CN107112634A - 天线装置以及通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明的天线装置具备连接至共通的供电点的高频带用天线元件以及低频带用天线元件，并用一个供电点进行供电，在该天线装置中，抑制低频带用天线元件在高频带中因不必要的谐振所带来的影响。其包括：连接至公共的供电点(FP)的高频带用天线元件(11)以及低频带用天线元件(12)；连接在低频带用天线元件(12)与供电点(FP)之间的天线缩短用电感器(14)；以及与天线缩短用电感器(14)并联连接的电容器(15)。

Description

天线装置以及通信装置

技术领域

本发明涉及在一个供电点对高频带用天线元件与低频带用天线元件进行连接的、与多频带相对应的天线装置，以及具备该天线装置的通信装置。

背景技术

以往，作为天线的宽频带化的一个技术，存在利用电感器使天线的元件长度缩短的方法。例如，专利文献1中示出了下述方法，即：构成为将带抽头的电感器连接至天线元件、并能用开关对抽头进行选择，通过选择抽头来切换天线元件的缩短率，从而使天线的谐振频率可变。

此外，作为天线的多频带化的一个技术，存在通过公共的供电点对与多个频带相对应的天线进行供电的方法。例如在专利文献2中示出了具有单一的供电点、并能在两个频带中进行动作的所谓二分叉结构的双频带天线。该专利文献2的天线装置中，在高频带用天线元件的供电点部侧的端部到开放端部之间插入连接有阻抗匹配部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001－344574号公报

专利文献2：日本专利特开2010－10960号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，移动电话的频率正渐渐趋于宽频带化，对于终端侧的天线，特别要求低频带侧(以下，称为“低频带”)的宽频带化。然而，搭载于移动电话终端的天线的设置空间非常有限，需要使低频带侧的天线小型化、并使其宽频带化。

此外，由于不得不与高频带侧(以下，称为“高频带”)也相对应，因此，一般情况下，通常连接低频带用天线元件与高频带用天线元件从而以1feed(1feed：一次供电)的方式来进行供电。

在专利文献1所示的天线装置中，通过用开关等对电感值进行切换，从而能对天线元件的缩短率进行切换。然而，若将该结构应用于低频带用天线元件，构成为将高频带用天线元件连接至低频带用天线元件从而以1feed的方式进行供电，则可能会发生在高频带的频率，低频带用天线元件因3/4波长谐振而发生激振(以下，称为“3/4λ谐振”)的情况。由于该低频带用天线元件的3/4λ谐振，导致在低频带用天线元件中产生损耗，因此高频带的天线效率变差。

在专利文献2所示的天线装置中，将高频带用天线元件与低频带用天线元件连接至公共的供电点，并将LC谐振电路插入至高频带用天线元件。该LC谐振电路在高频带中为容性，高频带用天线元件在高频带中发生谐振。上述LC谐振电路在低频带中为感性，高频带用天线元件在低频带中发生谐振。即，通过使高频带用天线元件在高频带·低频带这两方中发生谐振，来实现低频带的宽频带化。然而，即使是该结构，低频带用天线元件也会在高频带中因3/4λ谐振而被激振，无法防止高频带中的效率变差。

本发明的目的在于提供一种天线装置，该天线装置具备连接至公共的供电点的、高频带用天线元件以及低频带用天线元件，并用一个供电点进行供电，在该天线装置中，抑制了低频带用天线元件在高频带中因不必要的谐振所带来的影响。此外，本发明的目的还在于提供一种具备该天线装置的通信装置。

解决技术问题的技术方案

(1)本发明的天线装置，其特征在于，包括：连接至公共的供电点的高频带用天线元件以及低频带用天线元件；连接在所述低频带用天线元件与所述供电点之间的天线元件缩短用的电感器(以下，称为“天线缩短用电感器”)；以及与所述天线缩短用电感器并联连接的电容器。

通过上述结构，电感器与电容器的并联电路在高频带中为容性，低频带用天线元件的3/4波长谐振的频率能比高频带的频带要高。因此，低频带用天线元在高频带中不发生3/4波长谐振，损耗减少，从而能防止高频带中的效率变差。此外，即使在高频带的频带内，低频带用天线元件发生3/4λ谐振的情况下，由于高频带的电流不仅通过天线缩短用电感器，还通过电容器，因此能降低在天线缩短用电感器中产生的损耗。

(2)优选具备呈面状扩展的接地导体，且所述高频带用天线元件以及所述低频带用天线元件形成在接近所述接地导体的边缘的非接地区域中。在该结构的天线装置中，因不必要的谐振电流流过接地导体而导致高频带的天线效率的降低变得显著，然而根据上述(1)所记载的结构，即使接地导体接近高频带用天线元件以及低频带用天线元件，也能提高上述损耗降低效果。此外，利用流过接地导体的所需的电流，接地导体起到作为辐射元件的一部分的作用，从而提高天线效率。

