CN218867387U - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种天线装置。天线装置(101)包括第一天线(10)和第二天线(20)。第一辐射元件(11)与第二辐射元件(12)具有相互并行的部分,第一线圈(L1)连接在第一辐射元件(11)与第一供电电路连接部(19)之间,第二线圈(L2)连接在第二辐射元件(12)与接地导体(GND)之间,第一线圈(L1)与第二线圈(L2)相互减极性耦合。第二天线(20)具有与第一天线(10)不同的通信频带,相位调整电路(14)在第二天线(20)的通信频带中使向第一辐射元件(11)和第二辐射元件(12)流动的电流的相位差成为90度以上且小于180度,将第一辐射元件(11)的基波的频率设为f1、将第二辐射元件(12)的基波的频率设为f2时,满足f1>f2,3f1‑f2>f1‑f2。

Description

天线装置
技术领域
本实用新型涉及设置在具有通信功能的电子设备中的天线装置。
背景技术
近年来,伴随着用于各种通信的通信频带的宽频带化,用于覆盖通信频带的宽频带天线装置的需求高涨。另外,为了在多个通信系统中使用,覆盖宽频带的天线装置的需求高涨。
作为将天线装置宽频带化的方法之一,在专利文献1中示出了如下的方法:具备与供电电路连接的供电辐射元件以及与该供电电路物理上分离的无供电辐射元件,通过使无供电辐射元件与供电辐射元件磁场耦合而对供电辐射元件的特性赋予无供电辐射元件的特性。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本发明专利第5505561号公报
实用新型内容
实用新型要解决的课题
在使用专利文献1所示的技术的情况下,为了缩小辐射元件形成区域,例如考虑将第一辐射元件和第二辐射元件配置为各自的电场最大点靠近。图22(A)是示出该情况下的天线装置的结构的图。在该例中,第一辐射元件11与第二辐射元件12在两个辐射元件的与耦合元件靠近的部分即根部经由耦合元件13而耦合,在第一辐射元件11侧连接有供电电路FC1。但是,在该构造中,第一辐射元件11与第二辐射元件12的开放端附近彼此的电场耦合强,导致第一辐射元件11及第二辐射元件12的辐射效率下降。
在图22(A)中,正/负的记号表示第一辐射元件11及第二辐射元件12分别以某频率进行谐振时的电位的极性。在图22(A)的这种形状的辐射元件11、12中,前端附近成为电场最大点,因此,着眼于其电位进行图示。这样,第一辐射元件11与第二辐射元件12的开放端成为不同极性,因此,第一辐射元件11与第二辐射元件12较强地电场耦合。因此,为了维持第一辐射元件11及第二辐射元件12的辐射效率,如图22(B)所示,将第一辐射元件11及第二辐射元件12配置为它们的开放端彼此远离,辐射元件形成区域必然扩宽。
另一方面,便携电话器的通信用天线具备覆盖0.7GHz~2.7GHz这样的宽频带的通信/通话用的第一天线、以及使用1.5GHz的例如GPS用的第二天线。另外,在该情况下,为了不使向上述第一天线输入的信号与向第二天线输入的信号相互阻碍,需要确保这两个天线间的隔离度。
如图22(A)、图22(B)所示,在具备相互耦合的第一辐射元件11及第二辐射元件12的第一天线中,通过其基波的谐振担负0.70~0.96GHz(低频段),通过高次谐波谐振担负1.71~2.17GHz(中频段)及2.30~2.70GHz(高频段),在使各个频带宽频带化这一点,优选这样的结构。但是,当该中频段及高频段的增益被宽频带化至第二天线(例如上述GPS天线)的接收信号的频率时,第一天线与第二天线的隔离度发生劣化。
对此,本实用新型的目的在于,在多个通信系统所使用的具有多个天线的天线装置中,提供一种不用扩展辐射元件形成区域就确保了不同通信系统用的天线间的隔离度的天线装置。
用于解决课题的手段
作为本公开的一例的天线装置的特征在于,
所述天线装置包括第一天线和第二天线,该第二天线在与所述第一天线不同的通信频带中使用,
所述第一天线具有第一辐射元件、第二辐射元件、相位调整电路、第一线圈及第二线圈,
所述第一辐射元件与所述第二辐射元件具有相互并行的部分,
所述第一线圈连接在所述第一辐射元件与第一供电电路的连接部之间,
所述第二线圈连接在所述第二辐射元件与接地导体之间,
所述相位调整电路连接在所述第二线圈与所述第二辐射元件之间,
所述第一线圈及所述第二线圈形成于一个耦合元件,
所述第一线圈与所述第二线圈相互减极性耦合,
所述相位调整电路在所述第二天线的通信频带中,使向所述第一辐射元件流动的电流与向所述第二辐射元件流动的电流的相位差成为90度以上且小于180度,
将所述第一辐射元件的基波的频率设为f1、将所述第二辐射元件的基波的频率设为f2时,所述第一天线满足:
f1>f2,
3f1-f2>f1-f2。
实用新型效果
根据本实用新型,在多个通信系统所使用的具有多个天线的天线装置中,不用扩展辐射元件形成区域就确保了不同通信系统用辐射元件间的隔离度。在相同意义上,不使不同通信系统用天线间的隔离度下降就能够缩小辐射元件形成区域。
附图说明
图1是第一实施方式的天线装置101的电路图。
图2(A)是示出第一辐射元件11及第二辐射元件12的形状的图,图2(B)是示出第一辐射元件11、第二辐射元件12及第三辐射元件21的形状的图。
图3是示出第一天线10的第一辐射元件11及第二辐射元件12与接地导体的关系的图。
图4是示出第一天线10的第一辐射元件11及第二辐射元件12与接地导体的关系的图。
图5是耦合元件13的外观立体图。
图6是示出分别形成于耦合元件13的多个绝缘性基材的导体图案的俯视图。
图7是示出分别形成于耦合元件13的多个绝缘性基材的导体图案的俯视图,是与图6所示的例子不同的例子。
图8是用于求出相对于频率的相位的特性的天线装置101的等效电路图。
图9是示出图8所示的天线装置101的向第一辐射元件11及第二辐射元件12供电的供电相位的频率特性的图。
