CN1805215A - 无线电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有采用简单的形状而容易内置于无线电装置的可以实现多谐振化和阻抗调整的天线结构的无线电装置。从无线电装置的由无线电部和馈电线路构成的馈电电路在馈电点向折返式单极型的第1天线单元和前端开放的单极型的第2天线单元进行馈电。将从第1天线单元的馈电点到折返点的去路和从折返点到馈电点附近的接地点的回路的长度之和设为相当于第1谐振频率的1/2波长。第2天线单元在馈电点与短路部位之间从第1天线单元分支，将从馈电点经分支点到前端的长度设为相当于第2谐振频率的1/4波长。可以将从馈电点经分支点和短路部位到接地点的折返路径的全长设定为相当于第2谐振频率的1/2波长的前后值，并使该折返路径作为第2天线单元的短截线发挥作用。

Description

无线电装置
技术领域
本发明涉及无线电装置，特别是涉及移动时可以携带的小型的无线电装置。
背景技术
虽然以往安装在便携式无线电装置上的天线是在使用时拉出而使用的鞭型天线，但近年来，内安装在无线电装置箱体内部而原样地使用的内置型天线成为主流。内置型天线具有使用时和收纳时操作容易、增大箱体设计的自由度的优点。特别是内置型天线可以使箱体更加薄而实现小型化的优点非常突出。
但是，内置型天线的无线电装置，随着箱体的小型化天线单元(振子)配置得非常接近基板。因此，由于与基板上的周边电路的金属部分接近而天线单元的阻抗会降低，从而在与馈电电路间会出现阻抗不匹配的现象。即，内置型天线的无线电装置箱体的小型化有可能会导致装置性能的降低。
作为适当地设定这样的天线阻抗的技术，迄今为止提出了具有使2个或2个以上的偶极天线平行地非常接近、将它们的前端彼此连接并且在1个偶极中央的馈电点上进行馈电的结构的折返式偶极天线。通常，折返式偶极天线在馈电点两侧构成对称形。
折返式偶极天线与非折返式偶极天线相比，具有可以提高天线阻抗且可以利用平行线路的线径比调节阻抗的特点。但是，由于原来的偶极天线形状很大，所以无法将形状复杂的折返式偶极天线设置到便携式无线电装置的箱体内。即，折返式偶极天线不适用于小型便携式无线电装置用的内置天线。
近年来，随着无线电装置的通信方式及用途的多样化而要求实现天线的宽频带化，从而提高了将多个谐振频率不同的天线单元组合的天线结构的必要性。因此，天线单元不可避免地增大而复杂化。
另外也提出了向对称地构成的折返式偶极天线的一方的一端馈电而将另一端接地的单极天线的方案。从理论上来讲，由于单极天线在具有与折返式偶极天线等效的特性的同时只要采用折返式偶极天线的一半的结构即可，因此考虑可以应用于小型装置。例如，也提出了将各个谐振频率不同的倒L形的折返式单极天线组合而进行多谐振化的方案。
将该倒L形的折返式单极天线组合的技术，具有适用于无线电装置的薄型化、容易进行多谐振化且在中间将单侧的天线单元短路从而容易进行相反侧的天线单元的阻抗调整的特征。但是，由于需要将多个折返式天线单元组合，所以随着小型无线电装置的多功能化而需要进一步改善以应对安装空间的限制。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供具有容易进行多谐振化和阻抗调整并且也容易内置在有限的空间中的天线的无线电装置。
为了达到上述目的，本发明的无线电装置，其特征在于，具有：馈电电路；第1天线单元，其中，始端在馈电点与上述馈电电路连接并且上述始端与末端间的长度相当于属于使用频带的第1频率的1/2波长，上述第1天线单元，通过以使上述末端在位于距离上述馈电点小于等于上述第1频率的1/5波长处的接地点接地的方式折返而构成为具有去路和回路、并且通过上述去路中的1点与上述回路中的1点在短路部位短路而将从上述馈电点经上述短路部位到上述接地点的折返路径作为一部分包含；以及第2天线单元，构成为在位于上述去路中的上述馈电点与上述短路部位之间的分支点从上述第1天线单元分支并且前端开放、将从上述去路的上述馈电点到上述分支点的部分与上述第1天线单元共用并且使从上述馈电点经上述分支点到上述前端的长度相当于属于上述使用频带的第2频率的1/4波长。
