CN106605335B - 天线以及电气设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种被固定在电气设备的天线，该天线抑制了在从该电气设备的正面方向来观看时对外观设计的影响，并且具有向正面侧的方向性。天线(1)具备：由导体形成的辐射元件(3)，通过被提供的电力来辐射电磁波；以及由导体形成的无源元件(6)，被配置在辐射元件(3)的附近，以便与辐射元件(3)电磁耦合，并且被配置在相对于包括辐射元件(3)的面大致垂直的面内，该无源元件(6)不被供给电力，而对所述电磁波进行导波。

Description

天线以及电气设备
技术领域
本申请涉及被固定在电气设备的天线、以及具备该天线的电气设备。
背景技术
在专利文献1公开了，改善了辐射方向性的、被设置于便携式图像显示装置的天线。该天线由于具备辐射元件、以及与该辐射元件的附近相距0.25波长以下的距离而被配置的无源元件，从而能够得到方向性少的方向性图。
在专利文献2公开了，为了改善两个无线终端的天线间的隔离度，在配置了两个天线的框体的内表面形成的导电层，设置缺口的技术。通过该缺口，由于在两个天线间能够抑制经由导电层流动的电流，因此两个天线间的隔离度得到改善。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1 日本 特开2012-235224号公报
专利文献2 日本 特开2008-283464号公报
发明内容
本申请提供一种天线以及具备该天线的电气设备，所述天线被固定在具备具有正面以及背面的框体的电气设备，其抑制了在从该电气设备的正面方向来看时对外观设计的影响，并且改善了向正面侧的方向性、以及与被固定在该电气设备的其他的天线之间的隔离度。
本申请中的天线具备：由导体形成的辐射元件，通过被提供的电力来辐射电磁波；以及由导体形成的无源元件，被配置在所述辐射元件的附近，以便与所述辐射元件电磁耦合，并且该无源元件被配置在，相对于包括所述辐射元件的面呈大致垂直的面内。
本申请中的天线在被固定到具备具有正面以及背面的框体的电气设备的情况下，抑制了在从正面方向来看时对外观设计的影响，并且有效地改善了向正面侧的方向性、以及与被固定在该电气设备的其他的天线的隔离度。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的天线的构成的斜视图。
图2示出了实施方式1所涉及的由无源元件激励的电流分布的概要。
图3是示出实施方式1所涉及的天线被设置在电视机的背面的构成的背面图。
图4是示出实施方式1所涉及的天线被设置在电视机的背面的构成的侧面图。
图5是示出实施方式1所涉及的天线被设置在电视机的背面的构成的正面图。
图6是示出实施方式2所涉及的天线的构成的斜视图。
图7示出了实施方式2所涉及的由无源元件激励的电流分布的概要。
图8A是示出没有无源元件的情况下的天线的XY平面(水平面)上的水平极化波的方向性的辐射图。
图8B是示出具备无源元件的情况下的天线的XY平面(水平面)上的水平极化波的方向性的辐射图。
图9是示出实施方式2所涉及的两个天线的隔离特性的图表。
图10是示出基于实施方式2所涉及的天线中的无源元件的增益的变化量的图表。
图11是示出基于实施方式2所涉及的天线中的无源元件的增益的变化量的图表。
图12是示出实施方式3所涉及的天线被设置在电视机的框体的侧面(底面)的构成的侧面图。
图13是示出实施方式4所涉及的天线的外观的斜视图。
图14是示出实施方式4所涉及的天线的主要部分的斜视图。
图15是对被配置了实施方式4所涉及的天线的辐射元件以及无源元件的部分进行放大而示出的截面图。
图16A示出了具有大致C字形的形状的无源元件概略形状。
图16B示出了具有大致C字形的形状的无源元件概略形状。
具体实施方式
(成为本申请的基础的见解)
首先，对成为本申请的基础的见解进行说明。
近些年，不仅是个人电脑等信息设备，例如即使像电视机这种家电设备，也开始搭载基于无线LAN(Local Area Network)、Bluetooth(注册商标)等规格的无线终端。在向电视机进行无线终端的安装时，从外观以及设计的观点来看，一般将这些无线终端配置在背面(后面)的情况较多。并且，基于Bluetooth(注册商标)的规格的无线终端，由于与遥控器、耳机等在电视机的前方使用的无线设备进行通信的情况较多，因此需要电磁波向电视机前方辐射。然而，像上述那样将基于Bluetooth(注册商标)的规格的无线终端配置到电视机背面的情况下，从无线终端的天线辐射的电磁波向电视机前方的传播会受到电视机的框体等的阻碍。并且，在将基于在2.4GHz频带工作的无线LAN的规格的无线终端、与基于Bluetooth(注册商标)的规格的无线终端安装到电视机，同时使用的情况下，会出现两个无线终端间的内部相互干扰的问题。即使在这种观点上，由于两个无线终端被配置在电视机背面，从一方的无线终端向另一方的无线终端的电磁波的传播也有可能增大两个无线终端间的内部相互干扰，从而产生不利的影响。
从以上可知，在无线终端中希望既能够抑制对电视机等外观设计的影响，又能够确保电磁波向前方辐射，并且能够抑制内部相互干扰。
在此，作为对无线终端的天线的方向性进行调整的技术，可以知道上述专利文献1所公开的技术。然而，专利文献1公开的技术如以上所述，目的是为了得到方向性少的方向性图，而不是得到针对特定的方向具有方向性的天线。
