本發明涉及一種多天線以及具備該多天線的無線裝置(例如便攜式電話等便攜式無線機)。
背景技術:
近年來,一種分集天線、MIMO之類的具備多個天線的多天線無線技術逐漸普及,并且尋求一種提高多天線的隔離度的技術。另外,隨著便攜式設備的小型化,要求搭載于便攜式電話、便攜式設備等無線裝置的天線小型化。
作為提高隔離度的技術,在非專利文獻1中報告了如下一種方法:與現有技術的圖12A相比,如圖12B所示那樣在天線元件(偶極)A、B之間新配置無饋電元件C,由此生成添加的耦合路徑來產生抵消電流。
另外,作為提高隔離度的另一種技術,在專利文獻1中提出了一種如圖13所示那樣具備天線單元120、130、耦合導體線140以及接地導電線150的天線。在此,報告了如下一種方法:通過設置耦合導體線140和接地導體線150,來減少由天線單元120、130激勵的諧振模式的干擾。
或者,作為減少空間損耗的同時提高隔離度的技術,在專利文獻2中提出一種如圖14所示那樣使饋電元件510、520與無饋電元件530以非接觸的方式進行耦合而實現了多頻化的天線。具體地說,在專利文獻2中報告了一種使無饋電元件進行電容耦合的方法。
非專利文獻1:A.C.K.Mak,et al.,“Isolation Enhancement Between Two Closely Packed Antennas,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.56,no.11,Nov.2008,pp.3411-3419
專利文獻1:日本特開2013-214953號公報
專利文獻2:日本特開2013-223125號公報
技術實現要素:
發明要解決的問題
然而,在上述非專利文獻1的結構中,如圖12B所示,除天線元件A、B以外,還需要無饋電元件C,從而部件個數增多,因此有可能損害安裝性。
并且,如圖13所示的上述專利文獻1那樣,為了減少由天線單元120、130激勵的諧振模式的干擾,需要設置耦合導體線140和接地導體線150,從而部件個數增多,因此有可能損害安裝性。
另一方面,如圖14所示,在如上述專利文獻2那樣的使作為輻射導體的無饋電元件(輻射導體)530與饋電元件510進行電容耦合的饋電方式中,饋電元件和無饋電元件的配置、形狀等的限制多。因此,有可能因制造上的誤差等導致輻射導體與電容板的相對位置關系、例如間隔LG、間隔LA、LB、LC、LF等相對于設計值偏離而電容值大幅地變化,從而無法取得阻抗匹配。另外,由于使用的振動等導致無饋電元件與饋電元件的相對位置關系變化也有可能發生同樣的情況。這樣,如果通過電容耦合,則針對饋電元件與無饋電元件的位置偏離的魯棒性低。
因此,本發明鑒于上述情形,目的在于提供一種不損害安裝性和位置魯棒性就能夠得到高隔離度的多天線以及具備該多天線的無線裝置。
用于解決問題的方案
為了實現上述目的,本發明提供一種多天線,具備:接地平面;第一饋電點;第二饋電點,其與所述第一饋電點不同;第一饋電元件,其與所述第一饋電點連接;第二饋電元件,其與所述第二饋電點連接且產生抵消電流;以及輻射元件,其通過與所述第一饋電元件和所述第二饋電元件進行電磁場耦合而被饋電,從而作為輻射導體發揮功能。
發明的效果
不損害安裝性和位置魯棒性就能夠得到高隔離度。
附圖說明
圖1是示出本發明的一個實施方式的天線裝置的解析模型的一例的立體圖。
圖2是圖1的主要部分的放大圖。
圖3A是圖1的天線裝置的YZ方向的沿A-A’剖開的剖視圖。
圖3B是圖1的天線裝置的YZ方向的沿B-B’剖開的剖視圖。
圖3C是圖1的天線裝置的YZ方向的沿C-C’剖開的剖視圖。
圖4是示出圖1的天線的電流的流動的圖。