按照本发明，通过使为了多谐振化而附加的天线单元成为非折返形状，可以用简单结构的天线使无线电装置小型化。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的无线电装置的结构的图。
图2是表示实施例1的第1天线单元的结构的图。
图3是表示实施例1的包含在第1天线单元中的折返路径的结构的图。
图4是表示实施例1的第2天线单元的结构的图。
图5是表示实施例1的第2天线单元的短截线的结构的图。
图6是表示本发明的实施例2的第1天线单元的结构的图。
图7是表示实施例2的第2天线单元的结构的图。
图8是表示实施例2的第2天线单元的短截线的结构的图。
图9是表示本发明的实施例3的无线电装置的结构的图。
图10是表示本发明的实施例4的天线单元的变形例的第1图。
图11是表示实施例4的天线单元的变形例的第2图。
图12是表示实施例4的天线单元的变形例的第3图。
图13是表示实施例4的天线单元的变形例的第4图。
图14是表示实施例4的元件的追加例的第1图。
图15是表示实施例4的元件的追加例的第2图。
图16是表示实施例4的元件的追加例的第3图。
图17是表示实施例4的天线单元的变形例的第5图。
图18是表示实施例4的天线单元的变形例的第6图。
图19是通过模拟表示实施例4的VSWR特性的例子的图。
图20是表示使实施例4的图14的无馈电元件小型化的结构的图。
图21是表示图20的匹配电路的安装方法的一例的图。
图22是表示使实施例4的图15的无馈电元件小型化的结构的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施例。
实施例1.
图1～图5是本发明的实施例1，以本发明的无线电装置的天线的结构上的特征为中心进行说明。将天线收容到无线电装置箱体内的有限的空间中的特征技术，在实施例3中进行说明。
如图1所示，本发明的实施例1的无线电装置1具有馈电电路10、第1天线单元20和第2天线单元30。馈电电路10由无线电部11和馈电线路12构成。为了使说明简单，图1省略了在一般的无线电装置结构中所包含的箱体、送受话器部、显示部、控制部和基带处理部等。
无线电部11由发送部或接收部或者它们双方(未图示)构成。具有共用一部分路径而构成的第1天线单元20和第2天线单元30。关于共用路径在后面参照图4进行说明。
在构成无线电装置1的基板40上，装配了馈电电路10，并安装了第1天线单元20和第2天线单元30。另外，也可以省略基板40，而将馈电电路10、第1天线单元20和第2天线单元30机械地安装到未图示的外壳上相互连接。但是，由于安装到基板上是最普通的方式，所以在本实施例的说明中，为了简便将基板40包含在无线电装置1的结构中。
第1天线单元20的始端在馈电点21与馈电线路12连接。第1天线单元20的末端在接地点22与基板40的接地电位连接。由于第1天线单元20是一种折返式单极天线，所以馈电点21与接地点22之间的距离(间隔)设定为小于等于指定的上限值。关于这一点，另外用图2进行说明。
图2是表示第1天线单元20的结构的图，省略了图1所示的第2天线单元30部分。图中画剖面线的部分是第2天线单元20。图中，对于与图1相同的结构标以相同的标号，并省略其说明。
第1天线单元20以馈电点21为始端，在折返点23折返，在接地点22接地。设从馈电点21经折返点23到接地点22的长度相当于属于无线电装置1所使用的频带(以下称为使用频带)的1个频率的1/2波长的值。即，第1天线单元20的从馈电点21经折返点23到接地点22的长度与去路24的长度和回路25的长度之和相等且与第1天线单元20的谐振频率的1/2波长相等。该频率是第1天线单元20的谐振频率。从第1天线单元20的馈电点21到折返点23的部分是去路24，从折返点23到接地点22的部分是回路25。
