TW201842711A - 天線裝置及攜帶終端 - Google Patents

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Abstract

本發明提供寬頻帶且小型的天線裝置。本發明提供一種天線裝置，其具備：天線部，其具有板狀的第1天線元件、及寬度比第1天線元件小的第2天線元件；以及，板狀的寄生元件，其與天線部對向配置；並且，寄生元件，具有使用頻率的波長的大約1/2以上的長度；第2天線元件的長度，比使用頻率的波長的1/4更短；天線部和寄生元件具有能夠進行電磁耦合的間隔，並且以使用頻率進行共振。

Description

天線裝置及攜帶終端
本發明關於天線裝置及攜帶終端。
先前，在具有通話功能或資料通訊功能等的攜帶終端中，已設有天線裝置。因為攜帶終端有時會在靠近人體的情況下使用，所以會擔心電磁波對人體造成的影響。作為安全性的指標，應用了每單位質量的吸收電能也就是比吸收率(SAR：Specific Absorption Rate)。因此作為天線裝置，較佳為能夠提高天線增益並減低SAR。從減低SAR的觀點來看，為了要減低被放射至人體側的電磁波，將天線的指向性作成朝向人體的相反方向的方法是有效的。對此，已知有一種裝置，其與勵磁元件對向地設置板狀的寄生元件，並藉由勵磁元件與寄生元件的電磁耦合，將寄生元件作為反射器和寬頻帶化元件來運作(例如參照專利文獻1)。 專利文獻1：日本專利第4263961號說明書。
又，近年來，在進行被稱為IoT(Internet of Thing，物聯網)這樣的新通訊服務的研究。因為該天線裝置有時會安裝在人體或金屬物等上，因此擔憂來自人體或金屬物等的安裝部的影響而造成天線的性能劣化。為了要降低來自安裝部的影響，減低放射至安裝部側的電磁波，而將天線的指向性作成與安裝部相反的方向之方法是有效的。
(發明所欲解決的問題) 天線裝置，較佳為具有可進一步小型化的構造。例如，在能夠佩帶在身上來攜帶的可穿戴式終端中，由行動性、設計性等的觀點來看，會要求終端的小型化。因此，在可穿戴式終端中所使用的天線裝置亦較佳為可小型化。
(發明的揭露內容) 本發明的第1態樣中，提供一種天線裝置，其具備：天線部，其具有板狀的第1天線元件、及寬度比第1天線元件小的第2天線元件；以及，板狀的寄生元件，其與天線部對向配置；並且，寄生元件，具有使用頻率的波長的大約1/2以上的長度；第2天線元件的長度，比使用頻率的波長的1/4更短；天線部和寄生元件具有能夠進行電磁耦合的間隔，並且以使用頻率進行共振。
本發明的第2態樣中，提供一種攜帶終端，其具備第1態樣的天線裝置。
此外，上述的發明內容，並未列舉出本發明的全部特徵。又，該等特徵群的副組合亦可成為發明。
以下，透過發明的實施型態來說明本發明，但以下的實施型態並未對申請專利範圍中的發明加以限定。又，發明的解決手段中並不一定需要實施型態中所說明的特徵的全部組合。此外，在並未特別註記的情況下，各圖中附加上相同符號的構成要素等，具有相同的構成和功能。因此，有時會省略各圖中所示的構成要素的說明。
第1圖是表示本發明的一實施型態之天線裝置100的概要之斜視圖。天線裝置100，具備天線部120和寄生元件110。天線部120，可為將所謂雙極天線中的2個天線元件的形狀加以變形後的變形雙極天線。又，天線部120，可為其中一方的天線元件作為電性接地來發揮功能的單極天線。
寄生元件110是板狀的導體，其與天線部120對向配置。也就是說，天線部120的至少一部分被配置在與寄生元件110重疊的位置中。本例中，天線部120的全體皆被配置在與寄生元件110重疊的位置中。作為一例，寄生元件110為銅板。
寄生元件110，被配置成與天線部120具有規定的間隔。該間隔，以能夠使寄生元件110和天線部120進行電磁耦合的方式來加以設定。
寄生元件110，具有天線裝置100所使用的使用頻率的波長λ的大約1/2以上的長度。寄生元件110，在要將天線裝置小型化的情況中，可為波長的大約1/2的長度，但亦可具有該值以上的長度。寄生元件110，可為安裝有天線裝置100之物體的金屬體。例如，在安裝於汽車上的情況中，可為車體的車殼的一部分等的金屬體。又，形狀可為方形亦可為圓形，並未對形狀加以限定。在天線裝置100使用規定範圍中的使用頻率的情況下，所謂使用頻率的波長λ，是指該規定範圍的中央頻率的波長。又，在天線裝置100的傳送頻率和接收頻率不同的情況下，所謂使用頻率的波長λ，是指傳送頻率和接收頻率的中間頻率的波長。
本說明書中，有時會將使用頻率的波長單純記載為波長λ。使用頻率，例如為2GHz。又，所謂波長λ的大約1/2，例如是指λ/2或是比λ/2略長一點的程度。又，所謂波長λ的大約1/2，亦可指寄生元件110在使用頻率中與天線部120電磁耦合，而能夠作為反射器來發揮功能的範圍的長度。例如，所謂波長λ的大約1/2，是在λ/2的1倍以上且1.3倍以下的範圍中。又，在利用波長λ來規定各構件的長度或寬度的情況中，波長λ可利用乘上波長縮短率後而得的數值，其中該波長縮短率是與各構件的介電常數對應而決定。
藉由將寄生元件110作為反射器來發揮功能，天線裝置100具有與寄生元件110為相反側的指向性。因此，攜帶終端中，藉由將寄生元件110配置在人體側，能夠減低SAR。此外，藉由將天線部120的全體配置在與寄生元件110重疊的位置中，能夠增強朝向寄生元件110的相反側的指向性。
天線部120，具有第1天線元件121、第2天線元件122及供電部123。第1天線元件121是板狀的導體。此外，所謂板狀，是指長度和寬度比厚度大得多的形狀。作為一例，可將長度和寬度的各者為厚度的2倍以上的形狀作為板狀。
此外，第1天線元件121的長度，比寄生元件110的長度更短。第1天線元件121的長度，可大於波長λ的1/4。
第2天線元件122是寬度比第1天線元件121小的導體。第2天線元件122，可為板狀，亦可不為板狀。本例中，第2天線元件122為線狀。所謂線狀，是指寬度和厚度比長度度小得多的形狀。作為一例，可將寬度和厚度的各者為長度的一半以下的形狀作為線狀。第2天線元件122，可藉由與第1天線元件121相同的材料來形成，亦可由不同的材料來形狀。例如，第1天線元件121和第2天線元件122，是形成在規定的介電體基板上的銅箔。
供電部123，設於第1天線元件121和第2天線元件122之間，並與第1天線元件121和第2天線元件122電性連接。供電部123，經由未圖示的匹配電路等而連接至天線元件，該匹配電路是用來調整天線的輸入阻抗。
第1天線元件121、第2天線元件122及寄生元件110的長度、寬度、間隔等，被設定成使寄生元件110作為反射器來發揮功能，並且天線裝置100的頻率特性成為寬頻帶。例如，以使寄生元件110和天線部120在規定的使用頻率中共振之方式，來決定各部的長度。
此外，第2天線元件122的長度，比波長λ的1/4更短。即便縮短第2天線元件122的長度，也能夠藉由調整第1天線元件121的長度和寬度等，來使天線部120和寄生元件110電磁耦合，而使天線裝置100寬頻帶化。第2天線元件122的長度，可為波長λ的1/10以下，亦可為1/20以下。此外，第2天線元件122的長度的下限，可為波長λ的1/50程度，亦可為1/100程度。
藉由縮短第2天線元件122，能夠使天線裝置100小型化。一般而言，雙極天線或單極天線中的第2天線元件的長度，為波長λ的1/4程度。第1圖所示的構成中，若要在未超出與寄生元件110對向的範圍之條件下，將第2天線元件122的長度作成λ/4程度，則必須要將第2天線元件122作成倒L形，而使得第2天線元件在天線裝置100的寬度方向伸長。在此情況下，天線裝置100的寬度，難以縮小至小於約λ/4。
相對於此，藉由縮短第2天線元件122，即便不使第2天線元件122在寬度方向伸長，也能夠在與寄生元件110對向的範圍中配置第2天線元件122。例如，如第1圖所示，即便使第2天線元件122僅在天線裝置100的長度方向伸長，也能夠在與寄生元件110對向的範圍中配置第2天線元件122。因此，可將天線裝置100的寬度縮小至比λ/4小得多。
又，供電部123，連接至第1天線元件121的任一邊。本例中的供電部123，連接至第1天線元件121的短邊。供電部123，較佳為連接至第1天線元件121的該邊的中央附近。藉此，第1天線元件121中的寬度方向的電流分布會抵消，因此能夠減低天線裝置100中的不必要的交叉偏振成分，而能夠改善通訊品質。又，藉由減低交叉偏振成分，能夠改善天線裝置100的FB(前後比)比，並減低SAR。又，藉由減低交叉偏振成分，能夠縮小放射圖案的頻率依存性。
(第1實施例) 第2圖是表示第1實施例之天線裝置200的概要之斜視圖。天線裝置200，在天線裝置100的構成之外，進一步具備介電體基板124。此外，第2圖所示的Y軸對應於各構成要素的寬度方向，Z軸對應於長度方向，X軸對應於厚度方向。又，第1天線元件121的長邊方向對應於Z軸，短邊方向對應於Y軸。
在介電體基板124的表面上形成有天線部120。又，在介電體基板124的背面側配置有寄生元件110。寄生元件110，可與介電體基板124的背面(亦即，與設有天線部120之面為相反側的面)分離來設置，亦可設在背面上。在寄生元件110設於介電體基板124的背面上的情況下，介電體基板124的厚度相當於天線部120和寄生元件110的間隔D。此外，隨著增大介電體基板124的厚度，能夠藉由波長縮短效果來縮短元件長度。然而，介電體基板124的重量會對應厚度而增加。可考慮這樣的取捨來決定介電體基板124的厚度。第1實施例至第5實施例中，將介電體基板的厚度作成0.5mm。
