CN109716587A - 天线装置、以及无线通信装置 - Google Patents

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CN109716587A CN201880003596.7A CN201880003596A CN109716587A CN 109716587 A CN109716587 A CN 109716587A CN 201880003596 A CN201880003596 A CN 201880003596A CN 109716587 A CN109716587 A CN 109716587A
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古贺洋平
山城尚志
甲斐学
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Abstract

本发明提供结构简单的天线装置、以及无线通信装置。天线装置包括：接地平面，具有端边；金属部件，沿着上述接地平面的端边配置；第一连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；第二连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；以及供电元件，具有供电点，在上述第一连接线路与上述第二连接线路之间从上述供电点沿着上述金属部件延伸，并与上述金属部件电磁耦合。

Description

天线装置、以及无线通信装置
技术领域
本发明涉及天线装置、以及无线通信装置。
背景技术
从以往存在一种天线装置，包括：供电元件；无源元件，能够与上述供电元件高频耦合，基板，生成上述供电元件以及上述无源元件的电影像；切换单元，对于上述无源元件的预先决定的多个切换位置的每一个，切换使该切换位置和上述基板短路的短路状态和使该切换位置开放的开路状态(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2010－028521号公报
然而，以往的天线装置通过对切换单元(开关)进行切换来实现多个共振频率，结构并不简单。
发明内容
因此，其目的在于提供结构简单的天线装置、以及无线通信装置。
本发明的实施方式的天线装置包括：接地平面，具有端边；金属部件，沿着上述接地平面的端边配置；第一连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；第二连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；以及供电元件，具有供电点，且在上述第一连接线路与上述第二连接线路之间从上述供电点沿着上述金属部件延伸，并与上述金属部件电磁耦合。
发明效果
能够提供结构简单的天线装置、以及无线通信装置。
附图说明
图1是表示包括实施方式的天线装置100的无线通信装置200的图。
图2是表示包括实施方式的天线装置100的无线通信装置200的图。
图3是表示天线装置100的图。
图4是放大表示天线装置100的俯视图。
图5是放大表示天线装置100的立体图。
图6是表示包括实施方式的天线装置100的无线通信装置200的各部的尺寸的图。
图7是表示实施方式的天线装置100的各部的尺寸的图。
图8是表示天线装置100的S11参数的频率特性的图。
图9是表示天线装置100的总效率的频率特性的图。
图10是表示天线装置100的电流分布的图。
图11是表示天线装置100的电流分布的图。
图12是表示天线装置100的电流分布的图。
图13是表示天线装置100的电流分布的图。
图14是表示S11参数的频率特性对于供电元件110的长度的依存性的图。
图15是表示由框体210的有无引起的S11参数的频率特性的差异的图。
图16是表示改变了连接线路132的位置的情况下的S11参数的频率特性的图。
图17是表示改变了连接线路133的位置的情况下的S11参数的频率特性的图。
图18是表示改变了连接线路131的位置的情况下的S11参数的频率特性的图。
图19是表示实施方式的变形例的天线装置100A的图。
图20是表示实施方式的变形例的天线装置100B的图。
图21是表示天线装置100、100A、100B的S11参数的频率特性的图。
图22是表示实施方式的变形例的天线装置100C的图。
图23是表示变更了调整电路152的阻抗的情况中的天线装置100C的S11参数的频率特性的图。
图24是表示变更了调整电路153的阻抗的情况中的天线装置100C的S11参数的频率特性的图。
具体实施方式
以下，对应用了本发明的天线装置、以及无线通信装置的实施方式进行说明。
＜实施方式＞
图1以及图2是表示包括实施方式的天线装置100的无线通信装置200的图。图3是表示天线装置100的图。图4以及图5是放大表示天线装置100的俯视图以及立体图。以下，定义XYZ坐标系进行说明。另外，所谓俯视是指从XY平面观察。
无线通信装置200包括布线基板10、天线装置100、框体210、DUP(Duplexer：双工器)310、LNA(Low Noise Amplifier：低噪声放大器)/PA(Power Amplifier：功率放大器)320、调制/解调器330、以及CPU(Central Processing Unit：中央运算处理装置)芯片340。无线通信装置200例如包含于智能手机终端或者平板计算机这样的电子设备。
天线装置100包括接地平面50、接点弹簧101、供电元件110、金属板120、以及连接线路131、132、133、134A、134B、134C、134D、135A、135B、135C、135D。
