CN105990653A - 天线装置、电子设备以及便携终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线装置、电子设备以及便携终端。天线装置具备：包含导体的天线元件部；粘贴在上述天线元件部的介电体，介电体损耗为0.002以上。

Description

天线装置、电子设备以及便携终端
技术领域
本发明涉及一种天线装置、电子设备以及便携终端。
背景技术
以往，覆盖了日本国内的800～900MHz以及1.9～2.2GHz频带的WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access：宽带码分多址接入)(注册商标)和覆盖了国外的800～900MHz以及1.8～2.1GHz频带的GSM(Global System forMobile communications：全球移动通信)(注册设备)的便携电话用天线为了应对2个频带，一般使用两个共振天线。
关于1800～2100MHz频带，GSM1800、GSM1900、WCDMA频段1连续地使用频率，因此需要扩宽该频带元件的带宽从而连续地覆盖1800～2100MHz的宽频带。这样，要求带宽宽的天线。
作为上述带宽宽的天线，已知使元件变粗来产生多个电流路径的结构的天线(参照日本特开2007-27906号公报)。
另外，作为带宽宽的天线，已知以下的天线，其具备与共振频率对应的长度的天线元件、比该与共振频率对应的长度稍短的长度的天线元件，产生多个电流路径(参照日本特开2007-43594号公报)。
并且，作为使带宽变宽的天线的结构，已知以下的结构：使用逆F天线构造而产生多个电流路径的结构、形成为在元件前端部分产生静电电容成分那样的形状的结构。
但是，在上述现有的天线中，需要用于使频带变宽的元件构造，因此形状有可能变大。另外，在上述现有的天线中，伴随着天线构造变得复杂，匹配也变得复杂，产品化时的稳定性(产品间偏差)有可能变得不稳定。
发明内容
本发明的课题在于，扩宽共振的带宽，并且使装置小型化，提高天线特性的稳定性。
本发明的天线装置具备：导体的天线元件部；介电体，其粘贴在上述天线元件部，介电体损耗为0.002以上。
本发明的电子设备在框体内配置了无线通信部、与上述无线通信部连接的天线装置，上述天线装置具备：形成为薄膜状的导体的天线元件部和接地并形成为薄膜状的导体的接地部，上述天线元件部具有：具有第一频率所对应的长度的第一天线元件、具有与上述第一频率不同的第二频率所对应的长度的第二天线元件，上述第一天线元件和上述第二天线元件与上述电子设备的上述框体的形状相符地弯曲，在上述第一天线元件和上述第二天线元件中的至少一个上粘贴了介电体损耗为0.002以上的介电体。
本发明的便携终端在用户可携带的框体内配置了无线通信部、与上述无线通信部连接的天线装置，上述天线装置具备：形成为薄膜状的导体的天线元件部和接地并形成为薄膜状的导体的接地部，上述天线元件部具有：具有第一频率所对应的长度的第一天线元件、具有与上述第一频率不同的第二频率所对应的长度的第二天线元件，上述第一天线元件和上述第二天线元件与上述电子设备的上述框体的形状相符地弯曲，在上述第一天线元件和上述第二天线元件中的至少一个上粘贴了介电体损耗为0.002以上的介电体。
根据本发明，能够扩宽共振的带宽，并且能够使天线装置小型化，能够提高天线特性的稳定性。
附图说明
图1是本发明的实施方式的电子设备的外观图。
图2是表示电子设备的功能结构的框图。
图3A是天线装置的平面图。
图3B是天线装置的截面图。
图4是表示匹配电路部的电路结构的图。
图5是表示天线装置的等价基本构造的图。
图6是表示天线装置向上外壳的安装的图。
图7是表示粘贴了介电体的天线装置的立体图。
图8是表示没有粘贴介电体的天线装置的与频率相对的VSWR的图。
