CN1386031A - 天线构造及具有该天线构造的通信机 - Google Patents

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Abstract

一种能迅速满足改变辐射电极谐振频率的要求、且结构简单的天线构造及具有该天线构造的通信机。在表面安装型天线部分(2)的基体(7)上形成有辐射电极(8),并形成与辐射电极(8)的开放端(8a)之间具有电容且相对接地处于悬空状态的天线侧控制用电极(11)。在安装基板(3)上形成与天线侧控制用电极(11)连通连接且相对接地处于悬空状态的基板侧控制用电极(4)。将基板侧控制用电极(4)与接地导体部分(6)通过谐振频率调整手段(15)进行高频连接。谐振频率调整手段(15)具有电容或电感,通过改变该电容或电感,使辐射电极(8)的谐振频率变化。能不改变表面安装型天线部分(2)而改变辐射电极(8)的谐振频率。

Description

天线构造及具有该天线构造的通信机
技术领域
本发明涉及移动通信机等通信机及其中设置的天线构造。
背景技术
移动电话及GPS(Global Positioning System，全球定位系统)等移动通信机设置的一种小型天线，有在电介质或磁性体等基体上形成幅射电极而构成的表面安装型天线。该表面安装型天线的电波收发信频率(即幅射电极的谐振频率)，例如取决于基体的大小，在基体是由电介质构成时，取决于基体的介电常数，还取决于幅射电极的大小及形状等，与这些各种各样的因素存在复杂的关系。
因此，产生的问题是，在要求改变表面安装型天线的电波收发信频率(幅射电极的谐振频率)时，为了设计表面安装型天线，需要很多的时间及精力，从而使表面安型型天线的价格升高。
所以，提出了图10(a)所示的天线构造1的方案，该天线构造1是具有表面安装型天线部分2、安装基板3(例如是通信机的电路基板)上形成的基板侧控制用电极4、开关电路5及接地导体部分6而构成。上述表面安装型天线部分2是λ/4传输线路型，是具有电介质或磁性体等基体7、幅射电极8、接地电极9、馈电电极10及天线侧控制用电极11而构成。
在表面安装型天线部分2上，在基体7的底面7b形成有接地电极9，从侧面7f至上表面7a形成有幅射电极8。该幅射电极8的一端成为与接地电极9连接的接地端。另外，幅射电极8的另一端成为开放端8a，该开放端8a的一部分从基体7的上表面7a延伸至侧面7d。
与该延长部分的开放端8a隔着间隔相对配置天线侧控制用电极11的一端，在该幅射电极8的开放端8a与天线侧控制用电极11之间形成电容。天线侧控制用电极11的另一端从基体7的侧面7d弯到底面7b形成。该天线侧控制用电极11的另一端与接地电极9之间隔着间隔配置，天线侧控制用电极11相对于接地处于悬空状态。
另外，从基体7的底面7b经过侧面7d至上表面7a形成馈电电极10。该馈电电极10的上端与幅射电极8的开放端8a隔着间隔相对配置。另外，馈电电极10的另一端与接地电极9隔着间隔配置。
在安装基板3上，表面安装型天线部分2安装的区域是不形成接地导体部分6的非接地部分，在该非接地部分形成有相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极4及开关电路5。另外，例如在安装基板3上形成有信号供给源12，在上述非接地部分形成有与该信号供给源12导通连接的馈电用布线图形13。
在将表面安装型天线部分2安装在安装基板3上时，将表面安装型天线部分2安装在安装基板3的非接地部分，使得表面安装型天线部分2的天线侧控制用电极11与安装基板3的基板侧控制用电极4导通连接，而且使得这些基板侧控制用电极4及天线侧控制用电极11相对于接地处于悬空状态，另外使得表面安装型天线部分2的馈电电极10与安装基板3的馈电用布线图形13导通连接。
