曲线图表明取决于Lm和Ls的组合，在700MHz频带中，主天线和副天线的天线效率波动相当大。

在图9(c)中，波形a图解说明Lm＝3.5nH和Ls＝5nH的情况，波形b图解说明Lm＝3nH和Ls＝6nH的情况，波形c图解说明Lm＝6nH和Ls＝3nH的情况，波形d图解说明没有非馈电元件的情况。该曲线图表明不管Lm和Ls的组合，与没有非馈电元件的情况相比，在700MHz频带中，多路复用效率都得到改善。

图10图解说明在图3中例示的天线设备的变形。在图3的天线设备中，非馈电元件40(及其接地点41)被布置在天线单元20的馈电点21一侧，接地点41也被布置成相当接近馈电点21。相反，在图10的结构中，非馈电点40被布置在与天线单元20的馈电点21相反的一侧。接地点41位于也相当远离天线单元10的馈电点11的位置。

图11图解说明在图6中例示的天线设备的变形。在图6中的天线设备中，非馈电元件40a的接地点41a和非馈电元件40b的接地点41b分别被布置在馈电点11和21附近。相反，在图11中的天线设备中，非馈电元件40a和40b的位置被交换。这样一来，接地点41a和41b都变得更远离馈电点21和11。

在图12(a)中，波形a表示在没有非馈电元件的情况下的相关性。波形b表示当接地点在-27mm位置时，在利用单个非馈电元件的情况下(图10)的相关性。波形c表示在接地点在-27mm位置时，在利用两个非馈电元件的情况下(图11)的相关性。曲线图表明对于波形b和c，在700MHz频带中，相关系数改善约0.2-0.25。

在图12(b)中，波形a表示在没有非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形b表示在没有非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。波形c表示当接地点在-27mm位置时，在利用单个非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形d表示当接地点在-27mm位置时，在利用单个非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。波形e表示当接地点在-27mm位置时，在利用两个非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形f表示当接地点在-27mm位置时，在利用两个非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。这些曲线图表明即使在对于天线效率利用非馈电元件的情况下，也可能存在天线效率较好的情况和天线效率较差的情况(取决于天线是主天线还是副天线，还取决于非馈电元件的数目)。

在图13(a)中，波形a表示在没有非馈电元件的情况下的多路复用效率。波形b表示当接地点在-27mm位置时，在利用单个非馈电元件的情况下的多路复用效率。波形c表示当接地点在-27mm位置时，在利用两个非馈电元件的情况下的多路复用效率。该曲线图表明在设置单个或多个非馈电元件的情况下，与没有非馈电元件的情况相比，多路复用效率提高约2-3dB。

在图13(b)中，波形a表示在没有非馈电元件的情况下的增益失衡。波形b表示当接地点在-27mm位置时，在利用单个非馈电元件的情况下的增益失衡。波形c表示当接地点在-27mm位置时，在利用两个非馈电元件的情况下的增益失衡。该曲线图表明尽管在利用单个非馈电元件的天线设备中(图10)，增益失衡较大，不过在利用两个非馈电元件的天线设备中(图11)，增益失衡良好。

图14是图解说明按照本公开的第二实施例的天线设备的主要结构的示图。第二实施例目的是改善第一实施例中的天线设备的天线特性。类似于在图3中例示的天线设备，该天线设备具有作为进行MIMO传输的多个天线的第一天线单元(主天线)10和第二天线单元20(副天线)，第一天线单元10具有第一馈电点11，第二天线单元20具有第二馈电点21。天线单元10和20被布置在近似矩形的板子30的一个方向(这种情况下，纵向方向)的一端和另一端。在图14中，为了方便起见，第一天线单元10和第二天线单元20的上/下关系与前面讨论的图3等中的上/下关系相反。

第二实施例和第一实施例的不同之处在于第一天线单元10和第二天线单元20的相应馈电点11和21被置于板子30的同侧。另外，非馈电元件40的接地点被置于板子30的与馈电点11和21所处侧边相对的侧边的近似中心。从馈电点11到接地点41的距离d1，和从馈电点21到接地点41的距离d2都是给定距离或者更大(这里，0.1λ)。如前所述，非馈电元件40也可通过集总电路元件，在接地点41被接地。图14中在板子30的中心附近的空白部分代表电池室。