图9是表示粘贴了介电体的天线装置的与频率相对的VSWR的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，本发明并不限于图示例子。
首先，参照图1～图3说明本实施方式的装置结构。图1是本实施方式的电子设备1的外观图。图2是表示电子设备1的功能结构的框图。
作为本实施方式的电子设备的电子设备1具有便携电话通信(移动通信)功能，是用于管理店铺、仓库等的商品的手持终端。但是，作为电子设备1，并不限于手持终端，只要具有无线通信功能，则也可以是智能手机、平板PC(个人计算机)、PDA(个人数字助理)、便携电话机等其他电子设备。
电子设备1能够经由设置在店铺、仓库等的周边的便携电话通信的基站，与通信网络上的服务器装置等设备进行通信，该通信网络与该基站连接。
如图1所示，电子设备1具备由树脂等构成的作为框体的上外壳2a和下外壳2b，在上外壳2a和下外壳2b之间的内部具有后述的电源部19、基板等。
基板是PCB(印刷电路板)，安装各种电路部件。
电子设备1在上外壳2a的平面(上表面)部具备显示部14、键群12a。显示部14由LCD(液晶显示器)、EL(电致发光)显示器等构成，显示各种信息。键群12a是接受来自用户的按下操作的多个按键，具有菜单键、字符(数字)输入键、光标键、RFID的读取/写入的触发键等。
另外，电子设备1在下外壳2b的前端部具有扫描部18。扫描部18向条形码等符号输出激光，接收其反射光来读取符号的信息。
另外，电子设备1在下外壳2b的两侧面部具有侧边键12b。侧边键12b是扫描部18的扫描的触发键。
接着，参照图2说明电子设备1的内部的功能结构。
如图2所示，电子设备1具备CPU(中央处理单元)11、操作部12、RAM(随机存取存储器)13、显示部14、ROM(只读存储器)15、无线通信部16、天线装置100、存储部17、扫描部18、电源部19。
电子设备1的各部经由总线19A相互连接。
CPU11控制电子设备1的各部。CPU11从ROM15读出各种程序中的指定的程序来将其在RAM13中展开，通过与展开的程序的协作来执行各种处理。特别地，CPU11通过无线通信部16与基站进行便携电话通信方式的无线通信，与通信网络上的外部设备进行通信，通信网络与该基站连接。
操作部12具备键群12a、侧边键12b，接受用户向键群12a、侧边键12b的按下输入，向CPU11输出与该按下输入对应的操作信息。另外，操作部12也可以构成为包含设置在显示部14的画面上的触摸板，接受来自用户的触摸输入。
RAM13是易失性的半导体存储器，具有存储各种数据和各种程序的工作区。
显示部14与CPU11指示的显示信息对应地在显示屏进行各种显示。
ROM15是存储各种数据和各种程序的读出专用的半导体存储器。
无线通信部16是进行作为便携电话通信方式的GSM以及W-CDMA的无线通信的无线通信部。
即，无线通信部16进行GSM、W-CDMA的800～900MHz频带(以下称为800MHz频带)、GSM、W-CDMA的1.8～2.2GHz频带(以下称为2GHz频带)的这2个频带的无线通信。
在2GHz频带中，包含GSM的GSM1800、GSM1900的频带、W-CDMA的WCDMA频段1的频带。
无线通信部16与天线装置100连接，具有由调制解调电路、信号处理电路等构成的无线通信模块，通过天线装置100的电波的收发和收发信号的处理，与基站进行无线通信。
此外，天线装置100和无线通信部16的无线通信方式并不限于上述，也可以为与上述不同种类的无线通信方式、不同的使用频率(频带)的无线通信方式。
存储部17是可读写地存储信息的闪速存储器、EEPROM(电可擦除可编程ROM)、或用电池支持的RAM等非易失性的存储器。
扫描部18是读取作为符号的条形码的激光扫描器，向CPU11输出所读取的数据。此外，扫描部18也可以是读取作为符号的条形码和二维码的成像器的拍摄部。
电源部19是向电子设备1内的各部提供电源的二次电池或一次电池等电源部。