图10是示出基于相位调整电路14的两个通信系统用天线间的隔离度的改善的图。
图11是示出不同通信系统用辐射元件间的隔离度的频率特性的图。
图12是第二实施方式的天线装置102的电路图。
图13是第三实施方式的天线装置103的电路图。
图14是第四实施方式的天线装置104的电路图。
图15是第五实施方式的天线装置105的电路图。
图16是第六实施方式的天线装置106A的电路图。
图17是第六实施方式的另一天线装置106B的电路图。
图18是第七实施方式的天线装置107的电路图。
图19是第八实施方式的天线装置108的电路图。
图20是第九实施方式的天线装置109的电路图。
图21(A)是第十实施方式的天线装置110A的电路图,图21(B)是第十实施方式的另一天线装置110B的电路图。
图22(A)是第一辐射元件11和第二辐射元件12被配置为各自的电场最大点靠近的天线装置的结构图。图22(B)是配置为第一辐射元件11及第二辐射元件12的开放端彼此远离的天线装置的结构图。
附图标记说明
C11、C12、C21、C22…电容器;
CC1、CC2…电容器;
CP…电容器;
FC1…第一供电电路;
FC2…第二供电电路;
GND…接地导体;
L1…第一线圈;
L11、L12…电感器;
L1a、L1b…第一线圈形成用导体图案;
L2…第二线圈;
L21、L22…电感器;
L2a、L2b、L2c、L2d…第二线圈形成用导体图案;
MC1…第一匹配电路;
MC2、MC2A、MC2B、MC2C…第二匹配电路;
MC3…第三匹配电路;
MC4…第四匹配电路;
MC5…第五匹配电路;
MC6、MC6A、MC6B、MC6C…第六匹配电路;
OP1、OP2…开放端;
PA…第一辐射元件连接端子;
PF…供电电路连接端子;
PG…接地连接端子;
PP…并行部;
PS…第二辐射元件连接端子;
RA…辐射元件形成区域削减部;
SW…开关;
VS…辐射元件形成面;
10…第一天线;
11…第一辐射元件;
11T…前端部;
12…第二辐射元件;
13…耦合元件;
14…相位调整电路;
18…第四辐射元件;
19…第一供电电路连接部;
20…第二天线;
21…第三辐射元件;
29…第二供电电路连接部;
30…壳体;
101~105、106A、106B、107~109、110A、110B…天线装置。
具体实施方式
首先,列举本实用新型的天线装置中的几个方式。
本实用新型的第一方式的天线装置包括第一天线和第二天线该第二天线在与第一天线不同的通信频带中使用,第一天线具有第一辐射元件、第二辐射元件、相位调整电路、第一线圈及第二线圈。第一辐射元件与第二辐射元件具有相互并行的部分。第一线圈连接在第一辐射元件与第一供电电路的连接部之间,第二线圈连接在第二辐射元件与接地导体之间,相位调整电路连接在第二线圈、第二辐射元件及接地之间。第一线圈与第二线圈相互减极性耦合。相位调整电路在第二天线的通信频带中,使向第一辐射元件流动的电流与向第二辐射元件流动的电流的相位差成为90度以上且小于180度。而且,将第一辐射元件的基波的频率设为f1、将第二辐射元件的基波的频率设为f2时,第一天线满足:
f1>f2,
3f1-f2>f1-f2。
根据上述构造,即便基波的频率接近的第一辐射元件与第二辐射元件的开放端彼此靠近配置,由于减极性耦合的反相作用,也能够使第一辐射元件与第二辐射元件的电位成为相同极性,减轻了第一辐射元件与第二辐射元件之间的电场耦合,第一辐射元件与第二辐射元件的隔离度得以确保,能够使第一辐射元件与第二辐射元件靠近配置,能够缩小辐射元件形成区域。另外,通过相位调整电路的相位调整效果,能够在第二天线的通信频带中抑制第一天线的辐射,因此,第一天线与第二天线的隔离度也得以确保。
在本实用新型的第二方式的天线装置中,第一辐射元件及第二辐射元件具有第一辐射元件与第二辐射元件相互并行的并行部。根据该构造,第一辐射元件及第二辐射元件的形成区域被缩小。
在本实用新型的第三方式的天线装置中,接地导体比第一辐射元件及第二辐射元件中的任一个辐射元件都大,第一辐射元件及第二辐射元件具有开放端,第一辐射元件的开放端与接地导体的距离大于第一辐射元件的开放端与第二辐射元件的开放端的距离。根据该构造,第一辐射元件及第二辐射元件远离接地导体的电场最大点(电位最大点),因此,避免了接地导体所导致的辐射特性的劣化。即,通过位于第一辐射元件的开放端的电场最大点(电位最大点)和与其不同极性的接地导体的电场最大点(电位最大点)的偶极天线的动作,进行使用了第一辐射元件的辐射,通过位于与第一辐射元件减极性耦合的第二辐射元件的开放端的电场最大点(电位最大点)和与其不同极性的接地导体的电场最大点(电位最大点)的偶极天线的动作,进行使用了第二辐射元件的辐射。由此,通过第一天线具备第一辐射元件及第二辐射元件而实现的宽频带化是有效的。
在本实用新型的第四方式的天线装置中,具备连接在相位调整电路与第二辐射元件之间的第一匹配电路。由此,使第二辐射元件的阻抗或谐振频率合理化。
在本实用新型的第五方式的天线装置中,具备连接在第二线圈与接地导体之间的第二匹配电路。由此,主要能够调整第二辐射元件的谐振频率。
在本实用新型的第六方式的天线装置中,上述第二匹配电路包括多个匹配电路和开关,该开关选择这多个匹配电路中的任个匹配电路。根据该结构,能够使第二辐射元件小型化,同时能够适当设定其谐振频率。
在本实用新型的第七方式的天线装置中,具备连接在第一线圈与第一辐射元件之间的第三匹配电路。根据该结构,主要能够调整第一辐射元件的谐振频率。
在本实用新型的第八方式的天线装置中,具备连接在第一线圈与第一供电电路连接部之间的第四匹配电路。根据该结构,例如即便第一辐射元件的阻抗低于合理值,也能够将其设定为合理值。
在本实用新型的第九方式的天线装置中,具备连接在第三辐射元件与第二供电电路连接部之间的第五匹配电路。根据该结构,使第三辐射元件的阻抗、(供电)相位、或者谐振频率合理化。