并且，作为减少内部相互干扰的方法，可以知道上述专利文献2公开的技术。然而，在将该技术适用于固定在电气设备的金属框体的天线的情况下，由于需要对框体进行切缺，因此难于实现。并且，在决定内部相互干扰的强度的天线电流的路径中，除了专利文献2中记载的经由成为天线的接地导体的路径以外，还有经由空间的路径。然而，在两个无线终端的各个天线之间，抑制经由空间传播的电磁波的技术是未知的。
因此，本申请基于上述的见解，提供一种天线以及具备该天线的电气设备，所述天线被固定在具备具有正面以及背面的框体的电气设备，所述天线抑制了在从该电气设备的正面方向来看时对外观设计的影响，并且，改善了向正面侧的方向性以及与被固定在该电气设备的其他的天线的隔离度。
以下参照恰当地附图对实施方式进行详细说明。但是，会有省略不必要的详细说明的情况。例如，对于已知的事项的详细说明或者实质上相同的构成，会有省略重复说明的情况。这是为了避免在以下说明中的不必要的冗长，以便于本领域技术人员理解。
并且，发明人员为了本领域技术人员能够充分地理解本申请而提供了附图以及以下的说明，但主旨并非是对权利要求中所记载的主题进行限定。
(实施方式1)
以下利用图1～5对实施方式1所涉及的天线1进行说明。
[1-1.天线的构成]
首先，利用图1以及图2对本实施方式所涉及的天线1的构成进行说明。
图1是示出本实施方式所涉及的天线1的构成的斜视图。如图1所示，天线1的构成中包括：电路基板2、辐射元件3、底样4、无源元件6、以及电介质基板7，该天线1通过连接电缆(未图示)与外部的电路连接。天线1被固定在具备框体的电气设备(未图示)上使用。并且，对于将天线1固定到电气设备的形态待后述。
电路基板2是由电介质构成的基板，例如是相对介电常数为4.3、厚度为1mm的玻璃环氧基板。在电路基板2形成有辐射元件3以及底样4。
辐射元件3由导体形成，是通过从连接电缆供给的电力来辐射电磁波的元件。如图1所示，辐射元件3具有大致L字形的形状。辐射元件3例如是在电路基板2上由铜箔等金属箔形成的布线图案，全长L1大致为0.25λ。在此，λ表示辐射元件3所辐射的电磁波的有效波长。并且，大致0.25λ是指，大致为0.2λ以上0.3λ以下。并且，辐射元件3的形状并非受大致L字形所限。例如，也可以是一部分为曲线状的形状。
底样4是被设置在电路基板2上的例如由铜箔等金属箔形成的布线图案，与地线连接。
无源元件6由导体形成，是为了能够与辐射元件3电磁耦合而被配置在辐射元件3的附近的元件。无源元件6不被供给电力，对从辐射元件3辐射的电磁波进行导波。在本实施方式中，无源元件6被配置在相对于包括辐射元件3的面大致垂直的面内。在此，包括辐射元件3的面是指，辐射元件3的表面中具有最大面积的面。在本实施方式中，包括辐射元件3的面与具有配置了大致L字形的形状的金属箔的面一致，即与包括电路基板2的主面的面一致。并且，在包括辐射元件3的面内形成底样4。并且，无源元件6被配置在相对于包括辐射元件3的面大致垂直的面内是指，无源元件6的表面中具有最大面积的面，被配置在相对于包括辐射元件3的面大致垂直的面内。
无源元件6以与辐射元件3电磁耦合的方式而被配置在辐射元件3的附近。据此，在无源元件6，比辐射元件3的位相行进了的天线电流被激励，无源元件6作为导波器进行工作。在本实施方式中，无源元件6是被形成在电介质基板7的导电图案。无源元件6在电介质基板7上例如由铜箔等金属箔形成，呈全长L2大致为0.5λ的直线形状。在此，大致0.5λ是指，0.4λ以上0.6λ以下左右。
电介质基板7是由电介质构成的基板，例如是相对介电常数为4.3、厚度为1mm的玻璃环氧基板，从电路基板2的端部向图1所示的x方向离开距离D1，以与电路基板2大致正交的方式而被配置。在此，距离D1是，无源元件6与辐射元件3之间的最接近距离。
例如可以是，在工作频率为2.45GHz，辐射元件3的全长L1为25mm，无源元件6的全长L2为48mm，无源元件6与辐射元件3的距离D1为2.5mm。并且，针对各自的有效波长λ的长度，全长L1为大致0.25λ、全长L2为大致0.5λ、距离D1为大致0.02λ。并且，关于全长L1以及全长L2，通过由电介质形成的电路基板2以及电介质基板7而产生的波长缩短效果，比起实际的尺寸而言，电气上的尺寸似乎比较长。另外，无源元件6与辐射元件3的距离D1只要大致为0.02λ以上0.25λ以下即可。
在如以上这样被配置的无源元件6，通过从辐射元件3辐射的电磁波，电流被激励。在此，利用图2对由无源元件6激励的电流分布进行说明。
图2示出了本实施方式所涉及的无源元件6所激励的电流分布的概要。
在图2的图表中示出了在无源元件6的长度方向的各个位置上流动的电流的振幅。并且，在图2中，记载在无源元件6的附近的箭头表示电流的朝向。由于无源元件6的全长L2大致为0.5λ，在无源元件6的大致中央位置电流成为最大，在开放端(长度方向的端部)电流成为最小。通过无源元件6的电流振幅的最大位置，即从无源元件6的开放端大致相距0.25λ的中央侧的部分接近辐射元件3，从而使辐射元件3与无源元件6的耦合增强。
[1-2.天线被固定到电气设备的形态]
接着，对上述天线1被固定到电气设备的形态进行说明。在此，作为电气设备示出电视机的例子。
