CN1751417A - 天线装置、无线装置以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
一种天线装置(1),包括:由隔板(23)和分别在隔板(23)的两个侧面上形成的固体电解质层(24a,24b)组成的天线基板(21);在固体电解质层(24a)上形成的天线图案(22a);和在固体电解质层(24b)上形成的天线图案(22b)。天线图案(22a,22b)由导电塑料构成。当在天线图案(22a,22b)之间加上直流电压时,天线图案(22a,22b)中的一个被搀杂入离子,同时,离子从另一个天线图案中移出。即,天线图案(22a,22b)中的一个成为导体,而另一个成为绝缘体。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有多个天线元件的天线装置;一种与这种天线装置有关的无线装置;以及一种与这种无线装置有关的电子设备。
背景技术
最近几年,无线通信功能不仅已经被安装到信息处理设备如个人计算机以及通信终端设备如移动电话和PDA(个人数字助理)上,而且被安装到各种消费型电子设备上,如音频设备、视频设备、照相机设备、打印机以及娱乐机器人等。另外,无线通信功能已经被安装到无线LAN(局域网)接入点和小型附件卡(accessory card)上。附件卡是具有存储功能和无线通信功能的无线卡模块。例如,已知的无线卡模块为PCMCIA(Personal Computer Memory Card InternationalAssociation,个人计算机存储卡国际协会)型卡,袖珍闪存卡、迷你PCI(Peripheral Component Interconnection,外围元件互联)卡等。
由于无线通信功能已经被安装到了各种设备上,因此接收和发射无线电波的天线需要各种形状和特性。例如,已经需要能够处理宽频带和多频率的天线。
例如,对于用在无线LAN中的5GHz波段,已经要求天线满足比现有的5.15到5.35GHz的频带更宽的,4.9GHz波段和5.8GHz波段。此外,为了满足IEEE(电气和电子工程师协会)802.11a/b/g标准,要求天线覆盖2.4-2.5GHz和5.15-5.35GHz的频带。在正在引起注意的超宽带(ultrawide band,UWB)中,天线需要覆盖3.1GHz-10.6GHz的宽带。将来,还有可能将地波数字广播的UHF波段(400-800MHz)以及高速宽带毫米波通信系统(25GHz波段和60GHz波段等)相结合。
迄今为止,为了覆盖多个频率,已经提出了如下方法:(1)天线被设计为具有主谐振和副谐振;以及(2)天线被设计为利用一个谐振使频带变宽。这些方法中的方法(1)已经被广泛用在许多商品化的天线当中。
但是,这些方法有下列问题。在多个波段中的一个波段中,方法(1)牺牲了一些性能例如“劣化反射波损耗特性”及“窄频带”。相反,由于波段与增益成反比关系,因此在已经拓宽的波段中,方法(2)牺牲了无线电波的增益。
在已经提出的理想的拓宽频带的方法中,在设备上安装了与需要的频带对应的多个天线元件(例如,在已经公开的序列号为2002-92576的日本申请中披露的)。
图17示出了具有多个天线图案的天线基板的例子。图17A为示出了天线基板101的一个主表面S3的平面图。图17B为示出了天线基板101的另一个主表面S4的平面图。如图17A和17B所示,天线基板101的主表面S3具有第一天线图案102a。天线基板101的另一个主表面S4具有第二天线图案102b。第一天线图案102a是与频带4.9-5.35GHz对应的天线图案、与频带2.4-2.5GHz对应的天线图案或者用于与频带400-800MHz对应的DT(数字电视)的天线图案。第二天线图案102b是与频带5.35-5.8GHz对应的天线图案或者与毫米波波段对应的天线图案。
但是,如果将多个天线图案密集地布置并且安装在设备上,则它们彼此干扰,并且,它们的性能劣化。为了解决这个问题,如果按照足够的间隔面积来布置多个天线图案,则设备的尺寸变大。
如果使图17中示出的天线基板101变薄(例如,1mm或更小),则布置在两个主表面上的第一天线图案102a和第二天线图案102b相互干扰严重。结果,天线的性能劣化。因此,如图18所示,必须按照足够的间隔面积来布置第一天线图案102a和第二天线图案102b。
如上所述,当在设备上布置多个天线元件时,设备的尺寸变大。因此,这种方法不能满足目前的将无线功能安装在各种消费型设备上的需要。因此,在现有情况下,这种方法很难用在实际设备中。
因此,本发明的目的是提供:一种天线装置,这种天线装置允许将多个天线图案集布置,并且抑制了由于天线图案的干扰而引起的性能劣化;一种与这种天线装置有关的无线装置;以及一种与这种无线装置有关的电子设备。