圖5A是示出圖1的天線裝置的匹配特性S11的圖。
圖5B是示出圖1的天線裝置的隔離度特性S21的圖。
圖6A是示出本發明的其它實施方式的天線裝置的解析模型的一例的立體圖。
圖6B是對無線裝置安裝了圖6A所示的天線裝置后的俯視圖。
圖7A是示出圖6A的天線裝置的匹配特性S11的圖。
圖7B是示出圖6A的天線裝置的隔離度特性S21的圖。
圖8是示出本發明的其它實施方式的天線裝置的解析模型的一例的立體圖。
圖9A是圖8的天線裝置的YZ方向的沿A-A’剖開的剖視圖。
圖9B是圖8的天線裝置的YZ方向的沿B-B’剖開的剖視圖。
圖9C是圖8的天線裝置的YZ方向的沿C-C’剖開的剖視圖。
圖10是示出本發明的另一其它實施方式的天線裝置的解析模型的一例的立體圖。
圖11A是圖10的天線裝置的YZ方向的沿A-A’剖開的剖視圖。
圖11B是圖10的天線裝置的YZ方向的沿B-B’剖開的剖視圖。
圖11C是圖10的天線裝置的YZ方向的沿C-C’剖開的剖視圖。
圖12A是現有技術中的天線裝置的一例的俯視圖。
圖12B是現有例1中的天線裝置的一例的俯視圖。
圖13是現有例2中的天線裝置的一例的俯視圖。
圖14是現有例3中的天線裝置的一例的俯視圖。
具體實施方式
<第一實施方式>
圖1是示出用于對作為本發明的第一實施方式的天線裝置1的動作進行解析的計算機上的模擬模型的立體圖。作為電磁場模擬器,使用了Microwave Studio(注冊商標)(CST公司)。
天線裝置1具備第一饋電點11、第二饋電點21、接地平面70、第一饋電元件10、第二饋電元件20、第一輻射元件30以及第二輻射元件40。第一饋電元件10是針對第一輻射元件30單體的饋電部位,第二饋電元件20是針對第二輻射元件40單體的饋電部位,第一饋電元件10和第二饋電元件20各自不是作為天線裝置1的饋電部位。作為天線裝置1的饋電部位是第一饋電點11和第二饋電點21這兩個,天線裝置1為多天線。
第一饋電點11和第二饋電點21是與利用了接地平面70的規定的傳輸線路、饋電線等相連接的饋電部位。作為規定的傳輸線路的具體例,能夠例舉微帶線、帶線、帶接地平面的共面波導(在與導體面相反一側的表面配置有接地平面的共面波導)等。作為饋電線,能夠例舉饋電線、同軸電纜。
在本實施方式中,第一饋電點11和第二饋電點21例如在接地平面70的外緣部71的中央部的附近,且通過以中央部為軸形成對稱形狀的方式設置于與接地平面70不同的面。
接地平面70被兩個基板即第一基板80和第二基板90夾在中間。第一基板80和第二基板90分別具備以接地平面70為接地基準的饋電點11、21。在圖1的情況下,接地平面70是在被基板80和基板90夾在中間的內層形成的部位,但是不限于此。在本實施方式中,在第一基板80(前側)配置有第一饋電元件10和第二輻射元件40,在第二基板90(里側)配置有第二饋電元件20和第一輻射元件30。
圖2是圖1的天線裝置1的主要部分的放大圖。第一饋電元件10是與以接地平面70為接地基準的第一饋電點11連接的導體,第二饋電元件20是與以接地平面70為接地基準的第二饋電點21連接的導體。
如圖2所示,第一饋電元件10是與輻射元件30分離規定距離地配置的導體,第二饋電元件20是與輻射元件40分離規定距離地配置的導體。在本實施方式中,第一饋電元件10以與輻射元件30隔開具有平行于Z軸的方向分量的間隔的方式配置,即以分離相當于接地平面70和基板80、90的厚度的方式配置,第二饋電元件20以與輻射元件40隔開具有平行于Z軸的方向分量的間隔的方式配置,即以分離相當于接地平面70和基板80、90的厚度的方式配置。但是,饋電元件10、20、輻射元件30、40以及接地平面70在平行于Z軸的高度方向上的各位置既可以如圖2那樣全部相同,或者也可以只有一部分相同,或者也可以互不相同。
