CN1156056C - 调谐式缝隙天线 - Google Patents

Abstract

在上面设置缝隙的扁平导体箱中向与该导体箱绝缘地配置的带状导体进行高频功率馈电的同轴谐振式缝隙天线中，在缝隙内至少具有1个岛状导体，利用可变电容电路改变该岛状导体与扁平导体箱的壁面之间的电容值。

Description

调谐式缝隙天线

技术领域

本发明涉及极适合应用于便携式无线终端机的天线，特别是利用同轴谐振器的缝隙天线。

背景技术

从提高便携性的观点出发，便携式无线终端机正在向小型化、薄型化发展，同时，已开发了多种用于搭载到这种终端机上的小型天线。其中，利用同轴谐振器的缝隙天线，具有不带突起物的可以内装的特征，特别是利用使其中心导体(带状导体)与谐振器外箱(扁平导体箱)不接触的结构而小型化的同轴谐振式缝隙天线，已由1996年9月5日申请的美国专利第08/708563号(与1996年9月5日申请的中国专利第961111895号、1996年8月30日申请的韩国专利第336661/96号对应)所提案。

由于该天线包括谐振器结构，所以，其体积与阻抗匹配频带成正比例的关系。因此，使用多个载波频率应用于大容量化的宽频带无线通信系统的终端机时，天线应具有的阻抗匹配频带将扩大，从而天线的体积将增大。

通常，在特定的基地台与终端机之间通话所使用的频率，比系统整体的频带窄得多。因此，每次通话时，通过根据通话时使用的频率适当地改变天线的阻抗匹配中心频率，就可以减小天线应具有的频带，从而可以减小天线的体积。作为这种天线，在利用同轴共振器的缝隙天线中，通过将可变电容元件连接在包含离供给带状导体的高频功率的耦合部分远的一端的其附近的一点与扁平导体箱的壁面之间，改变可变电容元件的电容值，就可以改变天线的阻抗匹配中心频率的调谐式缝隙天线，已由根据1997年3月10日以株式会社日立制作所的名义申请的特愿平9-54825号优先申请的美国专利第6,028,561号所提案。其结构的例子示于图10a、10b。

该天线由整体为长方体的扁平导体箱1、沿该导体箱的内部空间的谐振轴方向并且与扁平导体箱1绝缘而配置的细长的带状导体3和在扁平导体箱1的上面与带状导体3交叉形成的电波收发用的缝隙2构成，在带状导体3上设定的耦合部分10与扁平导体箱1的壁面之间，从高频馈电电路7供给高频功率。另外，可变电容元件6连接在包含离带状导体3的耦合部分10远的一端的其附近一点与扁平导体箱1的壁面之间，直流电压通过阻止高频电流的元件8和带状导体3从可变直流电源9加到可变电容元件6上。在该天线中，利用从可变直流电源9加到可变电容元件6上的直流电压改变可变电容元件6的电容值，以此改变缝隙正下方的带状导体上的电流相位，等效地改变与同轴谐振式缝隙天线的谐振频率有关的带状导体3的长度，来实现改变天线的阻抗匹配中心频率即谐振频率。

上述美国专利第08/708563号所提案的同轴谐振式缝隙天线和上述特愿平9-54825号所提案的先有的调谐式缝隙天线的匹配条件，由缝隙正下方的带状导体上的电流相位和缝隙长度决定。因此，在该天线中，通过改变连接在包含离带状导体的耦合部分远的一端的其附近点与扁平导体箱的壁面之间的可变电容元件的电容值，来改变缝隙中下方的带状导体上的电流相位时，匹配条件也随谐振频率的变化而变化，从而难于对天线供给有效的高频功率。在该天线中，为了将匹配状态的变化范围压缩到可以对天线供给有效的高频功率的程度的可变电容元件的电容值的绝对值和变化量非常小，所以，在可以对天线供给有效的高频功率的状态下，不能使谐振频率在宽的范围内变化。

发明内容

本发明的目的旨在提供通过同时等效地改变缝隙正下方的带状导体长度和缝隙长度从而可以保持天线的匹配条件，而使天线的谐振频率在宽的范围内变化的新型的调谐式缝隙天线。

根据本发明，一种缝隙天线，具有导体箱、配置在上述导体箱的主面的缝隙、和在上述导体箱的内部与上述导体箱绝缘并与上述缝隙交叉地配置的带状导体，在上述带状导体和上述导体箱之间供给交流功率，其特征在于：具有在上述缝隙内与上述导体箱绝缘地设置的岛状导体和连接在上述岛状导体与上述导体箱的壁面之间改变上述岛状导体与上述导体箱之间的电容值的可变电容电路。