又，介電體基板124，可為由玻璃環氧樹脂等所形成的多層電路基板。介電體基板124，在內部可含有氣泡。在多層電路基板中，設置有天線裝置200或攜帶終端的無線電路等的電路。在多層電路基板的任一層中，可設有幾乎覆蓋整個面的接地層。然而，多層電路基板中，在與配置有第2天線元件122的區域重疊之區域中，未配置包含接地層等在內之電路。天線裝置200中，可將該接地層作為第1天線元件121來使用。在此情況下，第1天線元件121，是作為天線部120的接地來發揮功能。因此，天線部120，是作為單極天線來運作，其中第1天線元件121成為接地，且自供電部123對第2天線元件122供電。然而，由於在成為接地的第1天線元件中也有天線電流流過，因此發揮了與將天線部120作為雙極天線時相同的功能。根據本例，能夠將天線裝置200與電路一體化，因此能夠將攜帶終端小型化、薄型化及輕量化。
又，將寄生元件110的長度標為L1，第1天線元件121的長度標為L2，第2天線元件122的長度標為L3，供電部123及第2天線元件122的長度之合計標為L4，Y軸中的第1天線元件121的端部與寄生元件110的端部的距離標為L5，寄生元件110的寬度標為W1，第1天線元件121的寬度標為W2，第2天線元件122的寬度標為W3，第1天線元件121與寄生元件110的間隔標為D。第2天線元件122，自第1天線元件121的規定邊的中央，向Z軸方向伸長。天線裝置200的各部的長度等，被設定成在頻率2GHz中共振。此外，與頻率2GHz對應的波長約為150mm。
本例中，L1=85mm(0.57λ)，L2=60mm(0.4λ)，L3=20mm(0.13λ)，L4=21mm(0.14λ)，L5=23mm(0.15λ)，W1=W2=50mm(0.33λ)，W3=1mm(0.007λ)，D=5mm(0.03λ)。又，介電體基板124的介電常數作成4.4，厚度作成0.5mm(0.003λ)。又，第1天線元件121和第2天線元件122為銅箔，厚度小到能夠無視。第1天線元件121和第2天線元件122具有1mm程度的間隙，在該間隙中配置有供電部123。此外，未使用阻抗匹配電路。
第3A圖是表示天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。第3B圖是表示天線裝置200的VSWR(電壓駐波比)特性之圖。第3C圖是表示天線裝置200在2GHz中的XY面的放射圖案之圖。第3C圖中的放射圖案，以最大值來加以標準化。
藉由第2圖所示的構造，如第3A圖和第3B圖所示，天線部120和寄生元件110電磁耦合，而在中心頻率2GHz進行共振。又，因為寄生元件110作為反射器來運作，如第3C圖所示，能夠將寄生元件110側的放射圖案強度(X軸負值側)作成小於X軸正值側的放射圖案強度。因此，能夠減低SAR。
如此，根據本實施例，天線部120，藉由與寄生元件110的電磁耦合而在規定的頻率中進行共振。又，寄生元件110能夠作為反射器來發揮功能。
第4圖是表示天線裝置200中，拆除寄生元件110後的天線部120單體的輸入阻抗特性之史密斯圖。在本例中，天線部120未與寄生元件110電磁耦合，而不在中心頻率2GHz進行共振。
(第2實施例) 第5圖是表示第2實施例之天線裝置300的概要之斜視圖。天線裝置300中，L4=16mm(亦即，第2天線元件122的長度L3=15mm(0.1λ))，除了這點以外，具有與天線裝置200相同的構造。天線裝置300中，在Z軸方向中，第2天線元件122的端部被配置在比寄生元件110的端部更偏內側7mm。
(第3實施例) 第6圖是表示第3實施例之天線裝置400的概要之斜視圖。天線裝置400中，L4=31mm(亦即，第2天線元件122的長度L3=30mm(0.2λ))，除了這點以外，具有與天線裝置300相同的構造。天線裝置400中，在Z軸方向中，第2天線元件122的端部比寄生元件110的端部更朝外側突出8mm。
第7A圖是表示天線裝置300及天線裝置400的輸入阻抗特性之史密斯圖。在頻率2GHz中進一步對阻抗加以匹配的情況下，可針對天線裝置300安裝了串聯的電感器來作為匹配電路，且針對天線裝置400安裝了串聯的電容器來作為匹配電路。
第7B圖是表示天線裝置300及天線裝置400在頻率2GHz中的XY面的放射圖案之圖。第7B圖中的放射圖案，是藉由各自的放射圖案的最大值來加以標準化。第2天線元件122的長度已縮小過的天線裝置300，比天線裝置400更加小型，並且如第7B圖所示，也能夠改善FB比。
第8圖是表示第2圖所示的天線裝置200中，將第2天線元件122的長度L3加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。在本例中，表示自頻率1.92GHz至2.17GHz為止的範圍中的輸入阻抗特性。又，將L3在以下的數值中加以改變：50mm、45mm、40mm、30mm、20mm、15mm、10mm、7.5mm、5mm。
如第8圖所示，可知藉由使第2天線元件122的長度L3改變，在輸入阻抗特性的軌跡中會出現繩結狀的扭曲圖案(kink)。一般而言，雙極天線或單極天線中的第2天線元件的長度為λ/4(37.5mm)程度，在此情況下的輸入阻抗特性，形成在史密斯圖的右上區域。
另一方面，發現到若將第2天線元件122的長度L3自λ/4逐漸縮小，則扭曲圖案會變小而能夠使其寬頻帶化。天線裝置200中，藉由將第2天線元件122的長度L3作成小於λ/4，來將天線裝置200小型化且寬頻帶化。第2天線元件122的長度L3，可為15mm(0.1λ)以下，亦可為7.5mm(0.05λ)。第2天線元件122的長度L3的下限，可為5mm(0.03λ)程度，亦可小於5mm。
又，扭曲圖案的形狀，能夠藉由寄生元件110與天線部120的距離D、第1天線元件121的寬度W2、第1天線元件121的長度L2等來進一步加以調整。
第9圖是表示將寄生元件110和天線部120的距離D加以改變後，天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。本例中，將D在5mm、4mm、3mm中加以改變。此外，L1=85mm，L2=60.5mm、L3=6.5mm、L4=7.5mm、W1=W2=50mm、W3=1mm。又，天線部120，在Z軸方向中被配置在寄生元件110的中央。
如第9圖所示，距離D越小，亦即天線部120與寄生元件110的耦合度越大，扭曲圖案便越大。
第10圖是表示將寄生元件110的寬度W1和第1天線元件121的寬度W2加以改變後，天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。本例中，將W1=W2在30mm、40mm、50mm中加以改變。此外，L1=85mm，L2=60.5mm、L3=6.5mm、L4=7.5mm、W3=1mm、D=5mm。又，天線部120，在Z軸方向中被配置在寄生元件110的中央。
如第10圖所示，W1和W2越大，扭曲圖案便越小。亦即，W1和W2越大，則越能夠加以寬頻帶化。然而，即便縮小W1和W2，扭曲圖案也不會變大太多。又，如第9圖所示，藉由增大寄生元件110與天線部120的距離D，能夠縮小W1和W2而藉此對窄頻帶化加以補償。因此，即便縮小W1和W2而將天線裝置200小型化，仍然能夠維持天線裝置200的寬頻帶化。
第11圖是表示將第1天線元件121的長度L2加以改變後，天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。本例中，將L2在62.5mm、60.5mm中加以改變。第11圖中的實線表示L2=62.5mm中的輸入阻抗特性，虛線表示L2=60.5mm中的輸入阻抗特性。此外，L1=85mm， L3=6.5mm、L4=7.5mm、W1=W2=50mm、W3=1mm、D=5mm。又，天線部120，在Z軸方向中被配置在寄生元件110的中央。
如第11圖所示，若L2改變，則扭曲圖案會旋轉。亦即，天線裝置200的共振頻率會改變。如此，能夠藉由寄生元件110與天線部120的距離D、第1天線元件121的寬度W2、第1天線元件121的長度L2等來調整天線裝置200的輸入阻抗特性。又，藉由使用匹配電路，能夠使扭曲圖案的位置移動至史密斯圖的中央附近而對阻抗加以匹配。
第12圖是表示匹配電路的一例之圖。匹配作用，例如是使第1天線元件121作為天線部120的接地來發揮功能，並將串聯電感器131和並聯電感器132安裝在第2天線元件122與供電部123之間來加以取得。電感器可為晶片零件，亦可如曲折式電感或圖案線圈等在基板上以圖案來加以構成。
第13A圖是表示天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。第13B圖是表示天線裝置200的VSWR特性之圖。第13C圖是表示天線裝置200的XY面的放射圖案之圖。