第一饋電元件10經由第一饋電點11例如與要安裝的饋電電路86(例如未圖示的IC芯片等集成電路)連接,第二饋電元件20經由第二饋電點21例如與要安裝的饋電電路86(例如未圖示的IC芯片等集成電路)連接。饋電電路86例如既可以集中地安裝于第一基板80(圖2的前側)或第二基板90(圖2的里側)中的任一方,也可以在第一基板80和第二基板90這兩方分別安裝與饋電元件10、20對應的饋電電路。或者,還可以將饋電電路86配置于基板80、90之外,通過布線與天線裝置1的饋電點11、21連接。也可以是,饋電電路86至少包含開關元件或與開關元件85連接,并且經由上述的不同的多種傳輸線路、饋電線而與第一饋電點11和第二饋電點21連接。
在此,基板80也可以具有具備用于將上述開關元件85與饋電點11連接的帶狀導體84的傳輸線路。帶狀導體84例如是以與接地平面70將基板80夾在中間的方式形成于基板80的表面(內表面)的信號線。同樣地,基板90也可以具有具備用于將開關元件85與饋電點21連接的帶狀導體94的傳輸線路。帶狀導體94例如是以與接地平面70將基板90夾在中間的方式形成于基板90的表面(內表面)的信號線。
開關元件85是用于將第一饋電元件10和第二饋電元件20中的某一方擇一地選擇出并連接到饋電電路86的元件。開關元件85配置于基板80、90中的任一方且與饋電電路86連接。在要使第一饋電元件10激勵的情況下,利用開關元件85使饋電電路86連接到與第一饋電元件10的饋電點側端部16連接的饋電點11,并且將與第二饋電元件20連接的饋電點21設為開放端。在要使第二饋電元件20激勵的情況下,利用開關元件85使饋電電路86連接到與第二饋電元件20的饋電點側端部26連接的饋電點21,并且將與第一饋電元件10的饋電點側端部16連接的饋電點11設為開放端。這樣,能夠利用開關元件85來互補地在基于第一饋電元件10的激勵與基于第二饋電元件20的激勵之間進行切換。
在饋電電路86中,設定為由饋電點11和饋電點21以不同的匹配的空間、頻率、偏振波面、時間等特性進行激勵,并且利用開關元件85按照該設定進行切換,由此天線裝置1能夠實現分集的功能。因而,天線裝置1能夠始終選擇采用通信狀態更加良好的天線的電波。
通過利用多個輻射元件30、40,易于實施多頻帶化、寬帶化、指向性控制等。另外,也可以將多個天線搭載于一個無線裝置(無線通信裝置)。或者,輻射元件也可以由第一饋電元件10和第二饋電元件20共用。
天線裝置1通過具備兩個饋電點11、21而能夠作為MIMO(Multiple Input Multiple Output:多入多出)天線發揮功能。另外,即使通過上述兩個饋電點11、21激勵了第一饋電元件和第二饋電元件這兩方,天線裝置1也能夠將第一饋電點11與第二饋電點21之間的隔離度保持得高。
在此,饋電元件10、20和輻射元件30、40在本實施方式的情況下如圖2所示那樣設置在基板80、90的表面,但是也可以設置在基板80、90的內部。例如,將構成為包含饋電元件10、20和與饋電元件10、20接觸的介質的貼片部件安裝于基板80或/和90。由此,能夠容易地將與介質接觸的饋電元件10、20安裝于基板80、90。
