CN1650475A - 小型多模天线及使用它的高频模块 - Google Patents

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Abstract

提供在价格便宜并且小型的多媒体无线终端中使用的，可以在多个频率中共用一个供电点的小型多模天线，为了提供使用了该天线的高频模块，把天线的构造设置成：使发射导体1的一端成为在多个频率中共用的单一供电点4，在该一端上连接第一单通道谐振电路2，在发射导体1的另一端上连接第二单通道谐振电路3。使从供电点4看自由空间时的导纳的电导成分和高频电路的特性导纳5相等，用与供电点4连接的谐振电路2在多个频率中抵消上述电纳的阻抗成分。

Description

小型多模天线及使用它的高频模块
技术领域
本发明涉及向用户提供多媒体服务的无线终端的天线以及包含该天线的高频模块，特别涉及以用于通过将频率不同的电磁波作为介质的信息传送而进行多种服务的多媒体无线终端作为对象时，适用于该终端的多模天线以及包含该天线的多模对应高频模块。
背景技术
近年，利用无线提供与多种信息传递、信息提供有关的服务的多媒体服务正在兴起，开发了许多无线终端并已使用化。这些服务有电话、电视、LAN(Local Area Network：局域网)等年年多样化，用户为了享受全部服务，需要持有与各个服务对应的无线终端。
为了提高享受这种服务的用户的方便性，使用户在任何时间和地点都不需要考虑介质的存在、即以普遍存在的方式地向用户提供多媒体服务的工作已开始，在一个终端中实现多种信息传递服务的，所谓的多模终端已部分实现。
因为采用一般的无线方式的普遍存在的信息传递的服务是把电磁波作为介质，所以在同一服务区域中，通过对一种服务使用一种频率，对用户提供多种服务。因而，多媒体终端具有发射接收多种频率电磁波的功能。
在以往的多媒体终端中，例如，采用准备多个与1个频率对应的单模天线，把它们安置在一个无线终端中的方法。在该方法中，为了使多个单模天线独立动作，需要隔开波长程度距离安置它们，因为在与通常的普遍存在的信息传送有关的服务中使用的电磁波的频率受到自由空间传播性的限制，被限定在数百MHz到数GHz，所以隔开天线的距离是数十cm到数m，因而，终端尺寸大，不能满足用户携带的方便性。另外，因为把在不同的频率中具有灵敏度的天线隔开距离配置，所以与天线耦合的高频电路也需要对该每种频率分开设置。
因此，使用半导体集成电路技术困难，不仅终端尺寸大，而且还存在引起高频电路成本高的问题。即使勉强使用集成电路技术集成化电路全体，也需要用高频电缆将高频电路和各个隔开距离的天线耦合。可是，在用户可以携带大小的终端中可以使用的高频电缆的轴直径在1毫米左右。因此，现在该高频电缆的传输损失达到数dB/m。由于使用这样的高频电缆，高频电路消耗的功率增加，提供普遍存在的信息服务的终端的使用时间显著降低，或者因电池体积增大引起终端重量显著增加，存在明显损害使用终端的用户的方便性的问题。
和上述不同，公开了把环形天线或者天线部件的一端与处理1个频率的发射机耦合，把另一端和处理不同频率的接收机耦合的双频共用天线(例如，参照特开昭61-295905号公报以及特开平1-158805号公报)。
在特开昭61-295905号公报上记载的双频共用天线中，采用这样的结构，即，连接在作为发射导体的环形天线两端上的第一以及第二谐振电路和环形天线一起，在一个端子上在发射频率中谐振，进而在另一端子上在接收频率中谐振，在一个端子上与发射机耦合，在另一个端子上与接收机耦合。
另一方面，在特开平1-158805号公报中记载的双频共用天线中采用这样的结构，即，在连接于作为发射导体的天线部件的一个端子和发射输出端子之间的在发射频率中谐振的第一谐振电路，相对接收频率呈现高阻抗，把天线部件从发射输出端子分开，在连接于天线部件的另一个端子和接收输入端子之间的在接收频率中谐振的第二谐振电路，相对发射频率呈现高阻抗，把天线部件从接收输入端子分开。
即使在使用这种双频共用天线的无线终端中，因为也需要在处理不同频率的，在分开的位置的输入输出端子(供电点)的各自上准备发射机以及接收机，所以两者的集成化困难，阻碍无线终端的小型化。
多媒体无线终端的键器件的其中之一是对多个频率的电磁波具有灵敏度的多模天线。多模天线以单一构造对多个频率的电磁波，在自由空间的特性阻抗和无线终端的高频电路的特性阻抗之间，实现优异的匹配特性。
在这样的多模天线中，如果能够使不同频率的电磁波的供电点为同一个供电点(输入输出端子)，则因为处理多个频率的高频电路可以共用一个供电点，所以可以适用半导体的集成电路技术，因而可以实现高频电路单元的小型化，可以实现与多个频率对应的小型·低价格高频模块。
本发明的目的在于提供一种用于实现便宜并且小型的多媒体无线终端的，在多个频率中共用一个供电点的小型多模天线，并提供一种使用该多模天线的小型的高频模块。
为了实现上述目的，本发明的多模天线采用具有以下部分的构造：发射该天线应动作的多个频率的电磁波的发射导体；与该发射导体的一端连接的第一单通道(2端子)谐振电路；与该发射导体的另一端连接的第二单通道谐振电路；在与该第一单通道谐振电路连接的多个频率中共用的单一供电点。
在这样构造的多模天线中，因为对于不同的多个频率供电点(输入输出端子)相同，所以处理多个频率的多个高频电路可以集成化，在可以实现多个高频电路的小型化·低价格化的同时，因为天线自身只具有一个供电点，所以可以小型化。在以往技术的天线中，为了使多个输入输出端子(供电点)在电学上独立地工作，在该端子之间需要有限的空间，准备这样的空间大大妨碍天线自身的小型化。
在本发明中可以对多个频率设置同一供电点的原因是新发明了和以往技术不同的谐振电路的设计技术。构成本发明的多模天线的谐振电路不采用在某一频率开放或者短路，从而把发射导体的一部分从其他部分在电学上分开那样的在以往技术中使用的动作，而是发射导体和与该发射导体连接的多个谐振电路一体地动作。其结果，作为整体，多模天线的1个供电点呈现在多个频率中和高频电路的阻抗匹配的阻抗，实现自由空间的特性阻抗和高频电路的特性阻抗之间的匹配。
