CN1595720A - 通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信装置，即使混合安装了多个通信电路和天线，电波干扰也极少。该通信装置包括：与第1通信电路连接的第1天线元件和第1天线衬底；以及与第2通信电路连接的第2天线元件和第2天线衬底；且配置成该第1天线的谐振方向与该第2天线的谐振方向相互背离；其中，在该第1天线元件上设置有与该第1天线元件辐射耦合的波导型的第1无源元件，在该第2天线元件上设置有与该第2天线元件辐射耦合的波导型的第2无源元件。由于第1无源元件和第2无源元件的工作，能够减少混合安装在通信装置中的第1天线元件和第2天线元件之间的电波干扰。

Description

通信装置
技术领域
本发明涉及通信装置，特别涉及混合安装了在不同的通信系统中使用的2个天线的通信装置。
背景技术
作为典型的通信装置，有便于携带的PDA(Personal Digital Aid)或笔记本型的个人计算机(以下，适当地称为“电脑等”)。在电脑等中，大多安装蓝牙或无线LAN等。这是因为，在例如无线连接鼠标或键盘时使用蓝牙、为了与打印机或其它电脑等进行无线连接时使用无线LAN。在这样的蓝牙或当前主流的IEEE802.11b方式的无线LAN通信中，都使用2.4GHz频带的电话。另外，预计今后会普及的高速型的802.11g方式也同样使用2.4GHz频带。因此，如果同时使用蓝牙和无线LAN，则有时会产生电波干扰，其对策是十分重要的。
作为这样的电波干扰的对策，有美国法人开发的称为AMC(Artificial Magnetic Conductor)的人工磁导体。
该人工磁导体是对以往的磁导体实施了用于隔断其表面波的加工后的装置(参照http：//www.etenna.com/news/press/2003-02-01.html)。
发明内容
然而，上述人工导体由于是如上所述那样对以往的磁导体实施了新的加工的装置，因此具有体积大、沉重、及成本高这样的缺点。本发明要解决的课题在于，提供一种重量极轻、构造简单、并且价格低廉，即使混合安装了蓝牙和无线LAN那样的多个通信电路和天线，电波干扰也极少的通信装置。
为了解决上述课题，进行了锐意研究的发明者们发现，通过在零点(null points)之间处于相对关系的一对天线元件的每一个中设置波导型的无源元件，能够突出各个零点，进而，零点的突出在抑制天线元件之间的电波干扰方面极其有效。本发明就是基于这样的认识而完成的。关于其详细的构造，分项进行说明。另外，在说明记载于某些权利要求中的发明时进行的用语定义等，在其性质上可能的范围内，也能够适用于其它权利要求所述的发明。
方案1所述的发明的通信装置包括：与第1通信电路连接的第1天线元件和第1天线衬底，以及与第2通信电路连接的第2天线元件和第2天线衬底，且配置成该第1天线的谐振方向与该第2天线的谐振方向相互背离，其中，在该第1天线元件上设置有与该第1天线元件辐射耦合的波导型的第1无源元件，在该第2天线元件上设置有与该第2天线元件辐射耦合的波导型的第2无源元件。
依据方案1的通信装置，第1通信电路通过第1天线元件和第1天线衬底进行通信，第2通信电路通过第2天线元件和第2天线衬底进行通信。通过第1无源元件和第2无源元件的作用，第1天线元件与第2天线元件之间的电波干扰被有效地抑制。因此，例如即使第1天线元件的谐振频带与第2天线元件的谐振频带接近，也能够同时使用2个谐振频带。
方案2所述的发明的通信装置是，在方案1所述的通信装置的基础上，其特征在于：上述第1无源元件形成为具有长边部和短边部的大致L形，而且，配置成该长边部沿与上述第1天线衬底的面的方向平行的方向延伸、该短边部沿上述第2天线元件方向延伸；上述第2无源元件形成为具有长边部和短边部的大致L形，而且，配置成该长边部沿与上述第2天线衬底的面的方向平行的方向延伸、该短边部沿上述第1天线元件方向延伸。
