CN102804496A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线装置。单极天线(7)的第5部分(7a)、及单极天线(8)的第7部分(8a)形成为与设置在天线装置(4)外部的接地导体(1c)靠近且实质上平行。第5部分(7a)包括环形部(7c)，第7部分(8a)包括环形部(8c)。偶极天线(6)包括弯曲部(61c、61d、62c、62d)。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及一种具有多个天线元件的天线装置、具备该天线装置的无线通信装置、及具备该无线通信装置的电子设备。

背景技术

包括接收地面数字电视广播的广播信号等广播信号的无线通信装置、和显示所接收的广播信号的显示装置的便携式电子设备得到了普及。在这种电子设备中，作为用于实现高灵敏度的接收的方法，使用对通过多个天线元件接收的接收信号进行共模合成的合成分集方式等自适应控制。此外，为了进行自适应控制，需要在电子设备的框体的内侧或外侧设置多个天线元件，对多个天线元件的形状及配置方法，提出了各种方法(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-281906号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

在上述电子设备中，伴随着电子设备的小型化，不得不将天线元件配置在电子设备内的电路基板的接地导体或屏蔽板等导体附近的情况较多。此时，若与该导体实质上平行地配置天线元件，则在相对于该导体与天线元件对称的位置，有与天线元件上所流动的天线电流相反方向的镜像电流流动。因此，由天线电流感应出的磁通量与由镜像电流感应出的磁通量相互抵消，合成磁通量减小。

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种具备多个天线元件且与现有技术相比能够防止合成磁通量减小的天线装置、具备该天线装置的无线通信装置、及具备该无线通信装置的电子设备。

(用于解决课题的手段)

第1发明的天线装置，包括作为导体图案而分别形成在绝缘基板上的偶极天线、第1单极天线及第2单极天线，上述天线装置的特征在于，

上述偶极天线包括第1天线元件和第2天线元件，

上述第1天线元件包括：第1部分，具有与第1供电点连接的一端，且向规定的第1方向延伸；和第2部分，具有与上述第1部分的另一端连接的一端，且向规定的第2方向延伸，

上述第2天线元件包括：第3部分，具有与第2供电点连接的一端，且向上述第1方向延伸；和第4部分，具有与上述第3部分的另一端连接的一端，且向规定的第3方向延伸，

上述第1单极天线包括：第5部分，具有与第3供电点连接的一端，且向上述第2方向延伸；和第6部分，具有与上述第5部分的另一端连接的一端，且向上述第1方向延伸，

上述第2单极天线包括：第7部分，具有与第4供电点连接的一端，且向上述第3方向延伸；和第8部分，具有与上述第7部分的另一端连接的一端，且向上述第1方向延伸，

上述第5部分及第7部分形成为与设置在上述天线装置外部的导体靠近且实质上平行，

上述第5部分包括第1环形部，

上述第7部分包括第2环形部。

上述天线装置的特征在于，上述第2部分包括在该第2部分的另一端部分所形成的第1弯曲部，上述第4部分包括在该第4部分的另一端部分所形成的第2弯曲部。

此外，上述天线装置的特征在于，上述第2部分包括在该第2部分的中间部分所形成的第3弯曲部，上述第4部分包括在该第4部分的中间部分所形成的第4弯曲部。

此外，上述天线装置的特征在于，还包括无源元件，该无源元件作为对利用上述偶极天线收发的电波进行反射的反射器而进行动作。

此外，上述天线装置的特征在于，上述第1部分、第3部分、第6部分及第8部分按照上述第1部分及第3部分作为对利用上述第6部分及第8部分收发的电波进行反射的反射器而进行动作的方式，实质上彼此平行地形成。

第2发明的无线通信装置的特征在于，包括：上述天线装置；和无线通信电路，利用上述天线装置收发无线信号。

第3发明的电子设备的特征在于，包括：上述无线通信装置；和显示装置，显示上述无线信号中所包含的影像信号。

(发明效果)

根据本发明的天线装置、无线通信装置及电子设备，第5及第7部分形成为与设置在天线装置外部的导体靠近且实质上平行，第5部分包括第1环形部，第7部分包括第2环形部，因此能够防止合成磁通量减小。