本发明的谐振电路的设计把发射导体看作具有电阻成分的电容成分和阻抗成分的分布型谐振电路进行设计。如果采用本发明的设计方法，则例如在图11A、11B、11C的构造中，以同一图所示的谐振电路的元件值以及发射导体尺寸为基础，对于1GHz/2GHz的双模动作，可以在各自的频带的3％/5.5％的带宽范围中确保驻波比2以下的良好的阻抗匹配(VSWR＜2)。
附图说明
图1是用于说明本发明的多模天线一实施例的结构图。
图2是用于说明多模天线的谐振电路特性的史密斯图。
图3是用于说明多模天线的谐振电路的电抗函数的曲线图。
图4是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的结构图。
图5是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的结构图。
图6是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的结构图。
图7是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的结构图。
图8是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的结构图。
图9是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的结构图。
图10A1、10A2、10B1、10B2是用于说明在本发明的多模天线中使用的谐振电路的电路图。
图11A是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的立体图。
图11B、11C是用于说明在图11A所示的实施例中使用的谐振电路的电路图。
图12A是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的立体图。
图12B、C是用于说明在图12A所示的实施例中使用的谐振电路的电路图。
图13是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的立体图。
图14是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的立体图。
图15是用于说明本发明的多模天线的另一实施例的立体图。
图16是用于说明本发明多模天线的另一实施例的展开图。
图17是用于说明本发明多模天线的另一实施例的展开图。
图18是用于说明本发明多模天线的另一实施例的展开图。
图19是用于说明本发明多模天线的另一实施例的展开图。
图20是用于说明本发明多模天线的另一实施例的展开图。
图21是用于说明本发明多模天线的另一实施例的展开图。
图22A是用于说明本发明的高频模块的一实施例的俯视图。
图22B是图22A所示的高频模块的仰视图。
图23A是用于说明本发明的高频模块的另一实施例的俯视图。
图23B是图23A所示的高频模块的仰视图。
图24A是用于说明本发明的高频模块的另一实施例的俯视图。
图24B是图24A所示的高频模块的仰视图。
具体实施方式
以下，参照附图所示的几个实施例进一步详细说明本发明的多模天线以及使用它的高频模块。在各图中，在具有同一功能的部分上标注相同的记号，并省略其重复说明。
用图1、图2以及图3说明本发明的一实施例。图1是展示由本发明构成的多模天线的结构要素和其耦合关系的结构图，图2以及图3是说明图1的谐振电路特性的各自的史密斯图以及电抗函数的特性图。
在图1中，在发射多种频率的电磁波的发射导体1的一端和接地电位点之间连接第一单通道谐振电路2，在发射导体1的另一端和接地电位点之间连接第二单通道谐振电路3，是把发射导体1和第一1个谐振电路2的耦合点作为在多个频率中共用的单一供电点4的天线构造，在供电点4上与用特性阻抗5和电源6的串联等效电路表示的高频电路耦合。
谐振电路2、3作为等效电路用电抗元件表现。即，等效电路由用C(电容)元件、L(电感)元件构成的谐振电路构成。把该例子展示在图10A1、10A2、10B1、10B2中。虽然在以后叙述，但通过采用图10A1、10A2之一的电路，可以实现与二个频率对应的双模天线，通过采用图10B1、10B2之一的电路，可以实现与四个频率对应的4模天线。另外，图10A1、图10A2、图10B1、图10B2的电路例子是对于对应的频率的数目用等效电路表示的最少元件数的谐振电路。
以如下方式设定，即，在供电点4中，发射导体1和第二谐振电路3在多个频率中呈现具有和高频电路的阻抗特性5等效的特性导纳大致相同的实部值和特定的虚部值的导纳，第一谐振电路2具有与该特定的虚部值大致相同的绝对值且符号相反的值的电纳值。具有该电纳值的导纳因为第一谐振电路2在供电点4上相对高频电路并联连接，所以被设定在图2的A或者B点附近。
存在点A、B的图中的圆在史密斯图用高频电路的特性阻抗5进行了标准化的情况下，成为用和该特性阻抗等效的纯电阻成分表示的特性导纳的轨迹。
因而，当点A、B在该特性导纳的轨迹上的情况下，高频电路和由本发明构成的多模天线可以实现良好的匹配。如果以另一观点看，则为了实现高频电路和由本发明构成的多模天线良好的匹配状态，具有该电纳值的导纳需要在该特性导纳的轨迹附近。
为了使本实施例的天线作为与多个载波对应的多模天线而动作，需要相对各载波频率从供电点4看发射导体1一侧的导纳在图2的A或者B的附近，但希望在该频率与各载波频率对应地增加的方向上交替存在于A、B或者B、A附近。在此，点A代表在特性导纳的轨迹中电纳值是正的区域的点，点B同样代表作为负的区域的点。用图3说明其原因。
根据在第一谐振电路2的等效电路表现中的C(电容)、L(电感)元件的配置，该第一谐振电路的电纳的频率特性取F和Gi，F和Gi和H，Gi和H，只有Gi(i＝1，2，……)之一的形式。第一谐振电路2的电纳值(jB)的频率特性如图3所示，成为沿着频率轴右侧单调增加函数。这已从电抗函数或者电纳函数和赫尔维兹多项式的关系中证明。