图1所示的框体210在俯视时是矩形环状，被配置为包围布线基板10的外周。在图1中，用灰色表示框体210。框体210是树脂制，X轴正方向侧(右侧)和X轴负方向侧(左侧)以被接地平面50和金属板120夹持的状态固定。在图1中，虽然省略图示，但在组装有包括无线通信装置200的电子设备的状态中，在接地平面50的Z轴正方向侧设置有盖，并固定于框体210。另外，在包括无线通信装置200的电子设备包括显示器面板以及/或者触摸面板的情况下，作为一个例子，显示器面板以及/或者触摸面板配置于布线基板10的Z轴负方向侧。
图2所示的DUP310、LNA/PA320、调制/解调器330、以及CPU芯片340设置于布线基板10的与安装有天线装置100的面相反的一侧的面，所以在图2中，用虚线表示天线装置100的位置。
这里，首先，对DUP310、LNA/PA320、调制/解调器330、以及CPU芯片340进行说明。DUP310、LNA/PA320、调制/解调器330、以及CPU芯片340经由布线360连接。
DUP310经由布线350和未图示的导通孔与天线装置100连接，进行发送或者接收的切换。DUP310具有作为滤波器的功能，所以在天线装置100接收到多个频率的信号的情况下，能够在内部分离各个频率的信号。
LNA/PA320进行发送波以及接收波的电力的放大。调制/解调器330进行发送波的调制和接收波的解调。CPU芯片340具有作为进行包括无线通信装置200的电子设备的通信处理的通信用处理器的功能、和作为执行应用程序的应用处理器的功能。此外，CPU芯片340具有储存要发送的数据或者接收到的数据等的内部存储器。
此外，布线350、360例如通过对布线基板10的表面的铜箔刻画图案而形成。另外，虽然在图2中省略图示，但在天线装置100与DUP310之间设置有用于调整阻抗特性的匹配电路。
接下来，对天线装置100进行说明。
布线基板10例如是FR－4(Flame Retardant type 4：阻燃型4)标准的布线基板，具有绝缘层10A和接地平面50。绝缘层10A例如是预浸料层。布线基板10也可以是具有多个绝缘层10A的构成。在布线基板10的外周设置有框体210和金属板120。
接地平面50是配置于布线基板10的表面或者内层的金属层。这里，作为一个例子，接地平面50设置于布线基板10的背面。布线基板10在俯视时是矩形状，具有顶点11、12、13、14。布线基板10的Z轴正方向侧的表面的Y轴正方向侧的端部和Y轴负方向侧的端部未设置有接地平面50，布线基板10的绝缘层10A露出。
接地平面50是被保持为接地电位的金属层，且是具有顶点51、52、53、54的矩形状的金属层。顶点51、52、53、54分别位于布线基板10的顶点11、12、13、14的附近。接地平面50是能够视为接地层、接地板、或者底板的部件。
接地平面50具有端边50A、50B、50C、50D。端边50A是连结顶点51和52的边，端边50B是连结顶点51和54的边，端边50C是连结顶点52和53的边，端边50D是连结顶点53和54的边。端边50A和50D位于从布线基板10的Y轴正方向侧的端边(顶点11与12之间的端边)和Y轴负方向侧的端边(顶点13与14之间的端边)偏移的位置。因此，在端边50A以及50D的Y轴正方向侧以及Y轴负方向侧，布线基板10的绝缘层10A露出。另外，端边50B和50C位于与布线基板10的X轴正方向侧的端边(顶点12与13之间的端边)和X轴负方向侧的端边(顶点11与14之间的端边)大致相同的位置。
另外，在接地平面50的端边50A中，在X轴向上与供电元件110的供电点111对应的点(以下，称为接地点55)例如在供电元件110的供电点上连接同轴电缆的芯线的情况下，是连接有同轴电缆的屏蔽线的点。
此外，这里，示出端边50A、50B、50C、50D分别是直线状的接地平面50，但可能存在例如，与包括天线装置100的电子设备的框体的内部形状等对应地设置有凹凸而不是直线状的情况。
接点弹簧101配置于绝缘层10A的表面，连接供电元件110的供电点111和贯通绝缘层10A的导通孔。贯通绝缘层10A的导通孔与布线350连接。接点弹簧101的弹簧本身被树脂制的框体包围，从外侧看不见。
供电元件110具有供电点111和开放端112。供电元件110是沿着金属板120的线路121，从供电点111沿开放端112延伸的直线状的供电元件。供电元件110与线路121平行地沿X轴向延伸，并与线路121电磁耦合。供电元件110为了对金属板120供电而设置。此外，也可以将供电元件110视为天线元件。
金属板120是具有线路121、122、123、124且俯视时为矩形环状的金属部件。线路121、122、123、124分别是在俯视时在侧面可见的方向(X轴向或者Y轴向)上具有长边方向的、薄板状且细长的金属部件。
线路121、122、123、124被配置为分别与布线基板10的顶点11与12之间的端边、顶点11与14之间的端边、顶点12与13之间的端边、顶点13与14之间的端边对置。线路121、122、123、124在俯视时按线路121、122、123、124的顺序顺时针连接成矩形环状。
金属板120被配置为包围布线基板10的外周，具有增强框体210的作用和与供电元件110协作而作为放射元件发挥作用的作用。金属板120是金属部件的一个例子。
线路121在布线基板10的Y轴正方向侧沿X轴向延伸，通过连接线路131与接地平面50的端边50A连接。另外，在线路121的两端连接有线路122和123。
在线路121连接有连接线路131的是线路121的接近X轴正方向侧的端部(与线路123的连接点)的一侧。另外，线路121在接近X轴负方向侧的端部(与线路122的连接点)的一侧与供电元件110平行地配置。