基板80、90是以電介質、磁性體或者電介質與磁性體的混合物為基材的基板。作為電介質的具體例,能夠例舉樹脂、玻璃、玻璃陶瓷、LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramics:低溫共燒陶瓷)以及氧化鋁等。作為電介質與磁性體的混合物的具體例,只要具有含Fe、Ni、Co等過渡元素、Sm、Nd等稀土元素的金屬和氧化物中的任一種即可,例如能夠例舉六方晶系鐵氧體、尖晶石系鐵氧體(Mn-Zn系鐵氧體、Ni-Zn系鐵氧體等)、石榴石系鐵氧體、坡莫合金、鐵硅鋁合金(注冊商標)等。
或者,在輻射元件30、40設置于智能手機(無線裝置)等的外罩玻璃的表面的情況下,將銅、銀等導體糊劑涂在外罩玻璃的表面并燒制而形成輻射元件30、40即可。作為此時的導體糊劑,優選利用能夠以不會使利用于外罩玻璃的化學強化玻璃的強化變差的程度的溫度進行燒制的能夠低溫燒制的導體糊劑。另外,為了防止氧化造成的導體的劣化,也可以實施鍍處理等。另外,也可以對外罩玻璃實施裝飾印刷,還可以在裝飾印刷的部分形成導體。另外,在以隱藏布線等為目的而在外罩玻璃的周緣形成了黑色隱藏膜的情況下,也可以在黑色隱藏膜上形成輻射元件30、40。
圖3A~圖3C示出圖1和圖2的天線裝置1的主要部分的YZ軸方向的剖視圖。詳細地說,圖3A示出圖2所示的天線裝置1的沿A-A’剖開的剖面,圖3B示出圖2所示的天線裝置1的沿B-B’剖開的剖面,圖3C示出圖2所示的天線裝置1的沿C-C’剖開的剖面。在圖1~圖3C所示的本實施方式中,第一饋電元件10與第一輻射元件30在以平行于Z軸的方向俯視時重疊,第二饋電元件20與第二輻射元件40在以平行于Z軸的方向俯視時重疊。但是,如果第一饋電元件10與第一輻射元件30之間分離能夠以非接觸的方式進行饋電的距離,第二饋電元件20與第二輻射元件40之間分離能夠以非接觸的方式進行饋電的距離,則也可以在以平行于Z軸的方向俯視時并不必須重疊。或者,也可以在以平行于X軸的方向或平行于Y軸的方向等任意的方向俯視時重疊。饋電元件、輻射元件的其它配置結構作為不同的實施方式在后面記述。
第一饋電元件10是與以接地平面70為接地基準的饋電點11連接的饋電元件的一例。第一饋電元件10是能夠與第一輻射元件30以非接觸的方式高頻耦合從而對第一輻射元件30饋電的導體。第二饋電元件20是與以接地平面70為接地基準的饋電點21連接的饋電元件的一例。第二饋電元件20是能夠與輻射元件40以非接觸的方式高頻耦合從而對輻射元件40饋電的導體。
第一饋電元件和第二饋電元件10、20例如是以饋電元件10、20的至少一部分與接地平面70在接地平面70的法線方向上的俯視時不重疊的方式配置的線狀的導體。在圖1的情況下,接地平面70的法線方向是平行于Z軸的方向。
第一饋電元件10具備饋電點連接部13和前端部12,第二饋電元件20具備饋電點連接部23和前端部22。饋電點連接部13與前端部12之間具有彎折部14,饋電點連接部13與前端部12之間形成具有90°角度的連接形狀,饋電點連接部23與前端部22之間具有彎折部24,饋電點連接部23與前端部22之間形成具有90°角度的連接形狀。
第一饋電元件10和第二饋電元件20是具有線狀的導體部分的線狀導體。饋電點連接部13例如以饋電點11為起點先向遠離平行于XY平面的接地平面70的外緣部71的方向延伸至彎折部14,饋電點連接部23例如以饋電點21為起點先向遠離平行于XY平面的接地平面70的外緣部71的方向延伸至彎折部24。前端部12是從彎折部14起延伸至端部15的線狀導體,前端部22是從彎折部24起延伸至端部25的線狀導體。
圖1和圖2中例示出向與接地平面70平行且與外緣部71呈直角的方向延伸的饋電元件10、20的饋電點連接部13、23。在圖1的情況下,與接地平面70平行且與外緣部71呈直角的方向是平行于Y軸的方向。彎折部14是延伸方向從與外緣部71呈直角的方向(Y軸方向)向端部15方向變化的部分,彎折部24是延伸方向從與外緣部71呈直角的方向(Y軸方向)向端部25方向(X軸方向)變化的部分。