发明内容
为了解决上述问题,第一发明是一种天线装置,包括:
基板;以及
布置在基板上的多个天线图案,
其中,天线图案由导电塑料制成,并且
其中,基板由固体电解质制成。
在第一发明中,优选地,基板还具有隔板,并且,由固体电解质制成的固体电解质层被布置在隔板的两个表面上。多个天线图案一般与不同的频带相对应。多个天线图案一般为直线图案。
在第一发明中,基板一般是平面基板。多个天线图案一般布置在基板的任意一个或者两个主表面上。当多个天线图案被布置在基板的一个主表面上时,优选地,在基板的另一个主表面上布置由金属制成的底板。当在基板的另一个主表面上布置由金属制成的底板时,多个天线图案一般为平面图案。
按照第一发明,通过在布置在固体电解质上的多个天线图案之间加直流电压,能够将离子从基板搀杂到具有某个电位的天线图案,而离子可以从具有另一个电位的另一个天线图案向基板渗出(undope)。换句话说,利用天线图案之间的电位差,具有某个电位的天线图案可以成为导体,而具有另一个电位的天线图案可以成为绝缘体。
第二发明是一种无线装置,用于与一设备连接,并且使该设备另外具有无线功能,该无线装置包括:
基板;
布置在基板上的多个天线图案;以及
开关,用于对多个天线图案进行选择,使得当在多个天线图案之间加上直流电压时,多个天线图案中的一个天线图案具有某个电位,而多个天线图案中的另一天线图案具有另一个电位;
其中,天线图案由导电塑料制成,并且
其中,基板由固体电解质制成。
在第二发明中,优选地,基板还具有隔板,并且,由固体电解质制成的固体电解质层被布置在隔板的两个表面上。多个天线图案一般与不同的频带相对应。多个天线图案一般为直线图案。
在第二发明中,基板一般是平面基板。多个天线图案一般布置在基板的任意一个或者两个主表面上。当多个天线图案被布置在基板的一个主表面上时,优选地,在基板的另一个主表面上布置由金属制成的底板。当在基板的另一个主表面上布置由金属制成的底板时,多个天线图案一般为平面图案。
按照第二发明,通过在布置在固体电解质上的多个天线图案之间加直流电压,能够将离子从基板搀杂到具有某个电位的天线图案,而离子可以从具有另一个电位的另一个天线图案向基板渗出。换句话说,利用天线图案之间的电位差,具有某个电位的天线图案可以成为导体,而具有另一个电位的天线图案可以成为绝缘体。
第三发明是一种电子设备,具有发射和接收信息的无线通信功能,该电子设备包括:
基板;
布置在基板之上的多个天线图案;
在多个天线图案之间加直流电压的电压源;以及
开关,用于对多个天线图案进行选择,使得当在多个天线图案之间加上直流电压时,多个天线图案中的一个天线图案具有某个电位,而多个天线图案中的另一天线图案具有另一个电位;
其中,天线图案由导电塑料制成,并且
其中,基板由固体电解质制成。
在第三发明中,优选地,基板还具有隔板,并且,由固体电解质制成的固体电解质层被布置在隔板的两个表面上。多个天线图案一般与不同的频带相对应。多个天线图案一般为直线图案。
在第三发明中,基板一般是平面基板。多个天线图案一般布置在基板的任意一个或者两个主表面上。当多个天线图案被布置在基板的一个主表面上时,优选地,在基板的另一个主表面上布置由金属制成的底板。当在基板的另一个主表面上布置由金属制成的底板时,多个天线图案一般为平面图案。
按照第三发明,通过在布置在固体电解质上的多个天线图案之间加直流电压,能够将离子从基板搀杂到具有某个电位的天线图案,但是,离子可以从具有另一个电位的另一天线图案向基板渗出。换句话说,利用天线图案之间的电位差,具有某个电位的天线图案可以成为导体,而具有另一个电位的天线图案可以成为绝缘体。
如上所述,按照本发明,通过在布置在固体电解质上的多个天线图案之间加直流电压,能够将离子从基板搀杂到具有某个电位的天线图案,而离子可以从具有另一个电位的另一天线图案向基板渗出。换句话说,利用天线图案之间的电位差,具有某个电位的天线图案可以成为导体,而具有另一个电位的天线图案可以成为绝缘体。因此,即使密集地布置多个天线图案,也能够抑制由天线元件的干扰引起的特性劣化。
附图说明
图1为示出了对其安装了按照本发明第一实施例的无线装置的电子设备的例子的示意图;
图2为示出了布置在外壳中的无线装置1的例子的透视图;
图3为示出了按照本发明第一实施例的天线装置的平面图;
图4为示出了天线图案的例子的示意图;
图5为示出了按照本发明第一实施例的天线装置的结构的例子的剖面图;
图6为示出了布置在按照本发明第一实施例的无线装置中的天线装置控制电路的结构的例子的框图;
图7为示出了布置在按照本发明第一实施例的无线装置中的信号处理电路的结构的例子的框图;
图8为说明按照本发明第一实施例的无线装置的操作的例子的剖面图;
图9为示出了按照本发明第二实施例的天线装置的结构的例子的剖面图;