从图3可知，电纳函数和频率增加一同交替重复极和零点或者零点和极。该极和零点的个数与用等效电路表现谐振电路时的C和L元件数一对一对应，在LC的一对中生成一个极或者一个零点。即，在图10A1的电路中生成1个极，在图10A2的电路中生成一个零点。而后，在图10A1、10A2的电路中进行一次重复，可以与二个频率对应。另外，在图10B1、图10B2的电路中进行三次重复，可以与二个频率对应。
这样，对于本实施例的天线作为多模天线应该对应的多个载波的频率，如果取从供电点4看发射导体1一侧的导纳交替重复点A和点B的位置那样的值，则可以用具有最少元件数的等效电路表现来构成消除在这些点A、点B中的该导纳的电纳成分的第一谐振电路2。这种情况下，用等效电路表现第一谐振电路2时的极和零点数的总和和上述多个频率的数目相同。由此，可以谋求该第一谐振电路的小型化、低损失化，因而，在可以谋求天线的小型化的同时，从图3可以知道，在具有相邻的频率的载波中因为可以避免与不需要的极有关的急剧的阻抗变化，所以还产生作为天线全体的宽频带的效果。
因此本发明在多个频率中，用单一的供电部分4实现高频电路单元和自由空间的良好的阻抗匹配，可以把飞到本发明天线上的多个频率的电磁波能量高效率地传递到高频电路，所以具有实现适宜于多媒体无线终端的多模天线的效果，这种多媒体无线终端把使用不同频率载波的无线的多个信息传送服务提供给用户。
用图4、图2以及图3说明本发明的另一实施例。图4是展示由本发明构成的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图1的实施例的不同点在于：第一单通道谐振电路2的不与发射导体1耦合的一端不和接地电位点连接，而直接成为供电点4。即使在本实施例中，谐振电路2、3也可以使用例如在图10A1、10A2、10B1、10B2所示的电路。
在和第一单通道电路2的发射导体1的耦合点140上，在多个频率中发射导体1和第二谐振电路3呈现具有和高频电路部分的特性阻抗5大致相同的实部值和特定的虚部值的阻抗，第一谐振电路2具有和该特定的虚部值大致相同的绝对值且符号相反的值的电抗值。
具有该电抗值的阻抗因为第一谐振电路2在供电点4上相对高频电路串联连接，所以被设定在图2的a或者b点附近。点a、b存在的图中的圆在用高频电路的特性阻抗标准化史密斯图的情况下，成为用和该特性阻抗等效的纯阻抗成分表现的特性阻抗的轨迹。
因而，当点a、b位于该特性阻抗的轨迹上的情况下，高频电路和由本发明构成的多模天线可以实现良好的匹配。如果从另一观点上看，则为了实现高频电路和由本发明构成的多模天线良好的匹配状态，具有该电抗值的阻抗需要在该特性阻抗的轨迹附近。
为了使本实施例的天线作为与多个载波对应的多模天线而动作，对于各载波的频率，需要从和第一单通道谐振电路2的发射导体1的耦合点140看发射导体1一侧的阻抗在图2的a或者b的附近，但希望在该频率与各载波的频率对应地增加的方向上交替存在于a、b或者b、a附近。在此点a代表在特性阻抗的轨迹中电抗值是正的区域的点，点b同样代表作为负的区域的点。其原因及其效果和图1的实施例的情况一样。而后，用等效电路表现第一谐振电路2时的极和零点数的总和和上述多个频率的数目相同。
本实施例的效果和图1的实施例一样，而且当发射导体1和第二谐振电路3在耦合点140上呈现的阻抗的虚部绝对值大时，具有可以用具有更少的元件值的宽度的等效电路实现第一谐振电路2的效果。
用图5说明本发明的另一实施例。图5是展示由本发明构成的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图2的实施例的不同点在于：在耦合点140和接地电位点之间插入第三单通道谐振电路7。
在本实施例中，通过例如用图10B1、10B2的等效电路结构实现第二谐振电路3，用例如图10A1、10A2的等效电路结构实现第一谐振电路2、第三谐振电路7，可以实现4模天线。另外，用等效电路表现连接在耦合点140上的第一单通道控制电路2以及第三单通道谐振电路7时的极和零点数的总和和需要对应的多个频率的数目相同。
本实施例的效果和图1的实施例一样，而且，当发射导体1和第二谐振电路3在耦合点140中呈现的阻抗的虚部绝对值在上述多个频率中变大或变小的情况下，具有可以用具有少的元件值的宽度的等效电路实现第三谐振电路7的效果。
用图6说明本发明的另一实施例。图6是展示由本发明构成的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图5的实施例不同之处在于：第二单通道谐振电路3被形成在发射导体1的端部以外的一点和接地电位点之间。另外，即使在本实施例中，也是通过例如用图10B1、10B2的等效电路结构实现第二谐振电路3，例如用图10A1、10A2的等效电路结构实现第一谐振电路2、第三谐振电路7，由此可以实现4模天线。
本实施例的效果和图5的实施例一样，而且具有抑制发射导体1和第二谐振电路3在耦合点140中呈现的阻抗的虚部绝对值应对应的多个频率中的变化，可以用具有少的元件值的宽度的等效电路实现第一以及第三谐振电路2、7的效果。
用图7说明本发明的另一实施例。图7是展示由本发明构成的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图5的实施例不同之处在于：第四的1个谐振电路8被形成在发射导体1的某一点和另一点之间。在本实施例中，通过例如用图10A1、10A2的等效电路结构实现第一～第四谐振电路2、3、7、8，可以实现4模天线。
本实施例的效果和图5的实施例一样，但和图6的实施例一样，具有抑制发射导体1和第二谐振电路3在耦合点140中呈现的阻抗的虚部绝对值应该对应的多个频率中的变化，可以用具有少的元件值的宽度的等效电路实现第一以及第三谐振电路2、7的效果。