第13A圖、第13B圖、第13C圖的例子中，使用自第8圖至第12圖所示的手法，在以3GPP(Third Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計畫)來規格化的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用行動通訊系統) Band1(Tx：1.92－1.98GHz，Rx：2.11－2.17GHz)中，對天線裝置200進行調諧。此外，L1=85mm、L2=60.6mm、L3=6.5mm、L4=7.5mm、W1=W2=50mm、W3=1mm、D=5mm、串聯電感器131的電感值為17.3nH，並聯電感器132的電感值為22nH。此外，第13C圖中的實線是傳送(Tx)的中心頻率1.95GHz中的放射圖案，虛線是接收(Rx)的中心頻率2.14GHz中的放射圖案。其中，是以頻率1.95GHz的最大值來加以標準化。
如第13A圖和第13B圖所示，天線裝置200，能夠以UMTS Band1來進行共振。又，如第13C圖所示，天線裝置200的傳送(Tx)和接收(Rx)的放射圖案是同等的。也就是說，天線裝置200的放射圖案，不依存於使用頻率。
如此，根據天線裝置200，可一邊縮小第2天線元件122的長度L3來使得裝置小型化，一邊能夠謀求寬頻帶化。又，因為FB比大，所以能夠減低SAR。
(第4實施例) 第14圖是表示第4實施例之天線裝置500的概要之斜視圖。本例的天線裝置500，相較於第1至第3實施例的天線裝置，其寄生元件110的寬度W1和第1天線元件121的寬度W2較小。具體而言，W1=W2=30mm(0.2λ)。又，L1=85mm、L2=61.3mm、L3=5mm、L4=6mm、L5=15mm、W3=1mm、D=5mm。又，串聯電感器131的電感值為18.5nH，並聯電感器132的電感值為47nH。
第15A圖是表示天線裝置500的輸入阻抗特性之史密斯圖。第15B圖是表示天線裝置500的VSWR特性之圖。第15C圖是表示天線裝置500的XY面的放射圖案之圖。第15C圖中的實線是傳送(Tx)的中心頻率1.95GHz中的放射圖案，虛線是接收(Rx)的中心頻率2.14GHz中的放射圖案。其中，是以頻率1.95GHz的最大值來加以標準化。
如第15A圖和第15B圖所示，天線裝置200，能夠以UMTS Band1來進行共振。又，相較於第13A圖和第13B圖所示的天線裝置200，其VSWR特性有些微劣化(窄頻帶化)，但幾乎沒有影響。又，如第9圖所示，藉由拉大天線部120與寄生元件110的間隔D，能夠對VSWR特性的劣化加以補償。因此，根據天線裝置500，能夠一邊使裝置小型化，一邊作成寬頻帶化。
(比較例) 第16圖是表示比較例之天線裝置600的概要之斜視圖。天線裝置600，具備天線部120和寄生元件110。其中，第2天線元件122具有倒L形，其長度L31+L32大於波長λ的1/4。天線裝置600的寬度，至少要有長度L32，因此天線裝置600難以小型化。
又，供電部123，連接至第1天線元件121的規定邊的端部。第2天線元件122，自供電部123向Z軸方向伸長後，再向Y軸方向伸長。這樣的形狀中，由於會發生寬度方向的電流成分，因此天線裝置600的交叉偏振成分會增大。
本例中，L1=85mm、L2=60.5mm、L31=9.5mm、L32=41mm、L4=10.5mm、L5=17.5mm、W1=W2=50mm、W3=1mm、D=5mm。又，作為匹配電路，串聯地安裝了5.5pF的電容器。此外，天線裝置600，對應於專利文獻1的天線裝置。
第17A圖是表示天線裝置600的輸入阻抗特性之史密斯圖。第17B圖是表示天線裝置600的VSWR特性之圖。天線裝置600，雖然可寬頻帶化，但如上述難以小型化。
第17C圖是表示天線裝置600的XY面的放射圖案之圖。其中，實線是頻率1.95GHz的放射圖案，虛線是頻率2.14GHz的放射圖案。各個放射圖案，是以頻率1.95GHz的最大值來加以標準化。
天線裝置600，因為交叉偏振成分增大，所以放射圖案對應頻率而大幅改變。因此，天線裝置600，在頻率1.95GHz與頻率2.14GHz中的放射圖案有所改變。
第17D圖是表示在頻率1.95GHz時，天線裝置600的XY面的放射圖案之圖。第17E圖是表示在頻率2.14GHz時，天線裝置600的XY面的放射圖案之圖。其中，實線表示主偏振成分(Eθ)，虛線表示交叉偏振成分(EΦ)。各個放射圖案，是以頻率1.95GHz的最大值來加以標準化。
如第17D圖和第17E圖所示，天線裝置600中，不僅有主偏振成分，也產生了不必要的交叉偏振成分。另一方面，根據天線裝置100至500，不會產生交叉偏振成分。因此，能夠改善通訊品質。又，如第13C圖所示，FB比也獲得改善，因此能夠減低SAR。
此外，若將第13C圖所示的放射圖案與第17C圖所示的放射圖案加以比較，可知第13C圖之天線裝置200，其FB比相較於第17C圖之天線裝置600獲得了改善。具體而言，在頻率1.95GHz中改善了2dB，在頻率2.14GHz中改善了5dB。此結果會造成安置於人體時的天線特性改善和SAR減低。進一步，第13C圖之天線裝置200，在頻率1.95GHz和頻率2.14GHz中的放射圖案幾乎同等，其放射圖案並不依存於頻率。
第18圖是表示天線裝置600中，將第2天線元件122的長度L31和L32加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。第18圖中，將L31和L32如下述來加以改變。此外，下述中的「第n個」，對應於第18圖中以圓圈數字來表示的輸入阻抗特性。 第1個 L31：9.5mm，L32：50mm。 第2個 L31：9.5mm，L32：45mm。 第3個 L31：9.5mm，L32：40mm。 第4個 L31：9.5mm，L32：35mm。 第5個 L31：9.5mm，L32：30mm。 第6個 L31：9.5mm，L32：25mm。 第7個 L31：9.5mm，L32：20mm。 第8個 L31：9.5mm，L32：15mm。 第9個 L31：9.5mm，L32：10mm。 第10個 L31：9.5mm，L32：5mm。 第11個 L31：9.5mm，L32：1mm。 第12個 L31：7.0mm，L32：1mm。 第13個 L31：4.5mm，L32：1mm。
天線裝置600中因為是L3為9.5mm，L32為41mm，所以在第18圖中的第2個和第3個輸入阻抗特性之間的位置處，產生扭曲圖案狀的輸入阻抗特性。並且，使用匹配電路來對阻抗加以匹配。在此情況下，天線裝置600的寬度，至少需要長度L32。因此，天線裝置600難以小型化。
另一方面，如第18圖所示，發現到即便縮短第2天線元件122的長度L31+L32，在史密斯圖的右下區域，阻抗特性的軌跡成為扭曲圖案狀。並且，如自第9圖至第11圖所示，藉由調整第1天線元件121的長度L2等，能夠形成希望的形狀的扭曲圖案。因此，能夠一邊縮短第2天線元件122而使天線裝置小型化，一邊作成寬頻帶化。作為一例，在與第18圖的第12個輸入阻抗特性對應的天線裝置600中，說明對阻抗加以匹配的方法。
第19圖是表示第18圖的第12個輸入阻抗特性之圖。該天線裝置600中，安裝了14.2nH的串聯電感器131與35nH的並聯電感器。進一步，將第1天線元件121的長度調整成61mm。
第20圖是表示已進行上述調整過之天線裝置700的概要之斜視圖。第21A圖是表示天線裝置700的輸入阻抗特性之史密斯圖。第21B圖是表示天線裝置700的VSWR特性之圖。第21C圖是表示天線裝置700的XY面的放射圖案之圖。第21C圖中的實線表示頻率1.95GHz中的放射圖案，虛線表示頻率2.14GHz中的放射圖案。如第21A圖和第21B圖所示，可知藉由上述調整能夠使天線裝置700寬頻帶化。然而，如第21C圖所示，由於放射出了因寬度方向電流成分導致的交叉偏振，放射圖案會對應頻率而改變。接著，對第2天線元件122和供電部123的位置加以調整。
第22圖是表示第1天線元件121的規定邊中的供電部123和第2天線元件122的位置之概略圖。將自第1天線元件121的該邊的中央至供電部123的中央為止的距離標為d。使d在0mm、5mm、12mm、24.5mm之間改變，以取得天線裝置的主偏振成分和交叉偏振成分在1.95GHz中的放射圖案。此外，第1天線元件121的該邊的長度是50mm。又，供電部123的元件寬度是1mm。因此，在d=24.5mm的情況下，供電部123連接至第1天線元件121的該邊的端部。又，在d=0mm的情況下，供電部123連接至第1天線元件121的該邊的中央。 第23A圖至第23D圖，是表示頻率1.95GHz中的XY面的放射圖案之圖。其中，實線表示主偏振成分(Eθ)，虛線表示交叉偏振成分(EΦ)。各個放射圖案，是以主偏振成分(Eθ)的最大值來加以標準化。
第23A圖是表示d=0mm時的放射圖案之圖。在此情況下，第2天線元件122，連接至第1天線元件121的該邊的中央，因此不會產生交叉偏振成分(EΦ)。
第23B圖是表示d=5mm(d=0.03λ)時的放射圖案之圖。在此情況下，稍微產生些許交叉偏振成分(EΦ)。第23C圖是表示d=12mm(d=0.08λ)時的放射圖案之圖。在此情況下，交叉偏振成分(EΦ)變得更大。第23D圖是表示d=24.5mm時的放射圖案之圖。在此情況下，交叉偏振成分(EΦ)變得更大，且在一部分的方向中變得比主偏振成分(Eθ)更大。
