CN1417887A - 天线、使用该天线的电波发送接收装置及其天线的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种能够得到较高增益的小型的天线。把电气并联连接电感部E11，E21和电容部E12，E22的共振部E1，E2，来设置天线本体B，在接地的接地部与天线本体B的一端P3之间电气连接频率调整电容部5。此时，把共振部E1，E2构成为：共振部E1，E2的频率特性曲线在共振宽度的部分中至少部分重合，而分别以大致相同的基准共振频率进行共振，天线本体B具有在整体上具有比基准共振频率高的共振频率。

Description

天线、使用该天线的电波发送接 收装置及其天线的制造方法
技术领域
本发明涉及特别适用于装入包含发送接收电波的各种通信装置的具有电波的发送接收功能的各种设备中的小型天线。
背景技术
近年来，随着包含发送接收电波的各种通信装置的具有电波的发送接收功能的各种设备的需求提高，在几百MHz至几十GHz的频带中使用的天线越来越多地使用。不言而喻地会大量用于移动通信、下一代交通系统、在自动验票等中使用的非接触卡等，而且，正在使用通过由因特网家电的无线所产生的无绳化、企业内无线LAN、Bluetooth等不使用长的烦杂的电缆而以无线进行数据的交换的方法，在该方面可以预见到广泛的用途。而且，对于在来自各种终端的无线的数据发送接收中所使用的，用电波来获取在水管、煤气及其他安全管理中所需要的信息的遥测、金融终端的POS系统等的普及，其需求也正在提高。除此之外，在卫星广播接收机的小型化的电视等的家庭电器产品、向自动售货机的应用等中，其使用范围也日益广泛。
在具有上述那样的电波的发送接收功能的各种设备中所使用的天线，迄今为止，附设在设备的外壳中的伸缩自如的单极天线是主流。而且，较短地突出到外壳的外部的螺旋天线也是公知的。
然而，在单极天线的情况下，每当使用时必须伸长，因此，具有操作麻烦以及伸出的天线部分容易损坏的缺点。而且，在螺旋天线的情况下，由空心线圈构成的天线本体由树脂等覆盖材料所保护，因此，外形变大，当固定在外壳之外时，不可避免存在整体体型不好的问题。但是，仅通过单纯地减小天线，会同时降低增益，则使电波发送接收系统的电路变大，或者，功率消耗显著增加而使电池过大，结果，存在不能谋求装置全体的小型化的问题。
因此，在通过由电感成分和电容成分组成的共振电路所构成的天线中，仅设置一个共振部不能得到足够的增益，因此，必须组合多个共振部而整体构成一个天线。但是，当提高各个共振部的增益时，频率特性曲线的共振宽度变窄，而存在不能使多个共振部在一个频率下同相地共振的问题。反之，当为了使全部共振部在一个频率下大致同相地振动而展宽共振宽度时，存在Q值变小而不能得到足够的增益的问题。
而且，当减小天线时，在电感值和电容值上产生的误差容易变大，共振宽度不会完全重合，容易成为各个共振频率不同的构成。难于实现：在各个共振部中得到足够的增益以及通过使多个共振部以某一个频率为基础而同相振动。而且，假定不能在充分的精度下进行生产，则生产性过低，因此希望开发出解决该问题的新的技术。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供能够得到高增益的小型天线。
本发明的天线，电感部和电容部电气并联连接的共振部具有多个电气串联连接的天线本体，其特征在于，多个上述共振部构成为：它们的频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振，上述天线本体构成为：把上述共振部进行结合，至少具有一个与上述基准共振频率不同的共振频率。
而且，该共振频率最好成为用于电波的发送或者接收的中心频率。
此时，上述中心频率最好成为高于上述基准共振频率的频率。
而且，最好构成为上述中心频率为比上述基准共振频率的2倍大的值。
因此，本发明最好在上述天线本体上电气串联连接调整上述共振频率的频率调整电容部。
而且，上述频率调整电容部最好装在与上述天线本体的供电侧相对的一端与接地的接地部之间。
而且，上述接地部最好电气连接在从上述天线本体的一端给上述天线本体供电的供电线的接地侧上。
根据本发明，天线本体构成为以与共振部的固有基准共振频率不同的共振频率进行共振，由此，能够把与基准共振频率不同的上述共振频率选择为用于电波的发送接收的共振频率，通过从共振部释放能量，而可以适应。当原封不动地选择基准共振频率作为中心频率时，在成为并联共振系统的共振部的内部，形成一种能量的存留部，Q值与天线本体中流过电流相乘的量的电流流过其中，考虑电磁波的能量交换滞后。因此，通过使中心频率与基准共振频率不同，从与电感部并联插入的电容部而使能量快速释放，来增加天线的增益。
从该观点说，共振部进行共振的基准共振频率可以高于或者低于用于发送接收电波的中心频率，但是，基准共振频率最好为低于中心频率侧。这是因为，如果降低基准共振频率，可以把电感部的电感值以及电容部的电容值选择为较大的值，因此，增益增加。换句话说，当按照在频率低的那侧进行共振那样来选择电感部、电容部的尺寸时，与频率较高的中心频率中的较短波长的电磁波相对，例如，可以见到线圈部的开口面积等相对增加的效果，可以期望使增益增加。
因此，通过使中心频率为大于基准共振频率的较大的值，特别是，成为大于2倍的值，能够使共振部的相位更易于匹配，同时，能够得到较高的增益。
而且，可以在决定了天线本体全体的共振频率的基础上，在天线本体上串联连接调整中心频率的频率调整电容部，在接地的接地部上连接该频率调整电容部的另一端。天线本体还可以与接地部等联动，作为整体而在与共振部进行共振的基准共振频率不同的共振频率下振动，但是，通过该频率调整电容部，能够把全体的共振频率调整为使用的所希望的中心频率。在通常的螺旋天线的情况下，在螺旋天线的螺旋状的本体与接地的接地板之间存在寄生电容，则增益易于受到周围的影响，但是，由于该频率调整电容部具有预定的固定值，因此，能够排除周围环境中的不稳定因素。