图3是示出将本实施方式所涉及的天线1设置在电视机10的背面8b(图3的X轴方向的负侧的面)的构成的背面图。
图4是示出将本实施方式所涉及的天线1设置在电视机10的背面8b(图3的X轴方向的负侧的面)的构成的侧面图。
图5是示出将本实施方式所涉及的天线1设置在电视机10的背面8b(图3的X轴方向的负侧的面)的构成的正面图。
首先，对图3所示的电视机10的背面图进行说明。
如图3所示，电视机10具备框体8。在此示出的例子是，框体8由金属构成。并且，框体8具备背面8b，该背面8b被设置成相对于铅垂方向(Z轴方向)大致平行。在此，大致平行是指，两个平面等所成的角大致在20度以下。
如图3所示，天线1被固定在框体8的背面8b下部。并且，天线1以被收纳于外壳16内的状态，而被固定在框体8，所述外壳16例如由树脂等绝缘部件形成，由ZX平面形成的断面形状大致为L字形。并且，在图3中除了示出天线1之外还示出了天线9，利用该天线9进行的通信会干扰利用天线1的通信。在本实施方式中，天线9具备以与天线1为同一频带的电磁波进行工作的无线系统。天线1以及天线9在框体8的背面8b的长度方向(图3的Y轴方向)上相隔而置，天线1与天线9在与连接辐射元件3和无源元件6的线段大致正交的方向上尽可能地相离配置。图3所示的天线1与天线9的距离D2例如可以是450mm。并且，天线1例如是基于Bluetooth(注册商标)的规格的装置，天线9例如是基于无线LAN规格的装置。
接着，对图4所示的电视机10的侧面图进行说明。
如图4所示，电视机10的框体8具备：相对于铅垂方向(Z轴方向)大致平行地设置的正面8a和背面8b；以及与正面8a以及背面8b大致垂直的侧面8c(底面)。在此，大致垂直是指，两个平面等所成的角大致为70度以上110度以下。正面8a是框体8的表面之中，假定与用户正对的表面。并且，侧面8c是被设置在正面8a的周围的面。并且，在本实施方式中，作为侧面8c，虽然采用了框体8的铅垂方向下侧的面，也可以采用与正面8a以及背面8b大致垂直的其他的侧面。
并且，如图4所示，电视机10在框体8的正面8a侧具备例如液晶显示装置或有机EL(Electro Luminescence)显示装置等图像显示装置11。并且，天线1的电路基板2、辐射元件3、无源元件6以及电介质基板7被容纳在外壳16中，与框体8的正面8a相比被配置在靠背面8b一侧(X轴方向的负侧)。并且，在图4中，为了对天线1的各个元件的配置进行说明，对于外壳16，以虚线示出其轮廓。如图4所示，收纳了天线1的外壳16以与框体8的背面8b和侧面8c相接的状态，相对于框体8而被固定。在外壳16内，无源元件6被配置在比辐射元件3更靠近电视机10的框体8的正面8a一侧(X轴方向的正側)。据此，从辐射元件3辐射的电磁波由无源元件6导波，从而天线1具有朝向电视机10的框体8的正面8a侧的方向性。并且，无源元件6与框体8的侧面8c被配置成大致平行，其距离D3为5mm(约0.04λ)。并且，电路基板2被配置成与框体8的背面8b大致平行。
接着，对图5所示的电视机10的正面图进行说明。
如图5所示，天线1被配置成，在对框体8进行正面视时，其一部分超出侧面8c而位于框体8的外侧。并且，如图4所示，在天线1的框体8的正面视中，在配置到外侧的部分配置了辐射元件3以及无源元件6。并且，在本实施方式中，辐射元件3以及无源元件6的全体被配置在比侧面8c靠框体8的正面视的外侧，辐射元件3以及无源元件6的至少一部分也可以被配置成，在框体8的正面视中超出侧面8c而位于框体8的外侧。
[1-3.效果等]
如以上所述，本实施方式所涉及的天线1是被固定在具备框体8的电视机10(电气设备)的天线1，具备：辐射元件3，由导体形成，通过被提供的电力，来辐射电磁波；无源元件6，由导体形成，被配置在辐射元件3的附近，以便与辐射元件3进行电磁耦合。并且，框体8具有：设想为与用户正对的正面8a；以及被设置在正面8a的周围的侧面8c，辐射元件3以及无源元件6的各自至少一部分被配置的位置是，在框体8的正面视中超出侧面8c而位于框体8的外侧，并且在框体8的侧面视中比正面8a更靠背面8b一侧(即，正面8a的后方)。并且，无源元件6被配置在比辐射元件3靠正面8a一侧。
据此，天线1具有向电视机10(电气设备)的框体8的正面8a一侧的方向性。并且，天线1的辐射元件3以及无源元件6被配置在电视机10的框体8的侧面8c的外侧，因此与被配置在框体8的正面8a等情况相比，能够抑制对电视机10(电气设备)的正面8a方向的外观设计的影响。而且，由于在电视机10的框体8或其内部通常含有导体，假使天线1中不具备无源元件6，由辐射元件3辐射的电磁波也能够由框体8反射。因此，在不具备无源元件6的情况下，为了确保向框体8的正面8a侧的天线1的方向性，需要将辐射元件3配置到框体8的正面8a一侧，并且比正面8a靠近用户的位置。并且，在本实施方式所涉及的天线1，由于无源元件6被配置在比辐射元件3靠框体8的正面8a一侧，因此具有向框体8的正面8a侧的方向性。因此，在本实施方式所涉及的天线1中，即使在框体8由导体形成的情况下，也能够抑制对电视机10的外观设计的影响，并且具有向框体8的正面8a侧的方向性。
