CN102834967A - 天线装置以及使用其的无线通信机 - Google Patents

Abstract

天线装置具备天线元件（10）、安装有天线元件（10）的印制线路基板（20）。天线元件（10）具备由介电体构成的基体（11）、形成于基体（11）的至少一个面的放射导体，印制线路基板（20）具备一边接触于该印制线路基板的边缘且其他三边被接地图形的边缘线包围的大致矩形状的离地间隙区域（23a）、设置于离地间隙区域（23a）内的天线安装区域（27）、设置于离地间隙区域内的至少一个频率调整元件（30）。频率调整元件（30）是电容器或者电感器的芯片部件，从印制线路基板（20）的边缘（20e）进行观察时因为设置于较天线安装区域（27）更远的地方，所以即使使用市售的芯片部件也容易进行共振频率的微调整。

Description

天线装置以及使用其的无线通信机

技术领域

本发明涉及天线装置以及使用其的无线通信机，特别是涉及用于调整天线特性的技术。

背景技术

近年来，在手机等小型便携终端内置有例如蓝牙（注册商标，Bluetooth）或GPS用的芯片天线。对于该种芯片天线来说，要求是小型的，进一步要求共振频率的调整和阻抗匹配是容易的。这是由于，芯片天线的共振频率和输入阻抗受到印制线路基板的构造和安装于周围的各种电子部件、进而框体的影响而发生变化，在每种机种有必要调整共振频率和输入阻抗。

作为调整共振频率和输入阻抗的方法，例如如专利文献1所记载的那样，众所周知的是使用芯片电容器、芯片电感器等芯片部件的方法。另外，在专利文献2以及3中，提出有作为调整共振频率的方法而使用变容二极管的频率可变电路。

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开平10-013138号公报

专利文献2：国际公开WO2006/134701

专利文献3：国际公开WO2009/028251

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在使用由JIS等标准化的市售芯片部件的情况下，必须从由一定的间隔决定的元件值中挑选尽可能接近于作为目标的值的值，由于一点点元件值的差异而使共振频率发生大的变化，因而微调整是非常困难的。另外，在使用上述变容二极管的频率可变电路的情况下，因为用于使其动作的电源电压成为必要，所以存在消耗电力变大的问题。

本发明是有鉴于上述问题而完成的发明，其主要目的在于实现容易调整天线的共振频率并且制造容易的天线装置。另外，本发明的目的在于提供一种使用这样的天线装置而构成的无线通信机。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的天线装置的特征在于，具备天线元件和安装有所述天线元件的印制线路基板；所述天线元件具备由介电体构成的基体和形成于所述基体的至少一个面的放射导体；所述印制线路基板具备一边接触于该印制线路基板的边缘且其他三边被接地图形的边缘线包围的大致矩形状的离地间隙（ground clearance）区域、设置于所述离地间隙区域内的天线安装区域、设置于所述离地间隙区域内的至少一个频率调整元件；所述频率调整元件包含从所述印制线路基板的边缘进行观察时设置于较所述天线安装区域更远的地方的电容器或者电感器的芯片部件。

另外，本发明的无线通信机的特征在于，具备通信电路部、本发明的天线装置；所述通信电路部被安装于所述印制线路基板上。

在本发明中，优选，所述接地图形的边缘线具有与所述印制线路基板的边缘相垂直的第1边缘线、与所述印制线路基板的边缘相对的第2边缘线、与所述第1边缘线相对的第3边缘线；从所述频率调整元件到所述第2边缘线为止的距离短于从所述频率调整元件到所述天线安装区域为止的距离。根据该构成，因为频率调整元件远离于天线元件，所以能够削弱频率调整元件与天线元件的电磁耦合，并能够防止伴随着频率调整元件的值的变更的共振频率的过度变化。

在本发明中，优选，所述离地间隙区域内的所述频率调整元件的位置偏向于所述第1边缘线侧或者所述第3边缘线侧。根据该构成，与频率调整元件被设置于离地间隙区域内的宽度方向的中央的情况相比较，能够缓解相对于频率调整元件的变更的共振频率的变化率。

在本发明中，优选，所述频率调整元件的一端以及另一端分别被连接于所述第1至第3边缘线的任意一条边缘线。根据该构成，与频率调整元件经由端子电极而接地的情况相比较，能够缓解相对于频率调整元件的变更的共振频率的变化率。

在本发明中，优选，所述频率调整元件的一端通过第1配线图形而被连接于所述第1边缘线，所述频率调整元件的另一端通过第2配线图形而被连接于所述第2边缘线。根据该构成，因为频率调整元件的连接图形为L字形，所以能够进一步缩小共振频率的变化率。

优选，本发明的天线装置进一步具备被夹持于所述基体的底面与所述印制线路基板的第1以及第2电极图形；所述第1电极图形被连接于所述接地图形，所述第2电极图形被连接于供电线。在此情况下，第1以及第2电极图形可以是天线元件侧的端子电极，也可以是印制线路基板侧的焊盘图形，也可以是这两者，更加优选包含所述天线元件侧的端子电极。也可以省略天线元件的基体的底面的电极图形，仅在印制线路基板上形成电极图形，但是在将第1以及第2端子电极形成于基体的底面的情况下，能够减少由设置于印制线路基板上的基体的位置偏移而引起的特性偏差。