而且，本发明的特征在于，上述天线本体的上述电感部具有由以轴线为中心的螺旋状或者近似于螺旋状的方形的导体组成的线圈部。
此时，上述线圈部的上述轴线以同一直线状地相对齐。
而且，绕上述导体的上述轴线一周的部分的至少一个大致包含在相对于上述轴线倾斜的平面内。
而且，本发明的特征在于，上述共振部由两个串联连接而成。
通过这样的构成，能够使天线的增益增加。共振部可以由三个以上串联连接而成，但是，与由两个串联连接而成的情况相比，增益容易降低。
本发明的另一个方案是：电感部和电容部电气并联连接的共振部具有多个电气串联连接的天线本体，同时，具有设置成从一端供电的天线本体和接地的接地部，其特征在于，多个上述共振部构成为：它们的频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振，上述天线本体构成为：把上述共振部进行结合，至少具有一个与上述基准共振频率不同的共振频率，该共振频率成为用于电波的发送或者接收的共振频率。
此时，在与上述天线本体的供电侧相对侧的一端与上述接地部之间安装调整上述中心频率的频率调整电容部。
而且，上述中心频率最好成为高于上述基准共振频率的频率，而且，最好构成为上述中心频率为比上述基准共振频率的2倍大的值。
而且，上述接地部电气连接在从上述天线本体的一端给上述天线本体供电的供电线的接地侧上。
本发明的另一个方案是：包括：电感部和电容部电气并联连接的多个共振部和多个上述共振部电气串联连接的天线本体，其特征在于，多个上述共振部构成为：它们的频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振，上述天线本体构成为：把上述共振部进行结合，至少具有一个比上述基准共振频率高的共振频率。
在本发明中，例如，增大构成共振部的电感部的电感值，并且，减小电容部的电容值，来展宽频率特性曲线的共振宽度，因此，在某个共振部的共振宽度中存在包含的频率区域，频率特性曲线在共振宽度的部分上至少一部分重合。共振部在频率特性曲线重合的频率区域内的各个基准共振频率附近的一个频率上，分别以大致同相进行振动。因此，当把这些共振部电气串联连接时，天线本体结合各自的共振部，而具有与基准共振频率相对应的共振频率，同时，在高于基准共振频率的频率区域中具有共振频率。因此，由于对齐了各个共振部的振动的相位，则展宽了基准共振频率的共振宽度，Q值降低，但是，从低频侧所见到的高频侧的Q值变高，因此，在高频区域中的共振频率下能够得到足够的增益。
这样，多个共振部在低频侧的共振频率下同相地振动，而能够在高频侧的共振频率下得到高的增益。
在该方案中，上述天线本体的高于上述基准共振频率的上述共振频率成为用于电波的发送或接收的中心频率。
通过这样的构成，在高于共振部的基准共振频率的天线本体的高频侧的共振频率下，能够发送接收电波。因此，能够得到高于低频侧的共振频率中的增益的增益。
本发明提供具有以一个使用中心频率下发送或者接收电波的发送接收天线的电波发送接收装置，其特征在于，作为上述发送接收天线，使用上述任一个方案中所记载的天线，上述使用中心频率成为上述中心频率。
通过这样的构成，小型的发送接收天线能够得到高增益，能够减小电波发送接收装置的整体尺寸。
而且，本发明提供一种天线本体，通过供电线从一端进行供电，同时，上述供电线的接地侧与接地的接地部联动，来发送或者接收电波，其特征在于，上述天线本体这样构成：电感部和电容部电气并联连接的共振部由多个电气串联连接而成，多个上述共振部构成为：它们的频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振，上述天线本体构成为：把上述共振部进行结合，至少具有一个与上述基准共振频率不同的共振频率，该共振频率成为用于电波的发送或者接收的中心频率。
此时，上述中心频率最好成为高于上述基准共振频率的频率。
本发明的特征在于，具有：共振部制作工序，制作把电感部和电容部电气并联连接，并且频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振的多个共振部；天线本体制作工序，制作把多个上述共振部电气串联连接并至少具有一个高于上述基准共振频率的共振频率的天线本体；频率调整工序，在上述天线本体上电气串联连接频率调整电容部，调整上述共振频率，使高于上述基准共振频率的上述共振频率之一与用于电波的发送或者接收的中心频率相一致。
在本发明中，在共振部制作工序中，增大构成共振部的电感部的电感值，减小电容部的电容值，展宽频率特性曲线的共振宽度，因此，在某个共振部的共振宽度中存在包含的频率区域，频率特性曲线在共振宽度的部分上至少一部分重合。共振部在频率特性曲线重合的频率区域内的各个基准共振频率附近的一个频率上，分别以大致同相进行振动。因此，在天线本体制作工序中，当把这些共振部电气串联连接时，天线本体结合各自的共振部，而具有与基准共振频率相对应的共振频率，同时，在高于基准共振频率的频率区域中具有共振频率。因此，由于对齐了各个共振部的振动的相位，则展宽了基准共振频率的共振宽度，Q值降低，但是，从低频侧所见到的高频侧的Q值变高，因此，在高频区域中的共振频率下能够得到足够的增益。而且，在频率调整工序中，把频率调整电容部与天线本体电气串联连接，当把频率调整电容部调整为与发送或者接收电波的中心频率相一致时，能够在高于低频侧的共振频率中的增益的增益下发送接收电波。
附图的简要说明
图1是表示本发明的一个实施例的图，是表示天线的一例的透视图；
图2是图1的上面图，是线圈部的放大图；
图3是模式地表示本发明所涉及的天线层叠构造的图；
图4是表示本发明所涉及的等效电路的图；