如第23A圖至第23D圖所示，若d在12mm(0.08λ)以下，則相對於主偏振成分(Eθ)之交叉偏振成分(EΦ)被抑制在-20dB以下。因此，天線裝置的特性並未劣化太多。供電部123和第2天線元件122，其位置自第1天線元件121的該邊的中央算起的距離d，較佳為在使用頻率的波長λ的0.08倍以內，且經由供電部123來連接至該邊。
又，供電部123和第2天線元件122，亦可位於距離第1天線元件121的該邊的中央比距離該邊的端部更近之位置處，並經由供電部123來連接至該邊。例如，在上述例子中，可在0mm≦d≦12mm的範圍中。
又，距離d，較佳為5mm(0.03λ)以下。藉此，能夠更加抑制交叉偏振成分。又，距離d最佳為0mm。藉此，能夠除去交叉偏振成分。
第24圖是表示第1天線元件121的規定邊中的供電部123和第2天線元件122的位置之概略圖。其中，本例的第2天線元件122，具有倒L形。又，第2天線元件122向Z軸方向伸長的部分的長度L31為7mm，向Y軸方向伸長的部分的長度L32為18mm。
第25A圖是表示第24圖所示的例子中，作成d=12mm時的天線裝置的輸入阻抗特性之史密斯圖。第25B圖是表示第24圖所示的例子中，作成d=12mm時，天線裝置在頻率1.95GHz中的XY面的放射圖案之圖。其中，實線表示主偏振成分(Eθ)，虛線表示交叉偏振成分(EΦ)。各個放射圖案，是以主偏振成分(Eθ)的最大值來加以標準化。
如第25A圖所示，在本例中也能夠確認到在頻率1.95GHz中進行共振。又，如第25B圖所示，在本例中也能夠確認到將相對於主偏振成分(Eθ)之交叉偏振成分(EΦ)抑制在-20dB以下。也就是說，確認到了藉由將距離d作成12mm以下，則不論第2天線元件122的形狀為何，皆能夠充分抑制交叉偏振成分。
(第5實施例) 第26圖是表示第5實施例之天線裝置800的概要之斜視圖。天線裝置800，相對於第1至第4實施例中的任一天線裝置，其第2天線元件122的伸長方向不同。其他構造可與第1至第4實施例中的任一天線裝置相同。但是，對各構成要素的長度等加以調整，以使得天線裝置800在UMTS Band1中進行共振。作為一例，L1=85mm、L2=61.6mm、L3=11mm、L4=2mm、L5=13mm、W1=W2=50mm、W3=1mm、D=5mm、串聯電感器131的電感值為12.2nH，並聯電感器132的電感值為88nH。
本例的第2天線元件122，具有在垂直於與寄生元件110對向之面的方向伸長的部分。第26圖的例子中，第2天線元件122，被設置成自供電部123向X方向伸長。本例的第2天線元件122是直徑1mm的銅線。
第27A圖是表示天線裝置800的輸入阻抗特性之史密斯圖。第27B圖是表示天線裝置800的VSWR特性之圖。第27C圖是表示天線裝置800的XY面的放射圖案和XZ面的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的放射圖案，虛線表示XZ面的放射圖案。放射圖案以XY面的放射圖案的最大值來加以標準化。
如第27A圖和第27B圖所示，天線裝置800，在UMTS Band1中進行共振。又，如第27C圖所示，寄生元件110作為反射器來發揮功能。又，天線裝置800，能夠在垂直於寄生元件110的方向中也具有放射圖案。
此外，第2天線元件122相對於第1天線元件121的角度，可為可變的。也就是說，第2天線元件122，能夠以與供電部123的連接點作為支點，而朝向任意的方向。藉此這樣的構成，能夠產生希望的平面中的偏振成分。
此外，第2天線元件122，亦可具有垂直於第1天線元件121的面而伸長的部分、及與向平行於第1天線元件121的長邊之方向伸長的部分的這兩者。第2天線元件122，可在自供電部123向X方向伸長後，再向Z方向伸長，亦可在自供電部123向Z方向伸長後，再向X方向伸長。
(第6實施例) 第28圖是表示第6實施例之天線裝置900的概要之斜視圖。天線裝置900，相對於第1至第5實施例中的任一天線裝置的構成，其第2天線元件122的形狀不同。其他構造可與第1至第5實施例中的任一天線裝置相同。
第1至第4實施例之天線裝置中的第2天線元件122，具有自與第1天線元件121的連接點(也就是供電部123)向平行於第1天線元件121的長邊之方向伸長的部分。本例的天線裝置900，具有在向平行於第1天線元件121的長邊之方向(Z軸方向)伸長後，進一步向平行於第1天線元件121的短邊之方向(Y軸方向)伸長的部分。其中，第2天線元件122的總長度比λ/4更短。
又，第5實施例之天線裝置中的第2天線元件122，具有向垂直於第1天線元件121的面之方向伸長的部分。本例的天線裝置900，具有在向垂直於第1天線元件121的面之方向(X軸方向)伸長後，進一步向平行於第1天線元件121的短邊之方向(Y軸方向)伸長的部分。本例中第2天線元件122的總長度亦比λ/4更短。
此外，第2天線元件122，具有自向Z軸方向伸長之部分的端部向Y軸正方向伸長的部分、與向Y軸負方向伸長的部分。向Y軸正方向伸長的部分與向Y軸負方向伸長的部分的長度，較佳為相同。藉由這樣的構成，能夠設置相對較長的第2天線元件122，並提供小型的天線裝置900。又，亦能夠抑制交叉偏振成分。此外，第2天線元件122作成了分歧出去的T字形，但除此以外亦能夠採用迴路形、折返形、領結形等其他多種形狀。
第29圖是表示本發明的一個實施型態之攜帶終端1000的概要之剖面圖。攜帶終端1000，具備第1至第11實施例之任一天線裝置1100與筐體1002。筐體1002，容置天線裝置1100。天線裝置1100，在筐體1002內部中，電性連接至無線電路等的電路。
又，筐體1002，具有表面1004和背面1006。表面1004，是在攜帶終端1000使用時應該與使用者對向的面。例如在表面1004上，設置有語音通話用的揚聲器、或是顯示資訊的顯示裝置等。
天線裝置1100，以寄生元件1100成為表面1004側之方式來加以配置。藉此，在攜帶終端1000使用時，便能夠減低放射至使用者的電磁波，而能夠改善SAR。
此外，第1至第10實施例之天線裝置，能夠有效地應用至攜帶終端或可穿戴式終端，但用途並不限定於此。本天線裝置，因為具有高FB比之指向性，例如在要安裝至不需要對後方進行放射的壁面或天花板、或是安裝至汽車或產業機器等時也很有效。又，將本天線裝置配置於地板面等來朝天頂方向放射電磁波、或是配置於機體上而自上空向地上放射電磁波的用途中也很有效。又，能夠搭載IC(積體電路)晶片，並應用來作為RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)用的天線。在安裝部為金屬物的情況中特別有效。進一步，因為本天線裝置具有高FB比，所以具有安置於人體等上時的匹配偏差較小之優點。
(第7實施例) 第30圖是表示第7實施例之天線裝置1200的概要之斜視圖。相對於第1實施例至第5實施例之天線裝置皆為對應直線偏振的裝置，第7實施例之天線裝置1200是對應圓形偏振的裝置。此外，第6實施例可在直線偏振外亦對應圓形偏振。天線裝置1200，相對於第1實施例至第6實施例之任一天線裝置，其寄生元件110和第1天線元件121的形狀不同。第2天線元件122的形狀，可與第1實施例至第6實施例之第2天線元件122相同。又，使用頻率亦與第1實施例至第6實施例之天線裝置相同。
本例的寄生元件110，長度(Z軸方向)和寬度(Y軸方向)的任一者皆在使用頻率的波長λ的大約1/2以上。作為一例，寄生元件110的長度和寬度相同，但不限定於這樣的型態。要將天線裝置小型化的情況中是波長的大約1/2的長度，但亦可具有該值以上的長度。又，形狀可為方形亦可為圓形，對於形狀並未加以限定。
本例的第1天線元件121為板狀的導體，在長度方向之外，寬度方向也調整成進行共振的長度。第1天線元件121的長度和寬度，比寄生元件110的長度和寬度更短。第1天線元件121的長度和寬度，可大於波長λ的1/4。第1天線元件121的形狀，可為約略圓形或約略正n邊形(其中，n是4以上的偶數)。圓形中的長度和寬度是指直徑。正n邊形中的長度和寬度是指對向平行設置的2個邊的距離。本例的第1天線元件121的形狀是約略正方形。又，作為一例，在YZ面中，第1天線元件121的中心位置，與寄生元件110的中心位置一致，但並不限定於這樣的型態。
所謂略約圓形或約略正n邊形，除了嚴格的圓形和正n邊形之外，亦包含在Z軸方向的長度與Y軸方向的寬度中具有規定範圍內的差異者。本例中，該差異是±10%以下。本例的第1天線元件121，其Z軸方向的長度比Y軸方向的長度長了5%的程度。
如第30圖所示，若自第1天線元件121的對角進行供電，並調整第1天線元件121的長度與寬度，則會有相位差π/2且彼此正交的電流I1與電流I2在第1天線元件121的長度方向和寬度方向流動。
第31圖是示意性表示電流I1和電流I2之圖。若將與電流I1和電流I2對應的各者的共振頻率標為頻率f1、頻率f2，則會放射出以頻率f1至頻率f2的中心頻率f0作為中心的圓形偏振。若頻率f1與頻率f2接近，則在頻率f0中成為良好的軸比。此外，若自第1天線元件121的另一方的對角進行供電，能夠逆轉圓形偏振的旋轉方向。
第32A圖是表示天線裝置1200的輸入阻抗特性之史密斯圖。第32B圖是表示天線裝置1200的VSWR特性之圖。第33圖是表示天線裝置1200在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