并且，由于天线1具有向框体8的正面8a侧的方向性，因此，与该方向性的方向正交的电视机10的长度方向(Y轴方向)的方向性变小。在此，在电视机10，在电视机10的长度方向上与天线1相隔配置天线9的情况下，天线9被设置在从天线1来看方向性小的方向。因此，在天线1与天线9为以同一频带进行工作的装置的情况下，能够增大隔离度。例如，在天线1为基于Bluetooth(注册商标)规格的装置、天线9为基于无线LAN规格的装置的情况下，能够降低天线1与天线9的干扰，即使在双方都能进行发送的环境中，也能够分别得到高的接收灵敏度。并且，在将天线9配置到电视机10的框体8的背面8b的情况下，在从电视机10的前方来看时不会引人注目，因此，能够抑制天线9对电视机10的外观设计的影响。
并且，在本实施方式所涉及的天线1中，无源元件6被配置在相对于包括辐射元件3的面大致垂直的面内。
据此，例如在将天线1配置到框体8时，能够将天线1的辐射元件3以及无源元件6分别配置到框体8的背面8b以及侧面8c。在这种情况下，在天线1，由于无源元件6被配置在比辐射元件3靠近框体8的正面8a侧，因此具有向框体8的正面8a侧的方向性。
并且，在本实施方式所涉及的天线1，辐射元件3的长度大致为0.25λ，无源元件6的长度大致为0.5λ。
在此，本实施方式中所采用的电视机10的水平方向的长度为2.4GHz频带的电磁波的情况下比较长，大约为10λ左右。在具备一般的无源元件的天线构成中，相对于水平配置的无源元件水平地配置0.5λ的偶极天线。然而，在电视机10的框体8由导体形成的情况下，在由水平方向上长的导体形成的框体8接近的条件下，受到由框体8的反射影响，方向性则朝向框体8的相反一侧。
并且，本实施方式所涉及的辐射元件3是大致为0.25λ的单极天线，与框体8相对的水平部分的长度比较短，大致为0.25λ。因此，能够抑制因框体8的反射影响。
并且，在本实施方式所涉及的天线1，辐射元件3被形成在电路基板2上，电路基板2的至少一部分被配置成，在框体8的正面视中，侧面8c更靠框体8的内侧。
据此，在从正面8a一侧来看电视机10的情况下，由于天线1的至少一部分隐藏在框体8的背面8b一侧，因此能够进一步抑制天线1对电视机10的外观设计的影响。
并且，在本实施方式所涉及的天线1，辐射元件3以及无源元件6的至少一部分也可以被配置成，在框体8的正面视，比框体8的铅垂方向下侧的侧面8c(底面)更靠框体8的外侧(铅垂方向下侧)。
并且，本实施方式所涉及的电气设备的一个例子所示的电视机10具备天线1，以作为第一天线，天线1具有：辐射元件3，通过被提供的电力，辐射电磁波；以及无源元件，由导体形成，为了能够与辐射元件3进行电磁耦合，而被配置在辐射元件3的附近，且位于相对于包括辐射元件3的面大致垂直的面内。并且，电视机10进一步具备框体8，框体8具有正面8a和侧面8c，正面8a是设想为用户正对的面，侧面8c被设置在正面8a的周围。辐射元件3以及无源元件6的各自的至少一部分被配置成，在框体8的正面视中，超出侧面8c而位于框体8的外侧，在框体8的侧面视中，位于正面8a的后方，无源元件6被配置在比辐射元件3更靠正面8a一侧。
据此，电视机10实现与上述的天线1单体相同的效果。
并且，在本实施方式所涉及的电气设备的一个例子示出的电视机10还具备天线9，以作为第二天线，利用该天线9进行的通信会对利用天线1进行的通信产生干扰。天线1与天线9在与连结辐射元件3和无源元件6的线段大致正交的方向上尽可能地被相隔配置。
在这种情况下，天线9被设置在，从天线1来看时方向性小的方向。因此，能够提高天线1与天线9的隔离度，从而能够抑制内部相互干扰。
(实施方式2)
接着，利用图6～图11对实施方式2所涉及的天线1a进行说明。本实施方式所涉及的天线1a所具有的构成为，比上述实施方式1所涉及的天线1改善了天线间的隔离度，并且更小型化。
[2-1.天线的构成]
首先利用图6对本实施方式所涉及的天线1a的构成进行说明。
图6是示出本实施方式所涉及的天线1a的构成的斜视图。
本实施方式所涉及的天线1a的构成与上述实施方式1所涉及的天线1的构成的不同之处是，无源元件6a具有大致为C字形的形状之处，其余之处与上述实施方式1相同。并且，赋予了与图1至图5所示的符号相同的符号表示相同的构成要素，并省略其详细说明。
无源元件6a与上述实施方式1所涉及的无源元件6同样不被供给电力，是对从辐射元件3辐射的电磁波进行导波的元件。无源元件6a在电介质基板7上例如由铜箔等金属箔形成，全长L2大致为0.5λ，具有长度方向的端部开放的大致C字形(大致环状)的形状。无源元件6a具有大致C字形的形状，且以该大致C字形的形状的端部至辐射元件3的距离大于该大致C字形的形状的中央部至辐射元件3的距离的朝向而被配置。在本实施方式中，无源元件6a被配置成，长度方向的端部(开放端)相对于无源元件6a的具有大致0.25λ的长度的长度方向的中央部，被配置在辐射元件3的相反一侧，无源元件6a的长度方向的大致中央的位置接近于辐射元件3。换而言之，无源元件6a具有：在大致0.25λ的长度的Y轴方向上延伸的直线部；与该直线部的两端连接且在X轴方向的正的方向上延伸的正交部；以及与该正交部的端部连接，与上述直线部平行配置的折回部。通过采用具有以上这种形状的无源元件6a，从而能够缩小天线1a的Y轴方向上的尺寸，以使天线1a小型化。
接着，利用图7对无源元件6a中的电流分布进行说明。