图5是表示本发明所涉及的天线的辐射图形的图；
图6是表示本发明所涉及的一个实施例的图，是表示天线本体的变形例的透视图；
图7是表示本发明所涉及的一个实施例的图，是表示天线本体的另一个变形例的透视图；
图8是表示本发明所涉及的另一个实施例的图，是表示在天线的基板上所形成的地导体线部的图；
图9是表示图8所示的天线的等效电路的图；
图10是表示本发明所涉及的另一个实施例的图，是表示在天线的基板上所形成的地导体线部的变形例的图。
具体实施方式
下面根据附图来说明本发明的天线。
第一实施例
在图1～4中表示本发明所涉及的天线的第一实施例。在图中，天线A包括：通过共振部制作工序，把电感部E11，E21和电容部E12，E22电气并联连接而构成的两个共振部E1，E2；通过天线本体制作工序，把共振部E1，E2电气串联连接而构成的天线本体B。图4用等效电路表示它们的连接。
作为共振部E1的一端，未与共振部E2相连接侧的一端P1被连接在给共振部E1，E2供电的供电端口3上。在该供电端口3上，与天线A的输入阻抗相匹配的阻抗匹配部4与外部相连接(参照图4)。
而且，作为共振部E2的一端，在未与共振部E1相连接侧的一端P3上，频率调整电容部5串联连接，该频率调整电容部5的另一端被接地(参照图4)。
电感部E11，E21分别具有线圈部10a，10b。
线圈部10a由近似于以轴线L1为中心的螺旋的方形的导体所构成，如图3所示的那样，该导体包括：由在基板10(第一基板)的平行对置的表面10a(第一表面)和表面10b(第二表面)上分别形成的长5mm、宽0.5mm、厚约0.01mm的银构成的导体图形11a，11a，…(第一导体图形)和导体图形12a，12a，…(第二导体图形)；通过填充在从厚度方向上穿过基板10的通孔中的金属导体来电气连接导体图形11a，11a，…和导体图形12a，12a，…的长1.5mm的线圈导体部13a，13a，…。
线圈部10b由近似于以轴线L2为中心的螺旋的方形的导体所构成，该导体包括：由在基板10(第一基板)的平行对置的表面10a(第一表面)和表面10b(第二表面)上分别形成的长5mm、宽0.5mm、厚约0.01mm的银构成的导体图形11b，11b，…(第一导体图形)和导体图形12b，12b，…(第二导体图形)；通过填充在从厚度方向上穿过基板10的通孔中的金属导体来电气连接导体图形11b，11b，…和导体图形12b，12b，…的长1.5mm的线圈导体部13b，13b，…。
构成线圈部10a，10b的导体分别以轴线L1，L2为中心在同一方向上(在本实施例中为右旋方向)卷绕成螺旋状(在本实施例中为5匝)。
这些线圈部10a，10b在连接点P2上连接成分别使轴线L1，L2在大致相同直线上对齐，天线本体B的外形尺寸的全长约为26mm、宽度约为5mm。而且，本实施例所涉及的电感部E11，E21在频率1MHz上具有69nH。
如图2所示的那样，从与线圈部10a，10b的轴线L1，L2垂直的上面方向上看，开口部14a，14a以及导体图形12a，12a，…与轴线L1成角度α1，开口部14b，14b以及导体图形12b，12b，…与轴线L2成角度α2，这些角度α1和角度α2具有不同的值，构成为：开口部14a与开口部14b大致正交而成角度γ。结果，在各个线圈部10a，10b中，流过线圈部10a，10b中的电流产生的磁场的方向在连接点P2附近的区域中具有角度而交叉。而且，如果该角度γ处于45°～135°最好60°～120°的范围内，与卷绕角度相同的情况相比，能够有效地增加增益。
线圈部10a由这样形成的导体所构成：以导体图形11a的中点为起点，以导体图形11a、线圈导体部13a、导体图形12a、线圈导体部13a、导体图形11a的顺序绕轴线L1一周，以导体图形11a的中点为终点，终结的匝部15a(绕轴线一周的部分)在轴线L1方向上进行连接，其中，所谓角度α1为该匝部15a与轴线L1的夹角。导体相对于轴线L1倾斜，由垂直于图2的纸面的横切导体图形11a的中点的平面H1，H1…所分割，匝部15a，15a…形成为：在匝部15a，15a…的各自的起点和终点之外，不与这些平面H1，H1…相交。即，匝部15a，15a…大致包含在倾斜的平面H1，H1…中。而且，导体图形11a，11a，…、导体图形12a，12a，…分别平行地形成，因此，匝部15a，15a…相互平行地形成。位于导体两端的匝部15a，15a形成开口部14a，14a，因此，开口部14a，14a大致包含在倾斜的平面H1，H1…中。
同样，线圈部10b由这样形成的导体所构成：以导体图形11b的中点为起点，以导体图形11b、线圈导体部13b、导体图形12b、线圈导体部13b、导体图形11b的顺序绕轴线L2一周，以导体图形11b的中点为终点，终结的匝部15b(绕轴线一周的部分)在轴线L2方向上进行连接，其中，所谓角度α2为该匝部15b与轴线L2的夹角。导体相对于轴线L2倾斜，由垂直于图2的纸面的横切导体图形11b的中点的平面H2，H2…所分割，匝部15b，15b…形成为：在匝部15b，15b…的各自的起点和终点之外，不与这些平面H2，H2…相交。即，匝部15b，15b…大致包含在倾斜的平面H2，H2…中。而且，导体图形11b，11b，…、导体图形12b，12b，…分别平行地形成，因此，匝部15b，15b…相互平行地形成。位于导体两端的匝部15b，15b形成开口部14b，14b，因此，开口部14b，14b大致包含在倾斜的平面H2，H2…中。