另外，电子设备1也可以构成为具有：进行NFC(近场通信)等经由电磁场的通信、经由便携电话通信以外的电波的无线通信(例如GPS(全球定位系统)、无线LAN(局域网)通信、蓝牙(注册商标)通信等)的无线通信部、拍摄部、打印部等。
接着，参照图3～图6，说明天线装置100的装置结构。
图3A是天线装置100的平面图。图3B是天线装置100的截面图。图4是表示匹配电路部130的电路结构的图。图5是表示天线装置100的等价基本构造的图。图6是表示天线装置100向上外壳2a的安装的图。
如图3A所示，天线装置100具备天线元件部110、接地部120、作为匹配单元的匹配电路部130、薄膜部140。
天线元件部110由在薄膜部140上形成的轧制铜箔等导体图案构成，是流过天线电流的元件。天线元件部110具有天线元件111、112。天线元件111具有带状的形状，具备直线部分AR1。天线元件112具有带状的形状，具备直线部分AR2。另外，以成为图3A上的Y轴的反方向的方式分别设置了天线元件111的前端和天线元件112的前端。
接地部120由在薄膜部140上形成的轧制铜箔等导体图案构成，是取接地电位的元件。接地部120具有带状的形状，但并不限于该形状。
将电路元件与在薄膜部140上形成的轧制铜箔等导体图案的路径连接而构成匹配电路部130。匹配电路部130是取得天线元件部110侧的阻抗与无线通信部16的无线通信模块侧的阻抗之间的匹配(通常为50Ω)的电路。
如图4所示，匹配电路部130被设置在天线元件部110的途中，为3个电感器连接为π型的π型匹配电路。但是，匹配电路部130并不限于使用了电感器的π型匹配电路，也可以是使用了其他电路元件的π型匹配电路、L型匹配电路等其他匹配电路的结构。
如图3A所示，在接地部120和匹配电路部130上连接有同轴电缆200的一端。在同轴电缆200的另一端连接有无线通信部16的无线通信模块。同轴电缆200由一条铜线等内部导体201、覆盖内部导体201的绝缘体202、覆盖绝缘体202的网状的铜线等外部导体203、覆盖外部导体203的绝缘体的保护覆盖部204构成。
同轴电缆200的一端的内部导体201通过锡焊焊接与匹配电路部130的一端连接，同样地外部导体203通过焊锡焊接与接地部120的一端连接。将天线装置100的与该同轴电缆200连接的位置称为供电点P。
如图3B所示，薄膜部140由间隔并支撑天线元件部110、接地部120、匹配电路部130的薄膜141、142、增强部143构成。薄膜141、142是由聚酰亚胺等绝缘体形成的薄且柔软的基膜。增强部143是增强薄膜部140的部件，由玻璃环氧树脂等绝缘体构成。
如图3B所示，天线装置100的直线部分AR1的截面图在图3B上的从-Z向+Z的方向上顺序地重叠了增强部143、薄膜141、天线元件111、薄膜142。增强部143、薄膜141(以及薄膜142)、天线元件111(以及天线元件111、接地部120)的厚度例如分别为200～450μm、12.5μm、18μm。
另外，通过双面胶带等将介电体501(在图3A和图3B中省略图示)粘贴在与天线元件111对应的直线部分AR1、与天线元件112对应的直线部分AR2的至少一方上。
该介电体501由Tanδ(介电体损耗、介电损耗正切)为0.002以上的介电体构成。关于介电体501，适当地选择使用与通信等的条件相符合的Tanδ的值的材料。
另外，Tanδ的0.002的值是当使用Tanδ值为0.002以上的介电体时，通常进行理想的通信的实验值。该介电体的材料为含有碳的橡胶片，但并不限于此，也可以为橡胶、树脂等其他介电体材料。
另外，该介电体的介电常数(相对介电常数)例如是3～4左右，具体地说例如为3.5。
Tanδ是表示电容内的电能损失的程度的数值。如果将介电体501粘贴到天线元件部110，则与介电体501的介电常数对应地得到波长缩短效果。