上述可变电容电路具有第1端子、第2端子和利用加在上述第1端子上的直流电压使上述第1和第2端子间的电容值变化的可变电容元件，上述第1端子与上述岛状导体连接，上述第2端子与上述导体箱的壁面连接。

与上述第1端子连接的可变直流电源。

进而具有向上述可变电容电路供给控制信号的控制电路，上述可变电容电路具有与上述岛状导体连接的第1端子、与上述导体箱的壁面连接的第2端子和与上述控制电路连接的第3端子，根据从上述控制电路供给上述第3端子的控制信号，改变与上述第1端子连接的上述岛状导体和与上述第2端子连接的上述导体箱的壁面之间的电容值。

上述可变电容电路具有通过施加直流电压而电容值变化的可变电容元件，上述可变电容元件连接在上述第1端子与上述第2端子之间。

上述可变电容元件是变容二极管。

上述控制电路是可变直流电源电路。

上述可变电容电路具有电容相互不同的多个电容元件和切换上述多个电容元件中的某一个电容元件与上述第1端子或上述第2端子的连接的开关，根据供给上述第3端子的控制信号进行上述开关的切换控制。

所述缝隙天线具有：在上述导体箱内与上述导体箱绝缘地设置的控制线、与上述控制线的一端连接的设置在与上述导体箱的主表面相对面上的第2岛状导体、和与上述控制线的另一端连接的设置在上述导体箱的主表面的第3岛状导体，

其中，上述控制电路与上述第3端子的连接，通过将上述控制电路与上述第2岛状导体连接、将上述第3端子与上述第3岛状导体连接而进行。

在上述导体箱的侧面上具有与上述导体箱绝缘地设置的半圆形的端面通孔，上述控制电路和上述第3端子通过上述端面通孔实现连接。

在上述导体箱的侧面具有与上述导体箱绝缘地设置的半圆形的端面通孔，上述带状导体与上述导体箱之间的交流功率的供给，通过上述端面通孔而进行。

上述可变电容电路具有电容元件和利用施加的直流电压改变阻抗的阻抗可变元件。

在上述导体箱的主表面具有与上述导体箱绝缘地设置在上述缝隙的外部的岛状导体，上述电容元件和上述阻抗可变元件的连接部与设置在上述缝隙的外部的岛状导体连接。

上述可变电容电路具有多个由电容元件和利用施加的直流电压改变其阻抗的阻抗可变元件组成的串联连接，构成上述多个串联连接的多个上述电容元件的电容值相互不同。

根据本发明，一种缝隙天线，具有导体箱、设置在上述导体箱的主面的缝隙、在上述导体箱的内部与上述导体箱绝缘并与上述缝隙交叉地设置的带状导体和与上述带状导体连接的耦合部分，并在上述耦合部分与上述导体箱之间进行交流功率供给，其特征在于：具有在上述缝隙内与上述导体箱绝缘地设置的岛状导体；连接在上述岛状导体与上述导体箱的壁面之间的可变电容元件；连接在上述岛状导体与上述导体之间的电阻元件；和与上述耦合部分通过阻止交流电压流出的元件而连接的可变直流电源电路，上述可变直流电源电路的直流电压通过阻止交流电压流出的元件、上述耦合部分、上述带状导体和上述电阻元件施加到上述可变电容元件上。

根据本发明，一种缝隙天线，具有第1导体、设置在上述第1导体内的缝隙和与上述第1导体绝缘并与上述缝隙交叉地设置的第2导体，并向上述第1导体与上述第2导体之间供给交流功率，其特征在于：具有在上述缝隙内与上述第1导体绝缘地设置的第3导体和连接在上述第1导体与上述第3导体之间的可以改变上述第1和第3导体间的电容值的电路。

根据本发明，一种天线，具有第1导体和第2导体并在上述第1导体与上述第2导体之间供给交流功率，其特征在于：具有与上述第2导体相对地配置的第3导体，并具有连接在上述第1导体与上述第3导体之间的可以改变上述第1和第3导体间的电容值的电路。