在本实用新型的第十方式的天线装置中,具备连接在第一辐射元件与接地导体之间的第六匹配电路。根据该结构,能够使第一辐射元件的谐振频率合理化。
在本实用新型的第十一方式的天线装置中,第六匹配电路包括多个匹配电路和开关,该开关选择这多个匹配电路中的任一个匹配电路。根据该结构,能够使第一辐射元件小型化,同时能够适当设定其谐振频率。
在本实用新型的第十二方式的天线装置中,上述相位调整电路包括一端与所述接地导体连接的电容器、或者一端与所述接地导体连接的电感器。根据该结构,使针对第二辐射元件的供电相位合理化。
在本实用新型的第十三方式的天线装置中,第一辐射元件及第二辐射元件都是单极型辐射元件。根据该结构,第一辐射元件及第二辐射元件的导体图案的配置的自由度高,能够配置在有限的空间内。
在本实用新型的第十四方式的天线装置中,第一辐射元件是倒F型天线辐射元件,第一线圈与倒F型天线辐射元件的供电部连接。根据该结构,能够采用较小的第一辐射元件且能够对应于规定频带。
在本实用新型的第十五方式的天线装置中,第一辐射元件是倒F型天线辐射元件,所述第一线圈与所述倒F型天线辐射元件的短路部连接。根据该结构,能够采用较小的第一辐射元件且能够对应于规定频带。
在本实用新型的第十六方式的天线装置中,第一辐射元件的开放端及第二辐射元件的开放端位于从第一辐射元件的根部及第二辐射元件的根部相互分离的方向上。根据该结构,能够抑制第一辐射元件与第二辐射元件的开放端彼此的不需要的电场耦合。
在本实用新型的第十七方式的天线装置中,第一辐射元件是经由电抗(元件)而终止于终止部的环型辐射元件。根据该结构,能够将天线配置在有限的空间内。另外,能够防止第二辐射元件被来自外部的电磁波干扰。
在本实用新型的第十八方式的天线装置中,具备与第一辐射元件或第二辐射元件电磁场耦合的第四辐射元件。根据该结构,附加了第四辐射元件的辐射特性,得到进一步被宽频带化的天线装置。
下面,参照附图并举出几个具体例来示出用于实施本实用新型的多个方式。在各图中针对相同部位标注相同标记。考虑到要点的说明或理解的容易性,为了方便说明而分开示出实施方式,但能够进行不同实施方式所示的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后,省略针对与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。尤其是针对同样的结构所产生的同样的作用效果,并不在每个实施方式中依次提及。
《第一实施方式》
图1是第一实施方式的天线装置101的电路图。该天线装置101包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14及耦合元件13。
耦合元件13包括第一线圈L1及第二线圈L2。第一线圈L1连接在第一辐射元件11与第一供电电路连接部19之间,第二线圈L2连接在第二辐射元件12与接地导体GND之间,相位调整电路14连接在第二线圈L2与第二辐射元件12之间。而且,第一线圈L1与第二线圈L2相互减极性耦合。图1中的“M”表示第一线圈L1与第二线圈L2的耦合及基于耦合而产生的互感。
第一辐射元件11及第二辐射元件12都是以基波的频率担负便携电话的0.7~0.96GHz(低频段),以三倍波(三次谐波)担负1.71~2.17GHz(中频段)及2.30~2.70GHz(高频段)。
第二天线20具有第三辐射元件21。第三辐射元件21与第二供电电路连接部29连接。该第三辐射元件21例如担负GPS的1.580GHz频带。
将第一辐射元件11的基波的频率设为f1、将第二辐射元件12的基波的频率设为f2时,
满足f1>f2,
3f2-f1>f1-f2。
用L1表示耦合元件13的第一线圈L1的电感、用L2表示第二线圈L2的电感、用i1表示向第一辐射元件11流动的电流、用i2表示向第二辐射元件12流动(供电)的电流、用Z2表示第二辐射元件的阻抗时,
能够以i1=(Z2/jωM)i2表示。
在本申请的实用新型中,f1>f2,因此,在第一天线10的通信频带中,Z2始终成为电感性,能够用jωL表示其阻抗,因此,向第一辐射元件11流动的电流与向第二辐射元件12流动的电流成为同相(电流的相位差为0度以上且小于90度)。即,电位也成为同相。由此,包含第一辐射元件11与第二辐射元件12相互并行的部分在内能够抑制两个辐射元件的电场耦合。假设当f1<f2时,在第一天线10的通信频带中,产生Z2成为电容性(能够以-j/ωC的形式表示其阻抗)的频率区域。在该频率区域中,向第一辐射元件11和第二辐射元件12流动的电流成为反相(电流的相位差为90度以上且小于180度)。
因此,为了使上述那样的耦合元件13所产生的减极性耦合的作用变得有效,需要采用上述f1>f2的关系。
此外,在本申请实用新型中,第一辐射元件11的基波的频率与第二辐射元件12的基波的频率之差小于第一辐射元件11的基波的频率与第二辐射元件的三倍波频率之差。即,第二辐射元件12的基波的谐振频率相较于第一辐射元件11的三倍波的谐振频率更接近基波的谐振频率。由此,能够通过第二辐射元件12的基波的谐振频率,使第一辐射元件11的基波的谐振频率担负的第一天线10的通信频带宽频带化。另外,在像这样相互接近的谐振频率中,第一辐射元件11与第二辐射元件12以基波进行谐振,在第一辐射元件11与第二辐射元件并行的情况下,各个辐射元件11、12中的电场最大点靠近,辐射元件11、12彼此发生电场耦合,但通过耦合元件13的减极性耦合使相位反相,由此,能够抑制辐射元件11、12彼此的电场耦合。或者,即便在第一辐射元件11的基波的谐振频率中的第一辐射元件11的电场最大点与第二辐射元件12的基波的谐振频率中的第二辐射元件12的电场最大点的距离小于第一辐射元件11的基波的谐振频率中的第一辐射元件11的电场最大点与接地导体的电场最大点的距离的情况下,也同样地,在第一辐射元件11与第二辐射元件12并行时,辐射元件11、12彼此发生电场耦合,但通过耦合元件13的减极性耦合使相位反相,由此,能够抑制辐射元件11、12彼此的电场耦合。