线路121与供电元件110之间的Y轴向的间隔是在供电元件110被供电的情况下在供电元件110和线路121产生电磁耦合的程度的间隔。线路121被供电元件110供电。此外，线路121被供电元件110供电与金属板120的至少一部分被供电元件110供电是相同意思。
线路122在布线基板10的X轴负方向侧沿Y轴向延伸，通过连接线路132、135A、135B、135C、135D与接地平面50的端边50B连接。另外，在线路122的两端连接有线路121和124。
连接线路132、135A、135B、135C、135D的位置通过与线路121以及连接线路131的关系和与线路123以及连接线路133的关系决定。稍后描述连接线路132、135A、135B、135C、135D的位置的详细。
线路123在布线基板10的X轴正方向侧沿Y轴向延伸，通过连接线路133、134A、134B、134C、134D与接地平面50的端边50C连接。另外，在线路123的两端连接有线路121和124。
连接线路133、134A、134B、134C、134D的位置通过与线路121以及连接线路131的关系和与线路122以及连接线路132的关系决定。稍后描述连接线路133、134A、134B、134C、134D的位置的详细。
线路124在布线基板10的Y轴负方向侧沿X轴向延伸，在两端连接有布线122和123。线路124被线路122和123保持，如连接线路131、132、以及133等这样的连接线路不被连接。
连接线路131在接地平面50的比起顶点51更接近顶点52的一侧(X轴正方向侧)，从端边50A向Y轴正方向延伸，与线路121连接。连接线路131是第一连接线路的一个例子。
若对供电元件110进行供电，则在连接线路131、线路121、供电元件110、以及端边50A(接地点55与接地平面50以及连接线路131的连接点之间的部分)流动有环路电流。这是因为供电元件110和金属板120的主要的线路121以及122电磁耦合，供电点111与同轴电缆的芯线连接，接地点55与同轴电缆的屏蔽线连接，所以交流地产生环路。
因此，接地点55与接地平面50以及连接线路131的连接点之间的距离被设定为由频率f4下的波长的电长度的1/2的长度表示的距离。这里，如上所述，接地平面50的端边50A可能存在不是直线状的情况。在这样的情况下，接地点55与接地平面50以及连接线路131的连接点之间的距离设定为由频率f4下的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)表示的距离即可。此外，作为一个例子，频率f4是2.4GHz，是比后述的频率f1、f2、f3高的频率。
另外，频率f4下的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)是与频率f4下的波长λ4的1/2的长度对应的长度的一个例子。
连接线路132与连接线路131、金属板120的线路121以及122、端边50A、以及端边50B协作而构建环形天线。连接线路132是第二连接线路的一个例子。
这里，由连接线路131以及132、金属板120的线路121以及122、端边50A、以及端边50B构建的环路的长度是频率f1下的波长的电长度(λ1)，并且是频率f1的2倍的频率f2下的波长的电长度(λ2)的2倍的长度。该环路是第一环路的一个例子。
为了构建以频率f1共振的环形天线，金属板120的连接线路131与连接线路132之间的长度被设定为频率f1下的波长λ1的电长度的1/2的长度(λ1/2)。作为一个例子，频率f1是0.85GHz，是比频率f2、f3、f4低的频率。
频率f1下的波长的电长度(λ1)的1/2的长度(λ1/2)是与频率f1下的第一波长的1/2对应的长度的一个例子。
此外，金属板120的连接线路131与连接线路132之间的长度是指金属板120(线路121)与连接线路131连接的连接点、与金属板120(线路122)与连接线路132连接的连接点之间的长度，但也可以包括连接线路131以及/或者连接线路132的长度中的至少一部分。
为了构建以频率f2共振的环形天线，金属板120的连接线路131与连接线路132之间的长度被设定为频率f2下的波长λ2的电长度(λ2)。作为一个例子，频率f2是1.65GHz，是比频率f3、f4低的频率。
频率f2下的波长的电长度(λ2)是与第二频率下的第二波长对应的长度的一个例子。
连接线路133与连接线路131、金属板120的线路121以及123、端边50A、以及端边50C协作而构建环形天线。连接线路133是第三连接线路的一个例子。
这是因为若对供电元件110供电，则在金属板120的线路121和连接线路131流动有电流，所以包括连接线路131以及133的环路中也流动有电流。该环路是第二环路的一个例子。
这里，由连接线路131以及133、金属板120的线路121以及123、端边50A、以及端边50C构建的环路的长度是频率f3下的波长的电长度(λ3)。
为了构建以频率f3共振的环形天线，金属板120的连接线路131与连接线路133之间的长度被设定为频率f3下的波长λ3的电长度的1/2的长度(λ3/2)。作为一个例子，频率f3是2.0GHz。
另外，频率f3下的波长λ3的电长度的1/2的长度(λ3/2)是与第三频率下的第三波长的1/2对应的长度的一个例子。
此外，金属板120的连接线路131与连接线路133之间的长度是指金属板120(线路121)与连接线路131连接的连接点、与金属板120(线路123)与连接线路133连接的连接点之间的长度，但也可以考虑包括连接线路131以及/或者连接线路133的长度中的至少一部分。