图15(a)-15(d)是说明在图14中例示的天线设备的操作的示图。图15(a)和15(b)表示当第二天线单元20(端口2)被馈电时的电流分布和辐射图案。图15(c)和15(d)类似地表示当第一天线单元10(端口1)被馈电时的电流分布和辐射图案。图15(b)和15(d)中的辐射图案的显示格式如在图2(b)和2(c)中所述。

图15(a)表明在馈电天线单元20附近和在非馈电元件附近，电流密度较高。图15(c)表明在馈电天线单元10附近和在非馈电元件附近，电流密度较高。图15(b)和15(d)都表现出环形辐射图案，并且表明所述环形物的中心轴沿着彼此相反的方向倾斜。这点将利用下一个附图，更详细地说明。

图16是解释天线单元10和20的相应辐射图案之间的关系的示图。天线单元10获得的辐射图案33a对应于沿其中心轴33b获得的三维环形辐射图案33的截面。类似地，天线单元20获得的辐射图案34a对应于沿其中心轴34b获得的三维环形辐射图案34的截面。附图表明中心轴33b和34b相对于天线设备的纵向方向，沿着相反的方向倾斜。在附图中的例子中，中心轴33b和34b近似正交。中心轴34b对应于连接馈电点11和接地点41的直线的方向。类似地，中心轴33b对应于连接馈电点21和接地点41的直线的方向。从而，通过设置馈电点11，21和接地点41之间的位置关系，以致这两条直线正交，从而天线单元10和天线单元20的两个辐射图案(指向性图案)能够成正交关系。这样一来，能够最大地降低两个天线之间的相关度。

图17图解说明具有图14中例示结构的天线设备的主天线(ANT_bttm)和副天线(ANT_top)在低频带中的天线效率的频率特性。这里，图解说明从700MHz到1GHz的频率范围。

在图17中，波形a表示在借助7nH电感器使非馈电元件接地的情况下的天线效率。波形b表示在没有放入电感器或其它电路元件的情况下，使非馈电元件接地的情况下的天线效率。波形c表示在没有非馈电元件的情况下的天线效率。

图17(a)中的曲线图表明在借助电感器使非馈电元件接地的情况下，在740MHz附近，主天线的天线效率良好，如波形a所示。该例子表明与没有非馈电元件的情况相比约2dB的改善。类似地，该曲线图表明当在不插入电感器或者其它电路元件的情况下，使非馈电元件接地时，天线效率在880MHz附近有利，如波形b所示。

图17(b)中的曲线图表明在借助电感器使非馈电元件接地的情况下，副天线的天线效率在760MHz附近有利，如波形a所示。该曲线图还表明当在不插入电感器或者其它电路元件的情况下使非馈电元件接地时，天线效率在880MHz附近有利，如波形b所示。

图18图解说明具有图14中例示结构的天线设备的主天线(ANT_bttm)和副天线(ANT_top)在高频带中的天线效率的频率特性。这里，图解说明从1.7GHz到2.2GHz的频率范围。

图18(a)中的曲线图表明就所有波形a，b和c来说，在从接近1.8GHz到接近1.9GHz的范围中，主天线的天线效率良好。

图18(b)中的曲线图表明在如波形a和b所示借助电感器使非馈电元件接地，或者在没有电感器的条件下，使非馈电元件接地的情况下，在从接近1.7GHz到接近1.9GHz的范围中，与没有非馈电元件的情况相比，副天线的天线效率有利。

图17和18中的曲线图表明在某些条件下，通过利用非馈电元件的天线效率的改善在低频带范围中表现出更强的效果。

图19(a)和19(b)分别关于借助7nH电感器使非馈电元件接地的情况，和在没有插入电感器的条件下使非馈电元件接地的情况，表示具有图14中例示结构的天线设备中的S-参数的频率特性。

S1，1表示天线单元10(端口1)的反射特性，S2，2表示天线单元20(端口2)的反射特性。S1，1和S2，2的波形凹陷区中的负峰值代表每个天线单元的共振频率。

S1，2和S2，1表示天线单元10(端口1)和天线单元20(端口2)之间的互传输特性。S1，2和S2，1分别采用相同值，并且两个波形重叠。S1，2和S2，1的较小值代表两个天线之间的高隔离度，这意味相关度较低。如图19(b)中所示，表明在880MHz附近，隔离度变成尖点，并得到极大改善。此外，图19(a)中插入电感器表明频率被移动到750MHz附近。这暗示隔离度得到改善的频率是可按照插入电感器的值调整的。