所述第3导体与所述第1导体相绝缘。

按照本发明的第1方面，在具有导体箱、配置在上述导体箱的主面的缝隙和在上述导体箱的内部与上述导体箱绝缘并与上述缝隙交叉地配置的导体、在与上述导体连接的耦合部分和上述导体箱之间供给交流功率的缝隙天线中，在上述缝隙内形成与上述导体箱绝缘的岛状导体，在上述岛状导体与上述导体箱的壁面之间，连接可以改变两导体间的电容值的电路。

按照本发明的第2方面，在由整体为长方体的扁平导体箱、沿该导体箱的内部空间的谐振轴方向并且与扁平导体箱绝缘而配置的细长的带状导体和在扁平导体箱的上面与带状导体交叉地形成的电波收发用的缝隙构成的、在该带状导体上设定的耦合部分与扁平导体箱的壁面之间供给高频功率的同轴谐振式缝隙天线中，在缝隙内具有与扁平导体箱绝缘地配置的细长的岛状导体，通过在该岛状导体与上述扁平导体箱的壁面之间连接可以改变两导体间的电容值的可变电容电路，可以有效地解决上述问题。

如果采用这种方法，利用可变电容电路改变岛状导体与扁平导体箱的壁面之间的电容值，不影响天线的匹配条件便可改变天线的阻抗匹配中心频率。

通过等效地改变带状导体长度而改变同轴谐振式天线的谐振频率的技术，已由基于上述特愿平9-54825号的美国专利所提案。另一方面，在本发明中，不在带状导体的端部与导体箱壁之间直接连接可变电容元件，而是设置可以改变在缝隙内设置的带状导体进行电容耦合的岛状导体与导体箱壁之间的电容值的可变电容电路。这样，在利用可变电容电路使电容值发生大的变化时，也可以使带状导体与导体箱壁之间发生微小的电容值变化，所以，可以高精度地改变天线的阻抗匹配中心频率。

至少为了达到等效地改变缝隙的长度，在具有第1导体和设置在上述第1导体内的缝隙以及第2导体并向上述第1导体与上述第2导体之间供给交流功率的缝隙天线中，可以在上述缝隙内与上述第1导体绝缘地设置第3导体，而在上述第3导体与上述第1导体之间连接可以改变上述第1与第3导体间的电容值的电路。

至少为了达到使导体箱的壁面与配置在导体箱内部的导体之间发生微小的电容值变化从而高精度地改变天线的阻抗匹配中心频率问题，在与上述导体进行电容耦合的上述岛状导体不必设置在缝隙内、具有导体箱、配置在上述导体箱的主面上的缝隙和在上述导体箱的内部与上述导体箱绝缘而与上述缝隙交叉地配置的导体，并向和上述导体连接的耦合部分与上述导体箱之间供给交流功率的缝隙天线中，可以具有与上述导体进行电容耦合的岛状导体和在上述岛状导体与上述导体箱的壁面之间连接的可以改变两导体之间的电容值的电路。

此外，不限于缝隙天线，通常，在具有第1导体和第2导体并向上述第1导体和上述第2导体之间供给交流功率的天线中，如果具有与上述第2导体相对配置的第3导体，并在上述第1导体与上述第3导体之间连接可以改变上述第1和第3导体间的电容值的电路，便可达到使上述第1导体与上述第2导体之间发生微小的电容值变化的效果。

另外，调谐式缝隙天线的匹配条件由缝隙正下方的带状导体上的电流相位和缝隙长度决定。利用上述可变电容电路改变岛状导体与接地电位即导体箱壁之间的电容值时，例如电容值变得十分大时，岛状导体的电位就几乎等于接地电位即导体箱壁的电位，从而等效地减小与岛状导体缝隙的宽度。部分地减小缝隙的宽度，相当于缝隙的长度变长，结果，通过改变可变电容电路的电容值，便可等效地改变缝隙的长度。通过增加电容值，可以等效地视为带状导体长度和缝隙长度都变长，所以，可以维持天线的匹配条件。

作为用于本发明的调谐式缝隙天线的可变电容电路，可以使用通过施加直流电压而电容值发生变化的元件例如可变电容二极管。使用这种通过施加直流电压而电容值发生变化的元件时，将元件的一端与岛状导体连接、将另一端与接地电位即导体箱壁连接，通过向岛状导体施加直流电压，可以改变岛状导体与扁平导体箱的壁面之间的电容值。

向可变电容电路供给控制信号，可以通过在扁平导体箱的内部与扁平导体箱绝缘地设置控制线、该控制线的一端通过在扁平导体箱的壁面上开的小孔与可变电容电路连接、另一端从在扁平导体箱的壁面上开的另外小孔引出与控制电路连接而实现。