在这样的安装状态下，若从信号供给源12通过馈电用布线图形13将信号供给表面安装型天线部分2的馈电电极10，则该信号从馈电电极10通过电容耦合传递给幅射电极8，幅射电极8激振，通过这样进行电波发送或接收。
这样的天线构造1的等效电路如图10(b)所示。该图10(b)所示的L表示幅射电极8的电感，R1表示幅射电阻，R2表示内阻，C1表示幅射电极8的开放端8a与天线侧控制电极11之间的电容，C2表示幅射电极8的开放端8a与馈电电极10之间的电容，C3表示幅射电极8与接地间的电容。
在该天线构造1中，若开关电路5处于开关导通状态，基板侧控制用电极4通过开关电路5处地接地的状态，则幅射电极8的开放端8a与基板侧控制用电极4之间的电容C1将对幅射电极8的谐振频率产生影响。与此相反，若开关电路5将开关断开，则该电容C1处于对幅射电极8的谐振频率不产生影响的状态。这样，通过开关电路5的开关导通或断开，电容C1对幅射电极8的影响有无就可以改变，就能够改变幅射电极8的谐振频率。
在这样的天线构造1中，表面安装型天线部分2的幅射电极8的大小、形状或基体7的大小等不变化，而仅切换开关电路5的开关导通与断开，就能够简单切换幅射电极8的谐振频率。
但是，在该天线构造中，开关电路5的构造复杂，而且开关电路5的价格贵，因此不实用。
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供不改变表面安装型天线部分而能够容易改变幅射电极的谐振频率、且构成简单的天线构造及具有该天线构造的通信机。
发明内容
为了达到上述目的，本发明以下述构成作为解决所述问题的手段。即第1发明的天线构造是，将基体上形成有幅射电极的λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上形成的天线构造，所述辐射电极的一端成为接地端，另一端成为开放端，在所述表面安装型天线部分的基体上形成有与所述辐射电极的开放端之间具有电容的天线侧控制用电极，在安装基板上形成有作为接地功能的接地导体部分，另外形成有与所述天线侧控制用电极导通连接而且相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极，该基板侧控制用电极与所述接地导体部分通过具有电感及电容中的至少一个元件的谐振频率调整手段进行高频导通连接，通过具有这样的构成作为解决所述问题的手段。
第2发明的天线构造，其特征在于，具有第1发明的构成，谐振频率调整手段利用片状电感元件、片状电容元件、电感图形及电容图形中的任一种或它们之中的几种组合而构成。
第3发明的天线构造，是将基体上形成有辐射电极的λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上形成的天线构造，其特征在于，所述幅射电极的一端成为接地端，另一端成为开放端，在所述表面安装型天线部分的基体上形成与所述幅射电极的开放端之间具有电容的天线侧控制用电极，在安装基板上形成有起接地功能的接地导体部分，另外形成有与所述天线侧控制用电极导通连接而且相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极，该基板侧控制用电极与所述接地导体部分通过将该基板侧控制用电极与接地导体部分跨接的焊桥及带状线中的一种构成的谐振频率调整手段进行高频导通连接。
第4发明是将基体上形成有辐射电极的λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上形成的天线构造，其特征在于，所述幅射电极的一端成为接地端，另一端成为开放端，在所述表面安装型天线部分的基体上形成有与所述幅射电极的开放端之间具有电容的天线侧控制用电极，在安装基板上形成有作为接地功能的接地导体部分，另外形成有与所述天线侧控制用电极导通连接而且相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极，该基板侧控制用电极与所述接地导体部分通过由变容二极管构成的谐振频率调整手段进行高频导通连接，并形成有与供给所述变容二极管电压的供给源连接的连接部分。