依据方案2的通信装置可知，通过采用上述结构，显著地产生作为方案1的通信装置的作用效果的电波干扰的抑制效果。其因果关系目前正在了解。
方案3所述的发明的通信装置是，在方案2所述的通信装置的基础上，其特征在于：使上述第1无源元件的长边部与上述第1天线元件的谐振方向正交地配置上述第1无源元件；使上述第2无源元件的长边部与上述第2天线元件的谐振方向正交地配置上述第2无源元件。
依据方案3的通信装置，除方案2的作用效果外，还能够得到显著的电波干扰的抑制效果。其因果关系目前正在了解。
方案4所述的发明的通信装置是，在方案1所述的通信装置的基础上，其特征在于：上述第1无源元件形成为具有相对的长边部和短边部的大致倒J形，在由该长边部和该短边部夹着的空间内配置有上述第1天线元件，上述第2无源元件形成为具有相对的长边部和短边部的大致倒J形，在由该长边部和该短边部夹着的空间内配置有上述第2天线元件。
依据方案4的通信装置可知，通过采用上述结构，显著地产生作为方案1的通信装置的作用效果的电波干扰的抑制效果。其因果关系目前已了解。
方案5所述的发明的通信装置是，在方案4所述的通信装置的基础上，其特征在于：配置上述第1无源元件，使得当从上述第1无源元件的长边部侧来看上述第1天线元件时，上述长边部与上述第1天线元件大致正交；配置上述第2无源元件，使得当从上述第2无源元件的长边部侧来看上述第2天线元件时，上述长边部与上述第2天线元件大致正交。
依据方案5的通信装置，除方案4的作用效果以外，还能够得到显著的电波干扰的抑制效果。其因果关系目前已了解。
依据本发明的通信装置，能够实现重量极轻、构造简单、且价格低廉、即使混合安装了多个通信电路和天线，相互的电波干扰也极少。因此，能够期待进行良好的通信。
附图说明
图1是作为通信装置的PDA的正面图。
图2是表示图1所示的PDA的变形例的正面图。
图3是图2所示的PDA的右侧面图。
图4是在实验中使用的PDA的正面图。
图5是图4所示的PDA的特性图。
图6是在实验中使用的PDA的正面图。
图7是图6所示的PDA的特性图。
图8是在实验中使用的PDA的正面图。
图9是图8所示的PDA的特性图。
图10是在实验中使用的PDA的正面图。
图11是图10所示的PDA的特性图。
具体实施方式
下面，参照各附图说明本发明的实施方式。图1是作为通信装置的PDA的正面图。图2是表示图1所示的PDA的变形例的正面图。图3是图2所示的PDA的右侧面图。图4至11是在试验中使用的PDA和其特性图。
(通信装置的概略结构)
基于图1进行说明。作为通信装置的PDA具有合成树脂制的外壳3，在外壳3内内置有母板(mother board)5。在母板5上，除GND7、第1通信电路21、第1天线基板22、第2通信电路31、第2天线基板32以外，还安装有负责作为PDA的功能的各种电子部件等(省略图示)。本实施方式中的第1通信电路21和第1天线基板22构成为蓝牙用，同样地，第2通信电路31和第2天线基板32构成为无线LAN用，且都使用2.4GHz频带的频率。
(天线基板的构造)
基于图1进行说明。第1天线基板22是矩形横长的陶瓷或合成树脂制的基板，在其一个面上设置有第1天线衬底(antenna ground)23，和作为电介质天线的第1芯片天线24。对于芯片天线采用电介质天线，是因为从电介质所具有的高介电率的关系出发，在小型化方面比较有利，但也可以是电介质天线以外的形式的天线。第1芯片天线24中设置有由长度与工作波长的约1/4相同的第1天线元件25，和阻抗匹配用的第1线状导体26组成的倒F型天线。使第1天线元件25的顶端弯曲成大致直角，是为了使第1芯片天线24本身小型化。另外，在从第2天线元件35背离的方向配置有第1天线元件25的开放端侧。这是为了使第1天线元件25的谐振方向(激振方向)朝向从第2天线元件35背离的方向，即，通过使第1天线元件25的零点朝向第2天线元件35的方向，能够尽可能地减少电波干扰。