用图8说明本发明的另一实施例。图8是展示由本发明构成的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图5的实施例不同之处在于：第四的1个谐振电路8被形成在发射导体1的某一点和接地电位之间。另外，即使在本实施例中，也是通过例如用图10A1、10A2的等效电路结构实现第一～第四谐振电路2、3、7、8，可以实现4模天线。
本实施例的效果和图7的实施例一样，但即使在发射导体1的物理性尺寸小，把应该耦合第四谐振电路8的2点形成在该发射导体上困难的情况下，也和图7的实施例一样，具有抑制发射导体1和第二谐振电路3在耦合点140中呈现的阻抗的虚部绝对值应该对应的多个频率中的变化，可以用具有少的元件值的宽度的等效电路实现第一以及第三谐振电路2、7的效果。
用图9说明本发明的另一实施例。图9是展示由本发明构成的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图5的实施例不同之处在于：从接地电位点分开和第二单通道谐振电路3的发射导体1不耦合的一端，在该一端上与第二发射导体9的一端耦合，在第二发射导体9的另一端和接地电位点之间耦合第四单通道谐振电路8。在本实施例中，通过例如用图10A1、10A2的等效电路结构实现第一～第四谐振电路2、3、7、8，可以实现4模天线。
如果采用本实施例，则即使在难以把用于构成由本发明构成的天线的发射导体作为单一连续构造体形成的受到空间限制的情况下，也和图7的实施例一样，具有抑制发射导体1和第二谐振电路3在耦合点140中呈现的阻抗的虚部绝对值应该对应的多个频率中的变化，可以用具有少的元件值的宽度的等效电路实现第一以及第三谐振电路2、7的效果。在本实施例中，展示了发射导体被分割为2个连续体的例子，但分割数不一定是2个，可以分割为3个或3个以上的连续体，即使是这样的分割，也可以通过从本图、图7以及图8的实施例的推理，容易实现具有同样效果的结构。
用图11A～图11C说明本发明的另一实施例。图11A是展示由本发明构成的小型多模天线的一设计例子的图，是把图1的实施例的结构作为例子的设计。发射导体1通过弯曲宽度1mm的带状导体形成，在底盘11上宽度1mm长度15mm的板状矩形部分被配置成离开底盘11的距离是3mm。而后，该板状矩形部分的两端向着底盘11被弯曲成直角，以1mm的宽度延伸3mm的长度，使得不与底盘电连接。
在两端被弯曲的带状的发射导体1的一端和底盘之间上形成第一单通道谐振电路2，在该发射导体1的另一端和底盘之间形成第二1通道谐振电路3，该发射导体1和第一谐振电路2的耦合点作为供电点4，与用特性阻抗5和用电压源6等效电路表现的高频电路单元耦合。
在本构造中，用呈现图11B所示的电纳jBs(Cs＝21.5pF，Ls＝0.169nH)的等效电路构成第一谐振电路2，用呈现图11C所示的电抗jX(Co＝0.0827pF，Lo＝24.60nH)的等效电路构成第二谐振电路3，由此可以在载波频率1GHz和2GHz中把驻波比(VSWR)＜2的带宽分别设置在3％和5％，可以实现双模天线。
用图12A～12C说明本发明的另一实施例。图12是展示由本发明构成的小型多模天线的一设计例子的图，是取和图11的实施例同样的发射导体构造以及谐振电路的耦合结构的例子的设计。在本构造中，用呈现图12B所示的电纳jBs(Cs＝32.1pF，Ls＝0.593nH)的等效电路构成第一谐振电路2，用呈现图12C所示的电抗jX(Co＝0.0885pF，Lo＝24.06nH)的等效电路构成第二谐振电路3，由此可以在载波频率1GHz和2GHz中把驻波比(VSWR)＜2的带宽分别设置在0.7％和10％，可以实现在上述的二个载波频率中天线应对应的带宽大不相同的双模天线。
用图13说明本发明的另一实施例。图13是展示由本发明构成的小型多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和此前说明的实施例不同之处在于发射导体1在结构上包含接地电位。在本实施例中，为了简化图面，用1个激励源12表示特性阻抗5和电压源6的串联连接。
因为在本实施例中板状的发射导体1包含接地电位，所以第一单通道谐振电路2的一端在供电点4上和激励源12的一端耦合，第一谐振电路2和激励源12的串联连接的两端在发射导体1的第1谐振腔缝13上和发射导体1电连接，进而第二单通道谐振电路3的两端在发射导体1的第二谐振腔缝14中和发射导体1电连接。
在本实施例的构成中的等效电路和图4的实施例等效，本实施例可以提供和图4的实施例一样的效果。另外，在本实施例的构造中，因为天线自身包含接地电位，所以可以使本天线和提供高频电路的接地电位的电路基片独立工作，在具有可以不考虑该电路基片的影响的容易进行设计天线的效果的同时，具有实现与必须将发射导体和高频电路分开接地的方式对应的天线的效果。
用图14说明本发明的另一实施例。图14是展示由本发明构成的小型多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图13的实施例不同之处在于：发射导体1具有第三谐振腔缝15，在第三谐振腔缝15中第三单通道谐振电路7和该发射导体1电连接。
本实施例的构成中的等效电路和图5或者图6的实施例等效，本实施例可以提供和图5或者图6的实施例同样效果。另外，在本实施例的构造中，和图13的实施例的情况一样，在具有可以不考虑该电路基片影响的容易进行天线设计的效果的同时，具有实现与必须将发射导体和高频电路分开接地的方式对应的天线的效果。
用图15说明本发明的另一实施例。图15是展示由本发明构成的小型的多模天线的构成要素和其耦合关系的图，和图14的实施例不同之处在于第一谐振腔缝13和被形成在发射导体1上的缝隙16为一体。
如果采用本发明，则因为可以使用缝隙16以发射导体1的形状控制激励源12附近的电流状态，所以可以减小相对第一谐振电路2和激励源12的串联连接电路两端的频率变化的阻抗变化，其结果可以扩大在不同的多个载波频率中的带宽。在本实施例中，缝隙16不是用导体包围周围的封闭区域，但可以类推出即使在周围全部被包围的所谓的槽形状中也可以得到同样效果。