另外，如果将Tanδ为0.002以上的电介体501粘贴在天线元件部110，则共振的VSWR(Voltage Standing Wave Ratio：电压驻波比)增加，发射效率的最优值降低(Q值降低)，但共振的带宽扩宽。
另外，将介电体501粘贴在直线部分AR1、AR2是为了能够使介电体501的形状成为直线的带状。在该情况下，关于介电体501的调整，能够仅通过切割端部来调整长度，容易进行介电体501的加工和调整。但是，粘贴介电体501的位置并不限于直线部分AR1、AR2，也可以为与天线元件111、112对应的其他位置。
理想的是将介电体501粘贴在作为没有增强部143的面的薄膜142上。但是，天线装置100也可以构成为不具有增强部143，另外也可以构成为将介电体501粘贴在薄膜141(增强部143)上。
在此，参照图5说明天线装置100的动作原理。
如图5的天线装置100的等价基本构造所示，将从供电点P到天线元件112的前端为止的长度设为长度L1，将从供电点P到天线元件111的前端为止的长度设为长度L2。
使长度L1为2GHz频带的1/4λ(波长)的长度，为在2GHz频带进行共振的长度。
使长度L2为800MHz频带的1/4λ(波长)的长度，为在800MHz频带进行共振的长度。
通过将介电体501粘贴在天线元件111、112上，能够单独地调整天线特性。
匹配电路部130被配置在天线元件111、112的共有部分，因此其匹配对800MHz频带和2GHz频带的双方产生影响。
另外，天线元件111、112具有比长度L1、L2长的长度L3。长度L3为在比2GHz频带、800MHz频带低的频带进行共振的长度。但是，因为可单独地改变长度L1、L2，因此使长度L3的共振不用于无线通信。
图3A的天线装置100是展开图，实际上如图6所示，将天线装置100适当地弯曲成为三维的形状，安装到天线单元400。天线单元400是树脂制成等的支撑体。
安装在天线单元400的天线装置100被安装到安装了主体单元3的上外壳2a中。主体单元3是安装了包含无线通信部16的无线通信模块在内的各种电路的基板。此外，对于主体单元3，在图6上省略了详细的图示。
接着，参照图7～图9说明天线装置100的天线特性。
图7是表示粘贴有介电体501的天线装置100的立体图。
图8是表示没有粘贴介电体501的天线装置100的与频率相对的VSWR的图。
图9是表示粘贴了介电体501的天线装置100的与频率相对的VSWR的图。
如图7所示，考虑将介电体501粘贴到天线装置100的直线区域AR2的情况。在此，设无线通信部16在2GHz频带进行GSM1800和WCDMA频段1的无线通信。
如图7所示，天线装置100与电子设备1的框体的形状(框体内的部件等的形状)对应地，为了能够安装到空闲的空间中适当地弯曲为三维的形状来粘贴了介电体501，并安装到天线单元400中。
作为介电体501的粘贴目标的天线元件112与天线装置100的框体的形状对应地适当地弯曲从而成为弯曲的形状。介电体501被粘贴在天线元件112的弯曲的区域AR2的部分，成为弯曲的形状。
首先，粘贴介电体501之前(没有粘贴)的天线装置100具有图8所示的与频率相对的VSWR的特性。
在图8中，将GSM1800的频带设为频带fg，将WCDMA频段1的频带设为频带fw，用实线表示没有粘贴介电体501的天线装置100的与频率相对的VSWR的特性。没有粘贴介电体501的天线装置100在分别与长度L1、L2、L3对应的共振频率下进行共振。
在与长度L1对应的共振的频带中包含频带fg、fw。另外，与长度L1对应的共振的最佳点(极小点)(在该频带中VSWR最低的点)的频率位于频带fg、fw之间。频带fg、fw之间为VSWR低但不用于无线通信的频带。并且，在频带fg、fw中未得到比较低的适当的VSWR。