连接线路134A、134B、134C、134D被设置为在比连接线路133靠Y轴负方向侧，按该顺序连接接地平面50的端边50C与金属板120的线路123之间。
连接线路134A的位置被设定为由连接线路133、连接线路134A、金属板120的线路123、以及端边50C构建的环路的长度小于频率f1、f2、f3、f4中最高的频率f4下的波长λ4的电长度(λ4)。
换言之，金属板120的连接线路134A与连接线路133之间的长度被设定为小于频率f4下的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)。
这是因为，在由连接线路133、连接线路134A、金属板120的线路123、以及端边50C构建的环路中，不产生与频率f1、f2、f3、f4的频带相邻的共振。例如，是因为若产生与频率f4的频带相邻的共振，则存在频率f4的特性本身劣化的情况。这一点在频率f1、f2、f3也相同。
此外，连接线路134B、134C、134D的位置也分别设定为在Y轴正方向侧上相邻的连接线路134A、134B、134C之间的金属板120的长度小于频率f4下的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)即可。但是，因为连接线路134B、134C、134D与连接线路134A相比位于更远离连接线路133的位置，所以在不可能产生由于共振的产生引起的特性的劣化这样的情况下，也可以不设置这样的位置的限制。
连接线路135A、135B、135C、135D设备为在比连接线路132靠Y轴负方向侧，按该顺序，连接接地平面50的端边50B与金属板120的线路122之间。
连接线路135A的位置被设定为由连接线路132、连接线路135A、金属板120的线路122、以及端边50B构建的环路的长度小于频率f1、f2、f3、f4中最高的频率f4下的波长λ4的电长度(λ4)。
换言之，金属板120的连接线路135A与连接线路132之间的长度被设定为小于频率f4下的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)。这与设定连接线路134A相对于连接线路133的位置的理由相同。另外，连接线路135B、135C、135D的位置也与连接线路134B、134C、134D的位置相同。
图6以及图7是表示包括实施方式的天线装置100的无线通信装置200的各部的尺寸的图。
如图6所示，金属板120的X轴向的长度(线路121以及124的长度)是74mm。金属板120的Y轴向的长度(线路122以及123的长度)是156mm。另外，金属板120的Z轴向的宽度是4.5mm。
如图7所示，供电元件110的X轴向的长度是20mm。连接线路131的Y轴向的长度是9mm。线路121的比连接线路131靠X轴正方向侧的长度是7mm。
金属板120的线路121以及123的接合部与连接线路133之间的长度是46mm。金属板120的连接线路133与134A之间的长度是24mm。金属板120的连接线路134A与134B之间、连接线路134B与134C之间、以及连接线路134C与134D之间的长度是24mm。
金属板120的线路121以及122的接合部与连接线路132之间的长度是65mm。金属板120的连接线路132与135A之间、连接线路135A与135B之间、连接线路135B与135C之间、以及连接线路135C与135D之间的长度是20mm。另外，接地平面50的X轴向的宽度是68mm。
图8是表示天线装置100的S11参数的频率特性的图。图9是表示天线装置100的总效率的频率特性的图。图8以及图9示出通过电磁场模拟得到的结果。
如图8所示可知，在S11参数的频率特性中，在频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)中是－6dB以下，得到了反射较少的良好的放射特性。
另外，如图9所示可知，在总效率的频率特性中，在频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)中是－3dB以上，得到了良好的放射特性。
图10至图13是表示天线装置100的电流分布的图。图10至图13电流分布是通过电磁场模拟得到的，分别表示频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)下的电流分布。此外，电流分布越黑(越浓)表示电流密度越高，越白(越薄)表示电流密度越低。
在图10所示的频率f1(0.85GHz)中，可知供电元件110中流动有电流，由连接线路131、线路121、线路122、连接线路132、端边50B、以及端边50A构建的环路中流动有电流。特别可以看出，因为连接线路131以及132的电流密度较高，所以在连接线路131以及132的2处位置产生共振电流的波腹，另外，线路121以及122的连接部和顶点51的电流密度较低，所以在线路121以及122的连接部和顶点51的2处位置产生共振电流的节。
即，从图10所示的电流分布可知，在由连接线路131、线路121、线路122、连接线路132、端边50B、以及端边50A构建的环路产生1个波长的共振。换言之，可以看出在金属板120的连接线路131与连接线路132之间，频率f1下的波长λ1的电长度的1/2的长度(λ1/2)的一部分延伸。
在图11所示的频率f2(1.65GHz)中，可以看出在供电元件110中流动有电流，在由连接线路131、线路121、线路122、连接线路132、端边50B、以及端边50A构建的环路中流动有电流。特别可以看出，因为连接线路131以及132、线路121以及122的连接部、以及顶点51的电流密度较高，所以在连接线路131以及132、线路121以及122的连接部、以及顶点51的4处位置产生共振电流的波腹，另外，在它们之间的4处位置电流密度较低，产生共振电流的波节。