图10为示出了布置在按照本发明第二实施例的无线装置中的天线装置控制电路的结构的例子的框图;
图11为说明按照本发明第二实施例的无线装置的操作的例子的剖面图;
图12为示出了按照本发明第三实施例的无线装置的结构的例子的剖面图;
图13为示出了布置在按照本发明第三实施例的无线装置中的天线装置控制电路的结构的例子的框图;
图14为示出了按照本发明第四实施例的天线装置的结构的例子的剖面图;
图15为示出了布置在按照本发明第四实施例的无线装置中的天线装置控制电路的结构的例子的框图;
图16为示出了布置在按照本发明第四实施例的无线装置中的信号处理电路的结构的例子的框图;
图17为示出了传统的天线装置的示意图;并且
图18为示出了传统的天线装置的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图,对本发明的实施例进行描述。在本发明实施例的所有附图中,用相似或对应的标号表示相似或对应的元件。
图1示出了将按照本发明第一实施例的无线装置1连接到其上的电子设备的例子。无线装置1包括无线装置主体3和布置在无线装置主体3的一端的天线装置2。无线装置1为具有例如存储功能和无线通信功能的无线卡模块。无线卡模块为,例如,PCMCIA型卡、袖珍闪存卡或迷你PCI卡等。
无线装置1具有能够自由地与布置在电子设备11如个人计算机中的插槽12连接和分开的结构。具体地说,如图1所示,无线装置1与插槽12连接,使得无线装置主体3的一端,即天线装置2,从电子设备11伸出。利用无线装置1,给电子设备11提供预定的扩展功能和无线通信功能。此外,无线装置1具有与电子设备11交换数据的存储功能。
图2为示出了布置在外壳中的无线装置1的例子的透视图。如图2所示,无线装置主体3包括:主体基板31,从主体基板31的主表面之上观察呈矩形;布置在矩形的短边上的连接端子32;以及布置在无线装置1的中心部分的电路部分33。连接端子32为基于,例如,PCMCIA标准的连接器部分。通过将无线装置1的连接端子32插入电子设备11的插槽12,使连接端子32与位于插槽12里面的对应的连接端子连接。结果,给电子设备11提供无线功能。电路部分33具有,例如,天线控制电路、信号处理电路以及存储功能存储器器件等。
天线装置2主要有平面型天线基板21和布置在天线基板21的两个主表面上的多个天线图案22。天线装置2布置在与连接端子32相对的另一个短边上。从天线装置2的主表面观察,天线装置2呈矩形。该矩形的每个长边的长度略小于主体基板31的宽度。天线装置2的每个短边的长度略大于电子设备11的插槽12的开口的高度。天线装置2的长边部分具有用于将天线装置2与主体基板31连接的连接部分。
图3A为示出了按照本发明第一实施例的天线装置2的一个主表面的平面图。图3B为示出了按照本发明第一实施例的天线装置2的另一个主表面的平面图。如图3A所示,天线图案22a布置在天线基板21的一个主表面S1上。天线图案22b布置在天线基板21的另一个主表面S2上。电极25a和25b布置在天线基板21的连接部分一侧上的天线图案22a上。电极26a和26b布置在天线基板21的连接部分一侧上的天线图案22b上。例如,电极25a、25b、26a和26b由金属如铜制成。电极25a和26a与电路部分33的信号处理电路连接。电极25b和26b与布置在电路部分33上的地线图案连接。
天线图案22a和22b对应于不同的频带。例如,频带为5GHz波段、2.4GHz波段、毫米波波段、微波波段以及UHF(超高频)波段。
图4示出了天线图案22的例子。例如,天线图案22为直线图案或平面图案。例如,直线图案为泽普型(zepp type)(图4A)、单极型(图4B)、偶极型(图4C)、倒F型(inverse F type)以及曲折型(meander type)等。平面图案为,例如,微带型天线和PIFA(Planer Inverted FAntenna,平面倒F天线)。当天线图案22a和22b为单极型天线元件时,天线装置2配备有底板。当天线图案22a和22b为偶极型天线元件时,对它们平衡供电(balance-fed)。
图5为示出了天线基板21的结构的例子的剖面图。如图5所示,天线基板21包括按照顺序形成层的电解质层24b、隔板23和电解质层24a。天线图案22a和22b分别布置在电解质层24a和24b上。
天线图案22a和22b由导电塑料制成。当用离子对导电塑料进行搀杂时,它成为类似金属的导电树脂。当不对导电塑料进行搀杂时,它成为绝缘树脂。例如,已知的并且可以使用的导电塑料是聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或聚甘菊环(polyazulen)等。