在本发明中，优选，所述印制线路基板进一步具备对应于所述第1以及第2端子电极而被设置于所述天线安装区域内的第1以及第2焊盘；所述第1端子电极通过所述第1焊盘而被连接于所述接地图形，所述第2端子电极通过所述第2焊盘而被连接于所述印制线路基板上的供电线。根据本发明，能够焊接安装天线元件，并能够可靠地连接第1焊盘与第1端子电极、以及第2端子电极与供电线。

在本发明中，优选，所述天线元件进一步具备形成于所述基体的底面的第3端子电极；所述印制线路基板进一步具备对应于所述第3端子电极而被设置于所述天线安装区域内的第3焊盘；所述第3端子电极通过所述第3焊盘而被连接于所述接地图形。在此情况下，优选所述第3端子电极以及所述第3焊盘的至少一方为其开放端（前端）朝着印制线路基板的边缘侧的L字形。有助于放射的电场特别在电极的前端周围具有较强地分布的趋势，通过使电极的开放端朝向印制线路基板的边缘侧从而放射电阻变高，电波容易放射。因此，能够削弱所述开放端（前端）与接地图形的电磁耦合，并能够改善放射效率。

在本发明中，优选，形成于所述天线元件的所述基体的表面的导体图形将所述基体的长边方向上延伸的中心线作为基准而为左右对称。根据该构成，因为即使将垂直于基体的上下面的轴（Z轴）作为基准使天线元件的朝向旋转180度，从印制线路基板的边缘侧看到的天线元件的导体图形形状实质上也成为相同，所以天线特性由于天线元件的朝向而不会发生大的变化。因此，能够容易地进行天线设计。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种即使使用市售的芯片部件也能够容易地进行共振频率的微调整的天线装置。另外，根据本发明，能够提供一种使用这样的天线装置而构成的高性能无线通信机。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的天线装置100的构成的大致立体图。

图2是天线元件10的展开图。

图3（a）是表示安装有天线元件10的印制线路基板20的表面20a的图形布局的大致平面图，图3（b）是表示安装有天线元件10的印制线路基板20的背面20b的图形布局的大致平面图。

图4是天线装置100的等价电路图。

图5是表示本发明的第2实施方式的天线装置100A的构成的大致立体图。

图6是表示本发明的第3实施方式的天线装置200A的构成的大致立体图。

图7是表示本发明的第4实施方式的天线装置200B的构成的大致立体图。

图8是表示本发明的第5实施方式的天线装置300A的构成的大致立体图。

图9是表示本发明的第6实施方式的天线装置300B的构成的大致立体图。

图10是表示本发明的第7实施方式的天线装置400A的构成的大致立体图。

图11是表示本发明的第7实施方式的天线装置400B的构成的大致立体图。

图12是表示本发明的第8实施方式的天线装置500A的构成的大致立体图。

图13是表示本发明的第9实施方式的天线装置500B的构成的大致立体图。

图14是表示本发明的第10实施方式的天线装置500C的构成的大致立体图。

图15是表示本发明的第11实施方式的天线装置500D的构成的大致立体图。

图16是表示本发明的第12实施方式的天线装置600的构成的大致立体图。

图17是表示天线装置的频率特性的图表。

图18是表示天线装置的频率特性的图表。

图19是表示本发明的第13实施方式的天线装置700的构成的大致立体图。

图20是天线元件10的展开图。

图21是表示本发明的第14实施方式的天线装置800的构成的大致立体图。

图22是天线元件10的展开图。

图23是本发明的第15实施方式的天线装置的构成，且是表示焊盘图形的变形例的大致平面图。

图24是本发明的第16实施方式的天线装置900的等价电路图。

图25是表示本发明的第16实施方式的天线装置900的频率特性的图表。

图26是表示使用了本发明的天线装置的无线通信机的构成的一个例子的方块图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。

图1是表示本发明的第1实施方式的天线装置100的构成的大致立体图。另外，图2是天线元件10的展开图。

如图1所示，本实施方式的天线装置100具备天线元件10、安装有天线元件10的印制线路基板20。

天线元件10由以下两部分所构成，即由介电体构成的基体11以及形成于基体11的多个导体图形。基体11具有将Y方向作为长边方向的长方体形状。其中，基体11的上面11a、底面11b以及2个侧面11c、11d是与Y方向相平行的面，侧面11e、11f是与Y方向相垂直的面，底面11b是相对于印制线路基板20的搭载面。还有，天线元件10的上下方向将印制线路基板20的表面作为基准面来进行定义。