第30圖所示的例子中，寄生元件110，是Z軸方向和Y軸方向的長度皆為85mm的正方形。第1天線元件121，是Z軸方向的長度為61mm，且Y軸方向的長度為58mm的約略正方形。介電體基板124，是Z軸方向的長度為64mm，且Y軸方向的長度為58mm的長方形。介電體基板124的基板厚度為1mm，介電常數為4.3。
介電體基板124的表面上所形成的天線部120與寄生元件110間的距離為5mm。本例的第2天線元件122，具有自供電部123向Z軸方向伸長2mm後再向Y軸方向伸長25mm的倒L形。
藉由這樣的構造，如第32A圖和第32B圖所示，天線部120和寄生元件110電磁耦合，而以中心頻率2GHz進行共振。又，如第33圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。進一步，因為寄生元件110作為反射器來運作，因此能夠將寄生元件110側的放射圖案強度，亦即第30圖的X軸負值側的放射圖案強度作成小於X軸正值側的放射圖案強度。因此，能夠減低SAR。
第34圖是表示第30圖所示的天線裝置1200中，拆除寄生元件110後的天線部120單體的輸入阻抗特性之史密斯圖。天線部120不與寄生元件110電磁耦合，而偏離史密斯圖的中心。
第35A圖是表示第2天線元件122的一例之圖。第2天線元件122，與第30圖所示的例子同樣具有向Z軸方向伸長的部與與向Y軸方向伸長的部分。將向Z軸方向伸長的部分的長度標為L31，並將向Y軸方向伸長的部分的長度標為L32。
第35B圖是表示將第35A圖所示的第2天線元件122的Z軸方向長度L31加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。本例中，Y軸方向的長度L32固定為25mm。在第35B圖中，表示了L31=1mm、2mm、3mm的例子。如第35B圖所示，藉由變更第2天線元件122的Z軸方向的長度L31，能夠對輸入阻抗的電阻成分加以調整。
第35C圖是表示將第35A圖所示的第2天線元件122的Y軸方向長度L32加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。本例中，Z軸方向的長度L31固定為2mm。在第35C圖中，表示了L32=30mm、25mm、20mm的例子。如第35C圖所示，藉由變更第2天線元件122的Y軸方向的長度L32，能夠對輸入阻抗的電抗分量加以調整。
第35D圖是表示將第35A圖所示的第2天線元件122的Y軸方向長度L32加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。本例中，Z軸方向的長度L31固定為2mm。在第35C圖中，表示了L32=25mm、20mm、15mm、10mm的例子。
如第35C圖和第35D圖所示，若縮短第2天線元件122的長度L32，則在史密斯圖的右下區域中，輸入阻抗特性的軌跡成為扭曲圖案狀。因此，藉由縮小第2天線元件122的長度L32，可使天線裝置1200寬頻帶化。
又，如第35C圖所示，在同一長度L32中的輸入阻抗特性的軌跡中，頻率較高者的電抗分量會變小。因此，藉由安裝了串聯的電感器來作為匹配電路，能夠使天線裝置1200寬頻帶化。此外，電感器可為晶片零件，亦可如曲折式電感或圖案線圈等在基板上以圖案來加以構成。
第36A圖是表示將第2天線元件122的Y軸方向長度L32作成10mm，並作為匹配電路而串聯地安裝了12nH的電感器時的輸入阻抗特性之史密斯圖。第36A圖中，作為比較例而以虛線來表示第30圖所示的天線裝置1200的輸入阻抗特性。
第36B圖是表示將第2天線元件122的Y軸方向長度L32作成10mm，並作為匹配電路而串聯地安裝了12nH的電感器時的VSWR特性之圖。第36B圖中，作為比較例而以虛線來表示第30圖所示的天線裝置1200的輸入阻抗特性。如第36A圖和第36B圖所示，藉由調整第2天線元件122的長度，並安裝適當的匹配電路，能夠使天線裝置1200進一步寬頻帶化。
第37圖是表示第1天線元件121在YZ面中的形狀例之圖。除了第1天線元件121的形狀以外，與第30圖所示的天線裝置1200是相同的。其中，伴隨著對第1天線元件121的形狀加以變更，藉由前述手法來對第2天線元件122的Z軸方向的長度L31與Y軸方向的長度L32加以調整。此外，若自第1天線元件121的另一方的對角來進行供電，能夠使圓形偏振的旋轉方向逆轉。
本例的第1天線元件121，在主面(本例中為YZ面)的任一邊上具有缺口140。缺口140，可為矩形，亦可三角形，又亦可為楕圓形或是其他形狀。
缺口140，具有的大小為可在第1天線元件121中產生以相位差π/2彼此正交的2個勵磁模式之程度。缺口140，可設在第1天線元件121的任一邊的中央。缺口140在Y軸方向和Z軸方向中的大小，可為第1天線元件121在Y軸方向和Z軸方向中的大小的1/5以下，亦可為1/10以下。
本例的第1天線元件121，其Y軸方向和Z軸方向的長度皆為58.5mm。本例的缺口140，設於第1天線元件121中的平行於Z軸方向的邊的中央，且在Y軸方向中的長度為9mm，在Z軸方向中的長度為5mm。此外，作為一例而將第1天線元件121的Y軸方向和Z軸方向的長度作成相同，但並不限定於這種型態。若調整缺口140的大小，便能夠產生彼此正交的2個勵磁模式。
第38A圖是表示天線裝置1200中，使用第37圖所示的天線部120時的輸入阻抗特性之史密斯圖。第38B圖是表示該天線裝置的VSWR特性之圖。第38C圖是表示該天線裝置在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
如第38A圖和第38B圖所示，可知即便在第1天線元件121中設有缺口140，仍然會在2GHz進行共振。又，如第38C圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。進一步，因為寄生元件110作為反射器來運作，所以能夠將寄生元件110側的放射圖案強度，亦即第30圖的X軸負值側的放射圖案強度作成小於X軸正值側的放射圖案強度。因此，能夠減低SAR。
第39圖是表示第1天線元件121在YZ面中的形狀例之圖。除了第1天線元件121的形狀以外，與第30圖所示的天線裝置1200是相同的。其中，伴隨著對第1天線元件121的形狀加以變更，藉由前述手法來對第2天線元件122的Z軸方向的長度L31與Y軸方向的長度L32加以調整。此外，若自第1天線元件121的另一方的對角來進行供電，能夠使圓形偏振的旋轉方向逆轉。
本例的第1天線元件121，在主面(本例中為YZ面)的任一邊上具有突起150。突起150，可為矩形，亦可三角形，又亦可為楕圓形或是其他形狀。
突起150，具有的大小為可在第1天線元件121中產生以相位差π/2彼此正交的2個勵磁模式之程度。突起150，可設在第1天線元件121的任一邊的中央。突起150在Y軸方向和Z軸方向中的大小，可為第1天線元件121在Y軸方向和Z軸方向中的大小的1/5以下，亦可為1/10以下。
本例的第1天線元件121，其Y軸方向和Z軸方向的長度皆為58.5mm。本例的突起150，設於第1天線元件121中的平行於Y軸方向的邊的中央，且在Y軸方向中的長度為5mm，在Z軸方向中的長度為9.5mm。此外，作為一例而將第1天線元件121的Y軸方向和Z軸方向的長度作成相同，但並不限定於這種型態。若調整突起150的大小，便能夠產生彼此正交的2個勵磁模式。
第40A圖是表示天線裝置1200中，使用第39圖所示的天線部120時的輸入阻抗特性之史密斯圖。第40B圖是表示該天線裝置的VSWR特性之圖。第40C圖是表示該天線裝置在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
如第40A圖和第40B圖所示，可知即便在第1天線元件121中設有突起150，仍然會在2GHz進行共振。又，如第40C圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。進一步，因為寄生元件110作為反射器來運作，所以能夠將寄生元件110側的放射圖案強度，亦即第30圖的X軸負值側的放射圖案強度作成小於X軸正值側的放射圖案強度。因此，能夠減低SAR。
第41A圖是表示第1天線元件121在YZ面中的形狀例之圖。除了第1天線元件121的形狀以外，與第30圖所示的天線裝置1200是相同的。其中，伴隨著對第1天線元件121的形狀加以變更，藉由前述手法來對第2天線元件122的Z軸方向的長度L31與Y軸方向的長度L32加以調整。又，調整了供電部123的位置。
本例的第1天線元件121，在主面(本例中為YZ面)的任一邊中具有複數個缺口160。缺口160的個數可為偶數。一組缺口160，在第1天線元件121的主面中被設在對向的位置。本例的缺口160，被設在第1天線元綿121的對向的兩個頂點。缺口160，可為矩形，亦可三角形，又亦可為楕圓形或是其他形狀。此外，缺口160，若設於第1天線元件121的另一方的對向的兩個頂點，能夠使圓形偏振的旋轉方向逆轉。
本例中，供電部123，配置於第1天線元件121的任一邊的中央。若自第1天線元件121的中央來進行供電，並對第1天線元件121的長度、寬度及缺口的大小加以調整，便能夠產生彼此正交的2個勵磁模式。
缺口160在Y軸方向和Z軸方向中的大小，可為第1天線元件121在Y軸方向和Z軸方向中的大小的1/5以下，亦可為1/10以下。