可以利用以下方法中的一个方法布置天线图案22a和22b。作为一个方法,按照希望的图案将熔化的导电塑料涂在电解质层24a和24b上,然后使其硬化。作为另一种方法,在熔化之后,按照希望的天线图案使导电塑料成形并且硬化,再将它们布置在电解质层24a和24b上。作为另一种方法,通过电解聚合形成薄膜形的导电塑料。将导电塑料剪切成或冲剪成希望的形状并且布置在电解质层24a和24b上。
最好,分别将天线图案22a和22b稳定地固定在固体电解质层24a和24b上。作为稳定固定的方法,利用粘合剂分别将天线图案22a和22b粘合到固体电解质层24a和24b上。作为另一种方法,用薄片覆盖天线图案22a和22b。作为另一种方法,在固体电解质层24a和24b中分别形成与天线图案22a和22b的形状对应的凹形部分。天线图案22a和22b与凹形部分相符。作为另一种方法,用固定部件等将天线图案22a和22b的几个位置固定到固体电解质层24a和24b。作为另一种方法,可以将这些方法组合。当用粘合剂将天线图案22a和22b粘合到固体电解质层24a和24b上时,需要减小粘合剂的厚度,以使离子容易迁移。此外,最好,用粘合剂在几个位置将天线图案22a和22b与电解质层24a和24b粘合,以不妨碍离子迁移。当利用固定部件等将天线图案22a和22b固定到固体电解质层24a和24b上时,最好,固定天线图案22a和22b的容易剥离的部分。最好,覆盖天线图案22a和22b的薄片的材料是其无线电波性能无劣化并且具有弹性的材料。例如,薄片材料可以是聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚酰亚胺等。
从其主表面之上观察,固体电解质层24a和24b的形状为矩形。固体电解质层24a和24b包含搀杂到导电塑料中的离子(搀杂剂)。这些离子是阳离子或阴离子。构成固体电解质层24a和24b的固体电解质为,例如,用于电池如锂离子电池(锂聚合物电池)和燃料电池的固体电解质。
构成固体电解质层24a和24b的固态电解质可以是无机电解质、聚合物电解质或者混有高度聚合化的化合物的凝胶型电解质。例如,凝胶型电解质由包含锂盐的增塑剂和2%到30%母体聚合物(matrix polymer)构成。这里,可以将酯族、醚族或碳酸盐族用作单独的成分或增塑剂的一个成分。
作为固体电解质层24a和24b的高分子材料,例如,可以使用硅胶、丙烯凝胶、多糖族聚合物、丙烯腈胶、磷嗪变性聚合物(polyphosphazendenatured polymer)、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、它们的复合聚合物、它们的交联聚合物或者它们的变性聚合物,氟化聚合物,如聚(偏二氟乙烯)(poly(vinylidene fluororide))、聚(偏二氟乙烯共六氟丙烯)(poly(vinylidene fluororide-co-hexafluoropropylene))、聚(偏二氟乙烯共三氟丙烯)(poly(vinylidene fluororide-co-trifluoropropylene))或者它们的混合物。
例如,电解质盐是锂盐或钠盐。例如,锂盐是用于普通电池的电解质溶液的普通锂盐。例如,锂盐为如以下描述的,但不限于此。
例如,锂盐为氯化锂、溴化锂、碘化锂、氯酸锂、高氯酸锂、溴酸锂、碘酸锂、硝酸锂、四氟代硼酸锂、六氟代磷酸锂、乙酸锂、二(三氟甲烷磺酰基)亚氨基锂(bis(trifluoro methanesulfonyl)imidolithium)、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4或LiSiF6等。可以使用这些锂化合物中的一种化合物,或者两种或多种化合物的混合物。
当从其主表面上观察时,隔板23的形状为矩形薄片形。隔板23用于将固体电解质层24a和24b分开。作为隔板23,可以使用对于普通电池来说已知的隔板。例如,隔板23为由聚烯烃型材料如聚丙烯或聚乙烯制成的多孔隙膜;由无机材料如陶瓷材料的无纺物质制成的多孔隙膜;或者两种或多种这些材料的层叠薄片。考虑到天线基板21的强度,最好布置隔板23。但是,隔板23可以省去。
图6为示出了对按照本发明第一实施例的天线装置2进行控制的天线装置控制电路的结构的例子的框图。如图6所示,天线装置控制电路主要具有偏置电路45和46,以及开关42、43和44。开关器件42与射频信号电路块41连接。
天线图案22a布置在平面天线基板21的主表面S1上。天线图案22b布置在另一个主表面S2上。布置在主表面S1上的天线图案22a通过偏置电路45与开关器件43的端子43a连接。开关器件43的端子43b与电压源(没有示出)连接。开关器件43的端子43c接地。