(3)优选所述天线缩短用电感器由串联连接的多个电感器构成，并具备对通向所述多个电感器的电流路径进行切换的开关。由此，通过对上述电感器的电感进行切换，来对低频带用天线元件的缩短率进行切换，从而能使低频带中的谐振频率覆盖较大的范围。

(4)在上述(3)中，优选所述电容器的至少一部分构成在所述开关中。由此，除了开关以外能省略附加的电容器，从而能削减安装面积，并实现小型化。

(5)在上述(3)(4)中，优选所述多个电感器配置为呈弯曲状(meander form)。由此，连接电容器的路径长度变短，电容器的自身的谐振频率变高。由此能提高效率改善效果。

(6)在上述(3)(4)中，优选所述多个电感器配置为呈螺旋状。由此，连接电容器的路径长度变短，电容器的自身谐振频率变高，从而能提高效率改善效果。

(7)本发明的通信装置，其特征在于，包括：上述(1)至(6)的任一项所记载的天线装置；以及与该天线装置相连接的通信电路。

发明效果

根据本发明，低频带用天线元件在高频带中的不必要谐振被抑制，损耗减少，从而能防止高频带中的天线效率的变差。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的天线装置101的电路图。

图2是天线装置101的立体图。

图3是示出印刷布线板9上的导体图案与贴片天线21的连接部的结构的部分立体图。

图4(A)是示出本实施方式的天线装置的电流强度的分布的图，图4(B)是示出比较例的天线装置的电流强度的分布的图。

图5是关于本实施方式的天线装置101与比较例的天线装置的、天线效率的特性图。

图6是实施方式2所涉及的天线装置102的电路图。

图7(A)(B)是示出连接在实施方式3所涉及的天线装置的低频带用天线元件与供电点之间的、天线缩短用电感器14以及电容器15的连接结构的图。

图8是示出相对于印刷布线板9的电容器以及四个电感器的安装结构的示例的四面图。

图9是实施方式4所涉及的天线装置104的电路图。

图10是实施方式5所涉及的通信装置205的框图。

图11是示出低频带用天线元件12在发生3/4λ谐振状态下的、流过高频带用天线元件11与低频带用天线元件12的电流的分布的参考图。

具体实施方式

《实施方式1》

图1是实施方式1所涉及的天线装置101的电路图。图2是天线装置101的立体图。天线装置101包括高频带用天线元件11与低频带用天线元件12。高频带用天线元件11以及低频带用天线元件12连接至公共的供电点FP。在低频带用天线元件12与供电点FP之间连接有天线缩短用电感器14。此外，天线缩短用电感器14与电容器15并联连接。

在本发明中，高频带为大约1.5GHz以上的频带，低频带为大约1GHz以下的频带。

另外，此处，天线缩短用电感器具有使天线的元件长度变化的功能，而并非对天线元件的物理上的长度进行改变。

具体的结构例如图2所示。该示例中，在长方体形状的电介质基材10的表面形成有导体图案11a、11b、11c与导体图案12a、12b、12c。利用电介质基材10、导体图案11a、11b、11c、以及导体图案12a、12b、12c来构成贴片天线21。

利用上述导体图案11a、11b、11c与电介质基材10来构成高频带用天线元件，并利用导体图案12a、12b、12c与电介质基材10来构成低频带用天线元件。

在印刷布线板9形成有接地导体13。在该印刷布线板9的接地导体非形成区域(非接地区域)A上搭载有贴片天线21。

导体图案11a、11b、12a、12b形成在电介质基材10的上表面，导体图案11c、12c形成在电介质基材10的侧面。在贴片天线21搭载于印刷布线板9的状态下，形成于印刷布线板9的导体图案与导体图案11c、12c相连接。

图3是示出印刷布线板9上的导体图案与贴片天线21的连接部的结构的部分立体图。其中，视角与图2不同。在印刷布线板9上形成有导体图案11d、11e、12d、12e。导体图案11d与贴片天线的导体图案11c的端部相连接。此外，导体图案12d与贴片天线的导体图案12c的端部相连接。

在导体图案12d与导体图案12e之间分别安装有天线缩短用电感器14以及电容器15。即，天线缩短用电感器14以及电容器15的并联电路在导体图案12d与导体图案12e之间串联连接。

导体图案11e与导体图案12e在供电点FP进行公共连接。在供电点FP与接地导体13之间连接有供电电路(参照图1中的20)。在图3中省略了供电电路的图示。另外，在供电点FP与接地导体13之间安装有阻抗匹配用的贴片电感器16。