图20是表示具有图14中例示结构的天线设备的相关性的频率特性的示图。在本例中，关于LTE的B13频带和cdma 2000的BC0频带，图解说明了与接收(Rx)相关的频率特性。

在图20中，波形a表示在通过7nH电感器使非馈电元件接地的情况下的相关性。波形b表示当在不放入电感器或其它电路元件的情况下，使非馈电元件接地时的相关性。图中，目标相关值被例示为Tg。相关性最好低于该Tg。波形c表示在没有非馈电元件的情况下的相关性。如图所示，在借助电感器使非馈电元件接地的情况下，关于LTEB13频带的相关性格外有利，如波形a所示。该附图还表明当不放入电感器或其它电路元件的情况下，使非馈电元件接地时，关于C2KBC0频带的相关性格外有利，如波形b所示。

这里，借助图21，说明使上面讨论的给定距离为0.1λ以上的根据。图21(a)，21(b)和21(c)分别图解说明天线效率、相关系数和多路复用效率与图14中例示的天线设备中从非馈电元件到天线馈电点的距离之间的关系。所述距离是当非馈电元件远离副天线附近时的距离，其单位是波长λ。这些曲线图图解说明在波长为0.1λ以上的情况下，天线效率、相关系数和多路复用效率都是有利的。特别地，如果用借助其能够概略地检查天线效率和相关性的效果的多路复用效率来评估，那么该曲线图表明在距离为0.1λ以上的情况下，多路复用效率值变得等于或大于-6dB的目标值(Tg)。

下面，图22图解说明在图10(和其它附图)中例示的天线设备的变形。在图10中，非馈电元件40被配置成沿顺着板子30的边缘(长边)的方向延伸。相反，在图22中的结构中，接地点41被布置在沿着板子30的边缘的中点，使非馈电元件40平行于板子30的短边延伸和折回。对所述“中点”的坐标(Y)来说，沿着轴线的中心点被设定为0，同时，天线单元10一侧被设定为正，天线单元20一侧被设定为负。

图23(a)和23(b)是图解说明图22中例示的天线设备的相关性和天线效率的频率特性的示图。

在图23(a)中，波形a表示在没有非馈电元件的情况下的相关性。波形b表示当接地点在Y＝0mm位置时，在利用非馈电元件的情况下的相关性。波形c表示当接地点在Y＝+22mm位置时，在利用非馈电元件的情况下的相关性。波形d表示当接地点在Y＝-22mm位置时，在利用非馈电元件的情况下的相关性。波形e表示当接地点在Y＝-32mm位置时，在利用非馈电元件的情况下的相关性。该曲线图表明尽管在700MHz频带中，相关性的改善程度随接地点的位置而不同，不过与没有非馈电元件的情况相比，在利用非馈电元件的情况下，相关性得到改善。

在图23(b)中，波形a表示在没有非馈电元件的情况下，主天线(天线单元10)的天线效率。波形b表示在没有非馈电元件的情况下，副天线(天线单元20)的天线效率。波形c表示当接地点在Y＝0mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形d表示当接地点在Y＝0mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。波形e表示当接地点在Y＝+22mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形f表示当接地点在Y＝+22mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。波形g表示当接地点在Y＝-22mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形h表示当接地点在Y＝-22mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，副天线的天线效率。波形i表示当接地点在Y＝-32mm位置时，在利用非馈电元件的情况下，主天线的天线效率。波形j表示当接地点在Y＝-32mm位置时，在利用非馈电元件40的情况下，副天线的天线效率。

图23(b)中的曲线图表明对于每个天线单元来说，随着其馈电点接近非馈电元件40的接地点41，天线效率降低。

图24是图解说明在图22中例示的天线设备的变形的示图。在图22中，天线单元10和天线单元20的馈电点11和21分别被置于板子30的相对两侧。相反，在图24中例示的结构中，馈电点11和21被置于板子30的同侧。非馈电元件40的接地点4也被置于板子30的同侧。尽管没有特别例示表示具有图24中的结构的天线设备的特性的示图，不过如果根据上面的研究结果判断，推断当接地点41位于离两个馈电点11和21距离相等的Y＝0mm位置时，所述特征将是有利的。