由此,对第一辐射元件11的基波的谐振所产生的特性附加第二辐射元件12的基波的谐振所产生的特性,使0.70~0.96GHz(低频段)的增益宽频带化。另外,对第一辐射元件11的三倍波谐振所产生的特性附加第二辐射元件12的三倍波谐振所产生的特性,使1.71~2.70GHz(中频段及高频段)的增益宽频带化。
由于耦合元件13的第一线圈L1与第二线圈L2相互减极性耦合,因此,在通过第二辐射元件12及耦合元件13的附加而使辐射特性宽频带化时,即便第一辐射元件11与第二辐射元件12的开放端彼此靠近,也减轻了第一辐射元件11与第二辐射元件12的不需要的电场耦合。因此,能够实现第一辐射元件11与第二辐射元件12的靠近配置,能够削减辐射元件形成区域。
图2(A)是示出上述第一辐射元件11及第二辐射元件12的形状的图,图2(B)是示出第一辐射元件11、第二辐射元件12及第三辐射元件21的形状的图。
在图2(A)、图2(B)中,第一辐射元件11、第二辐射元件12及第三辐射元件21都是单极型辐射元件。更具体而言,是将接地型1/4波长单极辐射元件的中途以90°的角度弯曲而得到的辐射元件。
如上所述,由于耦合元件13的第一线圈L1与第二线圈L2相互减极性耦合,因此,即便第一辐射元件11的开放端OP1与第二辐射元件12的开放端OP2靠近,也减轻了第一辐射元件11与第二辐射元件12的电场耦合。
在图2(A)、图2(B)中,正/负的记号表示第一辐射元件11与第二辐射元件12分别以某频率谐振时的电位的极性。这样,第一辐射元件11与第二辐射元件12的开放端成为相同极性,因此,减轻了第一辐射元件11与第二辐射元件12的电场耦合。因此,能够使第一辐射元件11与第二辐射元件12靠近配置,由此,能够设置图2(A)所示的辐射元件形成区域削减部RA。
图2(B)是在图2(A)所示的辐射元件形成区域削减部RA形成了第三辐射元件21的例子。
如图2(A)、图2(B)所示,第一辐射元件11及第二辐射元件12具有第一辐射元件11与第二辐射元件12相互并行的并行部PP。根据该构造,第一辐射元件11与第二辐射元件12在较长尺寸的范围内靠近,因此,能够缩小第一辐射元件11及第二辐射元件12的形成区域。
图3是示出第一天线10的第一辐射元件11及第二辐射元件12与接地导体的关系的图。第一辐射元件11及第二辐射元件12例如由图3所示的面状导体或者线状导体等形成。接地导体例如由图3所示的面状导体形成。在该例中,接地导体GND比第一辐射元件11及第二辐射元件12中的任一个辐射元件都大。换言之,当比较第一辐射元件11及第二辐射元件12与接地导体的面积时,接地导体更大。另外,第一辐射元件11具有开放端OP1,第二辐射元件12具有开放端OP2。而且,第二辐射元件12的开放端OP2与接地导体GND的距离d2大于第一辐射元件11的开放端OP1与第二辐射元件12的开放端OP2的距离d1(d2>d1)。
图3中以星号示出的位置是接地导体GND中的电场最大点(电位最大点)Pm。由于接地导体GND是呈面状扩宽的导体,因此,通常最远离第一供电电路FC1的位置是电场最大点(电位最大点)。
根据该构造,第一辐射元件11及第二辐射元件12远离接地导体GND的电场最大点(电位最大点),因此,避免了接地导体GND所导致的辐射特性的劣化。即,通过位于第一辐射元件11的开放端的电场最大点(电位最大点)和与其不同极性的接地导体GND的电场最大点(电位最大点)分离,从而通过偶极天线的动作进行使用了第一辐射元件11的辐射。同样地,通过位于与第一辐射元件11进行了减极性耦合的第二辐射元件12的开放端的电场最大点(电位最大点)与和其不同极性的接地导体的电场最大点(电位最大点)分离,从而通过偶极天线的动作进行使用了第二辐射元件12的辐射。这样,在第一天线10中,位于第一辐射元件11和减极性耦合的第二辐射元件12的开放端的电场最大点(电位最大点)是相同相位,因此,上述两个偶极天线并存。
由此,通过第一天线10具备第一辐射元件11及第二辐射元件12而实现的宽频带化是有效的。
需要说明的是,在第二辐射元件12与接地导体GND的间隔大于第一辐射元件11与接地导体GND的间隔的情况下,通过用d2表示第一辐射元件11的开放端OP1与接地导体GND的距离,同样能够用d2>d1表示。
图4是示出第一天线10的第一辐射元件11及第二辐射元件12与接地导体GND的关系的图。与图3所示的例子不同,在该例中,第一辐射元件11及第二辐射元件12形成于辐射元件形成面VS,该辐射元件形成面VS与接地导体GND处于平行地相面对的关系。
在图4中,接地导体GND比第一辐射元件11及第二辐射元件12的任一个都大。另外,第一辐射元件11具有开放端OP1,第二辐射元件12具有开放端OP2。而且,当第一辐射元件11的开放端OP1与接地导体GND的距离、第二辐射元件12的开放端OP2与接地导体GND的距离均由d2表示、第一辐射元件11的开放端OP1与第二辐射元件12的开放端OP2的距离由d1表示时,处于d2>d1的关系。
与图3所示的例子同样地,图4中以星号示出的位置是接地导体中的电场最大点(电位最大点)Pm。
根据该图4所示的构造,第一辐射元件11及第二辐射元件12远离接地导体GND的电场最大点(电位最大点),因此,避免了接地导体GND所导致的辐射特性的劣化。即,在第一天线10中,位于第一辐射元件11和减极性耦合的第二辐射元件12的开放端的电场最大点(电位最大点)是相同相位,相对于此,不同极性的接地导体的电场最大点(电位最大点)分离,由此,通过偶极天线的动作而辐射。由此,通过第一天线10具备第一辐射元件11及第二辐射元件12而实现的宽频带化是有效的。
图5是耦合元件13的外观立体图。耦合元件13是多个绝缘性基材的层叠体,在中间层ML的多个绝缘性基材分别形成有导体图案。在耦合元件13的外表面形成有第一辐射元件连接端子PA、第二辐射元件连接端子PS、供电电路连接端子PF及接地连接端子PG。