图7示出了由本实施方式所涉及的无源元件6a激励的电流分布的概要。在图7中，各个图表示出了在无源元件6a的长度方向的各个位置上流动的电流的振幅。并且，在图7中，标记在无源元件6a的附近的箭头表示电流的朝向。如图7所示，由于无源元件6a的全长L2大致为0.5λ，在无源元件6a的中央位置，电流振幅为最大，开放端为最小。无源元件6a的电流振幅的最大位置，即从无源元件6a的开放端开始大致0.25λ的中央侧的部分接近辐射元件3，从而能够增强辐射元件3与无源元件6a的耦合。
[2-2.效果等]
接着，对将具有以上所述构成的本实施方式所涉及的天线1a固定到与上述实施方式1同样的电视机10的情况下的效果、以及各个特性的测量结果进行说明。
将无源元件6a配置成与辐射元件3接近，以便与辐射元件3进行电磁耦合，通过相对于辐射元件3而被配置到电视机10的框体8的正面8a侧，从而能够增强天线1a向框体8的正面8a侧的方向性。并且，通过增强天线1a向框体8的正面8a侧的方向性，从而向与其正交的电视机10的长度方向(Y轴方向)的方向性变小。在此，在电视机10，在将天线9配置成与天线1a在电视机10的长度方向相离的情况下，从天线1a来看时，天线9被设置在方向性小的方向，因此能够提高天线1a与天线9的隔离度。
并且，通过以下两个效果，本实施方式所涉及的天线1a与天线9的隔离度，比上述实施方式1所涉及的天线1与天线9的隔离度高。
第一、无源元件6a的长度方向的中央部沿着图6以及图7的Y轴方向配置，其长度方向的两端部向X轴方向弯折。因此，能够增大天线电流被激励的无源元件6a、与相对于无源元件6a而在Y轴方向相离配置的天线9的距离。通过该距离的增大，从而能够使天线1a与天线9隔离度增大。
第二、若有在X轴方向延伸的元件部分，则产生向Y轴方向的电磁波的辐射，如图7所示，在左右两个向X轴方向的正的方向延伸的部分，彼此的天线电流以相同的振幅成为逆位相。因此，从无源元件6a的左右两个向X轴方向的正方向延伸的部分分别辐射的电磁波被相互抵消，因此能够将从无源元件6a向Y轴方向的辐射抑制得较小。
通过这些效果，能够使天线1a与天线9的隔离度比上述实施方式1高。
以下，针对通过设置无源元件6a的方向性以及隔离度的改善效果，根据测量结果来进行说明。
首先，利用图8A以及图8B对天线1a的辐射图的测量结果进行说明。
图8A是示出在没有无源元件6a的情况下的天线1a的XY平面(水平面)上的水平极化波的方向性的辐射图。图8A的曲线31示出辐射图。
图8B是示出具备无源元件6a的情况下的天线1a的XY平面(水平面)中的水平极化波的方向性的辐射图。图8B的曲线32示出辐射图。
在此，设定+X方向(X轴方向的正的朝向)为朝向电视机10的正面8a一侧，将Y轴方向作为电视机10的框体8的长度方向。
如图8A以及图8B所示，通过添加无源元件6a，朝向电视机10的正面侧的增益改善了大约1dB，Y轴方向的增益变小。
接着，针对天线1a与天线9的隔离特性的测量结果，利用图9进行说明。
图9是示出天线1a与天线9的隔离特性的图表。在图9示出了，天线1a为基于Bluetooth(注册商标)规格的装置、天线9为基于无线LAN规格的装置的情况下的两者的隔离特性。图9所示的点划线的曲线41示出没有采用无源元件6a(以及无源元件6)的情况下的隔离特性，实线的曲线42示出采用了无源元件6a的情况下的隔离特性。并且，虚线的曲线43表示采用了无源元件6的情况下的隔离特性，即取代本实施方式所涉及的天线1a而采用上述实施方式1所涉及的天线1的情况下的隔离特性。
如图9所示，通过采用无源元件6a，在使用频带(2.40～2.48GHz)中，隔离度最大改善了30dB。
并且，在曲线42的2450MHz附近看到的隔离度高的位置，如本实施方式所涉及的天线1a所示，在将无源元件6a设定为大致C字形的形状时产生(想要对曲线42与曲线43进行比较)。
接着，利用图10对无源元件6a与辐射元件3的距离D1的设定范围进行说明。
图10是示出基于本实施方式所涉及的天线1a中的无源元件6a的增益的变化量的图表。在图10中示出了，将距离D1设为参数，天线1a中基于无源元件6a的向框体8的正面8a侧的增益的变化量。即，在图10中示出了，在天线1a，基于没有采用无源元件6a的构成的增益、以及基于采用无源元件6a的构成的增益的差。图10的横轴示出距离D1针对有效波长λ的比，纵轴示出针对没有采用无源元件6a的构成的增益的变化量。在此，无源元件6a与电视机10的框体8的距离D3为5mm(0.04λ)。
如图10所示，在距离D1为小于0.02λ的情况下，或者在超过或0.25λ的情况下，增益的变化量成为负或成为零，不能得到基于无源元件6a的增益的改善效果。作为主要原因可以考虑到，若无源元件6a与辐射元件3的距离D1过大，则两者的耦合度变小，天线电流不会分布到无源元件6a。并且，无源元件6a为了作为导波器来进行工作，比起辐射元件3的电流而言，需要使由无源元件6a激励的电流的位相行进，然而在无源元件6a与辐射元件3的距离近的情况下，无源元件6a与辐射元件3的电流的位相差变小。因此可以考虑到无源元件6a不将作为导波器来工作。
如以上所述，优选为，无源元件6a与辐射元件3的距离D1大致在0.02λ以上0.25λ以下。并且，该距离D1的最佳范围也是在采用了具有大致C字形以外的形状的无源元件(例如，上述实施方式1所涉及的无源元件6)的情况下的优选范围。