基体11的尺寸优选在能够确保所希望的放射效率的范围内尽可能是小型的，例如可以使用2.0×1.25×0.8（mm）的基体。作为基体11的材料，并没有特别的限定，可以使用Ba-Nd-Ti类材料（电容率80~120）、Nd-Al-Ca-Ti类材料（电容率43~46）、Li-Al-Sr-Ti（电容率38~41）、Ba-Ti类材料（电容率34~36）、Ba-Mg-W类材料（电容率20~22）、Mg-Ca-Ti类材料（电容率19~21）、蓝宝石（电容率9~10）、氧化铝陶瓷（电容率9~10）、堇青石陶瓷（电容率4~6）等。基体11通过使用模具框并烧成这些材料粉来进行制作。

介电体材料可以根据作为目标的频率来适当选择。因为电容率ε_r越大则越能够获得大的波长缩短效果，所以能够进一步缩短放射导体的长度，但是因为放射效率降低，所以并不一定是电容率ε_r越大越好，存在恰当的值。因此，例如在作为目标的频率为2.4GHz的情况下，优选使用电容率ε_r为5~100左右的材料。由此，能够确保充分的放射效率并能够谋求基体的小型化。作为电容率ε_r为5~100左右的材料，可以优选列举Mg-Ca-Ti类介电体陶瓷。作为Mg-Ca-Ti类介电体陶瓷，特别优选使用含有TiO₂、MgO、CaO、MnO、SiO₂的Mg-Ca-Ti类介电体陶瓷。

如图2所示，天线元件10的导体图形包含形成于基体11的上面11a的上面导体图形12、形成于基体11的侧面11e的侧面导体图形13、形成于基体11的底面11b的第1~第3端子电极14~16。这些导体图形可以通过在由丝网印刷或复制等方法涂布电极用膏体材料之后，在规定的温度条件下进行烧结来进行形成。作为电极用膏体材料，可以使用银、银-钯、银-白金、铜等。导体图形除此之外即使是电镀或溅射等也可以形成。

上面导体图形12为最有助于电波的放射的部分，且被形成于基体11的上面11a的整个面。也可以不一定被形成于整个面，但是上面导体图形12的面积越宽阔则越能够提高放射效率。上面导体图形12的长边方向的一端构成开放端，但是实际上与第2以及第3端子电极15、16相电容耦合。另外，上面导体图形12的长边方向的另一端通过侧面导体图形13而被连接于第1端子电极14，上面导体图形12、侧面导体图形13以及第1端子电极14构成一根连续的放射导体。如以上所述，因为放射导体遍及基体11的多个面进行形成，所以即使使基体11本身小型化也能够确保所希望的电气长度。

第1至第3端子电极14~16是用于将天线元件10电连接以及机械连接于印制线路基板20上的电极。其中，第1端子电极14是通过印制线路基板20上的焊盘24而被连接于接地图形22的接地电极。另外，第2端子电极15是通过印制线路基板20上的焊盘25而被连接于供电线28的供电电极，第3端子电极16是通过印制线路基板20上的焊盘26而被连接于接地图形22的接地电极。

第1端子电极14被形成于底面11b的Y方向的一端侧，并被连接于侧面导体图形13的下端。第2以及第3端子电极15、16被形成于底面11b的Y方向的另一端侧。第1端子电极14被形成于底面11b的宽度方向整体，端子电极15、16隔开规定的间隔而分别被形成于底面11b的宽度方向（X方向）上。即，端子电极15、16的宽度小于底面11b的宽度的1/2。

上面导体图形12与第2端子电极15之间的间隙构成电容C1，上面导体图形12通过电容C1而被连接于供电线28。另外，上面导体图形12与第3端子电极16之间的间隙构成电容C2，上面导体图形12通过电容C2而被连接于接地图形22。在本实施方式中，第3端子电极16为L字形，接近于第1端子电极14的一端（开放端）弯曲成直角，并在接近于第2端子电极15的方向上延伸。根据该构成，在将天线元件10安装于印制线路基板20上的时候，因为第3端子电极16的开放端朝向印制线路基板20的边缘侧，所以能够削弱与接地图形的电磁耦合并且能够改善放射效率。另外，第3端子电极16因为具有较第2端子电极15更大的面积，所以能够使电容C2大于电容C1，并能够配合于其功能而设定恰当的电容。

图3是表示安装有天线元件10的印制线路基板20上的图形布局的大致平面图，（a）是印制线路基板20的表面20a的布局，（b）是印制线路基板20的背面20b的布局。特别是（b）为从表面20a侧透过性地表示背面20b的布局的示意图。

如图3所示，印制线路基板20是安装有用于构成无线通信机的通信电路部的电路基板，具有绝缘基板21以及被形成于绝缘基板21的表背面的导体图形。在印制线路基板20的表面20a上，设置有一边接触于印制线路基板20的边缘20e，其他三边由接地图形22划定的离地间隙（ground clearance）区域23a。离地间隙区域23a是安装部件和导体图形被排除的绝缘区域，并被接地图形22的第1边缘线22a、第2边缘线22b以及第3边缘线22c包围。这样的绝缘区域也被设置于印制线路基板20的背面20b侧，离地间隙区域23b被设置于在平面视图中与离地间隙区域23a相重叠的区域。还有，在为多层基板的情况下，在所有的内层设置有这样的绝缘区域。