第5发明的构成，其特征在于，具有第1～第4发明中的任一项发明构成，在表面安装型天线部分的基体上形成有多个天线侧控制用电极，在安装基板上形成有分别与这些天线侧控制用电极对应的基板侧控制用电极，这些基板侧控制用电极与接地导体部分分别通过各自的谐振频率调整手段进行高频导通连接。
第6发明的通信机，其特征在于，设有第1～第4发明中的任一项发明的天线构造。
在上述构成的发明中，幅射电极的开放端通过与天线侧控制用电极之间的电容、天线侧控制用电极、基板侧控制用电极及谐振频率调整手段与接地导体部分(接地端)高频连接。谐振频率调整手段形成在安装基板上，利用该谐振频率调整手段改变幅射电极的开放端与接地之间的阻抗，通过这样能够改变幅射电极的谐振频率。这样，不改变表面安装型天线部分的设计，就能够很容易利用谐振频率调整手段改变幅射电极的谐振频率。因此，在希望改变幅射电极的谐振频率时，能够迅速满足该要求。
另外，该谐振频率调整手段可以利用例如片状电感元件、片状电容元件、电感图形、电容图形、焊桥、带状线或变容二极管等构成，该构成与所述方案例子所示的开关电路相比，由于简单得多，因此能够简化天线构造。
附图说明
图1所示为本发明的通信机内安装的天线构造第1实施形态例的示意模型图。
图2所示为第1实施形态例的天线构造等效电路的电路图。
图3所示为谐振频率调整手段的电容与幅射电极谐振频率的关系曲线图举例。
图4所示为第1实施形态例中代表性的谐振频率调整手段具体例子的模型图。
图5所示为第1实施形态例中代表性的谐振频率调整手段其它具体例子的模式图。
图6所示为第2实施形态例中代表性的谐振频率调整手段构成例子的模型图。
图7所示第3实施形态例的天线构造的模型图。
图8所示为其它实施形态例的说明图。
图9所示为谐振频率调整手段即变容二极管改变所加电压时的幅射电极谐振频率的变化曲线图。
图10所示为能够切换幅射电极谐振频率的天线构造方案举例的模型图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的实施形态例。
图1所示为第1实施形态例的通信机中代表性的天线构造示意模型图。另外，通信机有各种各样构成，在该第1实施形态例中，除了下述特有的天线构造以外的通信机构成，可以有任何的构成，这里省略天线构造以外的通信机构成的说明。
在该第1实施形态例的天线构造1中，其特征在于，通过谐振频率调整手段15将安装基板3的基板侧控制用电极4与接地导体部分6高频导通连接。除此以外的构成与图10(a)的方案例子基本相同，在该第1实施形态例的说明中，与方案例子相同的构成部分附加相同符号，并省略该相同部分的重复说明。
谐振频率调整手段15与具有电感及电容的至少一种。由于设置了该谐振频率调整手段15，该第1实施形态例所示的天线构造1的等效电路为图2的电路图。在该第1实施形态例中，表示安装型天线部分2为λ/4传输线路型，与方案例子所示的表面安装型天线部分2的等效电路(参见图10(b))相同，但幅射电极8的开放端8a与天线侧控制用电极11之间的电容C1是通过谐振频率调整手段15的电感或电容接地。
这样，在该第1实施形态例中，幅射电极8的开放端8a与接地之间具有上述电容C1和取决于谐振频率调整手段15的电感及电容的至少一种元件的阻抗，通过改变该谐振频率调整手段15的电感或电容的大小，能够改变幅射电极8的开放端8a与接地之间的阻抗，从而改变幅射电极8的谐振频率。
具体来说，例如谐振频率调整手段15具有电容时，如图3的曲线图所示，随着使该电容向增大的方向变化，则幅射电极8的谐振频率向降低的方向变化。另外，谐振频率调整手段15具有电感时，随着使该电感向增大的方向变化，幅射电极18的谐振频率将略有上升。