图25是图解说明在图24中例示的天线设备的变形的示图。在图25中的结构中，非馈电元件40的接地点41被布置在板子30的相对于馈电点11和21的对边。这种结构也可被看作在图14中例示的天线设备的变形。换句话说，图14中的天线设备中的非馈电元件40的接地点41被布置在与馈电点11和21相对的一侧。在这种结构中，馈电点11，21与接地点41之间的位置关系与图14中的情况相同，从而可预期与图14中的天线设备类似的天线特性。不过，从相关性的观点来看，图14中的其中使非馈电元件40最大限度地向外偏离板子30的接地平面的结构更有利。

如上所述，当使非馈电元件接地时，通过取决于使用中的频带，修改插入电路元件的有或没有以及插入电路元件的值，获得每个使用中的频带的有利特性。因而，如图26中图解所示，提供一种其中能够转变非馈电元件40的接地条件的结构。非馈电元件40的一端耦接到单刀双掷(SPDT)天线开关43的单极侧。电感器、电容器、电阻器或其它集总电路元件44和45耦接到在终端和地之间的天线开关43的双掷侧。电路元件44和45之一还可包括阻值为0的导线。天线开关43的开关控制是按照来自装备有天线设备的无线通信设备的控制器210的控制信号SWCNTL进行的。例如，取决于要使用的是LTE还是3G(第三代)通信系统，控制器210可输出控制信号SWCNTL ON/OFF信号。

下面借助图27，说明上面讨论的非馈电元件的例证结构。除了在图27(a)中例示的单极型和在图27(b)中例示的折叠单极型之外，非馈电元件也可以是在图27(c)中例示的曲流型。还可设想为双重共振结构结合这些例示结构中的两种。例如，非馈电元件也可是利用曲流和单极的复合型，如在图27(d)中图解所示。就复合型来说，具有不同电气长度的元件可以共同用于单个非馈电元件。

图28是表示实现前面讨论的天线设备之一的无线通信设备的一个实施例的示意结构的截面图。

在一些情况下，前面讨论的板子30可被分成多个部分。在图28的例子中，板子被分成主印刷电路板51和副印刷电路板54。天线20(副天线)被安装在主印刷电路板51上，而天线单元10(主天线)被安装在副印刷电路板54上。借助接触簧片62-65，主印刷电路板51和副印刷电路板54被支承在诸如不锈钢板(SUS)52之类的导电板上。为了提供机械增强和接地平面，这样的导电板通常几乎达到无线通信设备的整个长度地被嵌入构成机壳的塑料部件中，或者以牢固的方式设置所述导电板。在本例中，在主印刷电路板51和副印刷电路板54之间，在不锈钢板52上设置容纳电池53的空间。非馈电元件40的接地一般可通过板子30进行，不过就这种结构来说，借助接触簧片61，使设置在电池53附近的非馈电元件40被接地到不锈钢板52。显然，这种接地也可借助上面讨论的电路元件(和开关)实现。这里，主印刷电路板51和副印刷电路板54用诸如同轴电缆之类的导线(未示出)相互耦接。

图29图解说明容纳按照上述实施例之一的天线设备的无线通信设备的例证结构。

无线通信设备200具备控制器210，天线设备211，通信单元212，显示单元213，操作单元214，存储器单元215，音频处理器216，扬声器217和麦克风218。控制器210通过总线220，与每个单元耦接。控制器210是实施相应单元的控制和所需的数据处理的部件，包括MPU或其它处理器。通信单元212是通过天线设备211，利用无线电波与基站等进行无线通信的部件。天线设备211包括如前所述，实施MIMO传输的多个天线单元10，20。在天线设备211包括前面在图26中讨论的天线开关43和电路元件44的情况下，控制信号SWCNTL从控制器210被提供给天线设备211。

显示单元213是向用户提供显示接口的部件，包括在显示屏幕上显示信息的显示设备，比如LCD或有机EL设备。操作单元214是向用户提供输入接口的部件，包括诸如小键盘和各种控制键之类的输入设备。存储器单元215是保存作为将由控制器210所执行的程序的各种应用程序(比如OS和通信应用程序)以及所需数据的部件，包括诸如ROM和的RAM之类的存储器。音频处理器216是处理到来的电话音频，视频文件音频和音乐数据的部件，包括编解码器等。音频处理器216耦接到输出音频的扬声器217，并且耦接到拾取待发的电话音频的麦克风218，等等。