布置在天线装置2的主表面S2上的天线图案22b通过偏置电路46与开关器件44的端子44a连接。开关器件44的端子44b与电压源(没有示出)连接。开关器件44的端子44c接地。
布置在天线装置2主表面S1上的天线图案22a与开关器件42的端子42b连接。布置在天线装置2的另一个表面S2上的天线图案22b与开关器件42的端子42c连接。开关器件42的端子42a与射频电路块41连接。
例如,将直流电压VDC加在端子43b与端子44c之间。将直流电压VDC加在端子44b与端子43c之间。具体地说,将直流电压VDC加在端子43b与端子44c之间,使得端子43b侧(天线22a侧)的电位变得高于端子44e侧的电位。将直流电压VDC加在端子44b与端子44c之间,使得端子44b侧(天线22b侧)的电位变得高于端子44c侧的电位。
偏置电路45和46将电压稳定地加在天线装置2上。开关器件42将射频电路块42与天线图案22a和22b中的一个连接。开关器件43和44选择天线图案22a或22b,给选择的天线图案加上直流电压VDC,使得选择的天线图案的电位高于未选择的天线图案的电位。具体地说,当端子43a与43b连接,端子44a与44c连接时,直流电压VDC被加在天线图案22a与22b之间,使得天线图案22a的电位变得高于天线图案22b的电位。当端子44a与44b连接,端子43a与43c连接时,直流电压VDC被加在天线图案22a与22b之间,使得天线图案22b的电位变得高于天线图案22a的电位。用从例如电子设备11提供的控制信号对开关器件43和44进行控制。为了使包括开关器件42、43和44的整个装置小型化,开关器件42、43和44最好是半导体开关(开关IC(集成电路))或RF-MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电系统)开关。
图7为示出了布置在按照本发明第一实施例的无线装置1中的信号处理电路的结构的例子的框图。如图7所示,信号处理电路包括主机接口(以下称为主机I/F)51、基带电路(以下称为BB电路)521和522、射频信号处理电路(以下称为RF电路)531和532、开关器件54和开关器件55等。
主机I/F 51允许无线装置1与电子设备11通信。BB电路521和522为用于进行如对信号进行调制和解调等处理的控制电路。RF电路531和532为发射和接收射频信号的电路。RF电路531与BB电路521为与天线图案22a对应的电路。RF电路532与BB电路522为与天线图案22b对应的电路。当无线装置1为按照IEEE 802.11a/b/g标准的装置时,天线图案22a、RF电路531和BB电路521为对应于5GHz波段(IEEE 802.11a)的天线和电路,而天线图案22b、RF电路532和BB电路522为对应于2.4GHz波段(IEEE 802.11b/g)的天线和电路。
开关器件54选择RF电路531或532与开关器件55连接。开关器件55选择天线图案22a或22b与开关器件54连接。
下面将对按照本发明第一实施例的无线装置1的运行进行描述。
图8为说明按照本发明第一实施例的无线装置1的运行的例子的剖面图。下面将参照图6到8,对按照第一实施例的无线装置1的运行的例子进行描述。在本例中,假设搀杂到天线图案22a和22b中的离子为阴离子。
首先,图6所示的开关器件43的端子43a与43b连接。开关器件44的端子44a与44c连接。结果,直流电压VDC被加到天线装置2上,使得布置在主表面S1上的天线图案22a的电位变高,布置在主表面S2上的天线图案22b的电位变低。换句话说,直流电流iDC按照图8所示流动。
当加上电压时,如图8所示,天线图案22b的离子向固体电解质层24b迁移。相反,固体电解质层24a的离子向天线图案22a迁移。因此,天线图案22b变成绝缘体,而天线图案22a变成导体。换句话说,只有已经被用离子搀杂了的天线图案22a起天线的作用。此后,开关器件42的端子42a与42b连接。结果,来自射频电路块41的射频信号被提供给布置在主表面S1上的天线图案22a。
按照本发明的第一实施例,能够得到以下效果。
天线装置2具有隔板23;由布置在隔板23的两个表面上的固体电解质层24a和24b构成的天线基板21;布置在固体电解质层24a上的天线图案22a;布置在固体电解质层24b上的天线图案22b。当直流电压VDC被加在天线图案22a与22b之间时,离子能够被搀杂到天线图案22a和22b中的一个天线图案,并且,离子能够从另一个天线图案中渗出。换句话说,利用天线图案22a和22b之间的电位差,天线图案22a和22b中的一个天线图案可以变为导体,而另一个天线图案可以变为绝缘体。因此,在密集地布置了两个天线图案22a和22b的天线装置2中,即,在具有天线基板21(其没有无线电波屏蔽特性并且非常薄)的天线装置2中,天线图案22a和22b布置在天线基板21的两个表面上,天线图案22a和22b不相互干扰。因此,可以抑制由天线图案22a和22b的干扰引起的天线装置2的性能下降。结果,可以显著减小天线图案22a和22b的面积。此外,可以显著提高天线装置2的设计自由度。