附图说明

图1是本发明的实施方式的电子设备的立体图。

图2是图1的电子设备的侧视图。

图3是图1的主体装置框体1的分解立体图。

图4是表示图3的接地导体1c相对于图1的天线装置4的位置、天线装置4的天线装置框体内所设置的绝缘基板5及供电电路基板9的结构的俯视图。

图5是图4的供电电路基板9的仰视图。

图6是表示图4的偶极天线6的xy平面上的放射图案的曲线图。

图7是表示图4的单极天线7的xy平面上的放射图案的曲线图。

图8是表示图4的单极天线8的xy平面上的放射图案的曲线图。

图9是表示在图4的环形部7c中流动的天线电流i1、以及将接地导体1c作为对称面时的天线电流i1的镜像电流i2的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，对相同的结构要素附加同一符号。

图1是本发明的实施方式的电子设备的立体图，图2是图1的电子设备的侧视图。此外，图3是图1的主体装置框体1的分解立体图。本实施方式的电子设备是用于接收地面数字电视广播的频带(473MHz～767MHz)的电波的便携式电视广播接收装置。在图1及图2中，本实施方式的电子设备构成为包括主体装置框体1、支撑臂2、显示装置3及天线装置4。另外，在本实施方式中，如图2所示，在天线装置4上定义xyz坐标系。具体而言，在图2中，将与天线装置4正交且远离显示装置3的方向定义为x轴的正方向，将与天线装置4平行且朝向显示装置3观察时的左方向定义为y轴的正方向，将与天线装置4平行且图2的下方向定义为z轴的正方向。

在图1及图2中，支撑臂2由树脂形成，支撑臂2的后端部分固定在主体装置框体1上。此外，显示装置3是例如液晶显示装置或有机EL(Electronic-Luminescence)显示装置，具有薄型的平板形状，且以可转动的方式被支撑臂2的前端部分轴支撑。此外，天线装置4以可转动的方式被支撑臂2的后端部分轴支撑。在此，如图2所示，定义显示装置3的旋转角φ和天线装置4的旋转角θ。此外，天线装置4是分集(diversity)接收方式的天线装置，利用后述的多个偶极天线6、单极天线7及8(参照图4)接收地面数字电视广播的广播信号，放大并输出各接收信号。

此外，在图3中，在主体装置框体1的内部组装了用于控制电子设备整体的主基板1b。具体而言，在主基板1b的上表面上设置有：电源电路，向主基板1b上的各电路供给电源电压；驱动电路，驱动显示装置3来显示图像；作为无线通信电路的调谐器，对来自天线装置4的3个接收信号进行分集处理后合成为1个接收信号，输出合成后的接收信号中所包含的影像信号及声音信号；以及驱动电路，驱动显示装置3，对来自调谐器的影像信号进行规定的图像处理后，在显示装置3上显示图像。此外，在主基板1b的下表面上，由例如铜箔形成接地导体1c(接地图案)。此外，主体装置框体1内置：对来自调谐器的声音信号进行规定的处理后输出给扬声器的声音处理电路、用于影像信号及声音信号的记录装置及再生装置、以及用于减小从主基板1b等部件中产生的热的散热用金属部件等部件。另外，在图3中省略了主体装置框体1中覆盖在主基板1b的上部的部分。此外，天线装置4和上述的调谐器构成接收无线信号的无线通信装置。

图4是表示图3的接地导体1c相对于图1的天线装置4的位置、天线装置4的天线装置框体内所设置的绝缘基板5及供电电路基板9的结构的俯视图。此外，图5是图4的供电电路基板9的仰视图。在图4中，天线装置4包括平板形状的由丙烯酸树脂构成的绝缘基板5、供电电路基板9、偶极天线6、单极天线7及8、以及无源元件10。此外，在图4及图5中，供电电路基板9是具有电介质层9d、和在电介质层9d的下表面上形成的导电层的双层基板。如图4所示，在电介质层9d的上表面上搭载了供电电路(天线电路)106、107、108。此外，如图5所示，电介质层9d的下表面的导体层包括彼此电绝缘的接地导体9a、9b、9c。