即，根据图11所示的电流分布可知，在由连接线路131、线路121、线路122、连接线路132、端边50B、以及端边50A构建的环路产生2个波长的共振。换言之，可以看出在金属板120的连接线路131与连接线路132之间，频率f2中的波长λ2的电长度(λ2)的一部分延伸。
通过图10以及图11能够确认：在由连接线路131、线路121、线路122、连接线路132、端边50B、以及端边50A构建的环路产生1个波长的共振和2个波长的共振，产生频率f1(0.85GHz)和其约2倍亦即频率f2(1.65GHz)的共振。
在图12所示的频率f3(2.0GHz)中，可以看出在供电元件110中流动有电流，在由连接线路131、线路121、线路123、连接线路133、端边50C、以及端边50A构建的环路流动有电流。特别可以看出，因为连接线路131以及133的电流密度较高，所以在连接线路131以及133的2处位置产生共振电流的波腹，因为在2处位置的波腹之间的部分电流密度较低，所以产生共振电流的2个波腹和2个波节。
即，根据图12所示的电流分布可知，在由连接线路131、线路121、线路123、连接线路133、端边50C、以及端边50A构建的环路产生1个波长的共振。换言之，可以看出在金属板120的连接线路131与连接线路132之间，频率f3中的波长λ3的电长度的1/2的长度(λ3/2)的一部分延伸。
在图13所示的频率f4(2.4GHz)中，可以看出在供电元件110中流动有电流，在线路121、连接线路131、端边50A、以及供电元件110中流动有环路电流。特别可以看出，因为供电元件110和连接线路131的电流密度较高，所以在供电元件110和连接线路131的2处位置产生共振电流的波腹，移位在2处位置的波腹之间的部分电流密度较低，所以产生共振电流的2个波腹和2个波节。
即，根据图13所示的电流分布可知，在线路121、连接线路131、端边50A、以及供电元件110的环状的部分产生1个波长的共振。换言之，可以看出在端边50A的供电元件110与连接线路131之间的部分，频率f4中的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)的一部分延伸。
图14是表示S11参数的频率特性对于供电元件110的长度的依存性的图。这里，对在模拟中，通过固定供电元件110的开放端112的位置并变更供电点111的位置，而将供电元件110的长度设定为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm的情况下的S11参数的频率特性进行说明。
在供电元件110的长度为15mm、20mm、25mm的情况下，在频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)中，得到了大致良好的值，在供电元件110的长度为10mm和30mm的情况下，可以看出反射变大的趋势。
若在频率f2(1.65GHz)中比较供电元件110的长度为10mm、15mm、20mm、25mm、30mm的情况，则S11参数的变动特别显著。在供电元件110的长度为10mm和30mm的情况下，较大地超过－6dB，不能得到良好的放射特性。根据该情况可知，优选供电元件110的长度设定在比10mm长且小于30mm的范围内。
这里，金属板120位于框体210的附近，所以产生波长的缩短效果。若将波长的缩短率设为0.7，求出1.65GHz中的波长(电长度λ2)，则λ2约为131mm。若用1.65GHz的波长标准化，则比10mm长且小于30mm的范围内能够表示为0.07λ2＜供电元件110的长度＜0.2λ2。
图15是表示由于框体210的有无引起的S11参数的频率特性的差异的图。用实线表示有框体210的特性，用虚线表示无框体210的特性。这里，能够确认与没有框体210的情况相比，有框体210的情况下的S11参数在整体上向低频率侧移位。根据该情况能够确认，在有框体210的情况下，产生波长的缩短效果。
有框体210的情况下的频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)与没有框体210的情况下的4个频率(约1.2GHz、约2.2GHz、约2.7GHz、约3.0GHz)相比低30％左右。这表示波长缩短效果大约是30％，是与使用图14说明的波长的缩短率(0.7)几乎一致的结果。
图16是表示改变了连接线路132的位置的情况下的S11参数的频率特性的图。改变连接线路132的位置是指改变从线路122的Y轴正方向的端部(线路121与122的连接部)到连接线路132的距离。图7中示出65mm的形态，但这里，除了65mm以外还求出60mm和55mm的情况下的S11参数的频率特性。此外，用实线表示65mm的特性，用虚线表示60mm的特性，用点划线表示55mm的特性。
连接线路132与频率f1(0.85GHz)和f2(1.65GHz)相关，所以如图16所示，频率f1(0.85GHz)和f2(1.65GHz)发生变动。具体而言，若使连接线路132的位置接近线路122的Y轴正方向的端部65mm、60mm、55mm，则频率f1(0.85GHz)以及f2(1.65GHz)向高频率侧移位。
认为这是因为若使连接线路132的位置接近线路122的Y轴正方向的端部，则由连接线路131以及132、金属板120的线路121以及122、端边50A、以及端边50B构建的环路的长度变短，环形天线的共振频率向高频率侧移位而产生。