本实施方式的天线装置101中，电感器14与电容器15的并联电路在高频带中为容性，低频带用天线元件12的3/4λ谐振的频率能比高频带的频带要高。

因此，低频带用天线元12在高频带中不发生3/4λ谐振。其结果是，高频带中的损耗减少，能防止高频带中的效率变差。

接着，示出本实施方式的天线装置的特性与比较例的天线装置的特性。图4(A)是示出本实施方式的天线装置的电流强度的分布的图，图4(B)是示出比较例的天线装置的电流强度的分布的图。均为高频带(2.14GHz)中的模拟结果。对于模拟模型，将图2中各部分的尺寸设定为如下所述的值。

W：70mm

L：120mm

D：10mm

H：7mm

比较例的天线装置在下述这点上与本实施方式的天线装置不同，即：不具备电容器15。

如图4(B)所示，比较例的天线装置中，低频带用天线元件12因3/4λ谐振而发生激振。由于该低频带用天线元件12的3/4λ谐振，导致相对于辐射电极反相的电流流过(漏电至)接地导体13(图中以X表示的部分)。因此，因由流过接地导体13的电流形成的电磁场与由流过天线元件12的电流形成的电磁场，电磁场相互抵消。因此，高频带中的天线效率较低。与此相对，如图4(A)所示，本实施方式的天线装置中，低频带用天线元件12不发生3/4λ谐振。因此，没有相对于辐射电极反相的电流流过(漏电至)接地导体13，抑制了高频带的效率降低。此外，利用流过接地导体的相对于辐射电极不为反相的电流，接地导体起到作为辐射元件的一部分的作用，从而提高天线效率。

由低频带用天线元件12的3/4λ谐振所引起的损耗增加也会因下述的作用而产生。图11是示出低频带用天线元件12在发生3/4λ谐振状态下的、流过高频带用天线元件11与低频带用天线元件12的电流的分布的图。图11中的虚线示出电流强度。由该图11明确可知，天线缩短用电感器14位于低频带用天线元件12的3/4λ谐振电流的电流强度较强的位置，即在天线缩短用电感器14中有较大的电流流过，因此在天线缩短用电感器14中产生较大的损耗。

图5是关于本实施方式的天线装置101与比较例的天线装置的天线效率的特性图。比较例中，在2.14GHz中天线效率明显下降。这是由于不必要的谐振电流流过上述接地导体13、以及在低频带用天线元件12中产生的3/4λ谐振电流流过天线缩短用电感器14所引起的。

根据本实施方式，上述接地导体13中没有流过不必要的谐振电流，此外，在天线缩短用电感器14中没有电流集中，因此能在高频带中得到较高的天线效率。

《实施方式2》

图6是实施方式2所涉及的天线装置102的电路图。本实施方式中，天线缩短用电感器14由串联连接的多个电感器14a、14b、14c、14d构成。具备对通向多个电感器14a、14b、14c、14d的电流路径进行切换的开关SW。其他结构如实施方式1所示。

通过对图6所示的开关SW进行切换，从而能对天线缩短用电感器14的电感进行变更。因此，通过开关SW的切换，从而能对低频带用天线元件的缩短效果进行控制。由此，对低频带用天线元件12的谐振频率进行切换，从而能实现低频带中的宽频带化。

《实施方式3》

图7(A)、(B)是示出连接在实施方式3所涉及的天线装置的低频带用天线元件与供电点之间的天线缩短用电感器14以及电容器15的连接结构的图。均通过四个电感器14a、14b、14c、14d的串联连接电路来构成天线缩短用电感器14。该天线缩短用电感器14以及电容器15的连接结构适用于实施方式2所示的天线装置。

图7(B)所示的示例中，四个电感器14a、14b、14c、14d配置为呈弯曲状。由此，连接电容器15的路径长度变短，用于连接电容器15的路径的电感降低。其结果是，电容器与上述路径的自身谐振频率变高。由此，示出电感器14与电容器15的并联电路为容性的频带会变宽，从而能在更宽的频带中得到效率改善效果。

图8是示出相对于印刷布线板9的电容器以及四个电感器的安装结构的示例的四面图。印刷布线板9的结构如实施方式1中的图2所示。

图8所示的示例中，电感器14a-14b之间、电感器14c-14d之间分别通过形成于印刷布线板9的通孔导体相连接，电感器14b-14c之间通过印刷布线板9背面的导体图案相连接。由此，四个电感器14a、14b、14c、14d配置为呈螺旋状。由此，不仅是相对于天线缩短用电感器的电容器15的连接路径长度变短，四个电感器14a、14b、14c、14d的连接路径长度也变短。由此，示出天线缩短用电感器(14a、14b、14c、14d)与电容器15的并联电路为容性的频带会变宽，从而能在更宽的频带中得到效率改善效果。