上面说明了本公开的优选实施例，不过可实施除上述之外的各种修改和变更。换句话说，本领域的技术人员应明白，根据设计要求或其它因素，可以产生各种修改，组合和其它实施例，只要它们在权利要求或其等同物的范围之内。例如，在说明书和附图中给出的具体数值，比如组件、距离、频率、尺寸等的数字仅仅是说明用例子，本公开并不局限于此。

Claims

1.一种天线设备，包括：

具有第一馈电点的第一天线；

具有第二馈电点的第二天线；和

在第一接地点接地的第一非馈电元件，所述第一接地点被布置在与第一馈电点和第二馈电点相隔第一预定距离的位置。

2.按照权利要求1所述的天线设备，还包括：

近似矩形的板子，其中第一天线和第二天线被布置在所述板子的相应第一和第二对边附近。

3.按照权利要求2所述的天线设备，其中第一馈电点和第二馈电点被布置在所述板子的相应第三和第四对边附近。

4.按照权利要求3所述的天线设备，其中第一非馈电元件被布置在所述板子上，并沿着所述板子的第三或第四边缘延伸。

5.按照权利要求4所述的天线设备，其中第一接地点被布置在所述板子上与第一馈电点相比更接近于第二馈电点的位置。

6.按照权利要求4所述的天线设备，还包括：

在第二接地点接地的第二非馈电元件，所述第二接地点被布置在与第一馈电点和第二馈电点相隔第二预定距离的位置。

7.按照权利要求6所述的天线设备，其中第一非馈电元件沿着所述板子的第四边缘延伸，而第二非馈电元件沿着所述板子的第三边缘延伸。

8.按照权利要求7所述的天线设备，其中第一接地点被布置在所述板子上与第一馈电点相比更接近于第二馈电点的位置，第二接地点被布置在所述板子上与第二馈电点相比更接近于第一馈电点的位置。

9.按照权利要求7所述的天线设备，其中第一接地点被布置在所述板子上与第二馈电点相比更接近于第一馈电点的位置，第二接地点被布置在所述板子上与第一馈电点相比更接近于第二馈电点的位置。

10.按照权利要求6所述的天线设备，其中第一非馈电元件通过第一电路元件连接到第一接地点，而第二非馈电元件通过第二电路元件连接到第二接地点。

11.按照权利要求10所述的天线设备，其中第一电路元件和第二电路元件是可调电路元件。

12.按照权利要求10所述的天线设备，其中第一电路元件和第二电路元件是电感器。

13.按照权利要求2所述的天线设备，其中第一馈电点和第二馈电点被布置在所述板子的第三边缘附近。

14.按照权利要求13所述的天线设备，其中第一接地点被布置在所述板子上离第一馈电点和第二馈电点的距离大于0.1λ的位置，其中λ对应于由第一天线元件和第二天线元件发射或接收的信号的频率的波长。

15.按照权利要求3所述的天线设备，其中第一非馈电元件被布置在所述板子上与所述板子的第一边缘和第二边缘大体等距的位置，第一接地点被布置在所述板子上接近于所述板子的第三边缘、并且与所述板子的第一边缘和第二边缘大体等距的位置。

16.按照权利要求13所述的天线设备，其中第一非馈电元件被布置在所述板子上与所述板子的第一边缘和第二边缘大体等距的位置，第一接地点被布置在所述板子上接近于所述板子的第三边缘、并且与所述板子的第一边缘和第二边缘大体等距的位置。

17.按照权利要求16所述的天线设备，其中第一非馈电元件被布置在所述板子上与所述板子的第一边缘和第二边缘大体等距的位置，第一接地点被布置在所述板子上接近于所述板子的第四边缘、并且与所述板子的第一边缘和第二边缘大体等距的位置，所述板子的第四边缘与所述板子的第三边缘相对。

18.按照权利要求1所述的天线设备，其中第一非馈电元件通过开关和多个电路元件连接到第一接地点。

19.按照权利要求18所述的天线设备，还包括：

控制所述开关，以通过多个电路元件中的一个所选电路元件把第一非馈电元件连接到接地点的控制器。