离地间隙区域23a为具有与印制线路基板20的边缘20e相一致的短边的细长矩形状的区域。在将离地间隙区域23a的长边的长度作为Wa，并将短边的长度作为Wb的时候，优选Wa/Wb≥1.5。具体而言，可以是短边Wb=3mm，长边Wa≥4.5mm以上。因为如果将天线安装区域27的纵横比控制为1.5以上的话，则能够增加流到印制线路基板20的中心侧的电流，所以能够提高天线的放射效率，特别是能够确保50%以上的放射效率。

安装有天线元件10的天线安装区域27在该离地间隙区域23a内以接近于印制线路基板20的边缘20e的形式进行设置。在将天线安装区域27设置于印制线路基板20的边缘20e的情况下，因为大约一半的空间从天线元件10看时是不存在基板材料（导体图形）的自由空间，所以能够提高天线的放射效率。

天线安装区域27的面积大致等于天线元件10的底面11b的面积，在天线安装区域27内设置有3个焊盘24~26。焊盘24~26分别对应于天线元件10的端子电极14~16，并具有与所对应的端子电极相同的宽度。焊盘25位于较焊盘26更接近于印制线路基板20的边缘20e的位置，并被连接于供电线28。供电线28与边缘20e平行地配置，并从接地图形22的第1边缘线22a侧被拉入到离地间隙区域23a内。焊盘26被连接于接近的接地图形的边缘线22a，焊盘24被连接于接近的接地图形的边缘线22c。

如图1所示，如果将天线元件10安装于印制线路基板20上的话，则端子电极14通过焊盘24而被连接于接地图形22。另外，端子电极15通过焊盘25而被连接于供电线（裸线）28，端子电极16通过焊盘26而被连接于接地图形22。其结果，天线元件10以在Y方向上横跨离地间隙区域23a的形式进行设置，并以使规定离地间隙区域23a的相对的两边22a、22c的接地间短路的形式进行安装。

在离地间隙区域23a的边界附近（供电点附近）的供电线28与接地图形22之间设置有阻抗调整元件29。阻抗调整元件29例如是芯片电容器，一端被连接于供电线28，另一端被连接于接地图形22。通过变更阻抗调整元件29的值从而能够对天线元件10的输入阻抗进行微调整。

另外，阻抗调整元件29可以相对于供电线28串联设置。例如作为阻抗调整元件29，使用芯片电感器，在供电线28上设置安装用的间隙，将芯片电感器的一端连接于第2焊盘25侧，并将另一端连接于供电线28侧。然后，通过变更其阻抗值，从而能够对输入阻抗进行微调整。

还有，这些阻抗匹配法可以对应于输入阻抗的状态进行选择，并能够应用于本发明的各个实施方式。

在离地间隙区域23a内设置有频率调整元件30。本实施方式的频率调整元件30例如是芯片电容器，一端通过直线状的配线图形31a而被连接于接地图形的边缘线22a，另一端通过直线状的配线图形31b而被连接于接地图形的边缘线22b。

在天线安装区域27接近于印制线路基板的边缘20e的情况下，离地间隙区域23a从边缘20e看时在较天线安装区域27更里侧扩展，频率调整元件30被设置于该离地间隙区域23a内。本实施方式的频率调整元件30在离地间隙区域23a内被设置于离天线安装区域27尽可能远的位置。

在将从频率调整元件30到边缘线22b为止的距离作为La，将从频率调整元件30到天线安装区域27为止的距离作为Lb的时候，优选为La＜Lb。在频率调整元件30被设置于接近于天线元件10的地方的情况下，存在天线的共振频率相对于频率调整元件30的值的变化非常敏感且共振频率的微调整非常困难的问题。但是，在从天线安装区域27尽可能远地拉开地设置频率调整元件30的情况下，因为共振频率相对于频率调整元件30的值的变化变得迟钝，所以共振频率的微调整是容易的。

有助于天线装置的放射的电流不仅在天线元件10，而且在印制线路基板20的离地间隙区域23a与接地图形22的边界周围也较强地分布。因此，如果能够加长从天线元件10的供电部分到频率调整元件30为止的电流传送路径的话，则可以推测为能够缩小共振频率fc的变化率。因为本实施方式的频率调整元件30a的连接图形为L字形，频率调整元件30b的另一端通过配线图形30b而被连接于边缘线22b，所以能够加长电流传送路径并能够缩小共振频率的变化率。

图4是天线装置100的等价电路图。

如图4所示，天线装置100由电容C1~C4所构成。其中，电容C1是由上面导体图形12与第2端子电极15之间的间隙所构成的电容，电容C2是由上面导体图形12与第3端子电极16之间的间隙所形成的电容。另外，电容C3是阻抗调整元件29，与供电点（供电线）相并联设置，由频率调整元件30形成的电容C4与电容C2相并联设置。

天线装置100的输入阻抗可以通过变更阻抗调整元件29即电容C3的值来进行调整。阻抗调整元件29的变更可以通过选择市售的芯片部件的元件值来进行决定。根据情况，作为阻抗调整元件，可以使用短路图形，或者也可以以不连接于接地图形的形式做成开路状态。