具有电感及电容的至少一种元件的谐振频率调整手段15的构成可以考虑有各种构成，可采用任何一种构成，下面所示为几个具体构成例。
例如在图4(a)所示的例子中，谐振频率调整手段15由片状元件(片状电容元件或片状电感元件)17构成。该片状元件17例如像具有1pF电容量的电容或具有2pF电容量的电容那样，是预先规定常数的元件，更换片状元件17，就可以改变基板侧控制用电极4与接地导体部分6之间的电容或电感，通过这样能够改变幅射电极8的谐振频率。
在图4(b)所示的例子中，谐振频率调整手段15也是利用片状元件构成，但在该例子中，片状元件18是能够连续或分段改变电感或电容(高频阻抗)的元件，例如利用变容二极管或微调电容器等构成。在这种情况下，不采用常数相互不同的几种片状元件，仅通过改变片状元件18的高频阻抗，就能够简单地改变幅射电极8的谐振频率。
另外，在采用变容二极管或微调电容器作为片状元件18时，由于能够连续改变电容量，因此能够连续改变幅射电极8的谐振频率，能够更简单地调整为所希望的谐振频率。
在图5所示的例子中，谐振频率调整手段15是利用具有电容图形及电感图形的至少一种的电路图形20构成的。在这种情况下，通过改变图形形状等，来改变电容或电感，就能够改变幅射电极8的谐振频率。
在这种情况下，由于利用成膜技术，能够在形成接地导体部分6及馈电用布线图形13等的同时，在安装基板3上形成谐振频率调整手段15(电路图形20)，因此能够简化制造工序。另外，起到谐振频率调整手段15的功能的电路图形20有各种各样的形状，图5所示是其一例，不限定于该图5所示的形状。
如上所述，具有电容及电感的至少一种的谐振频率调整手段15有各种各样的构成。当然，谐振频率调整手段15的构成不限定于图4及图5的各种构成，例如也可以将片状元件17、片状元件18及电路图形20中的两种以上组合，构成谐振频率调整手段15。
根据该第1实施形态例，由于在安装基板3上设置改变幅射电极8的开放端8a与接地之间的阻抗以改变幅射电极8的谐振频率用的谐振频率调整手段15，因此不改变表面安装型天线部分2的基体7的大小及幅射电极8的形状等，就能够改变幅射电极8的谐振频率。这样，不要花费过多的时间及精力来进行设计，能够迅速满足改变谐振频率的要求，能够降低由这些因素决定的天线成本。另外，在该第1实施形态例中，由于能够简单构成谐振频率调整手段15，因此能够简化天线构造。
下面说明第2实施形态例，在该第2实施形态例中，在基板侧控制用电极4与接地导体部分6之间也设置谐振频率调整手段15，但该谐振频率调整手段15与第1实施形态不同，它具有的构成是在基板侧控制用电极4与接地导体部分6之间设置电容，或者将基板侧控制用电极4与接地导体部分6直接导通连接，通过这样来改变幅射电极8的谐振频率。另外，在该第2实施形态中，除谐振频率调整手段15以外的构成，与第1实施形态例基本相同，在该第2实施形态例的说明中，对于与第1实施形态例相同的构成部分附加相同的符号，并省略该相同部分的重复说明。
在该第2实施形态例中，谐振频率调整手段15可以采用例如图6(a)～(c)所示的构成。在图6(a)所示的例中，基板侧控制用电极4与接地导体部分6在各自相互相对的部位，形成有突出部分4a及6a。利用这些突出部分4a及6a，形成电容图形，在这些突出部分4a及6a跨接，形成焊桥21。
在这种情况下，一种是设置焊桥21将基板侧控制用电极4与接地导体部分6直接导通连接的情况，另一种是不设置焊桥21而形成由基板侧控制用电极4与接地导体部分6的突出部分4a及6a构成的电容图形的电容的情况，能够分两段改变幅射电极8的谐振频率。
在图6(b)所示的例中，谐振频率调整手段15是将图6(c)所示的带状线22切断而构成电容23的。在这种情况下，一种是利用带状线22将基板侧控制用电极4与接地导体部分6直接导通连接的情况，另一种是将带状线22切断形成电容23的电容的情况，利用这两种情况能够改变幅射电极8的谐振频率，而且还可以通过改变带状线22的切断量以改变电容23的电容量，来改变幅射电极8的谐振频率。