此外,由于由导电塑料制成的天线图案22a和22b布置在固体电解质24a和24b上,并且利用直流电流,从一个图案到另一个图案,主动地对天线图案22a和22b进行选择,与由金属制成多个天线图案的情况不同,即使将它们密集布置,也能够抑制由天线图案22a和22b的干扰引起的天线装置2的性能下降。
此外,能够在不降低天线装置2的性能的情况下,将用于与,例如,毫米波段、IEEE 802.11a/b/g、DTV(数字电视)调谐器等对应的不同频带的多个天线图案22a和22b密集布置。因此,能够提供可以处理多频带并且很小的天线装置2,与天线装置2有关的无线装置1;以及与无线装置2有关的电子设备。
此外,可以在天线基板21的任意一个或两个主表面上自由地布置各种类型的天线,如泽普型、单极型、偶极型以及接线(patch)天线图案等。因此,可以提高天线装置2的设计自由度。
此外,与由硬金属制成的天线图案不同,由于天线图案22a和22b由聚合物制成,因此它们具有弹性。因此,可以将天线图案22a和22b布置在可佩带设备中。结果,能够提高设备的设计灵活性。
此外,利用开关器件43和44,可以在天线图案22a和22b中选择一个起作用。此外,能够对应于希望的频率特性,自由地对布置在天线基板21上的多个天线图案22进行控制。
以下将对本发明的第二实施例进行描述。
按照第一实施例,天线图案22a和22b被布置在天线基板21的各个主表面上。但是,按照第二实施例,两个天线图案22a和22b被布置在天线基板21的一个主表面上。在第二实施例中,用相似或对应的标号表示与第一实施例中的元件相似或对应的元件,并且省略了对这些元件的描述。
图9为示出了按照本发明第二实施例的天线装置的结构的例子的剖面图。如图9所示,天线装置2具有固体电解质层24以及布置在固体电解质层24的一个主表面S1上的天线图案22a和22b。
图10为示出了用于对按照本发明第二实施例的天线装置2进行控制的天线装置控制电路的结构的例子的框图。布置在主表面S1上的天线图案22a通过偏置电路45与开关器件43的端子43a连接,并且与开关器件42的端子42b连接。布置在主表面S1上的天线图案22b通过偏置电路45与开关器件44的端子44a连接,并且与开关器件42的端子42c连接。
接着,对按照本发明第二实施例的无线装置1的运行进行描述。
图11为说明按照本发明第二实施例的无线装置1的运行的例子的剖面图。下面将参照图10和11,对按照第二实施例的无线装置1的运行的例子进行描述。
图10中示出的开关器件43的端子43a与43b连接。开关器件44的端子44a与44c连接。直流电压VDC加在天线装置2上,使得天线图案22a的电位变高,而天线图案22b的电位变低。换句话说,直流电流iDC按照图11所示流动。
如图11所示,当加上电压时,天线图案22b的离子向固体电解质层24迁移。固体电解质24的离子向天线图案22a迁移。因此,天线图案22b成为绝缘体,而天线图案22a成为导体。换句话说,只有已经搀杂了离子的天线图案22a起天线的作用。此后,开关器件42的端子42a与42b连接。因此,从射频电路块41向天线图案22a提供射频信号。由于第二实施例的无线装置1的其余的运行与第一实施例相同,因此省略了对其的描述。
按照本发明的第二实施例,可以得到与第一实施例相同的效果。
以下将对本发明的第三实施例进行描述。
在第二实施例中,天线基板21仅由固体电解质层24构成。按照第三实施例,天线基板21由固体电解质层24以及布置在固体电解质21的一个主表面上的底板构成。在第三实施例中,用相似或对应的标号表示与第一实施例中的元件相似或对应的元件,并且省略了对这些元件的描述。
图12示出了按照本发明第三实施例的天线装置2的结构的例子。图13为示出了用于对按照本发明第三实施例的天线装置2进行控制的天线装置控制电路的结构的例子的框图。如图12所示,按照第三实施例的天线装置2主要包括:固体电解质层24;布置在固体电解质层24的一个主表面S1上的天线图案22a和22b;以及布置在固体电解质层24的另一个主表面上的底板26。例如,天线图案22a和22b为直线图案或平面图案。例如,直线图案为单极型的。例如,平面图案为微带型天线或PIFA(平面倒F型天线)。如图13所示,天线装置控制电路的结构与第二实施例的相同。由于第三实施例的天线装置2的其余结构与第二实施例相同,因此省略了对其的描述。
按照本发明的第三实施例,可以得到与第一实施例相同的效果。