一般，在导体绕轴线一周的部分在轴线方向上多个连接起来而形成的情况下，如果使用轴线方向为z轴方向的圆柱坐标来描述导体的各部分的位置，在典型的螺旋的情况下，随着圆周方向θ的坐标的变化，z轴方向的坐标单调地变化。因此，按照沿着导体θ变化360°时的导体的起点和终点的z轴上的坐标，当设想相对于轴线垂直的两个平面时，绕上述那样的螺旋的轴线一周的部分除了起点和终点之外，不会与这些平面相交。每当沿着导体绕一周，如果设想这样的平面，导体被垂直于轴线的这些平面所分割。进而把其扩展到一般的螺旋状的导体或者近似于螺旋的导体的情况下，用在绕导体的轴线一周的部分除起点和终点之外不会相交的所谓H1…或者H2的平面群来分割导体，使绕导体的轴线一周的部分与分割该部分的平面的一方相对应，在本说明书中把其表示为：使绕导体的轴线一周的部分大致包含在分割导体的平面(以后简单地称为平面)内。即，形成在线圈部10a，10b两端的开口部14a，14b由绕导体的轴线一周的部分组成，在大致包含绕该轴线一周的部分的平面H1，H2内，大致包含开口部14a，14b。
电容部E12，E22具有电容部20a，20b。电容部20a，20b包括：由在同具有与基板10相同长度和宽度的基板20(第二基板)的平行对置的表面20a(第三表面)和表面20b(第四表面)上分别形成的厚0.01mm的银构成的大致方形的导体图形21a，21a和导体图形22a，22a，这些导体图形21a，21a和导体图形22a，22b分别相对配置而构成。而且，共振部E1的一方的导体图形21a与供电端口3电气连接，另一方的导体图形22a与连接点P2电气连接。而且，共振部E2的一方的导体图形21b与连接点P2电气连接，另一方的导体图形22b与连接点P3电气连接。本实施例所涉及的电容部E12，E22在频率1MHz上具有30pF。
而且，上述基板10和基板20通过夹住以氧化铝为主的基板30而层叠起来，并且，整体设置。
这些电感部E11，E21和电容部E12，E22电气并联连接所构成的共振部E1，E2在约111MHz上具有共振的共振频率(以后称为基准共振频率)。其中，该基准共振频率被设定为在有意地发送接收电波时所使用的中心频率450Mhz的二分之一以下的值。
共振部E1，E2具有大致相同的基准共振频率，但是，该基准共振频率随电感值和电容值的误差而有所不同。但是，共振部E1，E2在基准共振频率一定的条件的基础上，电感值变大，电容值变小，而使频率特性曲线的共振宽度变宽，设置成存在包含在共振部E1，E2的某个共振宽度中的频率区域。即，共振部E1，E2构成为：各个频率特性曲线在共振宽度的部分中至少一部分重合。
而且，在连接点P3上电气连接电极51(一个电极)，电极51由在同具有与基板10和基板20相同长度和宽度的基板50(频率调整基板)的表面50a(第五表面)上所形成的厚0.01mm的银所形成。而且，基板50配置成与电感部E11，E21、电容部E12，E22相邻，而且，与基板20平行地重合，以便于夹住以作为绝缘层的氧化铝为主的基板40。这样，与形成共振部E1，E2的基板10、基板20、基板30一起，进一步层叠基板40、基板50，天线本体B整体构成。
天线A这样构成：通过频率调整工序，天线本体B安装在成为基板的印刷电路板X上，由此，在电极51与形成在印刷电路板上的电极52之间形成与共振部E2串联连接的频率调整电容部5。即，天线本体B安装在印刷电路板X上，以使电极51和电极52相对配置，构成为：由电极51、电极52的面积或者极板间的材料和距离等来决定电容值。
这样，通过把频率调整电容部5电气连接在天线本体B上，来调整天线本体B的共振频率，而提供天线A的共振频率。
天线本体B这样构成：共振部E1，E2用上述空间的配置来电气串联连接，而且，通过频率调整电容部5来连接到未图示的接地的接地部上，由此，作为共振频率，共振部E1，E2在高于基准共振频率的频率区域中具有共振频率。
而且，与连接在供电端口3上的天线A的输入阻抗进行匹配的阻抗匹配部4为图4所示那样的等效电路。
本实施例的天线A具有这样的功能：把电感部E11，E21与电容部E12，E22并联连接的共振系统由两个串联连接起来，把约450MHz作为中心频率，来发送接收电波。
成为共振系统的共振部E1，E2构成为：在各个基准共振频率上，以大致同相地进行振动。因此，把它们电气串联连接的天线本体B具有与基准共振频率相对应的共振频率，在该共振频率下，各个共振部E1，E2分别以大致同相地进行振动。这样，与单独使用共振系统的情况相比，整体的增益增加。
在与天线本体B的基准共振频率相对应的共振频率下，使共振部E1，E2以同相进行共振，因此，共振部E1，E2的各个Q值和增益较小，把它们相结合的天线本体B的增益较小。但是，在高于天线本体B的基准共振频率的频率侧出现的共振频率下，与在与基准共振频率相对应的低频侧的共振频率下的增益相比，得到较高的Q值和增益。
通过频率调整电容部5来调整天线A全体的共振频率，天线本体B的增益较高的高频侧的共振频率与用于电波的发送接收的中心频率相结合，以较高的增益来发送接收电波。
这样，天线本体B构成为：在与共振部E1，E2的固有的基准共振频率不同的共振频率下进行共振，由此，能够把与基准共振频率不同的上述共振频率选择为用于电波的发送接收的中心频率，通过从共振部E1，E2释放能量，情况良好。当把基准共振频率原样选择为中心频率时，在成为并联共振系统的共振部E1，E2的内部能够形成在天线本体B中流过的电流的Q倍的电流流通的一种能量存留部，而使电磁波的能量的交换滞后。因此，通过使中心频率与基准共振频率不同，而从并联插入电感部E11，E21的电容部E12，E22快速地释放能量，天线的增益增加。
从该观点出发，共振部E1，E2共振的基准共振频率可以高于或者低于用于发送接收电波的中心频率，但是，基准共振频率最好处于低于中心频率一侧。如果降低基准共振频率，由于电感部E11，E21的电感值和电容部E12，E22的电容值被选择为较大的值，因此，增益增加。换句话说，当选择电感部E11，E21、电容部E12，E22的尺寸以便于在频率较低侧进行共振时，与频率较高的中心频率中的较短的波长的电磁波相对应，能够见到线圈部的开口面积等相对增加的效果，而使增益增加。