粘贴了介电体501的天线装置100具有图9所示的与频率相对的VSWR的特性。在图9中，用虚线表示粘贴了介电体501的天线装置100的与频率相对的VSWR的特性，为了进行比较，用实线表示没有粘贴介电体501的天线装置100的与频率相对的VSWR的特性。
粘贴了介电体501的天线装置100的与长度L1对应的共振的VSWR的特性如箭头S1所示，通过介电体501的Tanδ(介电体损耗、介电损耗正切)，与没有粘贴介电体501的天线装置100的VSWR特性相比带宽被扩宽。
其中，粘贴了介电体501的天线装置100的与长度L1对应的共振的最佳点N2的VSWR如箭头S2所示，比没有粘贴介电体501的天线装置100的最佳点N1的VSWR高，Q值也降低。
但是，粘贴了介电体501的天线装置100的与长度L1对应的共振的最佳点N2如箭头S3所示，由于介电体501的波长缩短效应，向频率比最佳点N1低的一方位移。理想的是粘贴了介电体501的天线装置100的与长度L1对应的共振的最佳点的频率在无线通信的使用频率的频带(频带fg、fw)以外。
作为粘贴了介电体501的天线装置100的使用频率的频带fg、fw的VSWR比没有粘贴介电体501的天线装置100的频带fg、fw的VSWR低，有好转。
通过因介电体501的材料的变更等造成的Tanδ的值的变更、介电体501的形状的大小、粘贴位置的变更，能够调整箭头S1的带宽和箭头S2的最佳点的VSWR。
例如，越使介电体501的Tanδ变高，箭头S1的带宽越变得更大，箭头S2的VSWR越变得更高(Q值变得更低)。另外，通过变更介电体501的材料等来变更介电常数的值，能够调整箭头S3的最佳点的频率。
以上，根据本实施方式，天线装置100具备天线元件部110；粘贴在天线元件部110，介电体损耗为0.002以上的介电体501。
因此，能够通过介电体501的介电体损耗，扩宽天线装置100的共振的带宽。此外，在天线元件部110中不需要用于使带宽变宽的天线构造，能够成为简单的构造，因此能够使天线装置100小型化。
并且，决定带宽和Q值的构造与天线元件构造无关，因此能够简化天线装置100的构造自身，能够使匹配、天线特性的调整变得容易，因此能够降低产品化时的产品间偏差，提高天线特性的稳定性。
并且，即使在实际将天线装置100组装到框体后，也可通过调整介电体501容易地进行使共振的带宽变宽的调整。
另外，天线元件部110由天线元件111、112构成，将介电体501粘贴到天线元件111、112中的至少一个。因此，能够选择粘贴介电体501的天线元件来单个地扩宽共振的带宽。
另外，天线元件111、112的共振频率相互不同(800MHz频带、2GHz频带)。因此，通过选择粘贴介电体501的天线元件，能够选择共振频率来单个地扩宽共振的带宽。
另外，天线装置100具备匹配电路部130，其被配置在天线元件部110，进行阻抗匹配。因此，无线通信部16可以不设置匹配电路，能够简化构造，并且能够容易地进行天线元件111、112的双方的阻抗匹配。
并且，因为使用介电体501来扩宽带宽，因此可不必为了扩宽带宽而通过匹配电路部130调整Q值，能够使匹配电路部130成为简单的构造，即使不变更匹配电路部130也能够自由地与安装天线装置100的框体配合，还能够安装到框体不同的电子设备的产品中，能够提高天线装置100的通用性。
另外，天线装置100具备接地的导体的接地部120、绝缘体的薄膜141、142，天线元件部110和接地部120形成在薄膜141上(薄膜141、142之间)。因此，能够将天线装置100构成为薄膜天线装置。
另外，关于天线元件部110，粘贴介电体501的位置是直线形状的直线部分AR1、AR2。因此，通过切割长度方向的端部，能够容易地进行用于扩宽带宽的调整的介电体501的加工。
另外，电子设备1具备天线装置100、使用天线装置100进行无线通信的无线通信部16。因此，能够实现一种电子设备1，其能够通过天线装置100进行使共振的带宽变宽的无线通信。
此外，上述实施方式的记载是本发明的天线装置、电子设备以及便携终端的一个例子，并不限于此。