天线装置100的共振频率可以通过变更频率调整元件30即电容C4的值来进行调整。例如，如果增大电容C4的值的话，则共振频率变低，如果减小电容C4的值的话，则共振频率变高。在此，在本实施方式中，因为尽可能避开天线元件10来设置频率调整元件30，所以能够削弱两者的电磁耦合，并能够抑制天线的共振频率相对于电容C4的变化变得敏感。因此，即使将市售的芯片部件用于频率调整元件30，也能够对共振频率实施微调整。

如以上所说明的那样，本实施方式的天线装置100因为将频率调整元件30设置于离地间隙区域23a内，所以能够容易地调整天线的共振频率。特别是因为频率调整元件被设置于远离天线元件的位置，所以能够抑制与天线元件的电磁耦合，共振频率的微调整是容易的。再有，根据本实施方式，因为频率调整元件30的连接图形为L字形，所以能够进一步缩小共振频率的变化率。

接着，一边参照图5~图16，一边对频率调整元件的变形进行说明。以下，在实质上与第1实施方式的天线装置100相同的构成要素上标注相同的符号，省略详细的说明。

图5是表示本发明的第2实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图5所示，第2实施方式的天线装置100A的特征在于，频率调整元件30位于离地间隙区域23a内的宽度方向（Y方向）的中央，并且一方的配线图形31a的长度变长。在频率调整元件30的X方向的位置上没有变更，单单仅是Y方向的位置发生偏移（shift）。在该构成中，共振频率的灵敏度稍高于天线装置100，但是即使使用市售的芯片电容器也能够进行共振频率的微调整。

图6是表示本发明的第3实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图6所示，第3实施方式的天线装置200A的特征在于，与第1实施方式的天线装置100相比较，频率调整元件30的配置为左右对称，频率调整元件30的一端被连接于接地图形的边缘线22c。换言之，其特征在于，相对于在第1实施方式中频率调整元件30偏向于边缘线22a侧进行设置，在第3实施方式中频率调整元件30偏向于边缘线22c侧进行设置。即使在该构成中，也能够获得与天线装置100相同的特性，且使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整是容易的。

图7是表示本发明的第4实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图7所示，第4实施方式的天线装置200B的特征在于，与第3实施方式的天线装置200A相比较，频率调整元件30被设置于印制线路基板20的背面侧的离地间隙区域23b内。频率调整元件30的一端被连接于接地图形的边缘线22c，另一端被连接于边缘线22b。即，在平面视图中具有与天线装置200A中的频率调整元件30相重叠的形状。即使是这样的构成，也能够获得与天线装置100A以及200A相同的特性，且使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整是容易的。

图8是表示本发明的第5实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图8所示，第5实施方式的天线装置300A的特征在于，与第2实施方式的天线装置100A相比较，配线图形31b的一端不是被连接于接地图形的边缘线22b而是被连接于边缘线22c，作为整体构成直线图形。即使是这样的构成，也能够获得与天线装置100A相同的特性，且使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整也是可以的。但是，如果与天线装置100A相比较，因为从天线元件10的供电部分到频率调整元件30为止的电流传送路径稍短，所以共振频率fc的变化率变得稍高。

有助于天线装置的放射的电流不仅是在天线元件10较强地分布，而且在印制线路基板20的离地间隙区域23a与接地图形22的边界周围较强地分布。因此，如果能够加长从天线元件10的供电部分到频率调整元件30为止的电流传送路径的话，则可以推测为能够缩小共振频率fc的变化率。

图9是表示本发明的第6实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图9所示，第6实施方式的天线装置300B的特征在于，与第5实施方式的天线装置300A相比较，频率调整元件30的X方向的位置稍接近于天线元件10侧。因此，在该构成中，共振频率的灵敏度稍高于天线装置300A，但是能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。

图10是表示本发明的第7实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图10所示，第7实施方式的天线装置400A的特征在于，频率调整元件30被设置于接近于接地图形的边缘线22a的地方，频率调整元件30的两端通过配线图形31a、31b而被连接于该边缘线22a。即使是这样的构成，也能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。

图11是表示本发明的第7实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图11所示，第7实施方式的天线装置400B的特征在于，与上述天线装置400A的关系为左右对称的关系，频率调整元件30被设置于接近于接地图形的边缘线22c的地方，其两端通过配线图形31a、31b而被连接于该边缘线22c。即使是这样的构成，也能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。

图12是表示本发明的第8实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图12所示，第8实施方式的天线装置500A的特征在于，与第5实施方式的天线装置300A相比较，频率调整元件30被配置于更加接近于天线元件10的地方。频率调整元件30的两端通过配线图形31a、31b而被连接于接地图形的边缘线22b。在将从频率调整元件30到边缘线22b为止的距离作为La，并将从频率调整元件30到天线安装区域27为止的距离作为Lb的时候，本实施方式的频率调整元件30不满足La＜Lb，且共振频率的灵敏度比较高，但是即使是这样的构成，也能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。