在图4中，绝缘基板5具有矩形形状，并在支撑臂2的后端部上所安装的长边上具有凹部5a。凹部5a设置于天线装置4的天线装置框体的安装在主体框体装置1上的部分。此外，供电电路基板9设置在凹部5a中。

此外，在图4中，偶极天线6、单极天线7及8、无源元件10例如形成为具有3mm的恒定宽度的由铜等金属构成的导体图案。另外，偶极天线6、单极天线7及8、无源元件10可以通过金属图案的印刷、金属膜的粘贴、金属线的粘贴、或金属的蚀刻等形成。

在图4中，偶极天线6是双频带的偶极天线，接收地面数字电视广播的频带(473MHz～767MHz)中的具有高频带的谐振频率f1的电波、以及地面数字电视广播的频带中的具有低频带的谐振频率f2(f2＜f1)的电波。在此，偶极天线6构成为包括天线元件61和62。天线元件61和62具有相对于z轴对称的形状。

在此，天线元件61包括第1部分61a和第2部分61b。第1部分61a具有与供电电路106连接的作为供电点61e的一端，并且从供电点61e向z轴的负方向延伸。此外，第2部分61b具有与第1部分61a的另一端连接的一端、和作为开放端的另一端，在绝缘基板5的上边附近向y轴的负方向延伸。在此，第2部分61b包括与第1部分61a的另一端连接的直线部61f、弯曲部61c及弯曲部61d。另外，第1部分61a与直线部61f实质上正交。此外，弯曲部61c形成在第2部分61b的中间部分中，实质上以直角弯曲4次而成为U字形状。弯曲部61d设置在第2部分61b的前端部分，弯曲4次成为C字形状。在此，弯曲部61d中与弯曲部61c连接的部分61da与直线部61f实质上平行。

在图4中，天线元件62包括第3部分62a和第4部分62b。第3部分62a具有与供电电路106连接的作为供电点62e的一端，并且从供电点62e向z轴的负方向延伸。此外，第4部分62b具有与第3部分62a的另一端连接的一端、和作为开放端的另一端，在绝缘基板5的上边附近向y轴的正方向延伸。在此，第4部分62b包括与第3部分62a的另一端连接的直线部62f、弯曲部62c及弯曲部62d。另外，第3部分62a与直线部62f实质上正交。此外，弯曲部62c形成在第2部分62b的中间部分，实质上以直角弯曲4次成为U字形状。弯曲部62d设置在第2部分62b的前端部分，弯曲4次成为C字形状。在此，弯曲部62d中与弯曲部62c连接的部分62da与直线部62f实质上平行。

在图4中，第2部分61b和第4部分62b从第1部分61a和第3部分62a的各另一端向左右分开延伸。此外，弯曲部61c和62c分别作为截止具有谐振频率f1以上的频率的信号、且使具有小于谐振频率f1的频率的信号通过的高频阻止用电感进行动作。在此，第1部分61a、直线部61f、第3部分62a、直线部62f的总的电长度被设定为具有谐振频率f1的电波波长的一半。此外，天线元件61及62的总的电长度被设定为具有谐振频率f2的电波波长的一半。

此外，在图4中，无源元件10是在绝缘基板5的上边附近与直线部61f及62f对置地在y轴方向上延伸而形成的带状导体。无源元件10的两端分别向z轴的负方向弯曲。无源元件10作为对利用偶极天线6接收的电波进行反射的反射器而进行动作。

在图4中，单极天线7包括第5部分7a和第6部分7b。第5部分7a具有与供电电路107连接的作为供电点7d的一端，在绝缘基板5的下边附近从供电点7d向y轴的负方向延伸。此外，第5部分7a形成为与主基板1b的接地导体1c靠近且实质上与其平行。第6部分7b具有与第5部分7a的另一端连接的一端、和作为开放端的另一端，向z轴的负方向朝着弯曲部61d延伸。此外，在第5部分7a中的、第5部分7a与第6部分7b的边界部分内，形成有以直角弯曲的环形部7c。另外，优选的是，第5部分7a形成为与主基板1b的接地导体1c靠近，以便与其进行电磁耦合。