用图16说明本发明的另一实施例。图16是展示由本发明构成的，用叠层基片形成的小型多模天线的构造和其制造方法的关系的图，由上面的最上层21、左侧面22、右侧面23、正面24、层间的中间层25，以及底面的最下层26构成。
为了形成这些构造，通过叠层基片加工，形成最上层21的最上层图案、由在上面具有最上层21的电介质构成的上部电介质基片28、在上部电介质基片28下面的中间层25的中间层图案、与中间层25连接的下部电介质基片27，以及由电介质构成的在下部电介质基片27的底面中的最下层26的最下层图案。另外，中间层25也可以形成在下部电介质基片27的上面。
作为最上层21的最上层图案的发射导体上层图案31在上部电介质基片28的上面用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷，在左侧面22的上部电介质基片28的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷发射导体左侧面图案32，在右侧面23的上部电介质基片28的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷发射导体右侧面图案33，在上部电介质基片28的下面(或者下部电介质基片27的上面)中的中间层25上用薄膜工艺印刷作为中间层图案的第一螺旋形导体图案41以及第二螺旋导体图案42，在左侧面22的下部电介质27的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷供电导体图案34，在下部电介质基片27的底面中的最下层26上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷作为最下层图案的第一带状接地导体图案51以及第二带状接地导体图案52。
像上述那样印刷各图案后，粘接上部电介质基片28的下面和下部电介质基片27的上面，完成叠层构造。在粘接时，例如，采用在基片28的下面或者基片27的上面设置粘接用的层，在重叠两基片后施加热以及压力粘接的方法。
在叠层构造中，形成如下那样的电连接。发射导体上层图案31和发射导体左侧面图案32和发射导体右侧面图案33电连接，发射导体左侧面图案32和第一螺旋形导体图案41电连接，发射导体右侧面图案33和第二螺旋形导体图案42电连接，供电导体图案34和发射导体左侧面图案32电连接，第一螺旋形导体图案41和第一带状接地导体图案51经由被形成在下部电介质基片27内部的第一通孔43电连接，第二螺旋形导体图案42和第二带状接地导体图案52经由被形成在下部电介质基片27内部的第二通孔44电连接。
在本实施例的构造中，上部电介质基片28的介电常数和下部电介质基片27的介电常数可以相同，或者也可以不同。但是在不同的情况下，为了减少发射导体图案31和螺旋形导体图案41、42的耦合，使从该发射导体图案31、32、33到自由空间的电磁波的发射效率增加，优选使上部电介质基片28的介电常数比下部电介质基片27的介电常数还低。
另外，在本实施例中，可以把上部电介质基片28以及下部电介质基片27分别替代为由磁性体构成的上部磁性基片以及下部磁性基片。这种情况下，上部磁性基片的透磁率和下部磁性体的透磁率可以相同，或者也可以不同。但是，在不同的情况下，理想的是使上部磁性基片的透磁率比下部磁性基片的透磁率还低。
在本实施例的构造中，因为可以用螺旋形导体41、42和通孔43、44实现在等效电路表现中作为谐振电路的构造，所以通过把供电导体34的一部分作为供电点，进而把第一以及第二带状接地导体51、52和高频电路的接地电位耦合，可以使图1的实施例的结构具体化。
因而，因为可以通过本实施例使用叠层基片工艺制造由本发明构成的多模天线，所以可以通过该多模天线的小型化以及量产效果实现低成本化。
用图17说明本发明的另一实施例。图17是展示由本发明构成的小型多模天线构造和其叠层基片制造方法的关系的图，由上面的最上层21、左侧面22、右侧面23、正面24、层间的第一中间层25a、层间的第二中间层25b、底面的最小层26，以及背面30构成。
为了形成这些构造，通过叠层基片工艺，形成最上层21的最上层图案、在上面具有最上层21的上部电介质基片28、在上部电介质基片28下面的第一中间层25a的第一中间层图案、与第一中间层25a连接的中间部分电介质基片29、在中间部分电介质基片29的下面的第二中间层25b的第二中间层图案、与第二中间层25b连接的下部电介质基片27，以及在下部电介质基片27的底面的最下层26的最下层图案。另外，第一中间层25a可以形成在中间部分电介质基片29的上面，第二中间层25b可以形成在下部电介质基片27的上面。
作为最上层21的最上层图案的发射导体上层图案31在上部电介质基片28的上面用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷，在左侧面22的上部电介质基片28以及中间电介质基片29的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷发射导体左侧面图案32，在右侧面23的上部电介质基片28以及中间部分电介质29的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷发射导体右侧面图案33，在上部电介质基片28的下面(或者中间部分电介质基片29的上面)中的第一中间层25a上用薄膜工艺印刷作为第一中间层图案的屏蔽导体俯视图案53，在中间部分电介质基片29的下面(或者下部电介质基片27的上面)的第二中间层25b上用薄膜工艺印刷作为第二中间层图案的第一螺旋形导体图案41以及第二螺旋导体图案42，在左侧面22的下部电介质基片27上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷供电导体34，在下部电介质基片27的底面的最下层26上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷作为最下层图案的屏蔽导体仰视图案56，在正面24的中间部分电介质基片29以及下部电介质基片27的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷屏蔽导体正面图案54，在背面30的中间部分电介质基片29以及下部电介质基片27的部分上用厚膜工艺或者薄膜工艺印刷屏蔽导体背面图案55。