图6及图7是示出在耦合元件13的上述中间层ML的多个绝缘性基材分别形成的导体图案的俯视图。在图6和图7中,导体图案的例子不同。
导体图案L1a与导体图案L1b经由层间连接导体V1而连接。导体图案L2a与导体图案L2b经由层间连接导体V2而连接,导体图案L2b与导体图案L2c经由层间连接导体V3而连接,导体图案L2c与导体图案L2d经由层间连接导体V4而连接。由导体图案L1a、L1b及层间连接导体V1构成第一线圈L1,由导体图案L2a~L2d及层间连接导体V2、V3、V4构成第二线圈L2。导体图案L1a的一端与供电电路连接端子PF连接,导体图案L1b的一端与第一辐射元件连接端子PA连接。另外,导体图案L2a的一端与第二辐射元件连接端子PS连接,导体图案L2d的一端与接地连接端子PG连接。
在图6所示的例子、图7所示的例子中都是将第一线圈L1和第二线圈L2卷绕成:在电流沿着从供电电路连接端子PF向第一辐射元件连接端子PA的方向流动时在第一线圈L1中产生的磁场的方向与在电流沿着从接地连接端子PG向第二辐射元件连接端子PS的方向流动时在第二线圈L2中产生的磁场的方向彼此相反。即,第一线圈L1与第二线圈L2减极性耦合。根据该构造,例如,即便存在第一辐射元件11与第二辐射元件12实质上沿相同方向延伸的部分,由于在从这两个元件产生的磁通相互增强的方向上卷绕第一线圈L1及第二线圈L2,因此,也抑制了辐射效率的下降。即便第一线圈L1及第二线圈L2的相互的卷绕数相等,如果进行减极性耦合,则同样也能够抑制辐射效率的下降,但如图6所示的例子、图7所示的例子那样,当第二线圈L2的卷绕数大于第一线圈L1的卷绕数时,与第二线圈L2连接的第二辐射元件12相对变长,因此,例如在低频段用的天线装置中起到显著的效果。
当然,在各基材层分别具有厚度。另外,为了抑制对周边部件等的影响、来自周边部件的影响,也可以在基材层间放入未形成导体图案的空置层而层叠。该空置层优选位于比形成第一线圈L1的最下层的导体图案即L11靠下层的位置,或者位于比形成第二线圈L2的最上层的导体图案即L24靠上层的位置。根据这样的结构,能够维持第一线圈L1与第二线圈L2的规定的耦合系数。
耦合元件13的构造不限于图6、图7所示的构造。例如,第一线圈L1和第二线圈L2也可以具备用于电容耦合的导体图案。
图8是之后示出的用于求出相对于频率的相位的特性的天线装置101的等效电路图。如图8所示,第一辐射元件11由电感器L11、L12及电容器C11、C12表示。同样地,第二辐射元件12由电感器L21、L22及电容器C21、C22表示。这些电感器相当于辐射元件11、12的电感成分,电容器相当于在辐射元件11、12与接地导体之间产生的电容成分。本实用新型中的相位的特性在上述等效电路图这样的电路中表示实际的天线装置而进行计算。
尤其是电感器L11及电容器C11是以第一辐射元件11的三倍波(三次谐波谐振)的频率发挥作用的电抗。同样地,电感器L21及电容器C21是以第二辐射元件12的三倍波(三次谐波谐振)的频率发挥作用的电抗。
电容器CC1是第一辐射元件11及第二辐射元件12的三倍波的频率下的电场最大点处的第一辐射元件11与第二辐射元件12之间的电容。另外,电容器CC2是第一辐射元件11及第二辐射元件12的基波的频率下的电场最大点处的第一辐射元件11与第二辐射元件12之间的电容。
此外,在图8中,电容器CP是设置于相位调整电路14的电容器。
在图8中,各元件的值如下所述。
L11:8nH、1ohm
L12:15nH、10ohm
C11:0.4pF
C12:0.8pF
L21:12nH、2ohm
L22:26nH、4ohm
C21:0.6pF
C22:0.8pF
CC1:0.1pF
CC2:0.2pF
CP:0.6pF
图9是示出图8所示的天线装置101的向第一辐射元件11及第二辐射元件12供电的供电相位的频率特性的图。在图9中,Ph1是向第一辐射元件11供电的供电相位,Ph2是向第二辐射元件12供电的供电相位。
通过耦合元件13的减极性磁场耦合,向第一辐射元件11供电的供电相位与向第二辐射元件12供电的供电相位之差为本实用新型的天线装置的通信频带中的下限频率即0.7GHz以上且小于90度。即,在0.7GHz以上几乎成为同相。这样,通过使用耦合元件13所产生的反相作用,使第一辐射元件11与第二辐射元件12的靠近的电场最大点彼此同相,从而抑制了第一辐射元件11与第二辐射元件12的电场耦合,减轻了辐射效率下降。
图10是示出基于相位调整电路14的两个通信系统用天线间的隔离度的改善的图。在图10中,横轴是频率,纵轴是向第一辐射元件11供电的供电相位与向第二辐射元件12供电的供电相位之差。图10中的PD0是不具备相位调整电路14时(比较例)的特性,PD1是本实施方式的天线装置101的特性。这里,当以相位差成为90度的频率、即两个通信系统用的天线间的隔离度较差的频率(频带)进行比较时,在比较例中,该频率约为1.8GHz,与此相对,在本实施方式中,该频率偏移到约1.6GHz。即,在不是第一天线10的通信频带的低频段与中频段之间,第一辐射元件11与第二辐射元件12的相位差成为反相(90度以上且小于180度)。即,在该频带中,第一天线10不作为天线发挥作用,第一天线10与第二天线20的隔离度得以确保。
例如,在第二天线20是GPS用天线的情况下,优选决定为在第一天线10的三倍波的谐振频率以上不与GPS的1.6GHz频带重叠。进一步而言,在本实用新型的第一天线10中,由于第二辐射元件12的基波的频率比第一辐射元件11的基波的频率低,因此,优选决定为第二辐射元件12的三倍波不与第二天线20所担负的GPS的频带重叠。例如,将第二辐射元件12的三倍波的谐振频率设为1.7GHz以上。
简单地说,相位调整电路14是在第二天线20的通信频带中用于使向第一辐射元件11流动的电流与向第二辐射元件12流动的电流的相位差成为反相(90度以上且小于180度)的电路。