在本实施例中，使去路24与回路25之间接近，并且通过使馈电点21与接地点22的间隔小于等于第1天线单元20的谐振频率的1/5波长，使第1天线单元20构成为折返式单极天线。另外，1/5波长这样的上限是发挥折返式单极天线的效果的经验上的值。去路24中的1点与回路25中的1点在短路部位26短路。该短路的效果，在后面参照图5进行说明。
下面，参照图3说明在第1天线单元20中作为一部分包含的折返路径。图中的结构标号1、11、12、21、22、23、26和40与图2相同。在图3中，从馈电点21经短路部位26到接地点22用黑色涂敷的部分是包含在第1天线单元20中的折返路径27。
图4表示第2天线单元30的结构。图中的结构标号1、11、12、21、22、23、26和40与图2相同。在图4中，用黑色涂敷的部分是第2天线单元30。
第2天线单元30在位于第1天线单元20的去路24中的馈电点21与短路部位26之间的分支点28处从第1天线单元20分支。第2天线单元30的前端31开放。去路24中从馈电点21到分支点28的部分，由第1天线单元20和第2天线单元30所共用。
设从第2天线单元30的馈电点21经分支点28到前端31的长度相当于属于无线电装置1的使用频带的1个频率的1/4波长的值。该频率是第2天线单元30的谐振频率，第2天线单元30构成为单极天线。通过将第2天线单元30的谐振频率选择为与第1天线单元20的谐振频率不同的值，可以实现多谐振化。由于第2天线单元30是简单的结构，所以可以同时实现无线电装置1的小型化和天线的多谐振化。
图5表示第2天线单元30的短截线结构。附加标号1、11、12、21、22、23、26、28、30、31和40的结构与图4相同。在图5中，用黑色涂敷的部分是与图3所示的相同的折返路径27。
折返路径27与在第2天线单元30的馈电点21的位置上设置的短截线相当。即，以可以将从馈电点21经分支点28和短路部位26到接地点22的折返路径27的长度设定为与第2天线单元30的谐振频率的1/2波长相当的值或其附近的值的方式设定短路部位26在第1天线单元20上的位置为基本位置。
可以将短路部位26的位置选择为在其基本位置或该基本位置前后使第2天线单元30的阻抗匹配成为最佳。这就相当于通过使全长为1/2波长的短截线的安装位置为馈电点的前后来调整天线的阻抗匹配。可以在包含与第2天线单元30的谐振频率的1/2波长相当的值的范围(附近)内调整折返路径27的长度以选择使第2天线单元30的阻抗匹配成为最佳的值。
按照本发明的实施例1，通过将中间短路的折返式单极天线与简单结构的单极天线组合，可以同时实现多谐振化和天线的阻抗匹配。
实施例2.
下面，参照图6～图8说明本发明的实施例2。实施例2对于第1天线单元和第2天线单元的长度、第1天线单元的馈电点与接地点的间隔和作为第2天线单元的短截线而动作的折返路径的长度利用与实施例1不同的方法进行设定。除了这一点，实施例2的无线电装置的结构与图1所示的无线电装置1相同，所以，使用与实施例1中使用的标号相同的标号进行说明。
图6与图2一样，表示第1天线单元20的结构。图的结构全部与图2相同。从第1天线单元20的馈电点21经折返点23到接地点22的长度可以选择为与属于无线电装置1的使用频带的任意的频率的1/2波长相当的值。因此，可以设定为大于等于使用频带的上限频率的1/2波长且小于等于下限频率的1/2波长的值(使用频带的上限频率的1/2波长≤从第1天线单元20的馈电点21经折返点23到接地点22的长度＝(去路24的长度)+(回路25的长度)≤使用频带的下限频率的1/2波长)。