通过将这种天线用于无线通信系统的终端机，可以使天线的谐振频率与每次通话设定的无线频率调谐。这时，天线的频带只要具有通话所需要的频带就可以了，所以，与无线通信系统所具有的频带相比非常窄。因此，与覆盖整个频带的天线相比，可以减小体积，从而天线容易内装在终端机中。此外，本结构的天线，谐振频率的变化范围宽，所以，可以应用于在具有宽的系统频带的无线通信系统中使用的便携式无线终端机。

另外，用于本发明的调谐式缝隙天线的可变电容电路，可以采用利用加在某一端子上的控制信号切换2值以上电容值的电路，例如将高频开关与电容元件组合的电路。这时，如果将高频开关的输入输出端子的一端连接在例如扁平导体箱上、将另一端与电容元件的一端连接、而将电容元件的另一端与岛状导体连接，通过将控制信号加在高频开关的控制端子上，控制输入输出端子间通/断(on/off)，可以改变岛状导体与扁平导体箱的壁面之间的电容值。

此外，通过设置多个电容元件和高频开关的输入输出数，可以实现多值的电容值变化。为了实现多值的电容值变化，不仅使用上述那样的多个元件可以实现，即使使用将具有多个电容元件和多个输入输出的高频开关集成化的集成电路也可以实现。

附图说明

图1a是用于说明本发明调谐式缝隙天线的实施例1的斜视图。

图1b是用于说明实施例1的剖面图。

图2a是用于说明本发明的实施例2的斜视图。

图2b是用于说明实施例2的剖面图。

图3a是用于说明本发明的实施例3的斜视图。

图3b是用于说明实施例3的剖面图。

图4a是用于说明本发明的实施例4的斜视图。

图4b是用于说明实施例4的剖面图。

图5a是用于说明本发明的实施例5的斜视图。

图5b是用于说明实施例5的剖面图。

图6a是用于说明本发明的实施例6的斜视图。

图6b是用于说明实施例6的剖面图。

图7a是用于说明本发明的实施例7的斜视图。

图7b是用于说明实施例7的剖面图。

图8a是用于说明本发明的实施例8的斜视图。

图8b是用于说明实施例8的剖面图。

图9a是用于说明本发明的实施例9的斜视图。

图9b是用于说明实施例9的剖面图。

图10a是用于说明基于特愿平9-54825号先行申请美国专利所公开的调谐式缝隙天线的斜视图。

图10b是用于说明该调谐式缝隙天线的剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明调谐式缝隙天线的实施例。图中，相同的符号表示同一或类似的部分。

(实施例1)

在扁平导体箱的上面配置可变电容电路、为了把耦合部分引出箱的外部的岛状导体设置在该箱底面的调谐式缝隙天线示于图1a、1b。图1a是其斜视图，图1b是沿IB-IB线的剖面图。在图1a、1b中，20是设置在缝隙2内的岛状导体，16是可变电容电路，30是向可变电容电路供给直流电压的控制线，14是在耦合部分10的正下方的扁平导体箱1的底面上形成的岛状导体，13是用于将耦合部分10与岛状导体14电气连接的通孔。扁平导体箱1的内部，以用于固定带状导体3的绝缘物填充，图示省略了绝缘物。

在扁平导体箱1的上下壁面开的小孔中形成的与该壁面不接触的岛状导体14成为天线的馈电点，从馈电电路7向该馈电点供给高频功率。

可变电容电路16将端子间电容发生变化的端子对的一边与岛状导体20连接，将另一边与扁平导体箱1的上壁面连接，控制线30的一端与施加用于改变端子间电容的控制信号的端子连接。通过将控制线30的另一端与控制电路50连接，改变从控制电路50供给的控制信号，可以改变岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容值。

岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容和带状导体3与岛状导体20之间的电容的合成电容起着将电容附加到包含离带状导体3的耦合部分10远的一端的其附近点与接地电位即导体箱壁面之间的作用，在包含离耦合部分10远的一端的附近点的电力线的密度比没有岛状导体20和可变电容电路16时增加，从而在带状导体3上感应的电流密度增加用以补偿该电力线密度的增加。结果，如同带状导体3的长度发生变化，从而阻抗匹配中心频率即谐振频率发生变化。由于上述合成电容是串联合成电容，所以，减小带状导体3和岛状导体20之间的电容值，在利用可变电容电路16使岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容值变化大时，也可以发生微小的电容值变化，所以，可以高精度地改变天线的谐振频率。