图11是示出不同的通信系统用辐射元件间的隔离度的频率特性的图。在图11中,横轴是频率,纵轴是第一天线10与第二天线20(参照图1)的隔离度的量。图11中的IS0是不具备相位调整电路14时(比较例)的特性,IS1是本实施方式的天线装置101的特性。在图11中,(LB)0.7GHz~0.96GHz示出低频段,(MB、HB)1.71GHz~2.7GHz示出中频段及高频段。另外,作为第二通信系统的例子,(OB)示出GPS的频带。
如图11所表示,根据本实施方式,在第二通信系统的频带(OB)中,隔离度变高。因此,如图2(B)所示,即便第一天线10的第一辐射元件11及第二辐射元件12与第二天线20的第三辐射元件21靠近,也减轻了第一天线10及第二天线20(参照图1)的特性劣化。
需要说明的是,不限于上述实施方式,为了实现进一步的小型化,也可以将耦合元件13和相位调整电路14构成为一个元件。
《第二实施方式》
在第二实施方式中示出第一实施方式所示的天线装置101的变形例。
图12是第二实施方式的天线装置102的电路图。在该天线装置102中,在相位调整电路14与第二辐射元件12之间具备第一匹配电路MC1。另外,在耦合元件13的第二线圈L2与接地导体GND之间具备第二匹配电路MC2。另外,在第一线圈L1与第一辐射元件11之间具备第三匹配电路MC3。另外,在第一线圈L1与第一供电电路连接部19之间具备第四匹配电路MC4。另外,在第三辐射元件21与第二供电电路FC2之间具备第五匹配电路MC5。
上述第一匹配电路MC1例如是串联连接的电感器、电容器、LC串联电路或LC并联电路,根据该结构,适当地决定了第二辐射元件12的阻抗或谐振频率。由于第一匹配电路MC1靠近第二辐射元件12,因此,能够简单地决定第二辐射元件12的谐振频率。另外,第一匹配电路MC1与相位调整电路14不同,不包括并联连接的电感器或电容器。
上述第二匹配电路MC2例如是串联连接的电感器、电容器、LC串联电路或LC并联电路,根据该结构,适当地决定了第二辐射元件12的谐振频率。
上述第三匹配电路MC3例如是串联连接的电感器或电容器,根据该结构,适当地决定了第一辐射元件11的谐振频率。
上述第四匹配电路MC4例如是串联连接的电感器、电容器、LC串联电路或LC并联电路。另外,例如是并联连接的电感器、电容器、LC串联电路、LC并联电路。根据这些结构,第一辐射元件11的特性阻抗匹配于第一供电电路FC1的阻抗。尤其是当第一辐射元件11与接地导体GND的间隔较窄时,第一辐射元件11的特性阻抗变低,因此,通过由并联连接的电感器构成第四匹配电路MC4,能够提高第一辐射元件11的特性阻抗,例如设定为50Ω。
上述第五匹配电路MC5例如是串联连接的电感器或电容器,根据该结构,适当地决定了第三辐射元件21的谐振频率。
《第三实施方式》
图13是第三实施方式的天线装置103的电路图。该天线装置103包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2、第三匹配电路MC3及第四匹配电路MC4。
第二天线20具有第三辐射元件21及匹配电路MC5。
上述相位调整电路14及各匹配电路MC1~MC5的作用与在第一实施方式、第二实施方式中已述的作用相同。
第一辐射元件11、第二辐射元件12及第三辐射元件21都是将接地型1/4波长单极辐射元件的中途以90°的角度弯曲而得到的辐射元件。与图2(B)所示的例子不同,第三辐射元件21的开放端与第一辐射元件11及第二辐射元件12的开放端在靠近的状态下对置。
根据本实施方式,与第一实施方式同样地,第一辐射元件11与第二辐射元件12在较长尺寸的范围内并行,因此,能够缩小辐射元件11、12的形成区域。此外,在第一辐射元件11的下部、第三辐射元件21的下部能够确保相机、扬声器等其他电子部件的配置区域。需要说明的是,第一辐射元件11与第三辐射元件21的开放端虽然对置,但不存在并行的部分,因此,第一辐射元件11与第三辐射元件21的电场耦合弱。
《第四实施方式》
图14是第四实施方式的天线装置104的电路图。该天线装置104包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2、第三匹配电路MC3、第四匹配电路MC4及第六匹配电路MC6。
第二天线20具有第三辐射元件21及匹配电路MC5。
第一辐射元件11的远离供电点的端部经由第六匹配电路MC6而与接地导体连接。该第六匹配电路MC6例如是电感器或电容器。根据该结构,第一辐射元件11作为电抗终止型环形天线发挥作用。第一辐射元件11的前端部11T不作为环形天线发挥作用,且具有比环形天线小的形状,因此,作为具有比环形天线高的谐振频率的单极天线发挥作用。因此,能够在第一辐射元件11的中频段、高频段侧具有更多的谐振点,第一辐射元件自身的频带扩宽。
另外,第一辐射元件11的开放端方向与第二辐射元件12的开放端方向相互为反向。由此,能够进一步抑制该天线内的电场最大点彼此即开放端彼此耦合。
根据本实施方式,能够缩小第一辐射元件11的形成区域。另外,由于第一辐射元件11是环型辐射元件,因此,在将该天线装置104例如用于便携电话等电子设备时,抑制了位于人体附近时的反射损耗特性等的变动。
《第五实施方式》
图15是第五实施方式的天线装置105的电路图。该天线装置105包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2、第三匹配电路MC3及第四匹配电路MC4。第二天线20具有第三辐射元件21及匹配电路MC5。
第一辐射元件11是倒F型天线辐射元件,耦合元件13的第一线圈L1与倒F型天线辐射元件的供电部连接。其他结构与第三实施方式所示的结构相同。
根据本实施方式,容易使第一辐射元件11的阻抗与第一供电电路FC1的阻抗一致,在宽频带的范围内确保了阻抗匹配。
《第六实施方式》