在该设定中，由于没有特定由第1天线单元20的长度决定的1个谐振频率，所以，对于馈电点21与接地点22的间隔也需要使用与实施例1不同的设定。通过将该间隔设定为小于等于第1天线单元20的长度的2/5的值，可以使之与实施例1等效(馈电点21与接地点22的间隔≤第1天线单元20的长度的2/5)。
图7与图4相同，表示第2天线单元30的结构。图7的结构与图4全部相同。从第2天线单元30的馈电点21经分支点28到前端31的长度可以选择为与属于无线电装置1的使用频带的任意的频率的1/4波长相当的值。因此，可以设定为大于等于使用频带的上限频率的1/4波长且小于等于下限频率的1/4波长的值(使用频带的上限频率的1/4波长≤从第2天线单元30的馈电点21经分支点28到前端31的长度≤使用频带的下限频率的1/4波长)。
图8与图5相同，表示第2天线单元30的短截线的结构。由于图8的结构与图5完全相同，所以省略其说明。参照图7进行说明，由于没有特定由第2天线单元30的长度决定的1个谐振频率，所以对于折返路径27的长度也需要与实施例1不同的设定。可以将在短路部位26的第1天线单元20中作为基本的位置设定为折返路径27的长度成为与第2天线单元30的长度的2倍相当的值的位置(可以设定为从馈电点21经分支点28到前端31的长度＝从第2天线单元30的馈电点21经分支点28到前端31的长度的2倍或其附近的值)。通过选择短路部位26的位置使得在其基本位置或该基本位置附近第2天线单元30的阻抗匹配成为最佳，可以与实施例1等效。
按照本发明的实施例2，即使对于天线单元的长度和配置使用与实施例1不同的设定，也可以获得与实施例1相同的效果。
实施例3.
图9是表示本发明的实施例3的无线电装置5的结构的图。无线电装置5具有馈电电路50，馈电电路50由无线电部51和馈电线路52构成。无线电部51由未图示的发送部或接收部或者它们双方构成。
无线电装置5具有第1天线单元55。第1天线单元55的始端在馈电点56与馈电线路52连接。第1天线单元55经分支点57和弯曲点58在折返点59折返，在接地点60接地。第1天线单元55由从馈电点56到折返点59的去路和从折返点59到接地点60的回路构成。设这些去路和回路的长度之和为与属于无线电装置5的使用频带的1个频率的1/2波长相当的值。该频率是第1天线单元55的谐振频率。
通过使上述去路与回路之间接近，并且使馈电点56与接地点60的间隔小于等于第1天线单元55的谐振频率的1/5波长，第1天线单元55构成折返式单极天线。去路中的1点与回路中的1点在短路部位61短路。从馈电点56经分支点57和短路部位61到接地点60的折返路径作为一部分包含在第1天线单元55中。
无线电装置5具有第2天线单元65。第2天线单元65构成为共用从第1天线单元55的馈电点56到分支点57的部分并且在分支点57从第1天线单元55分支，而前端66开放。
设从第2天线单元65的馈电点60经分支点57到前端66的长度为与属于无线电装置5的使用频带的1个频率的1/4波长相当的值。该频率是第2天线单元65的谐振频率，第2天线单元65构成为单极天线。通过将第2天线单元65的谐振频率选择为与第1天线单元20的谐振频率不同的值，可以实现多谐振化。
从作为第1天线单元55的一部分的馈电点56经分支点57和短路部位61到接地点60的折返路径与设置在第2天线单元65的馈电点56的位置上的短截线相当。以使从馈电点56经分支点57和短路部位61到接地点60的折返路径的长度成为与第2天线单元65的谐振频率的1/2波长相当的值方式设定短路部位61在第1天线单元55中的位置为基本位置。
可以选择短路部位61的位置使在其基本位置或该基本位置附近第2天线单元65的阻抗匹配成为最佳。与实施例1一样，通过将上述的折返路径的长度在与第2天线单元65的谐振频率的1/2波长相当的值的前后进行调整，可以选择使第2天线单元65的阻抗匹配成为最佳的值。
馈电电路50装配在基板70上，并且第1天线单元55和第2天线单元65安装在基板70上。第1天线单元55、第2天线单元65和基板70被收容在外壳75的内侧。外壳75在图9中用最外周的点划线表示。