在本实施方式中采用倒F型天线，是基于仅变更使第1天线衬底23与第1天线元件25短路的第1线状导体26的长度等，就能够简单地进行阻抗匹配的理由等。为了尽可能地抑制电波干扰，只要是能够使谐振方向(激振方向)朝向从第2天线基板32背离的方向的天线，也可以采用倒F型天线以外的形式的天线，例如倒L型天线。
第1天线衬底23形成大致L形。这样形成的理由在于，通过使第1天线衬底23的一部分或者与其电连接的部分介于第1芯片天线24与GND7之间，可靠地隔断第1芯片天线24与GND7之间的耦合。通过隔断耦合，能够使第1芯片天线24(第1天线元件25)不易受到GND7的影响，如果不受影响，则能够使第1芯片天线24一定程度地稳定发挥功能。第1芯片天线24与第1通信电路21的连接，通过高频电缆等传输线路(未图示)进行。
第2天线基板32具备与第1天线基板22基本相同的构造。即，第2天线基板32是矩形横长的陶瓷或合成树脂制的基板，在其一个面上设置有第2天线衬底33和作为电介质天线的第2芯片天线34。在第2芯片天线34中，设置有由长度与工作波长的约1/4相同的第2天线元件35和阻抗匹配用的第2线状导体36组成(参照图1)的倒F型天线。在采用倒F型天线的理由、以及能够采用其它形式的天线这一点上，与第1天线基板22的情况不同。第2天线基板32与第1天线基板22的不同点如下。第1个不同点是，第2天线基板32所具有的第2天线元件35的开放端位于图1的左侧，与此不同，第1天线基板22所具有的第1天线元件25的开放端位于该图的右侧。这意味着第2天线元件35的谐振方向与第1天线元件25的谐振方向是背离(朝向相反的方向)的。第2个不同点是，一者是无线LAN用，另一者是蓝牙用。如上所述，在本实施方式中，第1天线基板22构成为蓝牙用，第2天线基板32构成为无线LAN用，也可以反过来。
(无源元件的构造)
基于图1进行说明。第1无源元件27形成包括长边部27a和短边部27b的大致倒L形，是与第1天线元件25辐射耦合的波导型的元件。具体的第1无源元件27由贴在把其装在内部的合成橡胶制的外壳3的角部内壁面的导电带构成。长边部27a沿着与第1天线衬底23的面的方向平行的方向延伸，短边部27b沿着第2天线元件35的方向(与谐振方向相反的方向)延伸。进而，长边部27a与第1天线元件25的谐振方向几乎正交。之所以由导电带构成第1无源元件27，是由于导电带极薄，所占面积小，设置比较容易，且能够利用外壳3的内壁面，因而不需要特别的支撑部件。也可以根据通信装置的形态和设置环境等变更设置位置，或者使用导电带以外的形态的材料(金属板或者金属线等)。第2无源元件37也形成包括长边部37a和短边部37b的倒L形，使用导电带贴在外壳3的角部内壁面上。第2无源元件37和第2天线元件35的位置关系，与第1无源元件27和第1天线元件25的位置关系相同。
(本实施方式的变形例)
参照图2和3进行说明。本变形例的PDA与上述本实施方式的PDA的不同点仅是无源元件的形状。因此，在以下的说明中仅对无源元件进行说明。对于其它的共同部件，标记与在本实施方式中使用的符号相同的符号，并省略对共同部件的说明。
图2和图3所示的第1无源元件51形成为具有长边部51a、与长边部51a相对的短边部51b、连接长边部51a上端和短边部51b上端的连接部51c的大致倒J形。与上述第1无源元件27相同，第1无源元件51通过把导电带贴在外壳3的内壁面上来进行设置。与第1天线元件25的位置关系设定为，第1天线元件25位于由长边部51a和短边部51b夹着的空间内。进而，配置第1无源元件51使得当从第1无源元件51的长边部51a侧来看第1天线元件25时，长边部51a与第1天线元件25大致正交。第2无源元件61也具备与第1无源元件51相同的构造。
(实验结果)