图16是第六实施方式的天线装置106A的电路图。该天线装置106A包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2、第三匹配电路MC3及第四匹配电路MC4。第二天线20具有第三辐射元件21及匹配电路MC5。
第一辐射元件11是倒F型天线辐射元件,第一供电电路FC1经由匹配电路MC4而与倒F型天线辐射元件的短路部连接。另外,在倒F型天线辐射元件的短路部与接地导体之间连接有耦合元件13的第一线圈L1。在该例中,在第一辐射元件11与第一线圈L1之间连接有匹配电路MC3,在第一线圈L1与接地导体之间插入有匹配电路MC6。
根据本实施方式,通过第一辐射元件11谐振,向短路部流动的电流增大,第一线圈L1与第二线圈L2的耦合增加,由此,向第二辐射元件12流动的电流量也增加,因此,由于附加第二辐射元件12而产生的宽频带化的效果增大。
图17是第六实施方式的另一天线装置106B的电路图。第一辐射元件11的结构及匹配电路MC3相对于第一辐射元件11的连接结构与图16所示的天线装置106A不同。在图16所示的天线装置106A中,示出了具备倒F天线的第一辐射元件11且从第四匹配电路MC4到第三匹配电路MC3为止经由第一辐射元件11的一部分的例子,但在图17所示的天线装置106B中,在基板上连接第四匹配电路MC4与第三匹配电路MC3。其他结构与图16所示的天线装置106A相同。
这样,也可以由基板上的导体图案构成倒F天线的一部分。
《第七实施方式》
图18是第七实施方式的天线装置107的电路图。该天线装置107包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2、第三匹配电路MC3、第四匹配电路MC4、第六匹配电路MC6A、MC6B、MC6C及开关SW。
匹配电路MC6A、MC6B、MC6C及开关SW的结构与图14所示的天线装置104不同。开关SW是用于切换将第一辐射元件11的远离供电点的端部经由多个匹配电路MC6A、MC6B、MC6C中的哪个匹配电路与接地导体连接的电路。匹配电路MC6A、MC6B、MC6C是电感器或电容器,各自的电抗值不同。
根据本实施方式,能够通过匹配电路MC6A、MC6B、MC6C的选择而适当设定第一辐射元件11的基波的频率及三倍波频率,因此,能够缩小用于得到所希望的天线特性的第一辐射元件11的尺寸,能够减小第一辐射元件11形成区域。
《第八实施方式》
图19是第八实施方式的天线装置108的电路图。该天线装置108包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2A、MC2B、MC2C、第三匹配电路MC3及第四匹配电路MC4。
匹配电路MC2A、MC2B、MC2C及开关SW的结构与图13所示的天线装置103不同。开关SW是用于切换在耦合元件13的第二线圈L2与接地导体之间插入多个匹配电路MC2A、MC2B、MC2C中的哪个匹配电路的电路。匹配电路MC2A、MC2B、MC2C是电感器或电容器,各自的电抗值不同。
根据本实施方式,通过匹配电路MC2A、MC2B、MC2C的选择,适当决定了第二辐射元件12的谐振频率,因此,能够缩小用于得到所希望的天线特性的第二辐射元件12的尺寸,能够减小第二辐射元件12形成区域。
《第九实施方式》
图20是第九实施方式的天线装置109的电路图。该天线装置109包括第一天线10和第二天线20,第一天线10具有第一辐射元件11、第二辐射元件12、相位调整电路14、耦合元件13、第一匹配电路MC1、第二匹配电路MC2、第三匹配电路MC3及第四匹配电路MC4。第二天线20具有第三辐射元件21及匹配电路MC5。
上述相位调整电路14及各匹配电路MC1~MC5的作用与在第一实施方式、第二实施方式中已述的作用相同。
第一辐射元件11是将接地型1/4波长单极辐射元件的中途以90°的角度弯曲而得到的辐射元件。第二辐射元件12是将接地型1/4波长单极辐射元件的中途在两个部位以90°的角度弯曲而得到的辐射元件。第三辐射元件21是直线状的单极型辐射元件。
图20中的正/负的记号表示第一天线10的中频段及高频段的(即,利用三倍波的谐振的状态下的)电位的极性的例子。这样,耦合元件13减极性耦合,因此,能够以三倍波的谐振使第一辐射元件11与第二辐射元件12的靠近部(根部或根部附近)成为相同极性(同相)。由此,减轻了第一辐射元件11与第二辐射元件12之间的不需要的电场耦合,确保了第一辐射元件11与第二辐射元件12的隔离度。即,由于附加第二辐射元件12而产生的中频段及高频段的宽频带化是有效的。
相位调整电路14在第二天线20的通信频带中,使向第一辐射元件11流动的电流与向第二辐射元件12流动的电流的相位差成为反相(90度以上且小于180度)。因此,在第二天线20的通信频带中,第一天线10与第二天线20的隔离度得以确保。
需要说明的是,第二辐射元件12的基波的谐振频率低于第一辐射元件11的基波的谐振频率(f1>f2),因此,第二辐射元件12的线长比第一辐射元件11的线长长。在本实施方式中,配置为使该较长一方的第二辐射元件12的开放端远离第二天线20的第三辐射元件21的开放端。因此,能够进一步抑制第二辐射元件12与第三辐射元件21的开放端彼此的不需要的电场耦合。另外,由于第二辐射元件12不靠近或不包围第三辐射元件21,因此,能够提高第二天线20的增益。
在图20所示的例子中,沿着壳体30的缘而配置第一辐射元件11、第二辐射元件12及第三辐射元件21,因此,辐射特性均较高。另外,由第一供电电路FC1供电的第一辐射元件11是“供电辐射元件”,因此,针对变更的自由度低,但第二辐射元件12可以说是“无供电辐射元件”,因此,图案变更的自由度高。因此,也能够采用本实施方式所示的结构。
《第十实施方式》
图21(A)是第十实施方式的天线装置110A的电路图,图21(B)是第十实施方式的另一天线装置110B的电路图。在天线装置110A、110B中都具备第四辐射元件18。这些第四辐射元件18都是接地型1/4波长单极辐射元件。