本例的第1天線元件121，其Y軸方向和Z軸方向的長度皆為63.5mm。本例的缺口160，是Y軸方向和Z軸方向中的長度皆為11mm的直角三角形。此外，作為一例而將第1天線元件121的Y軸方向和Z軸方向的長度作成相同，但並不限定於這種型態。若對缺口160的大小加以調整，便能夠產生彼此正交的2個勵磁模式。
此外，本例的第2天線元件122，具有Z軸方向的長度為5mm且Y軸方向的長度為26mm的倒L形。其他例子的第2天線元件122，可與第28圖所示的第2天線元件122同樣具有T形的形狀。在此情況下，藉由與前述倒L形相同的手法來調整向Z軸方向伸長的部分的長度與向Y軸方向伸長的部分的長度即可。在供電部123設於第2天線元件122的邊的中點的情況下，藉由使第2天線元件122具有T形的形狀，能夠提高天線部120的左右對稱性。此外，第1實施例至第6實施例之天線裝置中，將第2天線元件122作成倒L形或T形的情況也能夠應用本手法。
第41B圖是示意性表示第41A圖所示的第1天線元件121中的電流I1和電流I2之圖。本例中，第1天線元件121的對角線上有電流I1和電流I2流動。
第42A圖是表示天線裝置1200中，使用第41A圖所示的天線部120時的輸入阻抗特性之史密斯圖。第42B圖是表示該天線裝置的VSWR特性之圖。第42C圖是表示該天線裝置在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
如第42A圖和第42B圖所示，可知即便在第1天線元件121中設有缺口160，仍然會在2GHz進行共振。又，如第42C圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。進一步，因為寄生元件110作為反射器來運作，所以能夠將寄生元件110側的放射圖案強度，亦即第30圖的X軸負值側的放射圖案強度作成小於X軸正值側的放射圖案強度。因此，能夠減低SAR。
第43圖是表示第2天線元件122在YZ面中的形狀例之圖。除了第2天線元件122的形狀以外，與第30圖所示的天線裝置1200是相同的。
第2天線元件122，一端連接至供電部123，另一端連接至第1天線元件121的主面中的未設有供電部123的一邊。第2天線元件122的另一端，可連接至第1天線元件121的主面中的與設有供電部123的邊垂直的一邊。本例的供電部123，被配置於第1天線元件121的主面中的平行於Y軸方向的邊的中央，第2天線元件122的另一端，連接至第1天線元件121的主面中的平行於Z軸方向的邊的中央。
第2天線元件122，自連接於供電部123的一端到連接於第1天線元件121之另一端為止的過程中，使要傳送的訊號的相位延遲3π/2。
第2天線元件122，可具有相對於規定軸呈線對稱的形狀。本例的第2天線元件122，具有相對於Z軸和Y軸的中間之對稱軸呈線對稱的形狀。本例的第2天線元件122的部分177，設於與供電部123對稱的位置。
部分171，自供電部123向Y軸方向伸長。部分176，自部分177向Z軸方向伸長。部分171和部分176被設在對稱的位置處，具有相同的長度。
部分172，自部分171的端部向Z軸方向伸長。部分175，自部分176的端部向Y軸方向伸長。部分172和部分175被設在對稱的位置處，且具有相同的長度。
部分173，自部分172的端部向Y軸方向伸長。部分174，自部分175的端部向Z軸方向伸長。部分173和部分174被設在對稱的位置處，且具有相同的長度。部分173和部分174的端部彼此連接。藉此，形成第2天線元件122。
第44圖是示意性表示第43圖所示的天線部120中，以相位差π/2彼此正交的的電流I之圖。若將與電流I對應的共振頻率標為頻率f，則在頻率f中放射出圓形偏振。
第45A圖是表示使用了第43圖所示的天線部120之天線裝置1200的輸入阻抗特性之史密斯圖。第45B圖是表示在使用了第43圖所示的天線部120之天線裝置1200中，作為匹配電路而串聯地安裝了4.5nH的電感器時的輸入阻抗特性之史密斯圖。如第45A圖和第45B圖所示，該天線裝置中，也能夠使用匹配電路來調整輸入阻抗特性。此外，電感器可為晶片零件，亦可如曲折式電感或圖案線圈等在基板上以圖案來加以構成。
第45C圖是表示第45B圖所示的天線裝置1200的VSWR特性之圖。第45D圖是表示該天線裝置1200在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
如第45B圖和第45C圖所示，可知即便將第2天線元件122作成使要傳送的訊號延遲3π/2的形狀，仍然會在2GHz進行共振。又，如第45D圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。進一步，因為寄生元件110作為反射器來運作，所以能夠將寄生元件110側的放射圖案強度，亦即第30圖的X軸負值側的放射圖案強度作成小於X軸正值側的放射圖案強度。因此，能夠減低SAR。此外，第43圖的例子的第2天線元件122，是在第1天線元件121中自配置有供電部123的邊設置至順時針方向之鄰接邊，但在其他例子中，亦可在第1天線元件121中自配置有供電部123的邊設置至逆時針方向之鄰接邊。在此情況下，第44圖所示的向Y軸方向流動的電流I的方向會反轉。因此，能夠使圓形偏振的旋轉方向逆轉。
第46圖是表示天線部120的其他構成例之圖。本例的第1天線元件121，具有與第43圖的例子中的第1天線元件121相同的形狀。本例的天線部120，具有2個供電部123-1和供電部123-2、以及2個第2天線元件122-1和第2天線元件122-2。
供電部123-1，設於第1天線元件121的任一邊的中點。第2天線元件122-1，連接至供電部123-1。第2天線元件122-1，可如第46圖所示為直線狀，亦可為倒L形或T形，其形狀並未加以限定。
供電部123-2，設於第1天線元件121的邊之中，與設有供電部123-1的邊正交的邊的中點。供電部123-2所施加的訊號，相對於供電部123-1所施加的訊號前進了π/2之相位。第2天線元件122-2，連接至供電部123-2。第2天線元件122-2，具有與第2天線元件122-1相同的形狀和尺寸。
藉由這樣的構成，如第44圖所示，也能夠生成正交的2個勵磁模式。此外，第46圖的例子之供電部123-2和第2天線元件122-2，是設於第1天線元件121中的相對於配置有供電部123-1和第2天線元件122-1的邊之逆時針方向的鄰接邊上，但在其他例子中，亦可設於第1天線元件121中的相對於配置有供電部123-1和第2天線元件122-1的邊之順時針方向的鄰接邊上。或者，供電部123-2所施加的訊號，相對於供電部123-1所施加的訊號亦可延遲了π/2之相位。在此情況下，第44圖所示的電流I的方向會反轉。因此，能夠使圓形偏振的旋轉方向逆轉。
(第8實施例) 第47圖是表示第8實施例之天線裝置1300的概要之斜視圖。第8實施例之天線裝置1300，是對應於圓形偏振的裝置。天線裝置1300，相對於第7實施例之天線裝置1200，進一步具備寄生元件112。本例中，寄生元件110是與第1天線元件121的其中一方主面對向配置的第1寄生元件，而寄生元件112是與第1天線元件121的另一方主面對向配置的第2寄生元件。
在YZ面中，寄生元件112，可小於寄生元件110，亦可小於第1天線元件121。又在YZ面中，寄生元件112的重心位置與第1天線元件121的重心位置可為一致。
在YZ面中，寄生元件112，可具有與第1天線元件121相似的形狀。也就是說，寄生元件112可為約略圓形或約略正n邊形。在第1天線元件121具有突起或缺口的情況下，寄生元件112可亦具有突起或缺口。本例的第1天線元件121，與第41A圖所示的例子同樣地具有缺口160。寄生元件112，在與缺口160對向的位置處具有缺口114。缺口114，可為與缺口160相似的形狀。寄生元件112中，亦可不具有突起或缺口。
寄生元件112與第1天線元件121的距離，可和第1天線元件121與寄生元件110的距離相同。本例的該距離為5mm。
第48圖是表示第47圖所示的天線部120的各構件的尺寸之俯視圖。第48圖中，省略掉介電體基板124。藉由第48圖所示的尺寸，能夠使寄生元件110、第1天線元件121及寄生元件112電磁耦合而達成更進一步的寬頻帶化。
第49A圖是表示第48圖的例子中的天線裝置1300的輸入阻抗特性之史密斯圖。第49B圖是表示第48圖的例子中的天線裝置1300的VSWR特性之圖。第49C圖是表示第48圖的例子中的天線裝置1300在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
如49A圖和第49B圖所示，可知藉由設置寄生元件112，比起第42A圖和第42B圖所示的例子，天線裝置更加寬頻帶化。又，如第49C圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。
(第9實施例) 第50圖是表示第9實施例之天線裝置1400的概要之斜視圖。第9實施例之天線裝置1400，是對應於圓形偏振的裝置。天線裝置1400，相對於第8實施例之天線裝置1300，其寄生元件112的形狀不同。本例中，在第1天線元件121中設有缺口160，但在寄生元件112上未設有對應的缺口。