图17是表示改变了连接线路133的位置的情况下的S11参数的频率特性的图。改变连接线路133的位置是指改变从线路123的Y轴正方向的端部(线路121与123的连接部)到连接线路133的距离。图7示出了46mm的形态，但这里，除了46mm以外还求出44mm和42mm的情况下的S11参数的频率特性。此外，用实线表示46mm的特性，用虚线表示44mm的特性，用点划线表示42mm的特性。
连接线路133与频率f3(2.0GHz)相关，所以如图17所示，频率f3(2.0GHz)发生了变动。具体而言，若使连接线路133的位置接近线路123的Y轴正方向的端部46mm、44mm、42mm，则频率f3(2.0GHz)向高频率侧移位。
认为这是因为若使连接线路133的位置接近线路123的Y轴正方向的端部，则由连接线路131以及133、金属板120的线路121以及123、端边50A、以及端边50C构建的环路的长度变短，环形天线的共振频率向高频率侧移位而产生。
图18是表示改变了连接线路131的位置的情况下的S11参数的频率特性的图。改变连接线路131的位置是指改变从线路121的X轴正方向的端部(线路121与123的连接部)到连接线路131的距离。图7示出7mm的形态，但这里，除了7mm以外还示出10mm和13mm下的情况的S11参数的频率特性。此外，用实线表示7mm的特性，用虚线表示10mm的特性，用点划线表示13mm的特性。
连接线路131与频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)全部相关，如图18所示，频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)发生变动。具体而言，若使连接线路131的位置接近线路121的X轴正方向的端部13mm、10mm、7mm，则频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f4(2.4GHz)向低频率侧移位，频率f3(2.0GHz)向高频率侧移位。
这认为是若使连接线路131的位置接近线路121的X轴正方向的端部，则以频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f4(2.4GHz)共振的环路变长，所以共振频率向低频率侧移位，以频率f3(2.0GHz)共振的环路变短，所以向高频率侧移位。
这些结果与得到上述的4个频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)中的环路电流一致。
如以上所述，根据实施方式，通过使用接地平面50、供电元件110、金属板120、以及连接线路131、132、133的简单的结构，得到了能够以4个频率f1(0.85GHz)、f2(1.65GHz)、f3(2.0GHz)、f4(2.4GHz)通信的天线装置100。
天线装置100能够不用开关等切换连接，而通过由供电元件110、金属板120、以及连接线路131、132、133构成的固定且简单的结构，进行4个频带下的通信。即，能够提供用简单的结构实现多个频带化的天线装置100。
另外，4个频带下的通信并不通过由开关等进行的切换实现，能够一直利用，所以能够容易地与载波聚合对应。
另外，金属板120存在于包括天线装置100的无线通信装置200以及电子设备的外装表面，具有增强框体210的作用。这是指利用增强部件(金属板120)作为天线元件。即，能够通过利用增强部件作为天线元件这样的简单的结构提供能够对应载波聚合的多个频带的天线装置100。
另外，通过将金属板120的连接线路134A与连接线路133之间的长度设定为小于频率f4下的波长λ4的电长度的1/2的长度(λ4/2)，来防止频率f1、f2、f3、f4的频带下的通信特性的劣化。这对于连接线路135A的位置来说也相同。连接线路134A以及135A是支撑金属板120的金属部件，所以通过将支撑金属板120的金属部件的位置最佳化，从而实现通过简单的结构实现了多个频带化的天线装置100。
此外，以上，对金属板120的四角(线路121～124的接合部)折弯成直角的形态进行了说明，但四角也可以是圆弧的形状。
另外，也可以通过将分支元件装载在供电元件110，而成为具有第5个通信频带的构成。图19是表示实施方式的变形例的天线装置100A的图。图20是表示实施方式的变形例的天线装置100B的图。
图19所示的天线装置100A具有对图1至图5所示的天线装置100的供电元件110添加了分支元件140A的构成。分支元件140A是具有连接端141A和开放端142A的直线状的天线元件。
分支元件140A中连接端141A与供电点111连接，沿X轴向延伸到开放端142A。分支元件140A的从连接端141A到开放端142A的长度被设定为频率f5中的波长λ5的电长度的1/4的长度(λ5/4)。
作为一个例子，频率f5是3.5GHz，是比频率f1、f2、f3、f4高的频率。分支元件140A与接地平面50协作而作为单极天线发挥作用，能够进行频率f5下的通信。此外，作为一个例子，分支元件140A的长度是8.5mm。
另外，图20所示的天线装置100B具有对图1至图5所示的天线装置100的供电元件110添加了分支元件140B的构成。分支元件140B是具有连接端141B、开放端142B、折弯部143B的L字型的天线元件。
分支元件140B的连接端141B与供电点111连接，从连接端141B向Y轴负方向侧延伸到折弯部143B，在折弯部143B处向X轴正方向折弯成直角，沿X轴向延伸到开放端142B。