另外，由于在缝隙2内设置的岛状导体20与扁平导体箱1的壁面进行电容耦合，所以，在缝隙的周围发生的电流的一部分随电容值也在岛状导体上流过。因此，通过利用可变电容电路16改变岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容值，可以改变在缝隙周围发生的电流的路径即改变等效的缝隙的长度。

按照本实施例，如前所述，通过利用可变电容电路16改变岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容值，可以同时等效地改变带状导体3的长度和缝隙2的长度。由于同轴谐振式天线的匹配条件由缝隙正下方的带状导体上的电流相位和缝隙长度决定，所以，利用可以同时改变这两者的本结构，可以对匹配条件没有影响而在宽的范围内改变天线的阻抗匹配中心频率即谐振频率。

由于可以利用可变电容电路16改变岛状导体20和扁平导体箱1之间的电容值，所以，利用向可变电容电路16供给由于改变电容值的控制信号的控制电路50可以改变谐振频率。因此，通过根据每次通话设定的无线频率改变控制电路50的控制信号，可以使无线频率与谐振频率一致。这样，便使天线的某一谐振频率的频带与系统所需要的总频带相比非常窄，可以限制通话所需要的频带，从而可以减小天线的体积。此外，本结构的天线，由于谐振频率的变化范围宽，所以，可以应用于在具有宽的系统频带的无线通信系统中使用的便携式无线终端机。

本结构和先有的同轴谐振式缝隙天线一样，可以采用扁平的薄板平面结构，通过搭载在便携式无线终端机等高频电路板上，便可成为不具有外部突起的内装天线的形式。

在本结构的天线中，通过将电介质材料填充在扁平导体箱的内部，与没有电介质材料时相比可以缩短天线尺寸的情况，和基于上述特愿平9-54825号的美国专利所提案的调谐式缝隙天线的情况一样。

(实施例2)

作为实施例1的控制电路使用可变直流电源电路的一个实施例示于图2。在图2a、2b中，9是可变直流电源电路。在本结构中，可变电容电路16利用从可变直流电源电路9通过控制线30施加的直流电压改变岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容值。

按照本实施例，设置在天线附近的控制线30的电位随时间而一定(直流)，所以，不会向天线供给不需要的噪音，从而可以改善收发特性。

可变直流电源电路9接收电压控制电路(图中未示出)的控制改变电压。电压控制电路生成指示与无线频率对应的电压值的控制信号，可变直流电源9按照该控制信号发生指定的直流电压。可变直流电源9具有用于输入控制信号的控制信号端子(图中未示出)。

(实施例3)

作为实施例2的可变电容电路，使用利用施加直流电压连续地改变电容值的可变电容元件的一个实施例示于图3a、3b。在图3a、3b中，6是可变电容元件，作为这样的元件，例如有变容二极管。通过将可变电容元件6的一端与岛状导体20连接、将另一端与接地电位即扁平导体箱1的壁面连接、从可变直流电源电路9通过控制线30将直流电压加在岛状导体20上，可以改变岛状导体20和扁平导体箱1之间的电容值。

按照本实施例，作为可变电容电路可以使用1个可变电容元件，所以，可以使电路结构简化，从而可以降低部件成本。另外，作为可变电容元件，使用利用施加的直流电压而电容值连续地可变的元件，所以，可以利用直流电压值使谐振频率连续地改变为任意的值。

电压控制电路(图中未示出)预先存储可变电容元件的直流电压与电容值的关系，通过将用于发生与无线频率对应的电容值的电压值向可变直流电源电路9指示，可以使天线的谐振频率与所希望的无线频率一致。

(实施例4)

在实施例3中使施加到可变电容元件上的直流电压的供给部位与带状导体的耦合部分一致的一个实施例示于图4a、4b。在图4a、4b中，6是可变电容元件，21是电阻元件。电阻元件21的一端与岛状导体20连接，另一端与在扁平导体箱1上开的小孔中设置在与扁平导体箱1的壁面不接触的岛状导体4连接。岛状导体4通过通孔5在包含离带状导体3的耦合部分10远的一端的其附近点11与带状导体3连接。