参照图4～图11进行说明。在实验中，观测了在本实施方式中采用的PDA的天线基板就这样仅变更无源元件的形状或安装方向时的隔离度(isolation level)。隔离度的观测，使用网络分析器(Agilent公司制，型号：8753D)，通过测量由第2天线基板32接收到向第1天线基板22供电后的2.4GHz频带的电波时的电场强度的衰减度来进行。另外，各部件的尺寸如图4所示。即，母板5的宽度尺寸设定为60mm，同样，纵向尺寸设定为150mm，天线衬底的长度设定为20mm。
图4所示的PDA1具备本实施方式中采用的构造，即，纵方向长的倒L形的无源元件。依据该构造，隔离度如图5所示，在2.4GHz～2.5GHz，成为比大约-30dB低的值，在2.4GHz中得到-37dB。
图6所示的PDA1具备本实施方式中采用的构造，即，纵方向长的倒J形的无源元件。依据该构造，隔离度如图7所示，在2.4GHz～2.5GHz，成为比大约-30dB低的值，在2.4GHz得到-34dB。
图8所示的PDA1是对本实施方式所采用的构造进行了变形的构造，沿天线元件的谐振方向、即图8的水平方向配置倒L形的无源元件的长边部，且沿外壳的厚度方向配置短边部。依据该构造，隔离度如图9所示，在2.4GHz仅下降到-17dB的值。
图10所示的PDA1沿着第1天线元件和第2天线元件的谐振方向配置有一个无源元件。依据该构造，隔离度如图11所示，在2.4GHz仅下降到-18dB的值。
(考察)
从以上实验可知，在使该第1天线的谐振方向与该第2天线的谐振方向背离地进行配置的通信装置中，如果使隔离度小于等于-30dB，则在本实施方式中采用的形态的无源元件(参照图4)，和在本实施方式的变形例中采用的形态的无源元件(参照图6)是适合的，但即使是这之外的形态的无源元件，至少也能确保-17dB。

Claims (5)

1.一种通信装置，其特征在于，包括：
与第1通信电路连接的第1天线元件和第1天线衬底；以及
与第2通信电路连接的第2天线元件和第2天线衬底，
且配置成该第1天线的谐振方向与该第2天线的谐振方向相互背离，
其中，在该第1天线元件上设置有与该第1天线元件辐射耦合的波导型的第1无源元件，
在该第2天线元件上设置有与该第2天线元件辐射耦合的波导型的第2无源元件。
2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于：
上述第1无源元件形成为具有长边部和短边部的大致倒L形，而且，配置成该长边部沿与上述第1天线衬底的面的方向平行的方向延伸、该短边部沿上述第2天线元件方向延伸，
上述第2无源元件形成为具有长边部和短边部的大致倒L形，而且，配置成该长边部沿与上述第2天线衬底的面的方向平行的方向延伸、该短边部沿上述第1天线元件方向延伸。
3.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于：
使上述第1无源元件的长边部与上述第1天线元件的谐振方向正交地配置上述第1无源元件，
使上述第2无源元件的长边部与上述第2天线元件的谐振方向正交地配置上述第2无源元件。
4.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于：
上述第1无源元件形成为具有相对的长边部和短边部的大致倒J形，
在由该长边部和该短边部夹着的空间内配置有上述第1天线元件，
上述第2无源元件形成为具有长边部和短边部的大致倒J形，
在由该长边部和该短边部夹着的空间内配置有上述第2天线元件。
5.根据权利要求4所述的通信装置，其特征在于：
配置上述第1无源元件，使得当从上述第1无源元件的长边部一侧来看上述第1天线元件时，上述长边部与上述第1天线元件大致正交，
配置上述第2无源元件，使得当从上述第2无源元件的长边部一侧来看上述第2天线元件时，上述长边部与上述第2天线元件大致正交。
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