图9所示的无线电装置5与图1所示的无线电装置1的不同点是第1天线单元55的形状沿外壳75的内侧在例如弯曲点58弯曲。此外，不同点还有第2天线单元65在分支点57从第1天线单元55分支之后沿外壳75的内侧弯曲。该形状只是一个例子，由于基板70或外壳75的形状及其它的无线电装置5的装配上的限制，有时是更加复杂的弯曲结构。
实施例2的无线电装置5的特征是，即使存在各种各样的装配上的限制也可以将第1天线单元55和第2天线单元65收容到外壳75的内侧。通过将具有普通的简单形状的单极天线与折返式单极天线进行组合，可以使这样的内置天线的装配的自由度得以提高。
对于天线单元的长度和配置，可以与实施例2同样地进行设定。从馈电点56经分支点57、弯曲点58和折返点59到接地点60的第1天线单元55的长度可以设定为大于等于使用频带的上限频率的1/2波长且小于等于下限频率的1/2波长的值。馈电点56与接地点60的间隔可以设定为小于等于该第1天线单元55的长度的2/5的值。
从馈电点56经分支点57到前端66的第2天线单元65的长度可以设定为大于等于使用频带的上限频率的1/4波长且小于等于下限频率的1/4波长的值。从馈电点56经分支点57和短路部位61到接地点60的折返路径的长度可以设定为，以相当于该第2天线单元65的长度的2倍的值为基本值并可以在该值的邻近进行选择。
按照本发明的实施例2，除了容易实现内置天线的多谐振化和天线的阻抗匹配这一点之外，还可以获得灵活地应对装配空间的限制的附加的效果。
实施例4.
下面，参照图10～图19说明本发明的实施例4。实施例4是表示实施例1～实施例3的无线电装置的天线单元形状或装配方式的各种变形的实施例。与这些实施例共同的是，用81表示第1天线单元，用82表示第2天线单元，用83表示馈电点，用84表示接地点。另外，各天线单元的折返、短路或分支与实施例1～实施例3相同。
图10是将第2天线单元82形成曲流状的图。可以用于需要将第2天线单元安装到狭窄的空间且需要降低谐振频率的情况。
图11是第1天线单元81和第2天线单元82安装在基板85上的结构，具有第1天线单元81在与基板85的平面平行的面内折返的特征。该结构具有可以实现无线电装置薄型化的效果。
图12是将第1天线单元81和第2天线单元82形成在电介质材料86上的图。由于电介质具有使波长缩短的效果，所以具有可以使第1天线单元81和第2天线单元82小型化的效果。
图13是使第2天线单元82的宽度不均匀的图。通过进行这样的变形，可以在第2天线单元82上形成多个长度不同的线路，从而可以进一步实现多谐振化。
图14是使单侧接地的无馈电元件87与第1天线单元81或第2天线单元82电流耦合的图。由于无馈电元件87具有与其长度的4倍的波长相当的谐振频率，所以通过选择该长度可以实现多谐振化。
图15是使单侧接地的无馈电元件87与第1天线单元81或第2天线单元82电压耦合的图。图16是使两侧开放的无馈电元件88与第1天线单元81或第2天线单元82电压耦合的图。通过分别选择长度，前者可以设定与4倍的波长相当的谐振频率，后者可以设定与2倍的波长相当的谐振频率，从而可以进一步实现多谐振化。
图17是使第1天线单元81和第2天线单元82相对并且使第1天线单元81的去路和回路都向馈电点83的方向折返的结构。图18是将图17的第2天线单元形成曲流状的图。由于这些结构可以将各天线单元装配到更狭窄的空间，所以可以更容易地应用于便携式电话机等。
图19是利用模拟评价使第1天线单元81和第2天线单元82朝向同一方向的结构的情况的VSWR特性的一例。表示VSWR特性的曲线图的左侧的曲线与第1天线单元81的谐振频率对应，右侧的曲线与第2天线单元82的谐振频率对应。
按照本发明的实施例4，通过天线单元的变形或元件的追加等，可以获得能够推进小型化、薄型化和多谐振化的附加的效果。
实施例5.