通过使电阻元件21的电阻值大小从离带状导体3的耦合部分10远的一端的高频阻抗的角度看可以忽略不计，并且由于比可变电容元件6的直流电压施加端子的阻抗小得多，就可以不损耗供给带状导体3的高频功率，从而可以使岛状导体20的直流电位和耦合部分10的直流电位基本上相同。具体而言，通过使电阻值从数kΩ到约100kΩ，就可以实现上述条件。

通过使施加到可变电容元件6上的直流电压的供给部位与带状导体3的耦合部分10一致，可以去除控制线30，从而可以使电路简化。另外，通过去除在天线的缝隙附近设置的控制线30，可以减小对天线的辐射模式的影响。

向耦合部分10的高频和直流电压的馈电，从一端与耦合部分10连接的在与通孔13的另一端连接的扁平导体箱1的壁面上开的小孔内与扁平导体箱1绝缘地设置的岛状导体14进行。使用阻止高频电流流出的元件8向高频馈电电路7和可变直流电源9进行馈电的方式，和基于上述特愿平9-54825号的美国专利所提案的调谐式缝隙天线的情况一样。

(实施例5)

作为实施例1的可变电容电路，使用根据控制信号将某一端子间的电容值切换2值以上的可变电容电路的一个实施例示于图5a、5b。在图5a、5b中，51是将某一端子间的电容值切换2值以上的可变电容电路。可变电容电路51可以通过将例如高频开关和电容元件组合而实现，在图5a、5b中，示出了利用开关将电容值切换3值的结构。通过将这种可变电容电路51的电容变化的端子对的一端与岛状导体20连接、将另一端与接地电位即扁平导体箱1的壁面连接、从控制电路50通过控制线30将控制信号加到可变电容电路51的控制端子上，可以将岛状导体20与扁平导体箱1之间的电容值切换为设定的值。

如果设定各电容值以使由岛状导体20和扁平导体箱1之间的电容值决定的天线的谐振频率与所希望的天线谐振频率一致，向可变电容电路供给发生各电容值的控制信号，便可使天线的谐振频率成为所希望的频率。这时，与实施例2那样的利用施加的直流电压连续地改变电容值的可变电容电路比较，虽然只有有限的谐振频率可以实现的限制，但是，实际上因为便携式无线终端机通话所使用的载频取离散的值，所以，没有问题。

另外，供给这种可变电容电路的控制信号，可以是利用信号电压的电平不同和信号的时间模式等指示电容值的切换的所谓的数字信号，由于抗其他电路等的信号干涉的能力强，所以，可以在天线中维持稳定的谐振频率。

(实施例6)

作为实施例5的控制电路，使用可变直流电源电路的一个实施例示于图6a、6b。作为可以将某一端子间的电容值切换2值以上的可变电容电路，例如，如高频开关那样通过直流电压加到某一端子上，考虑切换某一端子间的阻抗的元件与电容元件的组合。在图6a、6b中，22是电容元件，23是高频开关。电容元件22的一端与岛状导体20连接，另一端与高频开关23的输入输出端子的一端连接，此外，高频开关23的另一端与扁平导体箱1的上壁面连接。另外，高频开关23的控制端子与控制线30连接，利用从可变直流电源电路9通过控制线30施加的直流电压值，高频开关23输入输出间变化为低的阻抗状态或高的阻抗状态。

利用本结构，岛状导体20和扁平导体箱1之间的电容值，在高频开关23的输入输出端子间为高的阻抗状态时是岛状导体20和扁平导体箱1之间原来存在的导体间电容值，在输入输出端子间为低的阻抗状态时是电容元件22的电容值与上述导体间电容值相加的值。

可变直流电源电路9接收电压控制电路(图中未示出)的控制，改变电压。电压控制电路生成指示与无线频率对应的电压值的控制信号，可变直流电源9按照控制信号发生指定的直流电压。可变直流电源9具有用于输入控制信号的控制信号输入端子(图中未示出)。

因此，应用本结构的调谐式缝隙天线，可以利用由电压控制电路指定的从可变直流电源电路9施加的直流电压实现2个谐振频率的切换。

在本实施例中，只使用了1个将电容元件和高频开关各1个串联的串联连接电路，但是，通过将多个这样的串联连接电路并联连接到岛状导体20和扁平导体箱1的壁面之间，可以实现多个电容值从而可以实现多个谐振频率。另外，使用将具有多个电容元件和多个输入输出的高频开关集成化的集成电路取代多个串联连接电路，也可以获得同样的效果。

(实施例7)