《实施方式4》

图9是实施方式4所涉及的天线装置104的电路图。本实施方式中，天线缩短用电感器14由串联连接的多个电感器14a、14b、14c、14d构成。具备对通向多个电感器14a、14b、14c、14d的电流路径进行切换的开关SW。与实施方式2不同，本实施方式中，将开关SW中所产生的电容用作为与天线缩短用电感器14并联连接的电容器。即，通过开关SW的一部分来构成电容器。其他结构如实施方式2所示。

开关SW为FET开关IC，端子Eo与端子Ea、Eb、Ec、En的任一个选择性地进行导通。在非选择状态的端子与端子Eo之间产生电容。例如，在选择了端子Ea时，产生电容器15b、15c。此外，例如在选择了端子En时，产生电容器15a、15b、15c。

由此，除了开关SW以外能省略附加的电容器，从而能削减安装面积，并实现小型化。

另外，也可以确定SW内部的结构，使得通过在开关IC的内部设置电容形成图案，来使在上述非选择状态的端子中产生的电容(关闭电容)积极地变大。

此外，也可以将与天线缩短用电感器14并联连接的电容器的一部分而非全部构成在开关SW中。

另外，在电容器15所引起的、向低频带用天线元件12的3/4λ谐振的频率的高频带进行偏移的偏移量较小的情况下，也可能发生以下情况：即，高频带的频带内，低频带用天线元件12发生3/4λ谐振。然而，即使在该情况下，由于高频带的电流不仅通过天线缩短用电感器14，还通过电容器，因此能降低在天线缩短用电感器14中产生的损耗。因此，高频带中的损耗减少，能防止高频带中的效率变差。

《实施方式5》

实施方式5中，示出通信装置的示例。

图10是实施方式5所涉及的通信装置205的框图。该通信装置205例如为移动电话终端。天线装置101的结构与实施方式1所示的天线装置101相同。天线装置101与分波/切换电路71相连接。在RFIC76与接收滤波器72之间设置有低噪声放大器74，在RFIC76与发送滤波器73之间设置有功率放大器75。基带IC77与RFIC76、显示装置78相连接。分波/切换电路71、接收滤波器72、发送滤波器73、低噪声放大器74以及功率放大器75构成为一个RF前端电路(一个模块器件)70。上述结构要素设置在壳体80内。RF前端电路70以及RFIC76为本发明所涉及的“通信电路”的示例。

例如在设置图6所示的天线装置102以取代图10所示的天线装置101的情况下，利用基带IC77或RFIC76对开关SW进行切换。

最后，上述实施方式的说明的所有内容均为举例表示，而不是限制性的。对本领域技术人员而言能进行适当的变形及变更。例如，不同的实施方式中所示的结构可以进行部分置换或者组合。本发明的范围由权利要求的范围来表示，而并非由上述实施方式来表示。而且，本发明的范围还包括与权利要求的范围等同的意思及范围内的所有变更。

标号说明

FP 供电点

SW 开关

9 印刷布线板

10 电介质基材

11 高频带用天线元件

11a、11b、11c、11d、11e 导体图案

12 低频带用天线元件

12a、12b、12c、12d、12e 导体图案

13 接地导体

14 天线缩短用电感器

14a、14b、14c、14d 电感器

15 电容器

16 贴片电感器

15a、15b、15c 电容器

21 贴片天线

70 RF前端电路

71 分波/切换电路

72 接收滤波器

73 发送滤波器

74 低噪声放大器

75 功率放大器

76 RFIC

77 基带IC

78 显示装置

80 壳体

101、102、104 天线装置

Claims (7)

1.一种天线装置，其特征在于，包括：

连接至公共的供电点的高频带用天线元件以及低频带用天线元件；连接在所述低频带用天线元件与所述供电点之间的天线缩短用电感器；以及与所述天线缩短用电感器并联连接的电容器。

2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

具备呈面状扩展的接地导体，所述高频带用天线元件以及所述低频带用天线元件形成在接近所述接地导体的边缘的非接地区域。

3.如权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，

所述天线缩短用电感器由串联连接的多个电感器构成，并具备对通向所述多个电感器的电流路径进行切换的开关。

4.如权利要求3所述的天线装置，其特征在于，

所述电容器的至少一部分构成在所述开关中。

5.如权利要求3或4所述的天线装置，其特征在于，

所述多个电感器配置为呈弯曲状。

6.如权利要求3或4所述的天线装置，其特征在于，

所述多个电感器配置为呈螺旋状。

7.一种通信装置，其特征在于，包括：

天线装置；以及与所述天线装置相连接的通信电路，在该通信装置中，所述天线装置为权利要求1至6的任一项所述的天线装置。