下面，参照图20～图22说明本发明的实施例5。在实施例5中，表示为了在实施例4中推进多谐振化而使与第1天线单元或第2天线单元耦合的无馈电元件更小型化的例子。图20是对图14的结构中的无馈电元件87串联地附加匹配电路89而作为新的无馈电元件90的图。由于其它结构与图14相同，所以使用与图14相同的标号表示。作为匹配电路89用的元件，例如可以使用电感器元件。
图21是表示匹配电路89的安装方法的一例的图。从第1天线单元81或第2天线单元82侧看，如图21中由虚线所包围的那样，图20的馈电点83由无线电部91和匹配电路元件92A、92B及92C构成。由匹配电路元件92A、92B及92C全体构成对于第1天线单元81的匹配电路。匹配电路元件92A、92B及92C装配在设置在未图示的基板上的焊盘上。匹配电路89也可以装配到与这些焊盘一起设置的焊盘上。
通过设置匹配电路89，可以与没有设置时相比缩短无馈电元件90的长度而使其小型化。此外，通过调整匹配电路89用的元件的恒定值，可以对无馈电元件90的谐振频率进行微调。
图22是对图15的结构中的无馈电元件87串联地附加匹配电路93而作为新的无馈电元件94的图。另外，由于其它结构与图15相同，所以使用与图15相同的标号表示，并省略其说明。在这种结构的情况下，通过设置匹配电路93，与没有设置时相比也可以缩短无馈电元件94的长度而可以使其小型化。此外，通过调整匹配电路93用的元件的恒定值，可以对无馈电元件94的谐振频率进行微调。
按照本发明的实施例5，通过使无馈电元件小型化可以容易地进行多谐振化。

Claims (5)

1.一种无线电装置，其特征在于，具有：
馈电电路；
第1天线单元，其始端在馈电点与上述馈电电路连接并且上述始端与末端间的长度相当于属于使用频带的第1频率的1/2波长，上述第1天线单元，通过以上述末端在位于距离上述馈电点小于等于上述第1频率的1/5波长处的接地点接地的方式折返而构成为具有去路和回路、并且通过上述去路中的1点与上述回路中的1点在短路部位短路而将从上述馈电点经上述短路部位到上述接地点的折返路径作为一部分包含；以及
第2天线单元，其构成为在位于上述去路中的上述馈电点与上述短路部位之间的分支点从上述第1天线单元分支并且前端开放、将从上述去路的上述馈电点到上述分支点的部分与上述第1天线单元共用并且从上述馈电点经上述分支点到上述前端的长度相当于属于上述使用频带的第2频率的1/4波长。
2.根据权利要求1所述的无线电装置，其特征在于：上述折返路径的长度是相当于上述第2频率的1/2波长或其邻近的值。
3.一种无线电装置，其特征在于，具有：
馈电电路；
第1天线单元，其始端在馈电点与上述馈电电路连接并且上述始端与末端间的长度相当于大于等于使用频带的上限频率的1/2波长且小于等于下限频率的1/2波长的值，上述第1天线单元，通过以使上述末端在位于距离上述馈电点小于等于上述始端与上述末端间的长度的2/5处的接地点接地的方式折返而构成为具有去路和回路、并且通过上述去路中的1点与上述回路中的1点在短路部位短路而将从上述馈电点经上述短路部位到上述接地点的折返路径作为一部分包含；以及
第2天线单元，其构成为在位于上述去路中的上述馈电点与上述短路部位之间的分支点从上述第1天线单元分支并且前端开放、将从上述去路的上述馈电点到上述分支点的部分与上述第1天线单元共用并且从上述馈电点经上述分支点到上述前端的长度相当于大于等于上述上限频率的1/4波长且小于等于上述下限频率的1/4波长的值。
4.根据权利要求3所述的无线电装置，其特征在于：上述折返路径的长度是相当于从上述第2天线单元的上述馈电点经上述分支点到上述前端的长度的2倍或其邻近的值。
5.根据权利要求1或权利要求3所述的无线电装置，其特征在于：还具有外壳，其中，上述第1天线单元和上述第2天线单元被收容在上述外壳的内侧。
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