例如，在上述实施方式中，天线装置100是具有共振频率相互不同的天线元件111、112的双共振的天线装置，但并不限于此。
也可以是具有1个或3个以上的天线元件的单共振或3个以上共振的天线装置。另外，具有多个天线元件的天线装置例如也可以如分集那样，为包含共振频率相同的多个天线元件的结构。
另外，在上述实施方式中，天线装置100是薄膜天线装置，但并不限于此。例如也可以构成为具有棒状的天线元件，将介电体损耗为0.002以上的介电体粘贴在该天线元件的结构。
另外，当然能够在不脱离本发明的主要内容的范围内适当地对上述实施方式的电子设备1的各构成要素的细节结构和细节动作进行变更。

Claims (13)

1.一种天线装置，其特征在于，具备：
天线元件部，其包含导体；
介电体，其粘贴在上述天线元件部，介电体损耗为0.002以上。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
上述天线元件部由多个天线元件构成，上述介电体被粘贴在上述多个天线元件中的至少一个天线元件上。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，
上述多个天线元件的共振频率相互不同。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
在上述天线元件部上具备进行阻抗匹配的匹配单元。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
具备接地的导体的接地部和绝缘体的薄膜，
在上述薄膜上形成了上述天线元件部和上述接地部。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，
上述天线元件部的粘贴上述介电体的位置是直线形状。
7.一种电子设备，其特征在于，具备：
权利要求1所述的天线装置；
无线通信部，其使用上述天线装置进行无线通信。
8.一种电子设备，其在框体内配置了无线通信部、与上述无线通信部连接的天线装置，该电子设备的特征在于，
上述天线装置具备：包含形成为薄膜状的导体的天线元件部和接地并形成为薄膜状的导体的接地部，
上述天线元件部具有：具有第一频率所对应的长度的第一天线元件、具有与上述第一频率不同的第二频率所对应的长度的第二天线元件，
上述第一天线元件和上述第二天线元件与上述电子设备的上述框体的形状相符地弯曲，在上述第一天线元件和上述第二天线元件中的至少一个上粘贴了介电体损耗为0.002以上的介电体。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，
在上述天线元件部上具备进行阻抗匹配的匹配单元。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，
上述天线元件部的粘贴上述介电体的位置是直线形状。
11.一种便携终端，在用户可携带的框体内配置了无线通信部、与上述无线通信部连接的天线装置，该便携终端的特征在于，
上述天线装置具备：包含形成为薄膜状的导体的天线元件部和接地并形成为薄膜状的导体的接地部，
上述天线元件部具有：具有第一频率所对应的长度的第一天线元件、具有与上述第一频率不同的第二频率所对应的长度的第二天线元件，
上述第一天线元件和上述第二天线元件与上述电子设备的上述框体的形状相符地弯曲，在上述第一天线元件和上述第二天线元件中的至少一个上粘贴了介电体损耗为0.002以上的介电体。
12.根据权利要求11所述的便携终端，其特征在于，
在上述天线元件部上具备进行阻抗匹配的匹配单元。
13.根据权利要求11所述的便携终端，其特征在于，
上述天线元件部的粘贴上述介电体的位置是直线形状。
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