在天线装置110A中,第四辐射元件18与第一辐射元件11并行,且与第一辐射元件11电磁场耦合。在天线装置110B中,第四辐射元件18与第二辐射元件12并行,且与第二辐射元件12电磁场耦合。其他结构与第三实施方式所示的结构相同。
根据本实施方式,由于向第一天线10附加第四辐射元件18的辐射特性,因此,第一天线10被进一步宽频带化。
最后,上述实施方式的说明在所有方面是例示,并非是限制性的内容。对本领域技术人员来说能够适当进行变形及变更。本实用新型的范围由权利要求书示出,而非上述实施方式。此外,在本实用新型的范围内包括与权利要求书同等的范围内的从实施方式的变更。

Claims (19)

1.一种天线装置,其特征在于,
所述天线装置包括第一天线和第二天线,该第二天线在与所述第一天线不同的通信频带中使用,
所述第一天线具有第一辐射元件、第二辐射元件、相位调整电路、第一线圈及第二线圈,
所述第一辐射元件与所述第二辐射元件具有相互并行的部分,
所述第一线圈连接在所述第一辐射元件与第一供电电路的连接部之间,
所述第二线圈连接在所述第二辐射元件与接地导体之间,
所述相位调整电路连接在所述第二线圈与所述第二辐射元件之间,
所述第一线圈及所述第二线圈形成于一个耦合元件,
所述第一线圈与所述第二线圈相互减极性耦合,
所述相位调整电路在所述第二天线的通信频带中使向所述第一辐射元件流动的电流与向所述第二辐射元件流动的电流的相位差成为90度以上且小于180度,
将所述第一辐射元件的基波的频率设为f1、将所述第二辐射元件的基波的频率设为f2时,所述第一天线满足:
f1>f2,
3f1-f2>f1-f2。
2.根据权利要求1所述的天线装置,其特征在于,
所述第一辐射元件的基波的谐振频率中的电场最大点与所述第二辐射元件的基波的谐振频率中的电场最大点的距离小于所述第一辐射元件的基波的谐振频率中的电场最大点与所述第一辐射元件的基波的谐振频率中的所述接地导体的电场最大点的距离。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述接地导体比所述第一辐射元件及所述第二辐射元件中的任一个辐射元件都大,
所述第一辐射元件及所述第二辐射元件具有开放端,
所述第一辐射元件的开放端与所述接地导体的距离大于所述第一辐射元件的开放端与所述第二辐射元件的开放端的距离。
4.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述第一线圈、所述第二线圈及所述相位调整电路形成于一个耦合元件。
5.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备第一匹配电路,该第一匹配电路连接在所述相位调整电路与所述第二辐射元件之间。
6.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备第二匹配电路,该第二匹配电路连接在所述第二线圈与所述接地导体之间。
7.根据权利要求6所述的天线装置,其特征在于,
所述第二匹配电路包括多个匹配电路和开关,该开关选择这多个匹配电路中的任一个匹配电路。
8.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备第三匹配电路,该第三匹配电路连接在所述第一线圈与所述第一辐射元件之间。
9.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备第四匹配电路,该第四匹配电路连接在所述第一线圈与所述第一供电电路的连接部之间。
10.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备第五匹配电路,该第五匹配电路连接在第三辐射元件与第二供电电路的连接部之间。
11.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备第六匹配电路,该第六匹配电路连接在所述第一辐射元件与所述接地导体之间。
12.根据权利要求11所述的天线装置,其特征在于,
所述第六匹配电路包括多个匹配电路和开关,该开关选择这多个匹配电路中的任一个匹配电路。
13.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述相位调整电路包括一端与所述接地导体连接的电容器或者一端与所述接地导体连接的电感器。
14.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述第一辐射元件及所述第二辐射元件都是单极型辐射元件。
15.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述第一辐射元件是倒F型天线辐射元件,所述第一线圈与所述倒F型天线辐射元件的供电部连接。
16.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述第一辐射元件是倒F型天线辐射元件,所述第一线圈与所述倒F型天线辐射元件的短路部连接。
17.根据权利要求14所述的天线装置,其特征在于,
所述第一辐射元件的开放端及所述第二辐射元件的开放端位于从所述第一辐射元件的根部及所述第二辐射元件的根部相互分离的方向上,所述第一辐射元件的根部是所述第一辐射元件的靠近所述第一线圈的部分,所述第二辐射元件的根部是所述第二辐射元件的靠近所述第二线圈的部分。
18.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述第一辐射元件是经由电抗而终止于终止部的环型辐射元件。
19.根据权利要求1或2所述的天线装置,其特征在于,
所述天线装置具备与所述第一辐射元件或所述第二辐射元件电磁场耦合的第四辐射元件。
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