像上述那样印刷各图案后，粘接上部电介质基片28的下面和中间部分电介质基片29的上面，以及中间部分电介质基片29的下面和下部电介质基片27的上面，完成叠层构造。在粘接时，例如，采用在基片28的下面或者基片29的上面，以及在基片29的下面或者基片27的上面设置粘接用的层，在重叠两基片后施加热以及压力粘接的方法。
在叠层构造中，形成如下那样的电连接。发射导体上层图案31和发射导体左侧面图案32和发射导体右侧面图案33电连接，发射导体左侧面图案32和第一螺旋形导体图案41电连接，发射导体右侧面图案33和第二螺旋形导体图案42电连接，供电导体图案34和发射导体左侧面图案32电连接，第一螺旋形导体图案41和屏蔽导体仰视图案56经由被形成在下部电介质基片27的内部的第一通孔43电连接，第二螺旋形导体图案42和屏蔽导体仰视图案56经由被形成在下部电介质基片27的内部的第二通孔44电连接，屏蔽导体正面图案54和屏蔽导体俯视图案53以及屏蔽导体仰视图案56电连接，屏蔽导体背面图案55和屏蔽导体俯视图案53以及屏蔽导体仰视图案56电连接。
在本实施例的构造中，也是上部电介质基片28、下部电介质基片27以及中间部分电介质基片29各自的介电常数可以相同，或者也可以不同。但是在不同的情况下，理想的是越是在上方的电介质基片介电常数越低。
另外，在本实施例中，可以把上部电介质基片28、下部电介质基片27以及中间部分电介质基片29分别替代为由磁性体构成的上部磁性基片、下部磁性基片以及中间磁性基片。这种情况下，各磁性基片的透磁率可以相互相同，或者也可以不同。但是，在不同的情况下，理想的是越是在上方的磁性基片透磁率越低。
在本实施例的构造中和图16的实施例一样，可以使图1所示的实施例的构造具体化，可以使用叠层基片制造方法(叠层基片工艺)制造由本发明构成的多模天线，所以通过该多模天线的小型化以及量产效果可以实现低成本化。另外，在本实施例中，和图16的实施例相比，因为显著抑制发射导体和谐振电路的电磁耦合，所以产生该谐振电路的设计变得容易的效果。
用图18说明本发明的另一实施例。图18是展示由本发明构成的小型多模天线构造和其叠层基片制造方法的关系的图，和图16的实施例一样，由上面的最上层21、左侧面22、右侧面23、正面24、层间的中间层25，以及底面的最下层26构成。
和图16的实施例不同之处在于用曲折形导体45、46置换螺旋形导体41以及42。当通过导入曲折形导体把由本发明构成的天线适用于GHz频带或以上的超高频区域的情况下，因为和螺旋形导体的宽度相比可以使曲折形导体的宽度更宽，所以可以降低此部分导体的电阻损失，产生提高天线效率的效果。
用图19说明本发明的另一实施例。图19是展示由本发明构成的小型多模天线的构造和其叠层基片制造方法关系的图，和图17的实施例一样，由上面的最上层21、左侧面22、右侧面23、正面24、层间的第一中间层25a，层间的第二中间层25b、底面的最下层26，以及背面30构成。
和图17的实施例的不同之处在于用曲折形导体45、46置换螺旋形导体41以及42。和相对图16的实施例的图18的实施例的效果一样，和图17的实施例相比，当把由本发明构成的天线适用于GHz频带或以上的超高频区域的情况下，产生提高天线效率的效果。
用图20说明本发明的另一实施例。图20是展示由本发明构成的小型多模天线的构造和其叠层基片制造方法关系的图，和图16的实施例一样，由上面的最上层21、左侧面22、右侧面23、正面24、层间的中间层25，以及底面的最下层26构成。
和图16的实施例的不同之处在于：供电导体34不和发射导体左侧面图案32电连接，进而把第一带状接地导体51作为带状导体53，供电导体34和第一带状导体53电连接。在本实施例的构造中，通过把供电导体34的一部分作为供电点，把第二带状接地导体52和高频电路部分的接地电位耦合，可以使图4的实施例的构成具体化。因而，通过本实施例，因为可以用叠层基片工艺制造由本发明构成的多模天线，所以通过该多模天线的小型化以及量产效果可以实现低成本化。
用图21说明本发明的另一实施例。图21是展示由本发明构成的小型多模天线构造和其叠层基片制造方法的关系的图，和图20的实施例一样，由上面的最上层21、左侧面22、右侧面23、正面24、层间的中间层25，以及底面的最下层26构成。
和图20的实施例的不同之处在于：用曲折形导体45、46置换螺旋形导体41以及42。和相对图16的实施例的图18的实施例的效果一样，和图20的实施例相比，当把由本发明构成的天线适用于GHz频带或以上的超高频区域的情况下，产生提高天线效率的效果。
用图22A、22B说明本发明的另一实施例。图22A、22B是展示安装有由本发明构成的多模天线的高频模块的一构造的图，分别展示俯视图和仰视图。
在由单层或者多层构成的高频基片101的表面上，把由本发明构成的小型多模天线102和高频多接点开关103配置在同一面上。
从发射信号输入端子123a(b，c)开始顺序连接发射电路(Tx)113a(b，c)以及功率放大器(PA)112a(b，c)，从接收信号输出端子125a(b，c)开始顺序连接接收电路(Rx)115a(b，c)以及低噪声放大器(LNA)114a(b，c)，把对功率放大器112a(b，c)的第一分支输出以及对低噪声放大器(LAN)114a(b，c)的第二分支输出耦合在分波器(DUP)111a(b，c)上。
在高频基片101的表面上形成以面状导体图案形成的第一接地导体104，在高频基片101的背面上形成以面状导体图案形成的第二接地导体105。