将实施例6的电容元件和高频开关的连接点固定到在扁平导体箱的壁面开的小孔内设置的与扁平导体箱的壁面不接触的岛状导体上的实施例示于图7a、7b。在图7a、7b中，24是在扁平导体箱1的壁面上开的小孔内设置的与扁平导体箱1的壁面不接触的岛状导体。电容元件22的一端与岛状导体20连接，另一端与上述岛状导体24连接。高频开关23的输入输出端子的一端也与该岛状导体24连接，另一端与扁平导体箱1的壁面连接。

通过采用本结构，可以将电容元件22和高频开关23的输入输出端子分别固定到天线上面的各导体上，提高电路的可靠性。另外，按照本结构，通常利用将部件搭载到电路基板上时使用的逆流等技术可以将各元件一体地搭载到天线上，从而可以降低组装成本。

(实施例8)

在实施例7中去除一部分而将控制线在扁平导体箱内形成的一个实施例示于图8a、8b。在图8a、8b中，25和29是在扁平导体箱1的壁面上开的小孔内设置的与扁平导体箱1的壁面不接触的岛状导体，26和28是通孔，27是在扁平导体箱内形成的控制线。将一端与高频开关23的控制端子连接的控制线30，其另一端与在高频开关23附近的扁平导体箱1的壁面上开的小孔内设置的与扁平导体箱1的壁面不接触的岛状导体25连接。岛状导体25通过通孔26与在扁平导体箱1内设置的控制线27连接。此外，控制线27通过通孔28在天线的下面与在扁平导体箱1的壁面上开的小孔内设置的与扁平导体箱1的壁面不接触的岛状导体29连接。直流电压由可变直流电源电路9加到岛状导体29上，以此来控制高频开关23。

按照本结构，在用于将直流电压加到可变电容电路上的控制线中，可以减少在天线上面存在的部分，所以，可以减小控制线对天线辐射模式的影响。

(实施例9)

在实施例8中通过在天线侧面设置的端面通孔进行在扁平导体箱内形成的带状导体和控制线的天线外部的电气连接的一个实施例示于图9a、9b。在图9a、9b中，15和35是在天线的侧面设置的与扁平导体箱1的壁面不接触的半圆形的端面通孔。带状导体3的耦合部分10在天线的侧面与端面通孔15连接。在扁平导体箱1的内部设置的控制线27连接在与通孔26的一端而相反的一端与端面通孔35连接。

按照本实施例，端面通孔15成为耦合部分的引出处，端面通孔35成为控制线的馈电处，同时，该通孔的下部成为和扁平导体箱1的底面(接地电位)相同的面。因此，容易将本天线装配到电路基板上。即，准备形成配线导体和接地导体面的电路基板，将天线装到底面下同一基板上和使接地导体面与底面接触的同时，可以使配线导体直接与端面通孔15和35接触。因此，可以进行通常的自动装配。本实施例的天线，具有降低所应用的便携式无线终端机的制造成本的效果。

以上以实施例说明的本发明的调谐式缝隙天线，和基于上述特愿平9-54825号的美国专利所提案的调谐式缝隙天线一样，可以使用通常的多层基板制造过程进行制造。因此，通过在与高频电路基板相同的基板内形成，便可进一步降低便携式无线终端机的部件成本和制造成本。

按照上述实施例，通过同时等效地改变缝隙正下方的带状导体长度和缝隙长度，便可实现对天线的匹配条件不影响而可以在宽的范围内改变天线的阻抗匹配中心频率(谐振频率)的调谐式缝隙天线。本天线的谐振频率变化范围宽，所以，可以应用于在具有宽的系统频带的无线通信系统中使用的便携式无线终端机。如果将该天线应用于便携式无线终端机，便可使天线的谐振频率跟随通话时设定的无线频率，因此，可以减小天线应覆盖的频带，从而可以减小天线的体积。便携式无线终端机通过应用本天线，可以消除突起部，提高便携性，同时可以使体积小型化。

Claims (18)

1.一种缝隙天线，具有导体箱、配置在上述导体箱的主表面的缝隙、和在上述导体箱的内部与上述导体箱绝缘并与上述缝隙交叉地配置的带状导体，以在上述带状导体和上述导体箱之间供给交流功率，其特征在于：具有在上述缝隙内与上述导体箱绝缘地设置的岛状导体和连接在上述岛状导体与上述导体箱的壁面之间改变上述岛状导体与上述导体箱之间的电容值的可变电容电路。