图13是表示本发明的第9实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图13所示，第9实施方式的天线装置500B的特征在于，与第8实施方式的天线装置500A相比较，频率调整元件30的两端均被连接于天线安装区域23a内的焊盘上。更为详细而言，频率调整元件30的一端经由配线图形31a以及第3焊盘26而被连接于接地图形22，另一端经由配线图形31b以及第1焊盘24而被连接于接地图形22。如以上所述，本实施方式的天线装置500B中，频率调整元件30的各个端子不直接连接于接地图形，但是即使是这样的构成，也能够与上述天线装置500A相同，能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。

图14是表示本发明的第10实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图14所示，第10实施方式的天线装置500C的特征在于，与第9实施方式的天线装置500B相比较，仅频率调整元件30的一端被连接于天线安装区域23a内的焊盘。更为详细而言，频率调整元件30的一端通过配线图形31a而被连接于接地图形22的边缘线22a，另一端经由配线图形31b以及第1焊盘24而被连接于接地图形22。即使是这样的构成，也能够与上述天线装置500A、500B相同，能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。

图15是表示本发明的第11实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图15所示，第11实施方式的天线装置500D的特征在于，与上述天线装置500C的关系为左右对称的关系，与第9实施方式的天线装置500B相比较，仅频率调整元件30的一端被连接于天线安装区域23a内的焊盘。更为详细而言，频率调整元件30的一端通过配线图形31b而被连接于接地图形22的边缘线22c，另一端经由配线图形31a以及第3焊盘26而被连接于接地图形22。即使是这样的构成，也能够与上述天线装置500A~500C相同，能够进行使用市售的芯片电容器的共振频率的微调整。还有，在天线装置500A~500D中，因为电流传送路径最长的是天线装置500A，所以该天线装置500A的共振频率fc的变化率变成最小（迟钝）。

图16是表示本发明的第12实施方式的天线装置的构成的大致立体图。

如图16所示，第13实施方式的天线装置600具备多个频率调整元件，并组合了第1实施方式中的天线装置100的频率调整元件30、第4实施方式的天线装置300B的频率调整元件30。根据该构成，能够任意选择共振频率的变化率。还有，作为2个以上的频率调整元件的组合，能够取得各种各样的变形。

如以上所说明的那样，第1~第12实施方式的天线装置根据频率调整元件30的布局的不同，相对于共振频率fc的灵敏度多少有点不同，但是能够根据频率调整元件的元件值的变更来变更共振频率fc，并能够使用市售的芯片部件来容易地微调整共振频率。

图17是表示各个天线装置的频率特性的模拟结果的图表，横轴是表示取决于频率调整元件的电容C4的值，纵轴是表示共振频率fc。图17中的曲线G1~G6分别表示天线装置100、100A、300A、300B、500A、500B的特性。

如图17所示，取决于频率调整元件30的电容C4越大则各个天线装置的共振频率fc越降低。而且，频率调整元件30越接近于天线元件10则共振频率fc的变化率变得越大，例如在天线装置100中，如曲线G1所示，共振频率fc即使使电容C4变化也不会发生那样的变化，相对于此，在天线装置500B中，如曲线G6所示，共振频率仅使电容C4变化一点点就会发生大的变化。如以上所述，可以了解到相对于频率调整元件30的共振频率fc的变化率根据频率调整元件30的位置或其图形形状而不同，共振频率fc的灵敏度越离开天线元件10则越变得迟钝。

有助于天线装置的放射的电流不仅在天线元件10较强地分布，而且在印制线路基板20的离地间隙区域23a与接地图形22的边界周围较强地分布。因此，如果能够加长从天线元件10的供电部分到频率调整元件30为止的电流传送路径的话，则可以推测为能够缩小共振频率fc的变化率。

图18是表示各个天线装置的频率特性的模拟结果的图表，曲线G1、G7、G8分别表示天线装置100、200A、200B的特性。

如图18所示，相对于电容C4的共振频率fc的变化率，天线装置100、200A、200B均基本相同。如以上所述，可以了解到如果离开天线元件10的距离基本相同的话，则即使频率调整元件30的Y方向的位置左右颠倒，另外，表背面的位置也颠倒，共振频率特性也基本不发生变化。

接着，对天线元件10的其他构成进行详细的说明。

图19是表示本发明的第13实施方式的天线装置的构成的大致立体图。另外，图20是天线元件的展开图。

如图19以及图20所示，该天线装置700，天线元件10的端子电极16不是L字形而是矩形状，且具有与端子电极15相同的形状。因此，形成于天线元件10的基体11的各个面的导体图形将基体11的长边方向上延伸的中心线作为基准而具有左右对称的形状。另外，虽然没有特别的限定，但是本实施方式的端子电极15、16的位置稍稍靠近中心，且不接触于底面11b的长边。其它构成因为与第1实施方式的天线装置100相同，所以将相同的符号标注于相同的构成要素，并省略详细的说明。

如以上所述，本实施方式的天线装置700因为形成于基体11的各个面的导体图形成为左右对称，所以即使将垂直于基体11的上下面的轴（Z轴）作为基准并使天线元件10的朝向旋转180度，从印制线路基板20的边缘侧看到的天线元件10的导体图形形状实质上也成为相同。因此，由天线元件10的朝向，不会使天线特性发生大的变化，并且能够容易地进行天线设计。