并且,饋電元件10的前端部12沿著遠離彎折部14且與X軸方向平行的方向朝向端部15延伸,饋電元件20的前端部22沿著遠離彎折部24且與X軸方向平行的方向朝向端部25延伸。在圖1的情況下,第一饋電元件10與第二饋電元件20在左右方向和厚度方向上點對稱。
圖1中例示出配置在XY平面內的L字形的兩個饋電元件10、20,但是饋電元件10、20也可以是彎折部14、24的角度不為90°的形狀,饋電元件10、20也可以是曲線狀、直線狀等其它形狀。另外,饋電元件10、20也可以是具有在基板80、90的XY平面內延伸的導體部分和在與XY平面不同的平面內(基板內表面或內部)延伸的導體部分的導體。
第一輻射元件30與第一饋電元件10分離地配置,是通過與第一饋電元件10進行電磁場耦合(電磁場諧振耦合)而被饋電從而作為輻射導體發揮功能的輻射元件的一例。即,第一輻射元件30通過第一饋電元件10進行諧振而被饋電,從而作為輻射導體發揮功能。
第一輻射元件30是具有以非接觸的方式從第一饋電元件10接受饋電的饋電部50的線狀導體。在圖1~圖3C中,第一輻射元件30與第一饋電元件10以分離彼此能夠進行電磁場耦合的距離的方式配置。
在圖1~圖3C所示的實施方式中,第一輻射元件30是折線狀的導體,具備:第一平行部32,其是從端部31起延伸至彎折部35的部位;傾斜部33,其從彎折部35以遠離第一平行部32的方式延伸至彎折部36;以及第二平行部34,其是從彎折部36起延伸至端部37的部位。第二平行部34以與第二饋電元件20的前端部22靠近且平行的方式延伸。
具體地說,輻射元件30為具有兩個彎折部35、36的連接形狀,傾斜部33與第一平行部32之間通過彎折部35改變延伸方向。作為傾斜部33,從以規定的角度彎曲的彎折部35起朝向彎折部36沿著遠離接地平面70和饋電元件10的方向延伸。作為第二平行部34,從彎折部36起朝向作為另一個開放端的端部37以與第二饋電元件20的前端部22靠近且平行的方式延伸。詳細地說,第一輻射元件30包括第二平行部34,該第二平行部34在第二饋電元件20的前端部22的附近且比第二饋電元件20更遠離接地平面70的位置延伸。并且,上述第二平行部34包括在沒有配置第二饋電元件20的部分延伸的部分,即包括相對于第一饋電元件10長出的、沿著接地平面70的外緣部71向與第一平行部32相反的一側延伸的延伸部39(參照圖1)。
另外,同樣地,輻射元件40為具有兩個彎折部45、46的連接形狀,傾斜部43與第一平行部42之間通過彎折部45改變延伸方向。作為傾斜部43,從以規定的角度彎曲的彎折部45起朝向彎折部46沿著遠離接地平面70和饋電元件20的方向延伸。作為第二平行部44,從彎折部46起朝向作為另一個開放端的端部47以與第一饋電元件10的前端部12靠近且平行的方式延伸。并且,上述第二平行部44包括相對于第二饋電元件20長出的、沿著接地平面70的外緣部71向與第一平行部42相反的一側延伸的延伸部49(參照圖1)。
此外,第一饋電元件10的前端部12與第二輻射元件40的第二平行部44的一部分或全部平行且靠近地配置。即使第一饋電元件10與第二輻射元件40進行電容耦合、電磁場耦合,強度也大幅地小于第一饋電元件10與第一輻射元件30的電磁場耦合的強度。