接着，利用图11对无源元件6a与电视机10的框体8的距离D3的设定范围进行说明。
图11是示出本实施方式所涉及的天线1a中的基于无源元件6a的增益的变化量的图表。在图11中示出了，将距离D3设为参数，在天线1a中通过采用无源元件6a而向框体8的正面8a一侧的增益的变化量。即，在图11中示出了，在天线1a，基于没有采用无源元件6a的构成的增益、与基于采用了无源元件6a的构成的增益的差。图11的横轴示出距离D3相对于有效波长λ的比，纵轴示出相对于没有采用无源元件6a的构成的增益的变化量。在此，对框体8为由导体形成的情况下的增益进行测量。并且，无源元件6a与辐射元件3的距离D1为2.5mm(0.02λ)。
如图11所示，在距离D3小于0.02λ的情况下，增益的变化量为负，没有通过追加无源元件6a而产生的改善效果。这是因为，通过无源元件6a与电视机10的框体8的距离D3接近，从而推测到从无源元件6a再次辐射的电磁波由框体8反射，因此方向性朝向电视机10的正面侧以外。
根据以上所述，无源元件6a与框体8的距离D3优选为大致0.02λ以上。并且，该距离D3的最佳范围也是在采用了具有大致C字形以外的形状的无源元件(例如，上述实施方式1所涉及的无源元件6)的情况下所希望的范围。
关于以上所述的本实施方式所涉及的天线1a的构成以及效果进行以下的总结。
在本实施方式所涉及的天线1a，无源元件6a具有大致C字形的形状，并且无源元件6a被配置的朝向是，大致C字形的形状的端部至辐射元件3的距离，比大致C字形的形状的中央部至辐射元件3的距离大。并且，无源元件6a的长度方向的端部被无源元件6a的长度方向的中央部被配置在靠框体8的正面8a一侧。
据此，由于无源元件6a的长度方向的尺寸被缩小，因此能够使天线1a小型化。并且，无源元件6a向框体8的正面8a侧的方向性得到了进一步的改善。并且，在无源元件6a的长度方向(在本实施方式中为电视机10的长度方向)存在被相隔配置的其他的天线9的情况下，天线1a与天线9的隔离度得到了改善。
并且，在本实施方式所涉及的天线1a，无源元件6a与辐射元件3的距离D1为大致0.02λ以上0.25λ以下。
据此，由于无源元件6a与辐射元件3电磁耦合，在无源元件6a上存在比辐射元件3的位相行进了的天线电流的分布。因此，能够由无源元件6a对从辐射元件3辐射的电磁波进行导波。并且，在本实施方式中，由于无源元件6a比辐射元件3被配置在框体8的正面8a一侧，因此能够增强向框体8的正面8a侧的方向性。
并且，在本实施方式所涉及的天线1a，从无源元件6a的长度方向的两端部大致0.25λ的中央侧的中央部、与辐射元件3的距离D1为，大致0.02λ以上0.25λ以下。
据此，由于无源元件6a的电流振幅的最大位置(即，从无源元件6a的开放端向中央侧0.25λ的部分)与辐射元件3接近，因此能够增强辐射元件3与无源元件6a的耦合。
并且，在本实施方式所涉及的天线1a，框体8与无源元件6a的距离D3为大致0.02λ以上。
据此，即使在框体8由导体形成的情况下，也能够增强天线1a向框体8的正面8a侧的方向性。
(实施方式3)
接着，利用图12对实施方式3所涉及的天线1b进行说明。本实施方式所涉及的天线1b在辐射元件3等配置中与上述各个实施方式所涉及的天线不同。
图12是示出将本实施方式所涉及的天线1b设置到电视机10的框体8的侧面8c(底面)的构成的侧面图。并且，在图12对于与图1至图11所示的符号相同之处赋予相同的符号，且示出相同的构成要素，因此省略其详细说明。
如图12所示，本实施方式所涉及的天线1b与上述各个实施方式相同，被收纳在外壳16b内，并包括电路基板2、辐射元件3、底样4、无源元件6a、电介质基板7。
外壳16b与上述各个实施方式1所涉及的外壳16同样，是由树脂等绝缘部件形成的容器，其形状与外壳16不同。并且，在图12中为了对天线1b的各个元件的配置进行说明，对外壳16b仅以虚线示出其轮廓。
无源元件6a是与上述实施方式2所涉及的无源元件6a相同的无源元件。
本实施方式所涉及的天线1b如图12所示，关于将电路基板2配置成与电视机10的框体8的侧面8c(底面)平行之处，与上述各个实施方式不同。
在本实施方式所涉及的天线1b，电路基板2、辐射元件3以及无源元件6a大致被构成在同一平面上，无源元件6a比辐射元件3被配置在电视机10的框体8的正面8a一侧。
在本实施方式所涉及的天线1b，由于电路基板2位于电视机10的框体8的侧面8c(底面)，因此具有不向背面8b方向突出的优点。
并且，比起辐射元件3而言，无源元件6a被配置成靠近框体8的正面8a一侧，这种位置关系与上述各个实施方式没有变化，因此能够增强向框体8的正面8a侧的方向性。
(实施方式4)
接着，利用图13～图15对实施方式4所涉及的天线1c进行说明。本实施方式所涉及的天线1c主要在无源元件以及外壳的构成上与上述各个实施方式所涉及的天线不同。
图13是示出本实施方式所涉及的天线1c的外观的斜视图。
图14是示出本实施方式所涉及的天线1c的主要部分的斜视图。并且，在图14中为了示出天线1c的主要部分，示出除去外壳16c之后的状态下的天线1c的斜视图。
图15是示出对配置了本实施方式所涉及的天线1c的辐射元件3以及无源元件6c的部分进行放大的截面图。图15示出了图13的XVI-XVI截面。并且，图15以虚线示出了固定了天线1c的框体8。