在该第2实施形态例中，也与第1实施形态相同，利用安装基板3上的谐振频率调整手段15，改变幅射电极8的开放端8a与接地之间的阻抗，通过这样能够不改变表面安装型天线部分2，就容易改变幅射电极8的谐振频率。另外，该谐振频率调整手段15的构成简单，能够防止天线构造1的复杂化。
下面说明该第3实施形态例。另外，在该第3实施形态例的说明中，对于与所述各实施形态例相同的构成部分附加相同的符号，并省略该相同部分的重复说明。
在该第3实施形态例中，如图7(a)所示，在表面安装型天线部分2上形成多个(图7(a)所示的例中为2个)天线侧控制用电极11(11a及11b)，在安装基板3上形成分别与这些天线侧控制用电极11(11a及11b)对应的基板侧控制用电极4(4a及4b)。这些基板侧控制用电极4a及4b与接地导体部分6分别通过各自的谐振频率调整手段15(15a及15b)进行高频连接。这些谐振频率调整手段15a及15b分别具有第1实施形态例所示的构成，或者具有第2实施形态例所示的构成。
由于采用这样的构成，第3实施形态例的天线构造1的等效电路为图7(b)所示的电路。在该第3实施形态例中，通过改变各谐振频率调整手段15的电容或电感，或者利用有无焊桥21或有无切断带状线22，可以改变幅射电极8的开放端8a与接地之间的阻抗，以改变幅射电极8的谐振频率。
在该第3实施形态例中，也与所述各实施形态例相同，可以具有不改变表面安装型天线部分2而能够容易改变幅射电极8的谐振频率的效果。另外，由于设置了多个谐振频率调整手段15，因此很容易进行幅射电极8的谐振频率的微调。
另外，本发明不限定于上述各实施形态例，能够采用各种实施形态。例如，在上述各实施形态例中，幅射电极8为带状形状，但幅射电极8的形状不限定于带状，可以采用带状以外的例如弯曲状等形状。另外，幅射电极8是形成在基体7的表面，但幅射电极8的形成位置可以适当设定，例如也可以在基体7的内部形成，幅射电极8的形成位置不限定于指定部位。
再有，在上述各实施形态例中，在由天线侧控制用电极11至接地导体部分6的高频信号通路上仅设置1个基板侧控制用电极4，但也可以例如如图8(a)所示，在该高频信号的通路上，配置多个基板侧控制用电极4。在这种情况下，例如在相邻的基板侧控制用电极4之间，通过与上述各实施形态例所示的同样的谐振频率调整手段15进行高频导通连接。若这样进行，则由于增加了谐振频率调整手段15的数量，因此容易进行幅射电极8的谐振频率的微调。
再有，也可以利用变容二极管构成谐振频率调整手段15。在这种情况下，设置与供给变容二极管电压的电压供给源Vc连接的连接部分X。通过改变从电压供给源Vc经过连接部分X加在变容二极管上的电压进行控制，能够改变幅射电极8的谐振频率。图9所示为表示该变容二极管所加电压与幅射电极8的谐振频率之关系的回波损耗特性的一个例子。该回波损耗特性的例子，是天线构造为图8(a)所示的形态及其等效电路为图8(b)所示电路构成情况下得到的特性。图8(a)所示的谐振频率调整手段15a具有电容Ca，谐振频率调整手段15b为变容二极管，谐振频率调整手段15c具有电感Lc，谐振频率调整手段15d具有电容Cd。另外，在基板侧控制用电极4c形成有连接部分X(与供给变容二极管的电压的供给源Vc连接的部位)。
图9所示的实线A表示变容二极管所加电压为1V情况下的回波损耗特性，虚线B为变容二极管所加电压为2V的情况，点划线C为变容二极管所加电压为3V的情况。如该图9所示，随着变容二极管所加电压增大，可以升高幅射电极8的谐振频率。
再有，在第3实施形态中，基板侧控制用电极4及天线侧控制用电极11分别形成2个，但基板侧控制用电极4及天线侧控制用电极11的形成数量也可以是3个以上，对数量没有限定。