以下将对本发明的第四实施例进行描述。在第一、第二和第三实施例中,描述了将两个天线图案22a和22b布置在天线基板21上的例子。但是,在第四实施例中,将对在天线基板21上布置多个(三个或更多个)天线图案的例子进行描述。在以下的描述中,假设在天线基板21的每个主表面S1和S2上各布置两个天线图案。在第四实施例中,用相似或对应的标号表示与第一实施例中的元件相似或对应的元件,并且省略了对这些元件的描述。
图14示出了按照本发明第四实施例的天线装置2的结构的例子。天线图案22a1和22a2布置在天线基板21的一个主表面S1上。天线图案22b1和22b2布置在天线基板21的另一个主表面S2上。
图15为示出了用于对按照本发明第四实施例的天线装置1进行控制的天线装置控制电路的结构的例子的框图。为了方便起见,在图15中,省略了天线基板21。
天线图案22a1和22a2布置在天线基板21的主表面S1上。天线图案22b1和22b2布置在天线基板21的主表面S2上。布置在主表面S1上的天线图案22a1和22a2分别与端子61a1和61a2连接。端子61b1和61b2接地。端子61c1和61c2与射频电路块41连接。
布置在主表面S2上的天线图案22b1和22b2分别与端子62a1和62a2连接。端子62b1和62b2接地。端子62c1和62c2与射频电路块41连接。端子61c1、61c2、62c1和62c2通过偏置电路45与电压源(没有示出)连接。
图16示出了布置在按照本发明第四实施例的无线装置1中的信号处理电路的结构的例子。开关器件55选择天线图案22a1、22a2、22b1和22b2中的一个与开关器件54连接。开关器件54选择RF电路531、532、533和534中的一个与开关器件55连接。
RF电路531、532、533和534为发射和接收射频信号的电路。BB电路521、522、523和524为对信号进行如调制和解调等处理的控制电路。RF电路531和BB电路521为对应于天线22a1的电路。RF电路532和BB电路522为对应于天线22b1的电路。RF电路533和BB电路523为对应于天线22a2的电路。RF电路534和BB电路524为对应于天线22b2的电路。天线图案22a1、RF电路531和BB电路521为对应于,例如,5GHz波段(IEEE 802.11a)的天线和电路。天线图案22b1、RF电路532和BB电路522为对应于,例如,2.4GHz波段(IEEE802.11b/g)的天线和电路。天线图案22a2、RF电路533和BB电路523为对应于,例如,超高频波段(DTV)的天线和电路。天线图案22b2、RF电路534和BB电路524为对应于,例如,MMW波段(毫米波)的天线和电路。
下面,对按照本发明第四实施例的无线装置1的运行进行描述。在运行中,假设天线图案22a1、22a2、22b1和22b2中只有天线图案22a1起天线的作用。
首先,开关器件611的端子61a1与61c1连接。开关器件612的端子61a2与61b2连接。开关器件612的端子61a2与61b2连接。开关器件621的端子62a1与62b1连接。开关器件622的端子62a2与62b2连接。由此,将直流电压VDC加在端子61c1与端子61b2、62b1和62b2之间,使得天线图案22a1的电位变高,并且天线图案22a2、22b1和22b2的电位变低。
当加上电压时,天线图案22a2、22b1和22b2的离子向固体电解质层24a和24b迁移。固体电解质层24a的离子向天线图案22a1迁移。因此,天线图案22a2、22b1和22b2变为绝缘体,而天线图案22a1变为导体。换句话说,只有已经搀杂了离子的天线图案22a1起天线的作用。从射频电路块41向变为导体的天线图案22a1提供射频波。由于第四实施例的天线装置2的运行的其余部分与第一实施例相同,因此省略了对其的描述。
按照第四实施例,可以得到与第一实施例相同的效果。
尽管对本发明的第一、第二、第三和第四实施例进行了具体描述,但应该理解,本发明不限于第一、第二、第三和第四实施例。代之以,可以根据本发明技术思想进行各种修改。
例如,按照第一、第二、第三和第四实施例,其中描述的值和结构仅是例子。如果需要,可以使用不同的值和结构。
按照第一、第二、第三和第四实施例,例如,固体电解质为平面形的。代之以,例如,固体电解质具有球面形状或多边形形状,如椭圆形、正立方体形或长方体形。
按照第一、第二、第三和第四实施例,仅用离子对多个天线图案中的一个天线图案进行搀杂,以使其起天线的作用。代之以,可以用离子对多个天线图案中的至少两个天线图案进行搀杂,以使它们起天线的作用。在这种情况下,需要使多个天线图案成对并且留有间隔,使得它们不会彼此干扰。