并且，在图14以及图15中，为了明确辐射元件3的位置，示出的辐射元件3的厚度比实际的大。
如图13所示，本实施方式所涉及的天线1c具备：外壳16c、无源元件6c、以及电路基板2c。如图14所示，天线1c进一步具备被设置在电路基板2c上的辐射元件3、底样4以及连接器20。
外壳16c是支承电路基板2c以及无源元件6c的支承部件，例如由树脂等绝缘部件形成。在本实施方式中，外壳16c如图13所示，具备与无源元件6c一体成型的板状部164、以及被配置在与电路基板2c的边缘的三个边对应的位置上的箱状部162。在外壳16c形成有由板状部164和箱状部162围起的矩形的开口，在该矩形的开口安装电路基板2c。
本实施方式所涉及的由箱状部162和板状部164构成的外壳16c与无源元件6c被一体成型。外壳16c例如通过插入成型来形成。即，在无源元件6c的周围注入熔化树脂，该熔化树脂通过在成型模具内硬化，从而在形成外壳16c的同时，无源元件6c与外壳16c被一体成型。
无源元件6c与上述各个实施方式所涉及的各个无源元件同样，是与辐射元件3电磁耦合，通过天线电流的激励，而对电磁波进行导波的元件。本实施方式所涉及的无源元件6c由大致C字形的板状的导体构成，不是实施方式1所涉及的无源元件6那样在电介质基板上形成的金属箔。无源元件6c例如也包括铜或各种合金，由金属制的板金构成，通过冲压加工等而被成型。通过利用由这种板状的导体构成的无源元件6c来进行上述的插入成型，从而能够容易地对无源元件6c与外壳16c进行一体成型。
无源元件6c如图14以及图15所示，被配置在与辐射元件3相距距离(最接近距离)D1的位置。该距离D1与实施方式1同样，只要大致为0.02λ以上0.25λ以下即可。
电路基板2c是与实施方式1所涉及的电路基板2相同的基板。在电路基板2c与实施方式1所涉及的电路基板2同样，被设置有辐射元件3、以及底样4。而且，在本实施方式所涉及的电路基板2c设置了连接器20。在连接器20连接有例如被设置在电气设备的插头。电路基板2c经由连接器20，与电气设备之间进行信号的收发。并且，电路基板2c也可以通过连接器20，接受从电气设备供给的电力。
关于电路基板2c被安装到外壳16c的方法没有特殊的限定，例如可以利用粘着剂将电路基板2c安装到外壳16c。据此，被设置在电路基板2c的辐射元件3由外壳16c支承，而与无源元件6c形成为一体。据此，能够使辐射元件3与无源元件6c的相对位置稳定。
并且也可以是，在电路基板2c上预先准备小孔，同时从外壳16c竖立与该孔吻合的插脚，在安装完基板后，通过热消去插脚的头并进行固定，也就是说可以通过热铆接的方法将电路基板2c固定到外壳16c。并且，关于将电路基板2c安装到外壳16c的方法，还可以是采用盖状的树脂部件，进一步从外侧盖住来固定。
本实施方式所涉及的天线1c例如图15所示，被固定在电视机等框体8。在本实施方式所涉及的天线1c，能够将无源元件6c配置到外壳16c的板状部164的底面(Z轴方向负侧的面)。即，能够将无源元件6c配置到板状部164的离框体8的侧面(底面)8c远的一侧的面。因此，即使板状部164与金属制的框体8的侧面8c接触，无源元件6c也不会与框体8的侧面8c直接接触。
在此，针对本实施方式所涉及的天线1c的效果，对实施方式1所涉及的天线1进行比较说明。如实施方式1所涉及的天线1，在无源元件6被设置在电介质基板7的框体8一侧的主面的情况下，如图4所示，为了不使无源元件6与框体8接触，并且使其发挥天线性能，则需要确保规定的间隔。为此，为了放置与框体8的接触，需要将电介质基板7配置到与框体8相距充分的距离的位置。并且，在本实施方式所涉及的天线1c，在被固定到框体8时，能够使板状部164与框体8的侧面8c接触。并且，能够在确保与框体8具有同等间隔的状态下，降低天线1c从侧面8c突出的高度(即，从侧面8c突出的部分在Z轴方向上的长度)。因此，能够将天线1c固定到从框体8的正面来看不显眼的位置。并且，通过本实施方式，由于采用了插入成型等方法，因此能够容易地使无源元件6c与外壳16c一体化。并且，无源元件6c与外壳16c的一体化也可以通过插入成型以外的方法来实现。例如，可以预先在板状的无源元件6c准备小孔，从外壳16c竖立吻合该孔的插脚，并通过热铆接的方法，将无源元件6c固定到外壳16c。
(其他的实施方式)
如以上所述，作为本申请公开的技术的例子，对实施方式1～4进行了说明。但是，本申请中的技术并非受这些所限，进行了恰当的变更、替换、附加、省略的实施方式也能够适用。并且，能够对上述实施方式1～4所说明的各个构成要素进行组合来形成新的实施方式。
例如，在上述各个实施方式中，作为无源元件的形状，举例示出了直线状以及大致C字形的形状，无源元件的全长L2只要大致为0.5λ，也可以是迂回形状，或者是对直线形状的一部分进行了迂回的形状。并且，作为大致C字形的形状，虽然举例示出了图7等所示的形状，不过，大致C字形的形状并非受此所限。例如，也可以是图16A以及图16B所示的形状。图16A以及图16B分别示出了具有大致C字形的形状的无源元件6d以及6e的概略形状。并且，图16A以及图16B所示的无源元件6d以及6e的全长L2也是大致0.5λ。图16A所示的无源元件6d与图7等所示的例子的不同之处是，在长度方向的两端部不具备与长度方向的中央部平行的折回部。并且，图16B所示的无源元件6e与图7等所示的例子的不同之处是，在长度方向的两端部附近，以规定的曲率弯曲。即使采用图16A以及图16B所示的形状的无源元件，也能够得到与上述实施方式2同样的效果。