在高频基片101的周围配置：第一接地端子107；第二接地端子120；功率放大器用电源端子121；发射电路用电源端子122；发射信号输入端子123；接收器用电源端子124；接收电路输出端子125；高频多接点开关用电源端子106；高频多接点开关控制端子108。
多模天线102在把其接地端子和第一接地导体104电连接的同时，其周围被第一接地导体104包围。另外，多模天线102的供电点与高频多接点开关103的共用接点连接，该高频多接点开关103的各别接点与分波器111a(b，c)的共用分支输入连接。
高频多接点开关103的接地端子通过通孔131与第二接地导体105电连接，功率放大器112a(b，c)、发射电路113a(b，c)、低噪声放大器114a(b，c)以及接收电路115a(b，c)的接地端子经由通孔132与第二接地导体105电连接。
第一接地端子107与第一接地导体104以及第二接地导体105连接，第二接地端子120与第二接地导体105连接。
功率放大器用电源端子121用适当的配线导体图案与功率放大器112a(b，c)的电源单元连接，发射电路用电源端子122a(b，c)用适当的配线导体图案与发射电路113a(b，c)的电源部分连接，接收器用电源端子124a(b，c)用适当的配线导体图案与接收电路115a(b，c)以及低噪声放大器114a(b，c)的电源单元连接，高频多接点开关用电源端子106以及高频多接点开关控制端子108用适当的配线导体图案与该高频多接点开关103的电源单元以及控制信号输入单元分别连接。
在此，分波器111、功率放大器112、发射电路113、低噪声放大器114、接收电路115的各单元，功率放大器用电源端子121、发射电路用电源端子122、发射信号输入端子123、接收器用电源电子124、接收电路用电源端子125的各端子只以载波频率的个数安装在高频基片101上，其中载波由提供安装有本实施例的多模天线的高频模块应该处理的信息传送服务的无线系统使用。在本实施例中，无线系统使用三个载波频率，各单元以及各端子安装3组(a，b，c)。
本构成是在通过无线通信提供信息传递的系统采用FDD(频分多址连接)方式时适用的模块的形式。在一般可以提供给用户的采用无线方式的信息传送服务的终端中，需要处理从负责人-机接口的低频电路到生成·发射电磁波的高频电路的宽频带频率的信号。
特别是高频电路由于与材料常数有关的损失、由浮游成分产生的电路性能的劣化等的原因，要求使用以高价格的低损失物质制造的高价格基片并使配线长度极短，多用为了削减同一基片上的配线图案的电磁干扰的屏蔽层等，以和低频电路、中频电路不同的形状被具体化。因此，一般是高频电路部分模块化，和其他的低频电路、中频电路分开构成，在安装同一低频电路、中频电路的电路基片上安装该模块。
在以往技术中，因为未发现可以在单一供电点上进行多模工作的天线，所以需要在安装低频电路、中频电路的电路基片上安装多个高价格的高频模块，成为安装该模块的无线终端成本高的主要原因。另外，因为在该电路基片上散布多个高频模块，所以高频信号线、功率放大器用电源线的配线长度必然长，还存在因它们发出的电磁波的不需要的辐射，致使其他电路性能劣化的问题。
如果采用本发明，则因为可以用单一的高频模块集成使用多个载波的高频电路，所以可以得到多媒体无线终端的制造成本降低、该终端灵敏度提高的效果。
用图23A、23B说明本发明的另一实施例。图23A、23B是展示安装有由本发明构成的小型多模天线的高频模块的其他构造的图，分别展示俯视图和仰视图。
和图22A、22B的实施例的不同之处在于，代替分波器111使用高频2接点开关116；为了提供用于使高频2接点开关116动作的电源而在高频基片101周围新配置高频2接点开关用电源端子126，从高频2接点开关用电源端子126通过适当的配线导体图案和通孔133，向该高频2接点开关提供电源。
本结构是在用无线通信提供信息传递的系统采用TDD(时分多址连接)时适用的模块的形态。本实施例的效果和图22A、22B的实施例一样。
一般因为与可以采用FDD方式的分波器相比，还是采用TDD方式的高频2接点开关可以缓和在这些电路功能中使用的滤波器的规格，所以后者可以用小尺寸具体化。因此，可以产生安装有由本发明构成的多模天线的高频模块的小型化的效果，而且还产生将适用同一模块的无线终端小型化的效果。
在无线终端应对应的多个信息服务系统中，当某一系统是FDD方式，另一系统是TDD方式的情况下，从和图22A、22B的实施例的关系就可以知道，在与前者对应的电路块中使用分波器，在与后者对应的电路块中使用该高频2接点开关即可。
用图24A、24B说明本发明的另一实施例。图22A、22B是展示安装有由本发明构成的小型多模天线的高频模块的另一结构的图，分别展示俯视图和仰视图。
和图22A、22B的实施例的不同之处在于：与第二接地导体105的多模天线102的高频基片101上的设置位置相对的部分被删除。
本实施例的效果和图22A、22B的实施例一样，但在多模天线102不具有单面指向性的情况下，因为可以向该多模天线的高频基片101的背面方向发射电磁波，所以产生提高多模天线的增益的效果，其结果可以得到适用了安装有本实施例的多模天线的高频模块的无线终端灵敏度提高的效果。
如果采用本发明，则因为在单一供电单元中高频电路部分和自由空间的良好的阻抗匹配可以对多个频率实现，所以可以实现用多个频率的载波提供多个信息传送服务的，适合于信息系统的多媒体无线终端的多模天线。进而，因为可以用单一高频模块集成使用多个载波的高频电路，所以可以得到多媒体无线终端的制造成本降低以及该终端的灵敏度提高的效果。
如上所述，本发明可以适用于使用多个频率的载波提供多个信息传送服务的信息系统的多媒体无线终端，例如，多模手机和PSH(个人手持电话)等的便携无线终端、无线LAN终端，或者将它们合成的终端等。

Claims (20)

1.一种多模天线，其特征在于包含：发射多个频率的电磁波的发射导体；连接在该发射导体一端上的第一单通道谐振电路；连接在该发射导体的另一端上的第二单通道谐振电路；与该第一单通道谐振电路连接的上述多个频率共用的单一供电点。