在第一、第二、第三和第四实施例中,本发明被应用于可以与电子设备11如个人计算机连接或分开的无线装置1。当然,本发明可以被应用于具有无线通信功能如内置功能的电子设备。例如,本发明可以被应用于具有无线通信功能的便携式信息设备。在这种情况下,由于可以将天线装置2布置在任何位置,因此可以进一步使电子设备如便携式信息设备小型化。
此外,按照第一、第二、第三和第四实施例的天线装置2可以被粘合在电子设备如便携式信息终端的前表面上。在这种情况下,可以省去用于天线装置2的空间。由此,可以进一步使电子设备如便携式信息终端小型化。
按照第一、第二、第三和第四实施例,本发明被应用于无线装置1。代之以,本发明被应用于可佩带设备。
按照第一、第二、第三和第四实施例,可以另外布置覆盖天线装置2的天线图案22的保护层。要求保护层的材料为不使天线图案22的无线电波特性劣化的材料。利用这样的结构,可以提高天线装置2的耐用性。
按照第一、第二、第三和第四实施例,密集地布置对应于不同频带的多个天线图案。代之以,可以密集地布置对应于相同频带但中心频率不同的多个天线图案,以拓宽天线装置2能够处理的频率。
Claims (27)
1.一种天线装置,包括:
基板;以及
布置在所述基板之上的多个天线图案,
其中,所述天线图案由导电塑料制成,并且,
其中,所述基板由固体电解质制成。
2.如权利要求1所述的天线装置,
其中,所述基板具有隔板,
其中,由固体电解质制成的固体电解质层被布置在所述隔板的两个表面上。
3.如权利要求1所述的天线装置,
其中,所述多个天线图案对应于不同的频带。
4.如权利要求1所述的天线装置,
其中,所述多个天线图案为直线图案。
5.如权利要求1所述的天线装置,
其中,所述基板为平面基板。
6.如权利要求5所述的天线装置,
其中,所述多个天线图案被布置在所述基板的两个主表面上。
7.如权利要求5所述的天线装置,
其中,所述多个天线图案被布置在所述基板的一个主表面上。
8.如权利要求7所述的天线装置,
还包括:
由金属制成并且布置在所述基板的另一个主表面上的底板。
9.如权利要求8所述的天线装置,
其中,所述多个天线图案为平面图案。
10.一种无线装置,与一个设备连接并且使该设备另外具有无线功能,该无线装置包括:
基板;
布置在所述基板之上的多个天线图案;以及
开关,用于对所述多个天线图案进行选择,使得当在所述多个天线图案之间加上直流电压时,所述多个天线图案中的一个天线图案具有一个电位,而所述多个天线图案中的其它天线图案具有另一个电位;
其中,所述天线图案由导电塑料制成,并且,
其中,所述基板由固体电解质制成。
11.如权利要求10所述的无线装置,
其中,所述基板具有隔板,并且,
其中,由固体电解质制成的固体电解质层被布置在所述隔板的两个表面上。
12.如权利要求10所述的无线装置,
其中,所述多个天线图案对应于不同的频带。
13.如权利要求10所述的无线装置,
其中,所述多个天线图案为直线图案。
14.如权利要求10所述的无线装置,
其中,所述基板为平面基板。
15.如权利要求14所述的无线装置,
其中,所述多个天线图案被布置在所述基板的两个主表面上。
16.如权利要求14所述的无线装置,
其中,所述多个天线图案被布置在所述基板的一个主表面上。
17.如权利要求16所述的无线装置,
还包括:
由金属制成并且布置在所述基板的另一个主表面上的底板。
18.如权利要求17所述的无线装置,
其中,所述多个天线图案为平面图案。
19.一种电子设备,具有发射和接收信息的无线通信功能,该电子设备包括:
基板;
布置在所述基板之上的多个天线图案;
在所述多个天线图案之间施加直流电压的电压源;以及
开关,用于对所述多个天线图案进行选择,使得当在所述多个天线图案之间加上直流电压时,所述多个天线图案中的一个天线图案具有一个电位,而所述多个天线图案中的其它天线图案具有另一个电位;
其中,所述天线图案由导电塑料制成,并且,
其中,所述基板由固体电解质制成。
20.如权利要求19所述的电子设备,
其中,所述基板具有隔板,
其中,由固体电解质制成的固体电解质层被布置在所述隔板的两个表面上。
21.如权利要求19所述的电子设备,
其中,所述多个天线图案对应于不同的频带。
22.如权利要求19所述的电子设备,
其中,所述多个天线图案为直线图案。
23.如权利要求19所述的电子设备,
其中,所述基板为平面基板。
24.如权利要求23所述的电子设备,
其中,所述多个天线图案被布置在所述基板的两个主表面上。
25.如权利要求23所述的电子设备,
其中,所述多个天线图案被布置在所述基板的一个主表面上。
26.如权利要求25所述的电子设备,
还包括:
由金属制成并且布置在所述基板的另一个主表面上的底板。
27.如权利要求26所述的电子设备,
其中,所述多个天线图案为平面图案。
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