第51圖是表示第50圖所示的天線部120的各構件的尺寸之俯視圖。第51圖中，省略掉介電體基板124。藉由第51圖所示的尺寸，能夠使寄生元件110、第1天線元件121及寄生元件112電磁耦合而達成更進一步的寬頻帶化。
第52A圖是表示第51圖的例子中的天線裝置1400的輸入阻抗特性之史密斯圖。第52B圖是表示第51圖的例子中的天線裝置1400的VSWR特性之圖。第52C圖是表示第51圖的例子中的天線裝置1400在頻率2GHz中的放射圖案之圖。其中，實線表示XY面的Eθ成分，虛線表示XZ面的Eθ成分。放射圖案以最大值來加以標準化。
如52A圖和第52B圖所示，可知藉由設置寄生元件112，比起第42A圖和第42B圖所示的例子，天線裝置更加寬頻帶化。又，如第52C圖所示，可知該天線裝置作為圓形偏振天線來發揮功能。此外，寄生元件112，亦可應用於第9實施例以外的實施例中。
(第10實施例) 第53圖是表示天線裝置1500的概要之斜視圖。天線裝置1500，是對應於直線偏振的裝置。天線裝置1500中，介電體基板124的厚度為1mm，介電常數為4.3。使用第8圖至第11圖所示的手法，在頻率2GHz中對天線裝置1500加以調諧。
第54A圖是表示第53圖的例子中的天線裝置1500的輸入阻抗特性之史密斯圖。第54B圖是表示第53圖的例子中的天線裝置1500的VSWR特性之圖。第54C圖是表示第53圖的例子中的天線裝置1500在頻率2GHz中的XY面的放射圖案之圖。其中，放射圖案以最大值來加以標準化。
第55圖是表示第10實施例之天線裝置1600的概要之斜視圖。第10實施例之天線裝置1600是對應於直線偏振的裝置。天線裝置1600，相對於天線裝置1500的構成，進一步具備寄生元件112。又，在本例中不使用匹配電路，而是調整各構件的尺寸來取得匹配的效果。寄生元件112，可小於天線部120。
第56A圖是表示第55圖的例子中的天線裝置1600的輸入阻抗特性之史密斯圖。第56B圖是表示第55圖的例子中的天線裝置1600的VSWR特性之圖。第56C圖是表示第55圖的例子中的天線裝置1600在頻率2GHz中的XY面的放射圖案之圖。其中，放射圖案以最大值來加以標準化。如第56A圖和第56B圖所示，可知藉由設置寄生元件112，相較於第54A圖和第54B圖更寬頻帶化。
以上，使用實施型態來說明本發明，但本發明的技術範圍並未限定於上述實施型態中所記載的範圍。本案所屬技術領域中具有通常知識者可明白，上述實施型態中可施加各種變更或改良。由申請專利範圍的記載可明白，施加了這樣的變更或改良的型態也可包含在本發明的技術性範圍中。
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1400、1500、1600‧‧‧天線裝置
110、112‧‧‧寄生元件
114‧‧‧缺口
120‧‧‧天線部
121‧‧‧第1天線元件
122‧‧‧第2天線元件
123‧‧‧供電部
124‧‧‧介電體基板
131‧‧‧串聯電感器
132‧‧‧並聯電感器
140‧‧‧缺口
150‧‧‧突起
160‧‧‧缺口
171、172、173、174、175、176、177‧‧‧部分
1000‧‧‧攜帶終端
1002‧‧‧筐體
1004‧‧‧表面
1006‧‧‧背面
第1圖是表示本發明的一實施型態之天線裝置100的概要之斜視圖。 第2圖是表示第1實施例之天線裝置200的概要之斜視圖。 第3A圖是表示天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第3B圖是表示天線裝置200的VSWR(電壓駐波比)特性之圖。 第3C圖是表示天線裝置200的XY面的放射圖案之圖。 第4圖是表示天線裝置200中，拆除寄生元件110後的天線部120單體的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第5圖是表示第2實施例之天線裝置300的概要之斜視圖。 第6圖是表示第3實施例之天線裝置400的概要之斜視圖。 第7A圖是表示天線裝置300及天線裝置400的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第7B圖是表示天線裝置300及天線裝置400的XY面的放射圖案之圖。 第8圖是表示第2圖所示的天線裝置200中，將第2天線元件122的長度L3加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第9圖是表示將寄生元件110和天線部120的距離D加以改變後，天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第10圖是表示將寄生元件110的寬度W1和第1天線元件121的寬度W2加以改變後，天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第11圖是表示將第1天線元件121的長度L2加以改變後，天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第12圖是表示匹配電路的一例之圖。 第13A圖是表示天線裝置200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第13B圖是表示天線裝置200的VSWR特性之圖。 第13C圖是表示天線裝置200的XY面的放射圖案之圖。 第14圖是表示第4實施例之天線裝置500的概要之斜視圖。 第15A圖是表示天線裝置500的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第15B圖是表示天線裝置500的VSWR特性之圖。 第15C圖是表示天線裝置500的XY面的放射圖案之圖。 第16圖是表示比較例之天線裝置600的概要之斜視圖。 第17A圖是表示天線裝置600的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第17B圖是表示天線裝置600的VSWR特性之圖。 第17C圖是表示天線裝置600的XY面的放射圖案之圖。 第17D圖是表示天線裝置600的XY面的放射圖案之圖。 第17E圖是表示在與第17D圖不同頻率時，天線裝置600的XY面的放射圖案之圖。 第18圖是表示天線裝置600中，將第2天線元件122的長度L31和L32加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第19圖是表示第18圖的第12個輸入阻抗特性之圖。 第20圖是表示已進行調整過之天線裝置700的概要之斜視圖。 第21A圖是表示天線裝置700的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第21B圖是表示天線裝置700的VSWR特性之圖。 第21C圖是表示天線裝置700的XY面的放射圖案之圖。 第22圖是表示第1天線元件121的規定邊中的供電部123和第2天線元件122的位置之概略圖。 第23A圖是表示d=0mm時的放射圖案之圖。 第23B圖是表示d=5mm(d=0.03λ)時的放射圖案之圖。 第23C圖是表示d=12mm(d=0.08λ)時的放射圖案之圖。 第23D圖是表示d=24.5mm時的放射圖案之圖。 第24圖是表示第1天線元件121的規定邊中的供電部123和第2天線元件122的位置之概略圖。 第25A圖是表示第24圖所示的例子中，作成d=12mm時的天線裝置的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第25B圖是表示第24圖所示的例子中，作成d=12mm時的天線裝置的放射圖案之圖。 第26圖是表示第5實施例之天線裝置800的概要之斜視圖。 第27A圖是表示天線裝置800的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第27B圖是表示天線裝置800的VSWR特性之圖。 第27C圖是表示天線裝置800的XY面的放射圖案和XZ面的放射圖案之圖。 第28圖是表示第6實施例之天線裝置900的概要之斜視圖。 第29圖是表示本發明的一個實施型態之攜帶終端1000的概要之剖面圖。 第30圖是表示第7實施例之天線裝置1200的概要之斜視圖。 第31圖是示意性表示電流I1和電流I2之圖。 第32A圖是表示天線裝置1200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第32B圖是表示天線裝置1200的VSWR特性之圖。 第33圖是表示天線裝置1200在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第34圖是表示第30圖所示的天線裝置1200中，拆除寄生元件110後的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第35A圖是表示第2天線元件122的一例之圖。 