而且，在决定了天线本体B全体的共振频率的基础上，与天线本体B并联连接调整中心频率的频率调整电容部，把该频率调整电容部的另一端连接到接地的接地部上是重要的。由此，天线本体B与接地部联动，作为整体，在与共振部E1，E2进行共振的基准共振频率不同的频率下进行振动，但是，通过该频率调整电容部能够调整为使用的所希望的中心频率。在通常的螺旋天线的情况下，在螺旋天线的螺旋状的本体与接地的接地板之间形成寄生电容，增益易于受到周围的影响，但是，该频率调整电容部具有预定的固定值，因此，能够排除周围环境的不稳定因素。
如上述那样，根据本实施例，能够使共振部E1，E2在天线本体B的低频侧的共振频率下同相地振动，能够在高频侧的共振频率下得到高的增益。而且，通过频率调整电容部5，能够把天线本体B的高频侧的共振频率调整为用于电波的发送接收的中心频率，而得到较高的增益。
而且，根据本实施例，由于线圈部10a，10b产生的磁场方向大致不同，能够降低共振部E1与共振部E2之间的相互干涉。增益增加。而且，当开口部14a，14b大致包含在相对于轴线L1，L2倾斜的平面H1，H2内时，在该部分流过的电流产生的磁场的方向与该平面H1，H2大致垂直地生成。穿过该平面H1，H2的磁通大于平面H1，H2相对于轴线L1，L2正交的情况下的。因此，线圈部10a，10b的电感值增加了。
而且，通过这样的构成，能够得到与水平偏振波、垂直偏振波相对应的均匀的辐射图形。因此，不需要使轴线L1，L2正交，因此，减小了天线A的安装所需要的面积，并且，能够提高安装上的便利性。图5表示Y-Z面内的辐射的功率图形，但是，辐射大致为无指向性的。作为此时的绝对增益的值，最大可以得到1.63dBi的值，与在导体上没有设置角度的情况相比，使增益增加了0.5dBi。其中，图5所示的增益这样进行测定：作为形成接地部的基板，在用铜包覆的300mm的正方形的玻璃环氧基板的一角上，形成剥离了铜的包覆的50mm×150mm大小的绝缘区域，在该绝缘区域中放置外形尺寸为长26mm、宽5mm、厚2mm的天线本体B，来进行测定。此时，在供电端口侧，通过阻抗匹配部4进行50Ω的阻抗匹配，并且，连接提供高频的电缆，同时，把该供电线的接地侧连接到上述基板上的铜上，而且，使终端侧的频率调整电容部5成为2.2pF。由此，中心频率为478MHz，而得到最大增益1.63dBi。而且，可以把频率调整电容部5设置在与天线本体B不同的部件上，而容易调整变更电容。例如，不是与基板10～30一体地设置频率调整基板50，而在外部电气串联连接另外的电容器。而且，可以用天线本体和作为连接在外部上的频率调整电容部的电容部来构成天线模块，装卸自如地设置天线本体和电容部，而能够容易地更换具有不同电容的各种电容部，可以提高其安装性。根据这样的构成，能够更柔软地调整天线的共振频率。
而且，在上述实施例中，共振部E1，E2的基准共振频率为100MHz程度，按图1～图4所示的那样串联连接它们，通过频率调整电容部来接地，在整体上具有450MHz左右的共振频率，但是，组合具有较低基准共振频率的共振部而得到较高的共振频率的构成，在该共振频率处于GHz区域中的情况下是相同的。例如，在图6中表示了天线的天线本体B。该天线本体B构成为在GHz频带中具有中心频率，电感部E11，E21分别由具有1匝的匝数的线圈部10a，10b来构成，以便于使电感值降低。作为这样的天线，例如，在频率100MHz下，电感部E11，E21分别具有4.2nH，同时，电容部E12，E22的电容部20a，20b分别具有16pF的容量，当天线本体B的外形尺寸构成为全长约7mm、宽约3mm、厚约1mm时，作为天线的中心频率，得到2.356GHz，而得到最大增益0.98dBi的值。
其中，增益这样进行测定：作为形成接地部的基板，使用在52mm×30mm的聚四氟乙烯纤维基板上使用包覆铜的接地板，在接地板的纵向的端部形成剥离了铜的包覆的10mm×30mm大小的绝缘区域，在该绝缘区域上放置天线本体B来进行测定。此时，在供电端口侧，通过阻抗匹配部进行50Ω的阻抗匹配，并且，连接提供高频的电缆，并且，终端侧的一端通过形成电容的5mm的导线，而连接在包覆在基板上的铜上，来接地。
而且，如图7所示的那样，天线的电感部E11，E21可以分别由具有2匝的匝数的线圈部10a，10b所构成。作为这样的天线，例如，在频率100MHz下，电感部E11，E21分别具有8.0nH，电容部E12，E22的电容部20a，20b分别具有10pF的电容，当天线A的外形尺寸构成为全长约7mm、宽约3mm、厚约1mm时，作为天线的中心频率，得到2.346GHz，而得到最大增益0.84dBi的值。
其中，增益这样进行测定：作为形成接地部的基板，使用在52mm×30mm的聚四氟乙烯纤维基板上使用包覆铜的接地板，在接地板的纵向的端部形成剥离了铜的包覆的10mm×30mm大小的绝缘区域，在该绝缘区域上放置天线本体B来进行测定。此时，在供电端口侧，通过阻抗匹配部进行50Ω的阻抗匹配，并且，连接提供高频的电缆，并且，终端侧的一端通过形成电容的5mm的导线，而连接在包覆在基板上的铜上，来接地。
图6和图7所示的天线可以使调整中心频率的频率调整电容部设置在与天线本体B不同的部件上，电气串联连接到外部上来设置。通过连接具有达0.2pF的电容的C3，能够使中心频率错开达200MHz程度。
而且，虽然在此未图示，但是，如果提高用于电波的发送接收的中心频率，从寄生电容来得到共振所需要的电容，就不需要插入物理实体的电容器来作为形成电容部的电容器。因此，如果有意地使用寄生电容等电容作为共振部的电容部，直观上仅由电感部来形成共振部，而没有物理上的电容器，具有这样的构成的天线自然也包含在本发明的范围内。
第二实施例