分支元件140B的从连接端141B经由折弯部143B到达开放端142B为止的长度被设定为频率f5下的波长λ5的电长度的1/4的长度(λ5/4)。作为一个例子，频率f5是3.5GHz。分支元件140B与接地平面50协作而作为单极天线发挥作用，能够实现频率f5下的通信。此外，作为一个例子，分支元件140B的长度是连接端141B与折弯部143B之间为4mm，折弯部143B与开放端142B之间为10mm。
图21是表示天线装置100、100A、100B的S11参数的频率特性的图。用实线表示天线装置100的特性，用虚线表示天线装置100A的特性，用点划线表示天线装置100B的特性。天线装置100的特性与图8所示的特性相同。
与天线装置100相比，在天线装置100A以及100B中，得到了比频率f4高的频率下的共振。天线装置100A在约4GHz处产生共振，天线装置100B在3.5GHz(f5)处产生共振。认为虽然天线装置100A的共振频率比f5高，但通过使用匹配电路，能够调整为3.5GHz(f5)。
如图19至图21所示，包括分支元件140A以及140B的天线装置100A以及100B能够通过固定且简单的结构进行5个频带下的通信。即，能够提供通过简单的结构实现了多个频带化的天线装置100A以及100B。
图22是表示实施方式的变形例的天线装置100C的图。天线装置100C具有对于图4所示的天线装置100追加分支元件140B(参照图20)，并且在连接线路132以及133与接地平面50之间插入调整电路152以及153的构成。此外，连接线路132与线路122的Y轴正方向侧的端部之间的长度是65mm，连接线路133与线路123的Y轴正方向侧的端部之间的长度是41mm。
图23是表示变更了调整电路152的阻抗的情况下的天线装置100C的S11参数的频率特性的图。求出使调整电路152为短路的情况(实线)、将2nH的电感器串联地插入到连接线路132的情况(虚线)、以及将10pF的电容器串联地插入到连接线路132的情况(点划线)中的S11参数。此外，使调整电路152短路的情况是指不插入调整电路152，而如图4所示通过连接线路132将接地平面50和金属板120连接的情况。
与使调整电路152短路的情况相比，在为电感器的情况下800MHz带和1.5GHz带向低频率侧移位，在为电容器的情况下800MHz带和1.5GHz带向高频率侧移位。由此，能够确认通过对连接线路132插入电感器或者电容器的调整电路152，能够调整共振频率。
图24是表示变更了调整电路153的阻抗的情况下的天线装置100C的S11参数的频率特性的图。求出使调整电路153为短路的情况(实线)、将2nH的电感器串联地插入到连接线路133的情况(虚线)、以及将10pF的电容器串联地插入到连接线路133的情况(点划线)中的S11参数。此外，使调整电路153为短路的情况是指不插入调整电路153，而如图4所示通过连接线路133将接地平面50和金属板120的情况。
与使调整电路153成为短路的情况相比，在成为电感器的情况下1.9GHz带向低频率侧移位，在成为电容器的情况下1.9GHz带向高频率侧移位。由此，确认了通过将电感器或者电容器的调整电路153插入连接线路133，能够调整共振频率。
另外，由此，能够确认通过不在Y轴向上变更连接线路133的位置，而插入调整电路153，能够调整共振频率。例如，在连接线路133的位置因与电子设备所包含的电路部件等的位置关系有限制的情况下，能够使用调整电路153，来在所希望的共振频率取得阻抗匹配。
另外，以上，使用频率f1、f2、f3、f4、f5的基本波的波长λ1、λ2、λ3、λ4、λ5进行了说明，但也可以通过使频率f1、f2、f3、f4、f5的二次以上的高次谐波的波长满足上述的条件，来实现频率f1、f2、f3、f4、f5下的通信。
以上，对本发明的例示的实施方式的天线装置、以及无线通信装置进行了说明，但本发明并不局限于具体公开的实施方式，能够在不脱离权利要求范围的情况下进行各种变形、变更。
对于以上的实施方式还公开以下的附注。
(附注1)
一种天线装置：包括：
接地平面，具有端边；
金属部件，沿着上述接地平面的端边配置；
第一连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；
第二连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；以及
供电元件，具有供电点，在上述第一连接线路与上述第二连接线路之间从上述供电点沿着上述金属部件延伸，并与上述金属部件电磁耦合。
(附注2)
根据附注1所记载的天线装置，其中，上述第一连接线路与上述第二连接线路之间的上述金属部件的长度是与第一频率下的第一波长的1/2对应的长度，并且是与上述第一频率的2倍的第二频率下的第二波长对应的长度。
(附注3)
根据附注2所记载的天线装置，其中，由上述金属部件、上述第一连接线路、上述第二连接线路、以及上述接地平面构建的第一环路构建以上述第一频率和上述第二频率共振的环形天线。
(附注4)
根据附注2或者3所记载的天线装置，其中，上述供电元件的长度比上述第二频率的波长的0.07倍的长度长，且比上述第二频率的波长的0.2倍的长度短。
(附注5)
根据附注1至4的任一项所记载的天线装置，其中，还包括装载于上述第二连接线路的电感器或者电容器。
(附注6)
根据附注1至5的任一项所记载的天线装置，其中，还包括第三连接线路，该第三连接线路在相对于上述第一连接线路与上述第二连接线路相反的一侧连接上述金属部件和上述接地平面。
(附注7)
根据附注6项所记载的天线装置，其中，还包括装载于上述第三连接线路的电感器或者电容器。
(附注8)