图21是表示本发明的第14实施方式的天线装置的构成的大致立体图。另外，图22是天线元件的展开图。

如图21以及图22所示，该天线装置800省略了天线元件10的端子电极16，取而代之，端子电极15为具有与端子电极14相同形状的端子电极。即，第2端子电极15与第1端子电极14相同，被形成于底面11b的宽度方向整体。在此情况下，天线元件10的导体图形也具有左右对称的形状。因为省略了端子电极16，所以不存在由上面导体图形12与端子电极16之间的间隙形成的电容C2。因为其它构成与第1实施方式的天线装置100相同，所以将相同的符号标注于相同的构成要素，并省略详细的说明。

如以上所述，因为形成于本实施方式的天线装置800的基体11的各个面的导体图形将在基体11的长边方向上延伸的中心线作为基准而成为左右对称，所以即使将垂直于基体11的上下面的轴（Z轴）作为基准并使天线元件10的朝向旋转180度，从印制线路基板20的边缘侧看到的天线元件10的导体图形形状实质上也成为相同。因此，由天线元件10的朝向，不会使天线特性发生大的变化，并且能够容易地进行天线设计。

图23是本发明的第15实施方式的天线装置，且是表示焊盘图形的变形例的大致平面图。

本实施方式的天线装置的特征在于，天线安装区域27内的焊盘26不是矩形状而是L字形状。在此情况下，天线元件10侧的端子电极16可以是如图2所表示那样的L字形状，也可以是如图20所表示那样的矩形。无论哪一种形状，在安装天线元件10的状态下，因为形成于天线元件10与印制线路基板20之间的图形成为L字形，所以能够削弱与接地图形的电磁耦合，并且能够改善放射效率。

这样，如果在基体11与印制线路基板20之间用端子电极或者焊盘等来形成电极图形的话，则其效果成为相同的结果。还有，将端子电极形成于基体11的底面，由于能够减少由于在将基体11设置于印制线路基板20的时候的基体11的位置偏移而引起的特性偏差，因而优选。

在上述各个实施方式中，作为频率调整元件，使用电容器，但是也可以取代电容器而使用芯片电感器。在使用电感器的情况下，能够将共振频率fc调整到高区域侧。另外，具有阻抗值越小则共振频率fc变得越高的特性。还有，关于向高区域侧的fc调整方法，即使通过使用电容，如果以高次模（高谐波）进行共振的话，则也可以进行调整，如果使用两种方法的话，则遍及宽带区域连续的fc调整成为可能。

图24是本发明的第16实施方式的天线装置的等价电路图。

如图24所示，本实施方式的天线装置900是使用作为频率调整元件30的芯片电感器的天线装置。例如，在由图1所表示的天线装置100的构成中，如果将作为频率调整元件30的电容C4置换成电感L1的话则成为该等价电路。

图25是表示天线装置的频率特性的图表，曲线G9~G11是分别表示在将作为图1所表示的天线装置100、图5所表示的天线装置100A、图8所表示的天线装置300A的频率调整元件30的电容C4置换成电感L1的时候的共振频率fc的变化率的特性曲线。

如图25所示，使用了电感L1的天线装置，越增大电感L1，则共振频率变得越低。而且，频率调整元件30越接近于天线元件10，则共振频率fc的变化率变得越大，例如相对于天线装置100的曲线G9中，即使使电感L1变化，共振频率fc也不发生那样变化，天线装置300A的曲线G11中，仅通过稍增大电感L1，共振频率fc就发生大的变化。如以上所述，可以了解到共振频率fc的变化率由频率调整元件30的电感也会发生大的变化。

图26是表示使用了本发明的天线装置的无线通信机的构成的一个例子的方块图。

如图26所示，无线通信机1000具备天线元件10、调整天线元件10的输入阻抗的匹配电路1001、输出无线频率信号的无线电路部1002、控制匹配电路1001以及无线电路部1002的控制部1003。匹配电路1001、无线电路部1002以及控制部1003构成一个通信电路部，与天线元件10一起被安装于印制线路基板20上。

本发明并不限定于以上所述的实施方式，只要是在不脱离本发明的宗旨的范围内，增加各种各样的变更是可能的，不言而喻那些变更也包含于本发明中。

例如，在上述各个实施方式中，天线元件10的基体11为长方体，但是并没有必要一定是严密的长方体，只要是大致长方体即可。因此，即使是具有部分缺口、贯通或者非贯通的孔部等的天线元件也是可以的。

另外，在上述各个实施方式中，列举了离地间隙区域23a为矩形状的情况，但是并没有必要一定是严密的矩形，只要是大致矩形状即可。离地间隙区域23a的周围的接地图形因为由于被安装于印制线路基板20上的各种部件的布局而实际上变成复杂的形状，所以离地间隙区域23a的各条边并没有必要一定是完全的直线，多少有些凹凸部也是可以的。

另外，在上述各个实施方式中，离地间隙区域23a是作为平坦的绝缘区域进行形成的，但将凹部或者贯通孔设置于离地间隙区域23a内，对降低电容率也是有效的，可以与上述各个实施方式配合进行使用。