如上述那樣,輻射元件30、40例如是具有配置于接地平面70的外緣部71的外側的線狀的輻射導體部分的線狀導體。輻射元件30例如具有導體部分(第一平行部)32,該導體部分(第一平行部)32在相對于外緣部71與接地平面70相反的一側,以與外緣部71相距規定的最短距離的狀態沿與外緣部71平行的方向延伸。例如,規定的最短距離是指,在將輻射元件30的基本模式的諧振頻率下的真空中的波長設為λ0的情況下,饋電部50與作為饋電點11的接地基準的接地平面70的外緣部71之間的最短距離為0.0034λ0以上且0.21λ0以下。在圖1的情況下,與外緣部71平行的方向是平行于X軸的方向。輻射元件30具有沿著外緣部71的第一平行部32,由此例如天線裝置1的位置魯棒性提高。
圖1中例示出配置在XY平面內的折線狀的輻射元件30,但是輻射元件30也可以是曲線、直線、L字形等其它形狀。另外,輻射元件30也可以是具有在XY平面內延伸的導體部分和在與XY平面不同的平面內延伸的導體部分的導體。
輻射元件40具有與輻射元件30的形狀相同或同樣的形狀即可,因此簡略其詳細結構的說明。輻射元件40是具有一個端部41和另一個端部47并且從端部41至端部47以通過彎折部45、46彎折兩次的方式延伸的折線狀的天線導體。輻射元件40例如具有導體部分(第一平行部)42,該導體部分(第一平行部)42在相對于外緣部71與接地平面70相反的一側,以與外緣部71相距規定的最短距離的狀態沿與外緣部71平行的方向延伸。同樣地,輻射元件40還具有傾斜部43和第二平行部44。這樣構成的第二輻射元件40通過第二饋電元件20進行諧振來與第二饋電元件20進行電磁場耦合而被饋電,從而作為輻射導體發揮功能。
第一輻射元件30和第二輻射元件40是沿互不相同的方向延伸的導體,是從饋電元件10、20起向彼此遠離的方向延伸的導體。此時,當配置為以平行于Z軸的方向俯視時輻射元件30與輻射元件40交叉時,能夠減少天線裝置1的安裝面積。輻射元件30與輻射元件40在圖1的情況下是配置在互不相同的XY平面內的導體,但是也可以是配置在彼此相同的平面內的導體。另外,輻射元件30和輻射元件40在圖1的情況下位于一條直線上,但是也可以位于互不相同的直線上。例如,也可以是,在以平行于Z軸的方向俯視時,在圖1的情況下,輻射元件30和輻射元件40配置在相對于饋電元件10的端部15離接地平面70遠的一側和離接地平面70近的一側。
饋電元件10與輻射元件30以及饋電元件20與輻射元件40例如以分離彼此能夠進行電磁場耦合的距離的方式配置。在饋電部50經由饋電元件10通過電磁場耦合而以非接觸的方式對輻射元件30進行饋電。輻射元件30通過這樣被饋電而作為天線的輻射導體發揮功能。如圖1所示,在輻射元件30是將兩點之間連結的線狀導體的情況下,在輻射元件30上形成與半波長偶極天線同樣的諧振電流(分布)。即,輻射元件30作為以規定頻率的半波長進行諧振的偶極天線發揮功能(以下稱為偶極模式)。另外,輻射元件也可以是環狀導體。在輻射元件是環狀導體的情況下,在輻射元件上形成與環形天線同樣的諧振電流(分布)。即,輻射元件作為以規定頻率的一個波長進行諧振的環形天線發揮功能(以下稱為環形模式)。此外,在饋電部60經由饋電元件20通過電磁場耦合而以非接觸的方式對輻射元件40進行饋電,由于輻射元件40與輻射元件30相同,因此省略其詳細內容的說明。
電磁場耦合是利用了電磁場的共振現象的耦合,例如在非專利文獻(A.Kurs,et al,“Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances,”Science Express,Vol.317,No.5834,pp.83-86,Jul.2007.)中公開。電磁場耦合也被稱為電磁場諧振耦合或電磁場共振耦合,是如下一種技術:當使以相同頻率諧振的諧振器相互接近并使一方的諧振器諧振時,經由在諧振器之間產生的近場(非輻射場區域)的耦合來向另一方的諧振器傳輸能量。另外,電磁場耦合是指除了靜電電容耦合、利用電磁感應的耦合以外的利用高頻的電場和磁場的耦合。此外,此處的除了靜電電容耦合、利用電磁感應的耦合以外并不是指完全沒有這些耦合,而是指這些耦合小到不產生影響的程度。