2.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：上述第一单通道谐振电路被连接在上述发射导体的一端和接地电位点之间，上述第二单通道谐振电路被连接在上述发射导体的另一端和接地电位点之间，上述供电点是该第一单通道谐振电路和该发射导体的一端的连接点。
3.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：上述第一单通道谐振电路被连接在上述发射导体的一端和上述供电点之间，上述第二单通道谐振电路被连接在上述发射导体的另一端和接地电位点之间。
4.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：进一步具有连接在上述发射导体的一端和接地电位点之间的第三单通道谐振电路，上述第一单通道谐振电路被连接在上述发射导体的一端和上述供电点之间，上述第二单通道谐振电路被连接在上述发射导体的另一端和接地电位点之间。
5.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：在上述多个频率中，从上述发射导体的上述一端看该发射导体一侧时的导纳或者阻抗的虚部符号，随着频率增大而交替重复正、负的符号。
6.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：上述发射导体是包含接地电位的单一的连续体。
7.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：上述发射导体在空间上被分割，被分割后的各部分用单通道谐振电路电耦合。
8.如权利要求1所述的多模天线，其特征在于：用等效电路表现连接在上述发射导体的上述一端上的第一单通道谐振电路时的极和零点数的总和与上述多个频率的数目相同。
9.如权利要求4所述的多模天线，其特征在于：用等效电路表现连接在上述发射导体的上述一端上的上述第一单通道谐振电路以及上述第三单通道谐振电路时的极和零点数的总和与上述多个频率的数目相同。
10.一种多模天线，其特征在于，包括：发射多个频率的电磁波的发射导体；连接在该发射导体一端上的第一单通道谐振电路；连接在该发射导体另一端上的第二单通道谐振电路；连接在该第一单通道谐振电路上的上述多个频率共用的单一的供电点，
具有具备最上层、中间层以及最下层的叠层多个基片的多层构造，上述发射导体的一部分形成在该最上层上，上述第一单通道谐振电路以及上述第二单通道谐振电路形成在该中间层上，上述供电点形成在上述叠层构造的侧面，具有接地电位的接地导体形成在该最下层。
11.如权利要求10所述的多模天线，其特征在于：在上述最上层和上述中间层之间形成另一中间层，抑制上述发射导体和上述第一单通道谐振电路以及上述第二单通道谐振电路之间的电磁耦合的屏蔽导体形成在该另一中间层上。
12.如权利要求11所述的多模天线，其特征在于：上述屏蔽导体和接地电位电耦合。
13.如权利要求10所述的多模天线，其特征在于：上述第一单通道谐振电路以及上述第二单通道谐振电路由螺旋形导体构成。
14.如权利要求10所述的多模天线，其特征在于：上述第一单通道谐振电路以及上述第二单通道谐振电路由曲折形导体构成。
15.如权利要求10所述的多模天线，其特征在于：上述多个基片由从由电介质以及磁性体构成的群中选择出的高频材料构成。
16.如权利要求15所述的多模天线，其特征在于：当上述多个绝缘基片由电介质构成的情况下，该多个基片的介电常数相互不同，上层基片的介电常数比下层基片的介电常数低。
17.如权利要求15所述的多模天线，其特征在于：在上述多个绝缘基片由磁性体构成的情况下，该多个基片的透磁率相互不同，上层基片的透磁率比下层基片的透磁率低。
18.一种多模天线的制造方法，该多模天线具有：发射多个频率的电磁波的发射导体；连接在该发射导体一端上的第一单通道谐振电路；连接在该发射导体另一端上的第二单通道谐振电路；连接在该第一单通道谐振电路上的上述多个频率共用的单一的供电点，该方法的特征在于，包含：在上部基片的上面的最上层用膜形成工艺形成上述发射导体的一部分的步骤；在该上部基片的下面的中间层上用膜形成工艺形成上述第一单通道谐振电路以及上述第二单通道谐振电路的步骤；在下部基片下面的最下层上用膜形成工艺形成具有接地电位的接地导体的步骤；在该下部基片的侧面上用膜形成工艺形成包含上述供电点的导体的步骤；粘接该上部基片的下面和该下部基片的上面以形成多层构造的步骤。
19.一种高频模块，其特征在于，具有：权利要求1所述的多模天线；与该多模天线的单一供电点连接的、具有多个频率的数目的接点的高频多接点开关；与各个该高频多接点开关连接的多个电路块；以及单层或者多层的高频基片，
上述多模天线和上述高频多接点开关和上述多个电路块安装在上述高频基片上，
上述多个电路块各自具备：分波器；与该分波器的一端连接的功率放大器；与该功率放大器连接的发射电路；与该分波器的另一端连接的低噪声放大器；以及与该低噪声放大器连接的接收电路，
其中，上述多个电路块的多个该分波器的共用分支输出经由上述高频多接点开关和上述天线的上述单一供电点耦合。
20.一种高频模块，其特征在于，具有：权利要求1所述的多模天线；与该多模天线的单一供电点连接的、具有多个频率的数目的接点的高频多接点开关；与各个该高频多接点开关连接的多个电路块；以及单层或者多层的高频基片，
上述多模天线和上述高频多接点开关和上述多个电路块安装在上述高频基片上，
上述多个电路块各自具备：高频2接点开关；与该高频2接点开关一端连接的功率放大器；与该功率放大器连接的发射电路；与该高频2接点开关的另一端连接的低噪声放大器；以及与该低噪声放大器连接的接收电路，
其中，上述多个电路块的多个该高频2接点开关的共用分支输出经由上述高频多接点开关和上述天线的上述单一供电点耦合。
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