根据本发明，在将λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上构成的天线构造中，由于其构成是利用安装基板上的谐振频率调整手段改变幅射电极的开放端与接地之间的阻抗，以改变幅射电极的谐振频率，因此能够不改变表面安装型天线部分，容易改变幅射电极的谐振频率。
这样，在要求改变幅射电极的谐振频率时，不要花费过多的时间及精力来进行设计，能够迅速满足其要求。另外，由于能够抑制因设计而引起的成本增加的问题，因此能够提供廉价的天线。再有，由于谐振频率调整手段能够利用简单的构成来形成，因此能够防止天线构造的复杂化。
根据上述情况，在具有本发明的天线构造的通信机中，天线构造简单，而且由于抑制了天线成本，因此容易实现通信机的成本下降。
在表面安装型天线部分上形成有多个天线侧控制用电极，在安装基板上形成有分别与这些天线侧控制用电极对应的基板侧控制用电极，这些基板侧控制用电极与接地导体部分分别通过各自的谐频频率调整手段进行高频导通连接，在这种情况下，利用这些谐振频率调整手段，容易在幅射电极的开放端与接地之间进行阻抗微调。这样，幅射电极的谐振频率调整就变得更容易。

Claims (6)

1.一种天线构造，是将基体上形成辐射电极的λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上形成的天线构造，其特征在于，所述辐射电极的一端成为接地端，另一端成为开放端，在所述表面安装型天线部分的基体上形成有与所述辐射电极的开放端之间具有电容的天线侧控制用电极，在安装基板上形成有作为接地功能的接地导体部分，另外形成有与所述天线侧控制用电极导通连接而且相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极，该基板侧控制用电极与所述接地导体部分通过具有电感及电容的至少一个元件的谐振频率调整手段进行高频导通连接。
2.如权利要求1所述的天线构造，其特征在于，谐振频率调整手段利用片状电感元件、片状电容元件、电感图形及电容图形中的任一种或它们之中的多种组合而构成。
3.一种天线构造，是将基体上形成辐射电极的λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上形成的天线构造，其特征在于，所述幅射电极的一端成为接地端，另一端成为开放端，在所述表面安装型天线部分的基体上形成有与所述幅射电极的开放端之间具有电容的天线侧控制用电极，在安装基板上形成有作为接地功能的接地导体部分，另外形成有与所述天线侧控制用电极导通连接而且相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极，该基板侧控制用电极与所述接地导体部分通过将该基板侧控制用电极与接地导体部分跨接的焊桥及带状线的一种构成的谐振频率调整手段进行高频导通连接。
4.一种天线构造，是将基体上形成辐射电极的λ/4传输线路型的表面安装型天线部分安装在安装基板上形成的天线构造，其特征在于，所述幅射电极的一端成为接地端，另一端成为开放端，在所述表面安装型天线部分的基体上形成有与所述幅射电极的开放端之间具有电容的天线侧控制用电极，在安装基板上形成有作为接地功能的接地导体部分，另外形成有与所述天线侧控制用电极导通连接而且相对于接地处于悬空状态的基板侧控制用电极，该基板侧控制用电极与所述接地导体部分通过由变容二极管构成的谐振频率调整手段进行高频导通连接，并形成有与供给所述变容二极管电压的供给源连接的连接部分。
5.如权利要求1至4的任一项所述的天线构造，其特征在于，在表面安装型天线部分的基体上形成有多个天线侧控制用电极，在安装基板上形成有分别与这些天线侧控制用电极对应的基板侧控制用电极，这些基板侧控制用电极与接地导体部分分别通过各自的谐振频率调整手段进行高频导通连接。
6.一种通信机，其特征在于，设有权利要求1至4的任一项所述的天线构造。
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