通過使饋電元件10、20與輻射元件30、40進行電磁場耦合,能夠得到抗沖擊性強的構造。即,通過利用電磁場耦合,不使饋電元件10、20與輻射元件30、40物理接觸就能夠使用饋電元件10、20對輻射元件30、40饋電,因此能夠得到與需要物理接觸的接觸饋電方式相比抗沖擊性強的構造。
另外,與通過靜電電容耦合進行饋電的情況相比,在通過電磁場耦合來進行饋電的情況下,針對饋電元件10、20與輻射元件30、40的相距距離(耦合距離)的變化,輻射元件30、40在動作頻率下的動作增益(天線增益)更難以降低。在此,動作增益是指通過天線的輻射效率×回波損耗而計算出的量,是被定義為針對輸入電力的天線的效率的量。因而,通過使饋電元件10、20與輻射元件30、40進行電磁場耦合,能夠提高決定饋電元件10、20和輻射元件30、40的配置位置的自由度,還能夠提高位置魯棒性。
最近,出于對手的適應度的考慮、為了提高顯示器的視覺確認性和/或防止由來自外因的壓力造成的破壞,提出了一種能夠使顯示器、主體整體向曲面變形/彎曲規定量那樣具有柔軟性的便攜式設備(無線裝置)。關于搭載于這種便攜式設備的天線,期望的是能夠在內部補償外部要因引起的變化的位置魯棒性高的構造,使得即使在某種程度彎曲的情況下也能夠發送和接收。
此外,位置魯棒性高是指即使饋電元件10、20和輻射元件30、40的配置位置等偏離,對輻射元件30、40的動作增益的影響也低。另外,決定饋電元件10、20和輻射元件30、40的配置位置的自由度高,因此在能夠容易地縮小設置天線裝置1所需要的空間這一點上是有利的。另外,通過利用電磁場耦合,不構成電容板等多余的部件也能夠使用饋電元件10、20對輻射元件30、40饋電,因此與利用靜電電容耦合進行饋電的情況相比,能夠通過簡易的結構實現饋電。
另外,在圖1的情況下,作為饋電元件10對輻射元件30饋電的部位的饋電部50位于輻射元件30的一個端部31與另一個端部37之間的中央部38以外的部位(中央部38與端部31之間的部位)。這樣,通過使饋電部50位于輻射元件30的、成為輻射元件30的基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分(中央部38)以外的部位,能夠容易地取得天線裝置1的阻抗匹配。
饋電部50是以輻射元件30與饋電元件10最接近的、輻射元件30的導體部分中的與饋電點11最近的部分定義的部位。
在偶極模式的情況下,輻射元件30的阻抗隨著從輻射元件30的中央部38向端部31或端部37的方向離開而變高。在電磁場耦合中以高阻抗耦合的情況下,即使饋電元件10與輻射元件30之間的阻抗稍微變化,如果以固定以上的高阻抗進行耦合,則對阻抗匹配的影響也小。由此,為了容易地取得匹配,輻射元件30的饋電部50優選位于輻射元件30的高阻抗的部分。
例如為了容易地取得天線裝置1的阻抗匹配,饋電部50優選位于輻射元件30的、與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分(中央部38)相距輻射元件30的全長的1/8以上(優選為1/6以上,進一步優選為1/4以上)的距離的部位。在圖1的情況下,輻射元件30的全長與輻射元件40的全長L40相同,饋電部50相對于中央部38位于端部31側。
作為第二饋電元件20對第二輻射元件40饋電的部位的饋電部60是對輻射元件40饋電的部位,由于具有與輻射元件30相同的功能即可,因此省略其詳細結構的說明。