第35B圖是表示將第35A圖所示的第2天線元件122的Z軸方向長度L31加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第35C圖是表示將第35A圖所示的第2天線元件122的Y軸方向長度L32加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第35D圖是表示將第35A圖所示的第2天線元件122的Y軸方向長度L32加以改變後的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第36A圖是表示將第2天線元件122的Y軸方向長度L32作成10mm，並作為匹配電路而串聯負載了12nH的電感器時的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第36B圖是表示將第2天線元件122的Y軸方向長度L32作成10mm，並作為匹配電路而串聯負載了12nH的電感器時的VSWR特性之圖。 第37圖是表示第1天線元件121在YZ面中的形狀例之圖。 第38A圖是表示天線裝置1200中，使用第37圖所示的天線部120時的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第38B圖是表示該天線裝置的VSWR特性之圖。 第38C圖是表示該天線裝置在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第39圖是表示第1天線元件121在YZ面中的形狀例之圖。 第40A圖是表示天線裝置1200中，使用第39圖所示的天線部120時的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第40B圖是表示該天線裝置的VSWR特性之圖。 第40C圖是表示該天線裝置在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第41A圖是表示第1天線元件121在YZ面中的形狀例之圖。 第41B圖是示意性表示第41A圖所示的第1天線元件121中的電流I1和電流I2之圖。 第42A圖是表示天線裝置1200中，使用第41A圖所示的天線部120時的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第42B圖是表示該天線裝置的VSWR特性之圖。 第42C圖是表示該天線裝置在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第43圖是表示第2天線元件122在YZ面中的形狀例之圖。 第44圖是示意性表示第43圖所示的天線部120中的電流I1之圖。 第45A圖是表示使用了第43圖所示的天線部120之天線裝置1200的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第45B圖是表示在使用了第43圖所示的天線部120之天線裝置1200中，作為匹配電路而串聯地安裝了4.5nH的電感器時的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第45C圖是表示第45B圖所示的天線裝置1200的VSWR特性之圖。 第45D圖是表示該天線裝置1200在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第46圖是表示天線部120的其他構成例之圖。 第47圖是表示第8實施例之天線裝置1300的概要之斜視圖。 第48圖是表示第47圖所示的天線部120的各構件的尺寸之俯視圖。 第49A圖是表示第48圖的例子中的天線裝置1300的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第49B圖是表示第48圖的例子中的天線裝置1300的VSWR特性之圖。 第49C圖是表示第48圖的例子中的天線裝置1300在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第50圖是表示第9實施例之天線裝置1400的概要之斜視圖。 第51圖是表示第50圖所示的天線部120的各構件的尺寸之俯視圖。 第52A圖是表示第51圖的例子中的天線裝置1400的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第52B圖是表示第51圖的例子中的天線裝置1400的VSWR特性之圖。 第52C圖是表示第51圖的例子中的天線裝置1400在頻率2GHz中的XY面和XZ面的放射圖案之圖。 第53圖是表示第10實施例之天線裝置1500的概要之斜視圖。 第54A圖是表示第53圖的例子中的天線裝置1500的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第54B圖是表示第53圖的例子中的天線裝置1500的VSWR特性之圖。 第54C圖是表示第53圖的例子中的天線裝置1500在頻率2GHz中的XY面的放射圖案之圖。 第55圖是表示第10實施例之天線裝置1600的概要之斜視圖。 第56A圖是表示第55圖的例子中的天線裝置1600的輸入阻抗特性之史密斯圖。 第56B圖是表示第55圖的例子中的天線裝置1600的VSWR特性之圖。 第56C圖是表示第55圖的例子中的天線裝置1600在頻率2GHz中的XY面的放射圖案之圖。
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Claims (19)

  1. 一種天線裝置，其具備： 天線部，其具有供電部、板狀的第1天線元件、及寬度比前述第1天線元件小的第2天線元件；以及，板狀的寄生元件，其與前述天線部對向配置；並且，前述寄生元件，具有使用頻率的波長的大約1/2以上的長度；前述第2天線元件的長度，比使用頻率的波長的1/4更短；前述天線部和前述寄生元件具有能夠進行電磁耦合的間隔，並且以前述使用頻率進行共振。
  2. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第1天線元件的長度，比前述寄生元件的長度更短。
  3. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件為線狀。
  4. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件，其位置自前述第1天線元件的短邊的中央算起的距離，在使用頻率的波長的0.08倍以內，且經由前述供電部來連接至該邊。
  5. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件，位於距離前述第1天線元件的短邊的中央比距離該短邊的端部更近的位置處，且經由前述供電部來連接至該邊。
  6. 如請求項3所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件，具有自經由前述供電部來與前述第1天線元件連接的連接點，向平行於前述第1天線元件的長邊之方向伸長的部分。
  7. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述天線部，其全體被配置在與前述寄生元件對向的區域內。
  8. 如請求項4所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件，具有向垂直於前述寄生元件中的與前述天線部對向之面的方向伸長的部分。
  9. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件，相對於前述第1天線元件的角度是可變的。
  10. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第1天線元件，為前述第2天線元件的接地。
  11. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述第1天線元件被構成在介電體基板上。
  12. 如請求項11所述之天線裝置，其中，前述介電體基板是設有電路之電路基板； 前述第1天線元件為前述電路和前述第2天線元件的接地。
  13. 如請求項11所述之天線裝置，其中，前述介電體基板中，在與設有前述第1天線元件之面為相反側的面上，設有前述寄生元件。
  14. 如請求項1所述之天線裝置，其中，前述寄生元件，具有使用頻率的波長的大約1/2以上的寬度； 前述第1天線元件的長度和寬度，比前述寄生元件的長度和寬度更短，並且大於使用頻率的波長的1/4。
  15. 如請求項14所述之天線裝置，其中，前述第1天線元件的主面的形狀，為約略圓形或約略正n邊形，其中n為偶數。
  16. 如請求項15所述之天線裝置，其中，前述第1天線元件，其主面的任一邊上具有突起或缺口。
  17. 如請求項15所述之天線裝置，其中，前述第2天線元件，一端連接至前述供電部，另一端連接至前述第1天線元件的主面上的未設有前述供電部的一邊，並且使自前述一端傳送至前述另一端的訊號的相位延遲3π/2。
  18. 如請求項1所述之天線裝置，其中具備： 第1前述寄生元件，其與前述第1天線元件的其中一方的主面對向配置；及， 第2前述寄生元件，其與前述第1天線元件的另一方的主面對向配置。
  19. 一種攜帶終端，其具備請求項1至18中任一項所述的天線裝置。
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