在图4中，单极天线8具有相对于z轴与天线元件7对称的形状，包括第7部分8a和第8部分8b。第7部分8a具有与供电电路108连接的作为供电点8d的一端，在绝缘基板5的下边附近从供电点8d向y轴的正方向延伸。此外，第7部分8a形成为与主基板1b的接地导体1c靠近并实质上与其平行。第8部分8b具有与第7部分8a的另一端连接的一端、和作为开放端的另一端，向z轴的负方向朝着弯曲部62d延伸。此外，在第7部分8a中的、第7部分8a与第8部分8b的边界部分内，形成有以直角弯曲的环形部8c。另外，优选的是，第7部分8a形成为与主基板1b的接地导体1c靠近，以便与其进行电磁耦合。

另外，第1部分61a、第3部分62a、第6部分7b、第8部分8b彼此实质上平行。此外，第1部分61a比第6部分7b长，第3部分62a比第8部分8b长。因此，第1部分61a及第3部分62a作为对利用第6部分7b及第8部分8b接收的电波进行反射的反射器而进行动作。

另外，在本实施方式中，单极天线7及8的各谐振频率被设定为地面数字电视广播的频带(473MHz～767MHz)内的实质上相同的频率。

在图4中，供电电路106包括作为平衡不平衡转换电路的平衡-不平衡转换器(balun)、阻抗匹配电路及低噪声放大电路，对由偶极天线6接收的接收信号进行平衡不平衡转换，并进行阻抗匹配处理之后进行低噪声放大，并输出到主基板1b上的调谐器。此外，供电电路107包括阻抗匹配电路和低噪声放大电路，对由单极天线7接收的接收信号进行阻抗匹配处理之后进行低噪声放大，输出到主基板1b上的调谐器。此外，供电电路108包括阻抗匹配电路和低噪声放大电路，对由单极天线8接收的接收信号进行阻抗匹配处理之后进行低噪声放大，输出到主基板1b上的调谐器。另外，各供电点61e、62e、7d、8d例如使用弹簧等连接部件来电连接供电电路基板的导体管脚(未图示)。

在此，供电电路106的接地端子与接地导体9a连接而被接地，供电电路107的接地端子与接地导体9b连接而被接地，供电电路108的接地端子与接地导体9c连接而被接地。因此，对供电电路106、107及108提供的各接地电位是通过接地导体9a、9b及9c分别提供的。另外，在由偶极天线6接收电波时，由上述平衡-不平衡转换器进行平衡不平衡转换后的接收信号以不平衡信号的形式被之后的处理所处理，在此，由该接收信号引起的接地电流流向接地导体9a。此外，在由单极天线7接收电波时，向供电电路107输出由单极天线7接收的接收信号，伴随着偶极天线6的接收动作所产生的接收信号的接地电流流向接地导体9b。此外，在由单极天线8接收电波时，向供电电路108输出由单极天线8接收的接收信号，伴随着单极天线8的接收动作所产生的接收信号的接地电流流向接地导体9c。

图6、图7及图8是分别表示图4的偶极天线6、单极天线7、单极天线8的xy平面上的放射图案的曲线图。如图6所示，偶极天线6在显示装置3的背面方向上具有高的增益。这是因为，比天线装置4更靠前表面侧而配置的显示装置3的金属架等相对于天线装置4而言作为反射器来工作。此外，如图7所示，单极天线7朝向显示装置3的显示面在右方向上具有高的增益。这是因为，偶极天线6的第1部分61a和第3部分62a相对于单极天线7而言作为反射器来工作。此外，如图8所示，单极天线8朝向显示装置3的显示面在左方向上具有高的增益。这是因为，偶极天线6的第1部分61a和第3部分62a相对于单极天线8而言作为反射器来工作。