在图8和图9中，表示了本发明所涉及的第二实施例。在图8中，天线A具有天线本体B和作为接地部的地导线部2，构成为在约450MHz的中心频率下辐射电波。
给天线A供电的同轴电缆C(供电线)的接地侧的外部导体电气连接在连接点G上，另一方，内部导体电气连接在连接点S上。
而且，在连接点S与形成在天线本体B的一端的供电端口3之间，设置阻抗匹配部4，调整天线A的输入阻抗值来进行与电波发送接收侧的电路侧的阻抗值的匹配。
而且，设在与给天线本体B供电侧相对侧的一端上的连接点P0构成为：装载频率调整电容部5，与地导线部2短路，来调整从天线A辐射的电波的中心频率。
如图9的等效电路图所示的那样，天线本体B包括两个共振部E1，E2，这些共振部E1，E2电气串联连接起来。共振部E1，E2是把各个电感部E11，E21与电容部E12，E22并联连接而构成的。共振部E1的一端P1连接在给共振部E1，E2供电的供电端口3上，另一方，共振部E2的一端P3连接在连接点P0上。这些共振部E1，E2的构成与图1～图3所示的相同，其中，使用相同的标号而省略其说明。
地导线部2为由形成在绝缘体的印刷电路板X(基板)上的导体图形组成的宽约1mm的导体线，从连接在同轴电缆C上的基准点O(起始端)伸出，形成环状来围绕天线本体B。在此，地导线部2与天线本体B之间，在以约450MHz工作的本实施例中，至少隔开约10mm，通过电容而把天线本体B与地导线部2进行短路，不会使增益降低。而且，地导线部2具有在连接点P0附近切断一部分而形成的终端部Q1(第一终端)和终端部Q2(第二终端)，大致由从基准点O至终端部Q1的第一接地部2a和从基准点O至终端部Q2的第二接地部2b所构成。
第一接地部2a从基准点O向着天线本体B延伸的第一方向(图8中的下方)伸出，如图8所示的那样，从上面看，逆时针地弯曲90°而伸出，接着，逆时针地弯曲90°，向着天线本体B延伸的第二方向(图8中的上方)而伸出，再次逆时针地弯曲90°，向着天线本体B的连接点P0而伸出。而且，从基准点O至终端部Q1的长度为中心频率中的电波的波长的四分之一。
第二接地部2b从基准点O向着天线本体B延伸的第二方向(图8中的上方)伸出，从基准点O至终端部Q2的长度为中心频率的电波的波长的八分之一。
阻抗匹配部4由以下部分构成：匹配电容部41，电气串联地插入到连接同轴电缆C的内部导体的连接点S与天线本体B的供电端口3之间；匹配电感部42，电气连接在供电端口3和地导线部2的第一接地部2a上，设置成作为全体取得与电波发送接收系统电路的50Ω的阻抗的匹配。在图9中用等效电路表示了它们的连接。
其中，匹配电容部41由在450MHz下具有3pF的安装在印刷电路板X上的导体图形组成，匹配电感部42由在450MHz下具有约5nH的形成在印刷电路板X上的直线状的导体图形组成，一端电气连接在供电端口3上，另一端电气连接在作为第一接地部2a的基准点O与终端部Q1之间的中间位置的连接位置M上。而且，从基准点O至连接位置M的长度为中心频率下的电波的波长的八分之一。
频率调整电容部5被安装在印刷电路板X上，而构成为在450MHz下具有2.5pF的电容，在300MHz下具有4.7pF的电容，电容器51a，51b电气串联地插入到连接点P0与第二接地部2b的终端部Q2之间。而且，电容器51a，51b具有两个，由此能够进行电容的微调。
在印刷电路板X上，除了上述导体图形之外，如图8所示的那样，还形成了同轴电缆C的外部导体所连接的从上面看为コ字形的同轴电缆连接图形X1和用于把天线本体B稳定地安装到印刷电路板X上的天线本体安装图形X2，而且，在供电端口3的位置上，具有同样宽度的供电图形X3。而且，例如，在其外缘与具有电波发送接收功能的机器的内部的安装空间相配合而设置缺口部X4。
如上述那样，根据本实施例，能够在具有电波发送接收功能的各种机器内容易地装入天线A。此时，天线A不会受到成为接地的金属板的安装的周围的环境的影响，能够不会使增益降低而把天线A装入到机器内。而且，可以不降低天线A的增益来进行电波发送接收系统的电路与天线A之间的阻抗匹配。而且，可以不降低天线A的增益来进行用于电波的发送接收的中心频率的调整。
而且，在上述实施例中，使发送接收电波时的中心频率为450MHz，但是，不言而喻，中心频率并不仅限于该频率。当进一步提高中心频率时，能够进一步使天线本体以及地导线部减小。
而且，从基准点O至终端部Q1的长度可以是在来自天线A的电波的发送接收中所使用的中心频率下的电波的波长的四分之一的整数倍。为了使天线A小型化，把地导线部2的第一接地部2a的长度设定为电波的波长的四分之一，但是，该长度并不仅限此，可以为电波的波长的二分之一和四分之三等。
表1表示了：作为外形尺寸，使用具有长26mm、宽5mm、厚2mm的天线本体，分别调整第一接地部2a的长度和第二接地部2b的长度时的450MHz和300MHz下的绝对增益。
表1
频率(MHz)                                            450  300
波长(cm)                                            66  100
第一接地部(2a)(cm) 无 8 10 16 16 20 33  25
第二接地部(2b)(cm) 无 无 8 无 8 8 8  12
增益(dBi) -6.86 -1.61 -2.55 0.94 2.07 -0.98 2.20  2.55
从表1可以看出，在频率450MHz的情况下，当第一接地部2a为波长66cm的约四分之一以及约二分之一的长度时，实际上增益增加了。而且，当以波长66cm的八分之一的长度来设置第二接地部2b时，与第一接地部2a的长度在四分之一波长下为一定的无关，增益增加了。
而且，使第二接地部2b的条件为相同的，当把第一接地部2a的长度以四分之一波长的整数倍来延长时，增益增加。