2.按权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于：上述可变电容电路具有第1端子、第2端子和利用加在上述第1端子上的直流电压使上述第1和第2端子间的电容值变化的可变电容元件，上述第1端子与上述岛状导体连接，上述第2端子与上述导体箱的壁面连接。

3.按权利要求2所述的缝隙天线，其特征在于：与上述第1端子连接的可变直流电源。

4.按权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于：进而具有向上述可变电容电路供给控制信号的控制电路，上述可变电容电路具有与上述岛状导体连接的第1端子、与上述导体箱的壁面连接的第2端子和与上述控制电路连接的第3端子，根据从上述控制电路供给上述第3端子的控制信号，改变与上述第1端子连接的上述岛状导体和与上述第2端子连接的上述导体箱的壁面之间的电容值。

5.按权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于：上述可变电容电路具有通过施加直流电压而使电容值变化的可变电容元件，上述可变电容元件连接在上述第1端子与上述第2端子之间。

6.按权利要求5所述的缝隙天线，其特征在于：上述可变电容元件是变容二极管。

7.按权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于：上述控制电路是可变直流电源电路。

8.按权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于：上述可变电容电路具有电容相互不同的多个电容元件和切换上述多个电容元件中的某一个电容元件与上述第1端子或上述第2端子的连接的开关，根据供给上述第3端子的控制信号进行上述开关的切换控制。

9.按权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于：所述缝隙天线具有：在上述导体箱内与上述导体箱绝缘地设置的控制线、与上述控制线的一端连接的设置在与上述导体箱的主表面相对面上的第2岛状导体、和与上述控制线的另一端连接的设置在上述导体箱的主表面上的第3岛状导体，

其中，上述控制电路与上述第3端子的连接，通过将上述控制电路与上述第2岛状导体连接、将上述第3端子与上述第3岛状导体连接而进行。

10.按权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于：在上述导体箱的侧面上具有与上述导体箱绝缘地设置的半圆形的端面通孔，上述控制电路和上述第3端子通过上述端面通孔实现连接。

11.按权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于：在上述导体箱的侧面具有与上述导体箱绝缘地设置的半圆形的端面通孔，上述带状导体与上述导体箱之间的交流功率的供给，通过上述端面通孔而进行。

12.按权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于：上述可变电容电路具有电容元件和利用施加的直流电压改变阻抗的阻抗可变元件。

13.按权利要求12所述的缝隙天线，其特征在于：在上述导体箱的主表面具有与上述导体箱绝缘地设置在上述缝隙的外部的岛状导体，上述电容元件和上述阻抗可变元件的连接部与设置在上述缝隙的外部的岛状导体连接。

14.按权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于：上述可变电容电路具有多个由电容元件和利用施加的直流电压改变其阻抗的阻抗可变元件组成的串联连接，构成上述多个串联连接的多个上述电容元件的电容值相互不同。

15.一种缝隙天线，具有导体箱、设置在上述导体箱的主表面的缝隙、在上述导体箱的内部与上述导体箱绝缘并与上述缝隙交叉地设置的带状导体和与上述带状导体连接的耦合部分，并在上述耦合部分与上述导体箱之间进行交流功率供给，其特征在于：具有在上述缝隙内与上述导体箱绝缘地设置的岛状导体；连接在上述岛状导体与上述导体箱的壁面之间的可变电容元件；连接在上述岛状导体与上述导体之间的电阻元件；和与上述耦合部分通过阻止交流电压流出的元件而连接的可变直流电源电路，上述可变直流电源电路的直流电压通过阻止交流电压流出的元件、上述耦合部分、上述带状导体和上述电阻元件施加到上述可变电容元件上。

16.一种缝隙天线，具有第1导体、设置在上述第1导体内的缝隙和与上述第1导体绝缘并与上述缝隙交叉地设置的第2导体，并向上述第1导体与上述第2导体之间供给交流功率，其特征在于：具有在上述缝隙内与上述第1导体绝缘地设置的第3导体和连接在上述第1导体与上述第3导体之间的可以改变上述第1和第3导体间的电容值的电路。

17.一种天线，具有第1导体和第2导体并在上述第1导体与上述第2导体之间供给交流功率，其特征在于：具有与上述第2导体相对地配置的第3导体，并具有连接在上述第1导体与上述第3导体之间的可以改变上述第1和第3导体间的电容值的电路。

18.根据权利要求17所述的缝隙天线，其特征在于，所述第3导体与所述第1导体相绝缘。

Images