接着，说明图4的环形部7c。图9是表示在图4的环形部7c中流动的天线电流i1、以及将接地导体1c作为对称面时的天线电流i1的镜像电流i2的俯视图。通常情况下，伴随着电子设备的小型化，不得不将天线元件配置在电子设备内的电路基板的接地导体、屏蔽板等导体附近的情况较多。此时，若与该导体实质上平行地配置天线元件，则在相对于该导体与天线元件对称的位置上，与天线元件上所流动的天线电流相反方向的镜像电流流动。因此，由天线电流感应出的磁通量与由镜像电流感应出的磁通量互相抵消，存在合成磁通量减小的情况。

而在本实施方式中，如图9所示，由于在与单极天线7的接地导体1c靠近并对置的部分设置了环形部7c，因此在通过单极天线7接收时在环形部7c上有流过作为涡电流的天线电流i1。此外，在相对于接地导体1c与天线电流i1对称的位置上流过与涡电流i1相反方向的镜像电流i2。其结果，天线电流i1中的在图9中从右向左流动的成分、与镜像电流i2中的在图9从左向右流动的成分互相抵消。因此，天线电流i1中在图9中从左向右流动的成分不会被镜像电流i2抵消而是得以保留，因此能够防止合成磁通量减小。另外，环形部8c也起到与环形部7c同样的作用，能够防止合成磁通量减小。

此外，根据本实施方式的偶极天线6，在第2部分61b及62b的各前端分别设置了弯曲部61d及62d，因此与将第2部分61b及62b的各前端设置为直线状的情况相比，能够将偶极天线6小型化。因此，能够将天线装置4整体小型化。

此外，根据本实施方式的偶极天线6，由于包括起到电感作用的弯曲部61c及62c，因此能够实现具有谐振频率f1及f2的双频带的偶极天线。此外，由于包括无源元件10，因此与没有无源元件10的情况相比，能够有效地接收来自z轴的正方向的电波。

此外，在接收地面数字电视广播的广播信号等广播信号的天线装置中，优选的是，接收灵敏度在各方向上都高。然而，为了在各方向上提高电子设备的天线装置的增益，而采用使用同一频带的电波的多个天线元件，则由于天线元件之间的电磁耦合，产生来自其他天线元件的信号混入，使用各天线元件接收时的信噪比下降，存在增益实质上下降的情况。而根据本实施方式，在偶极天线6和单极天线7及8的各接收动作中，由于接地电流(在偶极天线6的情况下，通过上述平衡-不平衡转换器进行平衡不平衡转换后的接收信号的接地电流)分别向不同的接地导体9a、9b及9c流动，因此偶极天线6和单极天线7及8的耦合状态成为松耦合状态。因此，根据本实施方式的天线装置4，与伴随着偶极天线6和单极天线7及8的接收动作而产生的接地电流向同一接地导体流动的情况相比，能够防止来自其他天线元件的信号混入，能够实质上防止通过偶极天线6和单极天线7及8接收各信号时的增益下降。因此，与现有技术相比，能够实现在各方向上接收灵敏度都高的天线装置4。

此外，第1部分61a及第3部分62a形成为与第6部分7b及第8部分8b实质上平行，因此能够通过单极天线7高效地接收来自图4的左方向的电波，通过单极天线8高效地接收来自图4的右方向的电波。

此外，根据本实施方式的电子设备，由于具备天线装置4，因此能够以高于现有技术的灵敏度接收地面数字电视广播。

另外，在上述实施方式中，第5部分7a及第7部分8a形成为与接地导体1c实质上平行，但本发明不限于此，只要形成为与图1的电子设备的屏蔽板等设置在天线装置4外部的导体靠近并实质上平行即可。

此外，在上述实施方式中，第1部分61a、第3部分62a、第5部分7a及第7部分8a的各一端分别为供电点61e、62e、7d及8d，但本发明不限于此，第1部分61a、第3部分62a、第5部分7a及第7部分8a的各一端也可以经由布线导体等电连接单元分别与供电点连接。

此外，上述实施方式的天线装置4包括无源元件10，第2部分61b包括弯曲部61c和61d，第2部分62b包括弯曲部62c和62d，第5部分7a包括环形部7c，第7部分包括环形部8c，但本发明不限于此。在天线装置4中，第5部分7a包括环形部7c，第7部分包括环形部8c即可，并且包括弯曲部61d及62d、弯曲部61c及62c、无源元件10中的至少1个即可。