另外，在上述各个实施方式中，为将端子电极14~16设置于天线元件10的基体11的底面11b并将天线元件10焊接安装于印制线路基板20上的焊盘24~26的构成，但是本发明并不限定于这样的构成，可以省略基体11的底面11b的端子电极14~16。在此情况下，被夹持于天线元件10的基体11的底面与印制线路基板的电极图形仅由焊盘图形14~16所构成，但是能够作为本发明的天线装置而发挥功能。还有，天线元件10的固定例如可以由粘结剂来进行。

符号的说明

10天线元件

11基体

11a基体的上面

11b基体的底面

11c、11d、11e、11f基体的侧面

12上面导体图形

13侧面导体图形

14、15、16端子电极

20印制线路基板

20a印制线路基板的表面

20b印制线路基板的背面

20e  印制线路基板的边缘

21绝缘基板

22接地图形

22a、22b、22c接地图形的边缘线

23a、23b离地间隙区域

24、25、26焊盘

27天线安装区域

28供电线

29阻抗调整元件

30频率调整元件

31a配线图形

31b配线图形

100、100A天线装置

200、200A、200B  天线装置

300A、300B  天线装置

400A、400B  天线装置

500A、500B、500C、500D  天线装置

600天线装置

700天线装置

800天线装置

900天线装置

1000无线通信机

1001匹配电路

1002无线电路部

1003控制部

C1~C4电容

L1电感

Claims (12)

1.一种天线装置，其特征在于：

具备天线元件和安装有所述天线元件的印制线路基板，

所述天线元件具备：

由介电体构成的基体；

形成于所述基体的至少一个面的放射导体，

所述印制线路基板具备：

一边接触于该印制线路基板的边缘且其他三边被接地图形的边缘线包围的大致矩形状的离地间隙区域；

设置于所述离地间隙区域内的天线安装区域；

设置于所述离地间隙区域内的至少一个频率调整元件，

所述频率调整元件包含从所述印制线路基板的边缘进行观察时设置于较所述天线安装区域更远的地方的电容器或者电感器的芯片部件。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

所述接地图形的边缘线具有：

与所述印制线路基板的边缘相垂直的第1边缘线；

与所述印制线路基板的边缘相对的第2边缘线；

与所述第1边缘线相对的第3边缘线，

从所述频率调整元件到所述第2边缘线为止的距离短于从所述频率调整元件到所述天线安装区域为止的距离。

3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：

所述离地间隙区域内的所述频率调整元件的位置偏向于所述第1边缘线侧或者所述第3边缘线侧。

4.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：

所述频率调整元件的一端以及另一端分别被连接于所述第1至第3边缘线的任意一条边缘线。

5.如权利要求4所述的天线装置，其特征在于：

所述频率调整元件的一端通过第1配线图形而被连接于所述第1边缘线，

所述频率调整元件的另一端通过第2配线图形而被连接于所述第2边缘线。

6.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：

进一步具备被夹持于所述基体的底面与所述印制线路基板的第1以及第2电极图形，

所述第1电极图形被连接于所述接地图形，

所述第2电极图形被连接于供电线。

7.如权利要求6所述的天线装置，其特征在于：

所述第1以及第2电极图形为形成于所述天线元件的所述基体的底面的第1以及第2端子电极。

8.如权利要求7所述的天线装置，其特征在于：

所述印制线路基板进一步具备对应于所述第1以及第2端子电极而被设置于所述天线安装区域内的第1以及第2焊盘，

所述第1端子电极通过所述第1焊盘而被连接于所述接地图形，

所述第2端子电极通过所述第2焊盘而被连接于供电线。

9.如权利要求8所述的天线装置，其特征在于：

所述天线元件进一步具备形成于所述基体的底面的第3端子电极，

所述印制线路基板进一步具备对应于所述第3端子电极而被设置于所述天线安装区域内的第3焊盘，

所述第3端子电极通过所述第3焊盘而被连接于所述接地图形。

10.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于：

所述第3端子电极以及所述第3焊盘的至少一方为L字形，开放端朝着所述印制线路基板的所述边缘侧。

11.如权利要求9所述的天线装置，其特征在于：

形成于所述天线元件的所述基体的表面的导体图形将所述基体的长边方向上延伸的中心线作为基准而为左右对称。

12.一种无线通信机，其特征在于：

具备：

通信电路部；

连接于所述通信电路部的天线元件；

安装有所述通信电路部以及所述天线元件的印制线路基板，

所述天线元件具备：

由介电体构成的基体；

形成于所述基体的至少一个面的放射导体，

所述印制线路基板具备：

一边接触于该印制线路基板的边缘且其他三边被接地图形的边缘线包围的大致矩形状的离地间隙区域；

设置于所述离地间隙区域内的天线安装区域；

设置于所述离地间隙区域内的至少一个频率调整元件，

所述频率调整元件从所述印制线路基板的边缘进行观察时包含设置于较所述天线安装区域更远的地方的电容器或者电感器的芯片部件。

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