而且，当增益的绝对值为没有比其更高的，第一接地部2a的长度为八分之一波长时，存在增益的峰值，与当第一接地部2a具有其前后的长度时相比，增益增加了，况且，如果与完全没有设置地导线部的情况相比，增益明显地增加了。
在频率300MHz的情况下，当第一接地部2a具有波长100cm的四分之一，第二接地部2b具有波长的约八分之一的长度时，增益增加了。
而且，在上述实施例中，通过第一接地部2a和第二接地部2b，围住天线本体B来形成地导线部2，但是，也可以如图10所示的那样，通过第一接地部71a和第二接地部71b，使地导线部71形成为大致直线状。即，在图10中，第一接地部71a对应于上述第一接地部2a，以中心频率的电波的波长的四分之一的长度，形成为第二接地部71b的延长线。而且，匹配用的匹配阻抗部42A通过从天线本体B的供电端口3伸出而连接到连接点G上的图形所形成。
阻抗匹配部4由下列部分构成：匹配电容部41，电气串联地插入到连接同轴电缆C的内部导体的连接点S与天线本体B的供电端口3之间；匹配阻抗部42A，电气连接在供电端口3和地导线部2的第一接地部2a上，设置成作为全体取得与电波发送接收系统电路的50Ω的阻抗的匹配。在图9中用等效电路表示了它们的连接。
其中，匹配电容部41由在450MHz下具有3pF的安装在印刷电路板X上的导体图形组成，匹配阻抗部42A由在450MHz下具有约5nH的形成在印刷电路板X上的钩形的导体图形组成，一端电气连接在供电端口3上，另一端电气连接在连接点G上。
而且，频率调整电容部5被安装在印刷电路板X上，而构成为在450MHz下具有2.5pF的电容，在300MHz下具有4.7pF的电容，电容器51a，51b电气串联地插入到连接点P0与第二接地部71b的终端部Q2之间。而且，电容器51a，51b具有两个，由此能够进行电容的微调。
除此之外，与图1～图9相对应的部分使用相同的标号，在此而省略其说明。
根据该变形例，由于使接地板(地导线部)为直线状，而能够使其作为辐射元件而有效地发挥作用。能够进一步提高作为天线的特性(增益和指向性等)。表2表示了：在图7所示的天线A中，作为外形尺寸，使用具有长26mm、宽5mm、厚2mm的天线本体，分别调整第一接地部2a的长度和第二接地部2b的长度时的450MHz和300MHz下的绝对增益。
表2
频率(MHz)                                450   300
波长(cm)                                66   100
第一接地部(71a)(cm) 无 8 10 16 16 20 33   25
第二接地部(71b)(cm) 无 无 8 无 8 8 8   12
增益(dBi) -6.86 -1.52 -2.45 1.11 2.32 -0.55 2.47   2.79
从表2可以看出，在频率450MHz的情况下，当第一接地部71a为波长66cm的约四分之一以及约二分之一的长度时，实际上增益增加了。而且，当以波长66cm的八分之一的长度来设置第二接地部71b时，与第一接地部71a的长度在四分之一波长下为一定的无关，增益增加了。
而且，使第二接地部71b的条件为相同的，当把第一接地部71a的长度以四分之一波长的整数倍来延长时，增益增加。
而且，当增益的绝对值为没有比其更高的，第一接地部71a的长度为八分之一波长时，存在增益的峰值，与当第一接地部71a具有其前后的长度时相比，增益增加了，况且，如果与完全没有设置地导线部的情况相比，增益明显地增加了。
在频率300MHz的情况下，当第一接地部71a具有波长100cm的四分之一，第二接地部71b具有波长的约八分之一的长度时，增益增加了。
根据本实施例，与围住天线本体那样来设置地导线部的情况相比，增益增加了。但是，在围住天线本体那样来设置地导线部的情况下，能够使整体尺寸小型化，此时，如果把表1和表2进行比较，可以看出：相对于表2的增益的值，表1的增益的值没有明显降低。这样，能够把地导线部变更为图8和图10那样，适当地进行选择来提高增益或者减小整体尺寸。
而且，作为接地部的地导线部的形状并不仅限于图8和图10所示的那样，可以与内设天线的装置的壳体相配合，取其他的形状，并不仅限于上述实施例。
在上述第二实施例中，如图8～图10所示的那样，频率调整电容部5被插入连接点P0与第二接地部2b的终端部Q2之间，而连接在天线本体B的外侧，但是，频率调整电容部5也可以设在天线本体B的内部，第二接地部2b的终端部Q2直接连接在天线本体B的连接点P0上。
而且，如上述第一实施例那样，在连接点P0上直接连接第二接地部2b的终端部Q2，在连接点P0上形成构成频率调整电容部5的一个电极，另一方面，在天线本体B上与上述第一电极联动而设置构成频率调整电容部5的第二电极，把天线本体B安装在印刷电路板X上，由此，用上述第一电极和上述第二电极来构成频率调整电容部5。在此情况下，通过调整天线本体B与印刷电路板X的距离和位置等，能够灵活地调整频率调整电容部5的电容值，换句话说，能够灵活地调整用于电波的发送接收的中心频率。
如上述那样，把这样的天线A作为电波发送接收装置的发送接收天线来使用，上述装置具有包含发送接收电波的各种通信装置的电波的发送接收功能的各种机器的，具有以某个使用中心频率来发送或者接收电波的发送接收天线，如果把天线A的中心频率设定为上述使用中心频率来利用，天线A是小型并且具有高增益，因此，能够谋求电波发送接收系统的电路包含的电波发送接收装置的小型化。
而且，对于实用上最好的实施例进行了说明，但是，本发明并不仅限于上述实施例，但是，应当知道，本领域的技术人员可以在不背离本发明的精神的条件下进行变化和变型。
而且，共振部的数量并不一定为两个，可以为3个以上。但是，天线整体的共振频率易于在电波的发送接收所使用的中心频率之外的部分出现，则容易使整体的增益降低。