此外，在上述实施方式及其变形例中，天线装置4以无线方式接收了地面数字电视广播的频带的电波，但本发明不限于此，也可以以无线方式发送来自无线发送电路的高频信号。此时，无源元件10作为对利用偶极天线6发送的电波进行反射的反射器而进行动作，第1部分61a及第3部分62a作为对利用第6部分7b及第8部分8b发送的电波进行反射的反射器而进行动作。

此外，在上述实施方式及其变形例中，例示了作为用于接收地面数字电视广播的频带的电波的便携式电视广播接收装置的电子设备，来说明了本发明，但本发明不限于此，能够适用于包括天线装置4、和利用天线装置4收发无线信号的无线通信电路的无线通信装置。此外，本发明能够适用于包括上述无线通信装置、和显示由该无线通信装置接收的无线信号所包含的影像信号的显示装置的移动电话等电子设备。

(产业上的可利用性)

如上所述，根据本发明的天线装置、无线通信装置及电子设备，第5及第7部分形成为与设置在天线装置的外部的导体靠近并实质上平行，第5部分包括第1环形部，第7部分包括第2环形部，因此能够防止合成磁通量减小。

符号说明

1...主体装置框体

2...支撑臂

3...显示装置

4...天线装置

5...绝缘基板

6...偶极天线

7、8...单极天线

7a...第5部分

7b...第6部分

7c...环形部

7d...供电点

8a...第7部分

8b...第8部分

8c...环形部

8d...供电点

9...供电电路基板

9a、9b、9c...接地导体

9d...电介质层

10...无源元件

61、62...天线元件

61a...第1部分

61b...第2部分

61c、61d...弯曲部

61e...供电点

61f...直线部

62a...第3部分

62b...第4部分

62c、62d...弯曲部

62e...供电点

62f...直线部

106、107、108...供电电路

Claims (7)

1.一种天线装置，包括作为导体图案而分别形成在绝缘基板上的偶极天线、第1单极天线及第2单极天线，其中，

上述偶极天线包括第1天线元件和第2天线元件，

上述第1天线元件包括：第1部分，具有与第1供电点连接的一端，且向规定的第1方向延伸；和第2部分，具有与上述第1部分的另一端连接的一端，且向规定的第2方向延伸，

上述第2天线元件包括：第3部分，具有与第2供电点连接的一端，且向上述第1方向延伸；和第4部分，具有与上述第3部分的另一端连接的一端，且向规定的第3方向延伸，

上述第1单极天线包括：第5部分，具有与第3供电点连接的一端，且向上述第2方向延伸；和第6部分，具有与上述第5部分的另一端连接的一端，且向上述第1方向延伸，

上述第2单极天线包括：第7部分，具有与第4供电点连接的一端，且向上述第3方向延伸；和第8部分，具有与上述第7部分的另一端连接的一端，且向上述第1方向延伸，

上述第5部分及第7部分形成为与设置在上述天线装置外部的导体靠近且实质上平行，

上述第5部分包括第1环形部，

上述第7部分包括第2环形部。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，

上述第2部分包括在该第2部分的另一端部分所形成的第1弯曲部，

上述第4部分包括在该第4部分的另一端部分所形成的第2弯曲部。

3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其中，

上述第2部分包括在该第2部分的中间部分所形成的第3弯曲部，

上述第4部分包括在该第4部分的中间部分所形成的第4弯曲部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线装置，其中，

所述天线装置还包括无源元件，该无源元件作为对利用上述偶极天线收发的电波进行反射的反射器而进行动作。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线装置，其中，

上述第1部分、第3部分、第6部分及第8部分按照上述第1部分及第3部分作为对利用上述第6部分及第8部分收发的电波进行反射的反射器而进行动作的方式，实质上彼此平行地形成。

6.一种无线通信装置，包括：

权利要求1至5中任一项所述的天线装置；和

无线通信电路，利用上述天线装置收发无线信号。

7.一种电子设备，包括：

权利要求6所述的无线通信装置；和

显示装置，显示上述无线信号中所包含的影像信号。

Images