并且，关于辐射元件3的形状，只要能够作为大致0.25λ的长度的辐射元件来工作，也可以是板状单极或逆F天线。
并且，在实施方式1～3，虽然将无源元件以铜箔制作在电介质基板7上，不过也可以通过涂层或金属汽相淀积来制作，还可以利用板金来制作无源元件。并且，无源元件也可以通过在外壳16或16b进行涂层或金属汽相淀积来制作。并且，在实施方式4，虽然以板金制作了无源元件，也可以利用铜箔等金属箔来制作。并且，即使在实施方式4，也可以通过涂层或金属汽相淀积来制作无源元件。
并且，在上述各个实施方式中，作为固定天线的对象电气设备，举例示出了电视机10，不过电气设备并非受此所限，只要是具备具有正面以及背面的框体的电气设备，也可以是空调、微波炉等其他的电气设备。
如以上所述，作为本申请举例示出的技术，对实施方式进行了说明。为此提供了附图以及详细的说明。
因此，在附图以及详细说明中所记载的构成要素中，不仅包括了不是为了解决课题而必需的构成要素，而且也包括了为了解决课题而所必需的构成要素。因此，不能就这些非必需的构成要素的附图以及详细说明，而一意地认为这些非必需的构成要素是必需的。
并且，上述的实施方式均为针对本申请的技术的举例示出，因此能够对权利要求的范围或与其等同的范围进行各种变换、替换、附加、省略等。
本申请为具有框体的电气设备，能够适用于与框体的正面侧的无线终端进行通信的电气设备。具体而言，本申请能够适用于电视机、个人电脑中的显示器、微波炉、空调等。
符号说明
1、1a、1b、1c、9 天线
2、2c 电路基板
3 辐射元件
4 底样
6、6a、6c、6d、6e 无源元件
7 电介质基板
8 框体
8a 正面
8b 背面
8c 侧面(底面)
10 电视机
11 图像显示装置
16、16b、16c 外壳

Claims (12)

1.一种天线，具备：
辐射元件，该辐射元件由导体形成，通过被提供的电力，辐射电磁波；以及
无源元件，该无源元件由导体形成，被配置在所述辐射元件的附近，以便与所述辐射元件电磁耦合，并且该无源元件被配置在，相对于包括所述辐射元件的面呈垂直的面内，
所述无源元件具有C字形的形状，且所述无源元件被配置的朝向为，从所述C字形的形状的端部到所述辐射元件的距离，比从所述C字形的形状的中央部到所述辐射元件的距离大。
2.如权利要求1所述的天线，
所述辐射元件具有L字形的形状。
3.如权利要求1所述的天线，
所述天线进一步具备电路基板，所述辐射元件以及底样被形成在该电路基板，
所述底样被形成在包括所述辐射元件的面内。
4.如权利要求1所述的天线，
所述无源元件由板状的导体构成。
5.如权利要求1所述的天线，
所述无源元件是被形成在电介质基板的导电图案。
6.如权利要求1所述的天线，
在所述电磁波的有效波长为λ时，
所述辐射元件的长度为0.25λ，
所述无源元件的长度为0.5λ。
7.如权利要求1所述的天线，
在所述电磁波的有效波长为λ时，
所述无源元件的中央部与所述辐射元件的距离为，0.02λ以上0.25λ以下。
8.如权利要求3所述的天线，
支承所述电路基板的支承部件与所述无源元件被形成为一体，
所述辐射元件由所述支承部件支承，而与所述无源元件被形成为一体。
9.如权利要求1所述的天线，
所述天线被固定在具备框体的电气设备，所述框体具有正面以及侧面，所述正面是设想为用户正对的面，所述侧面是被设置在所述正面的周围的面，
所述辐射元件以及所述无源元件的各自的至少一部分被配置成，在所述框体的正面视中超出所述侧面位于所述框体的外侧，并且在所述框体的侧面视中被配置在所述正面的后方，
与所述辐射元件相比，所述无源元件被配置所述正面一侧。
10.如权利要求9所述的天线，
在所述电磁波的有效波长为λ时，
所述框体与所述无源元件的距离为0.02λ以上。
11.一种电气设备，
该电气设备具备第一天线以及框体，
所述第一天线具有：
由导体形成的辐射元件，通过被提供的电力，辐射电磁波；以及
由导体形成的无源元件，被配置在所述辐射元件的附近，以便与所述辐射元件电磁耦合，并且该无源元件被配置在，相对于包括所述辐射元件的面呈垂直的面内，
所述框体具有正面以及侧面，所述正面是设想为用户正对的面，所述侧面是被设置在所述正面的周围的面，
所述辐射元件以及所述无源元件的各自的至少一部分被配置成，在所述框体的正面视中超出所述侧面位于所述框体的外侧，并且在所述框体的侧面视中被配置在所述正面的后方，
与所述辐射元件相比，所述无源元件被配置在所述正面一侧，
所述无源元件具有C字形的形状，且所述无源元件被配置的朝向为，从所述C字形的形状的端部到所述辐射元件的距离，比从所述C字形的形状的中央部到所述辐射元件的距离大。
12.如权利要求11所述的电气设备，
所述电气设备进一步具备第二天线，利用该第二天线进行的通信会对利用所述第一天线进行的通信产生干扰，
所述第一天线与所述第二天线，在与连结所述辐射元件和所述无源元件的线段正交的方向上被相隔而置。
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