发明的效果
如上述那样，根据本发明，电感部和电容部电气并联连接的共振部具有多个电气串联连接的天线本体，多个共振部构成为：它们的频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振，天线本体构成为：把共振部进行结合，至少具有一个与基准共振频率不同的共振频率，因此，能够使天线的增益增加。
而且，该共振频率成为用于电波的发送或者接收的中心频率，因此，能够以较高的增益发送或者接收电波。
而且，根据本发明，中心频率成为高于基准共振频率的频率，而且，上述中心频率为比上述基准共振频率的2倍大的值，因此，能够使天线的增益增加。
而且，根据本发明，在天线本体上电气串联连接调整共振频率的频率调整电容部，因此，能够在与共振部进行共振的基准共振频率不同的共振频率下使天线共振，能够调整该共振频率的值。而且，由此，能够使天线的增益增加。
而且，根据本发明，此时，频率调整电容部装在与天线本体的供电侧相对的一端与接地的接地部之间，因此，天线本体与接地部联动，作为全体，以与共振部进行共振的基准共振频率不同的共振频率来进行振动，把其全体的共振频率通过频率调整电容部的电容值而调整为使用的所希望的中心频率。
而且，根据本发明，天线本体的电感部具有由以轴线为中心的螺旋状或者近似于螺旋状的方形的导体组成的线圈部，线圈部的轴线以同一直线状地相对齐，绕导体的轴线一周的部分的至少一个大致包含在相对于轴线倾斜的平面内，因此，能够使天线的增益增加。
而且，根据本发明，共振部由两个串联连接而成，因此，能够使天线的增益增加。
而且，根据本发明，使用本发明所涉及的天线作为具有发送或者接收电波的发送接收天线的电波发送接收装置的发送接收天线，因此，发送接收天线能够小型化并且具有高增益，能够减小电波发送接收装置的整体尺寸。
而且，根据本发明，具有：共振部制作工序，制作把电感部和电容部电气并联连接，并且频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振的多个共振部；天线本体制作工序，制作把多个上述共振部电气串联连接并至少具有一个高于上述基准共振频率的共振频率的天线本体；频率调整工序，在上述天线本体上电气串联连接频率调整电容部，调整上述共振频率，使高于上述基准共振频率的上述共振频率之一与用于电波的发送或者接收的中心频率相一致，因此，能够使多个共振部在低频侧的共振频率下同相地振动，能够在高频侧的共振频率下得到高的增益。而且，能够以比低频侧的共振频率中的增益高的增益来发送接收电波。

Claims (13)

1.一种天线，电感部和电容部电气并联连接的共振部具有多个电气串联连接的天线本体，其特征在于，
多个上述共振部构成为：它们的频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振，上述天线本体构成为：把上述共振部进行结合，至少具有一个与上述基准共振频率不同的共振频率。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，上述共振频率成为用于电波的发送或者接收的中心频率。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，上述中心频率成为高于上述基准共振频率的频率。
4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，上述中心频率为比上述基准共振频率的2倍大的值。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，在上述天线本体上电气串联连接调整上述共振频率的频率调整电容部。
6.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，在上述天线本体上电气串联连接调整上述共振频率的频率调整电容部。
7.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，上述频率调整电容部装在与上述天线本体的供电侧相对的一端与接地的接地部之间。
8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，上述天线本体的上述电感部具有由以轴线为中心的螺旋状或者近似于螺旋状的方形的导体组成的线圈部。
9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，上述线圈部的上述轴线以同一直线状地相对齐。
10.根据权利要求9所述的天线，其特征在于，绕上述导体的上述轴线一周的部分的至少一个大致包含在相对于上述轴线倾斜的平面内。
11.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，上述共振部由两个串联连接而成。
12.一种电波发送接收装置，具有以一个使用中心频率下发送或者接收电波的发送接收天线，其特征在于，
作为上述发送接收天线，使用权利要求2所记载的天线，上述使用中心频率成为上述中心频率。
13.一种天线的制造方法，其特征在于，具有：
共振部制作工序，制作把电感部和电容部电气并联连接，并且频率特性曲线在共振宽度部分中至少一部分重合而分别在大致相同的基准共振频率下进行共振的多个共振部；
天线本体制作工序，制作把多个上述共振部电气串联连接并至少具有一个高于上述基准共振频率的共振频率的天线本体；
频率调整工序，在上述天线本体上电气串联连接频率调整电容部，调整上述共振频率，使高于上述基准共振频率的上述共振频率之一与用于电波的发送或者接收的中心频率相一致。
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