根据附注6或者7所记载的天线装置，其中，上述第一连接线路与上述第三连接线路之间的上述金属部件的长度是与第三频率下的第三波长的1/2对应的长度。
(附注9)
根据附注8所记载的天线装置，其中，由上述金属部件、上述第一连接线路、上述第三连接线路、以及上述接地平面构建的第二环路构建以上述第三频率共振的环形天线。
(附注10)
根据附注1至9的任一项所记载的天线装置，其中，在上述接地平面的上述端边与上述供电点对应的位置、与在上述接地平面连接有上述第一连接线路的位置之间的距离被设定为由与第四频率中的第四波长的1/2对应的长度表示的距离。
(附注11)
根据附注1至10的任一项所记载的天线装置，其中，还包括分支元件，该分支元件在上述供电点处与上述供电元件连接，且沿着上述金属部件从上述供电点向与上述供电元件相反的方向延伸，并具有与第五频率的波长的1/4对应的长度。
(附注12)
一种无线通信装置，包括：
基板；以及
天线装置，配设于上述基板，
上述天线装置具有：
接地平面，具有端边；
金属部件，沿着上述接地平面的端边配置；
第一连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；
第二连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；以及
供电元件，具有供电点，在上述第一连接线路与上述第二连接线路之间从上述供电点沿着上述金属部件延伸，并与上述金属部件电磁耦合。
附图标记说明
10...布线基板；50...接地平面；50A、50B、50C、50D...端边；100、100A、100B、100C...天线装置；101...接点弹簧；110...供电元件；111...供电点；112...开放端；120...金属板；121、122、123、124...线路；131、132、133、134A、134B、134C、134D、135A、135B、135C、135D...连接线路；200...无线通信装置；210...框体。

Claims (12)

1.一种天线装置，包括：
接地平面，具有端边；
金属部件，沿着上述接地平面的端边配置；
第一连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；
第二连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；以及
供电元件，具有供电点，在上述第一连接线路与上述第二连接线路之间从上述供电点沿着上述金属部件延伸，并与上述金属部件电磁耦合。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中，
上述第一连接线路与上述第二连接线路之间的上述金属部件的长度是与第一频率下的第一波长的1/2对应的长度，并且是与上述第一频率的2倍的第二频率下的第二波长对应的长度。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，
由上述金属部件、上述第一连接线路、上述第二连接线路、以及上述接地平面构建的第一环路构建以上述第一频率和上述第二频率共振的环形天线。
4.根据权利要求2或者3所述的天线装置，其中，
上述供电元件的长度比上述第二频率的波长的0.07倍的长度长，且比上述第二频率的波长的0.2倍的长度短。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的天线装置，其中，
还包括装载在上述第二连接线路的电感器或者电容器。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的天线装置，其中，
还包括第三连接线路，该第三连接线路在相对于上述第一连接线路与上述第二连接线路相反的一侧连接上述金属部件和上述接地平面。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其中，
还包括装载在上述第三连接线路的电感器或者电容器。
8.根据权利要求6或者7所述的天线装置，其中，
上述第一连接线路与上述第三连接线路之间的上述金属部件的长度是与第三频率下的第三波长的1/2对应的长度。
9.根据权利要求8所述的天线装置，其中，
由上述金属部件、上述第一连接线路、上述第三连接线路、以及上述接地平面构建的第二环路构建以上述第三频率共振的环形天线。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的天线装置，其中，
在上述接地平面的上述端边与上述供电点对应的位置、与在上述接地平面连接有上述第一连接线路的位置之间的距离被设定为由与第四频率下的第四波长的1/2对应的长度表示的距离。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的天线装置，其中，
还包括分支元件，该分支元件在上述供电点处与上述供电元件连接，沿着上述金属部件从上述供电点向与上述供电元件相反的方向延伸，并具有与第五频率的波长的1/4对应的长度。
12.一种无线通信装置，包括：
基板；以及
天线装置，配设于上述基板，
上述天线装置具有：
接地平面，具有端边；
金属部件，沿着上述接地平面的端边配置；
第一连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；
第二连接线路，连接上述金属部件和上述接地平面；以及
供电元件，具有供电点，在上述第一连接线路与上述第二连接线路之间从上述供电点沿着上述金属部件延伸，并与上述金属部件电磁耦合。
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