此外,在輻射元件的基本模式的諧振是環形模式的情況下,饋電部50、60優選位于輻射元件的、與成為基本模式的諧振頻率下的最高阻抗的部分相距環的內周側的周長的3/16以下(優選為1/8以下,進一步優選為1/16以下)的距離的范圍內的部位。
另外,在將饋電元件10、20的產生諧振的基本模式的電長度設為Le10和Le20、將輻射元件30、40的產生諧振的基本模式的電長度設為Le30和Le40、將輻射元件30、40的基本模式的諧振頻率f1下的饋電元件10、20或輻射元件30、40上的波長設為λ時,Le10、Le20優選為(3/8)×λ以下,并且,在輻射元件30的諧振的基本模式是偶極模式的情況下,Le30、Le40優選為(3/8)×λ以上且(5/8)×λ以下,在輻射元件30、40的諧振的基本模式是環形模式的情況下,Le30、Le40優選為(7/8)×λ以上且(9/8)×λ以下。
上述Le10、Le20優選為(3/8)×λ以下。另外,在想要對包括有無接地平面70在內的饋電元件10、20的形狀賦予自由度的情況下,上述Le10、Le20更優選為(1/8)×λ以上且(3/8)×λ以下,特別優選為(3/16)×λ以上且(5/16)×λ以下。如果Le20在該范圍內,則饋電元件10、20以輻射元件30、40的設計頻率(諧振頻率f1)良好地進行諧振,因此饋電元件10、20與輻射元件30、40不依賴于天線裝置1的接地平面70而進行共振,獲得良好的電磁場耦合,從而是優選的。
另外,在以使外緣部71沿著輻射元件30、40的方式形成接地平面70的情況下,饋電元件10、20通過與外緣部71的相互作用,能夠在饋電元件10、20和接地平面上形成諧振電流(分布),并且與輻射元件30、40共振來進行電磁場耦合。因此,饋電元件10、20的電長度Le10、Le20的下限值沒有特別地限定,只要是饋電元件10、20能夠與輻射元件30、40以物理方式進行電磁場耦合的程度的長度即可。另外,實現了電磁場耦合是指取得了匹配。另外,在該情況下,不需要與輻射元件30、40的諧振頻率相匹配地設計饋電元件10、20的電長度,能夠將饋電元件10、20作為輻射導體而自由地設計,因此能夠容易地實現天線裝置1的多頻化(多頻帶化)。例如,也可以是,饋電元件10和輻射元件30具有互不相同的諧振頻率,饋電元件20與輻射元件40具有互不相同的諧振頻率。此外,接地平面70的外緣部71的沿著輻射元件30、40的長度和饋電元件10、20的電長度合計為設計頻率(諧振頻率f11)的(1/4)×λ以上的長度即可。
此外,在不包括匹配電路等的情況下,在將輻射元件的基本模式的諧振頻率下的真空中的電波的波長設為λ0、將因安裝的環境產生的縮短效應的縮短率設為k1時,通過λg1=λ0×k1來決定饋電元件10、20的物理長度L10、L20。在此,k1是根據饋電元件20的環境的有效相對介電常數(εr1)和有效相對磁導率(μr1)等設置有饋電元件的電介質基材等介質(環境)的相對介電常數、相對磁導率、以及厚度、諧振頻率等計算出的值。即,L20為(3/8)×λg1以下。饋電元件10、20的物理長度L10、L20是賦予Le20的物理長度,在不包括其它要素的理想的情況下,與Le10、Le20相等。在饋電元件20包括匹配電路等的情況下,L10、L20優選超過零且為Le20以下。通過利用電感等匹配電路,能夠縮短L20(減少尺寸)。
另外,在輻射元件的諧振的基本模式是偶極模式(是輻射元件的兩端為開放端那樣的線狀導體)的情況下,輻射元件30、40的電長度Le30、Le40優選為(3/8)×λ且以上(5/8)×λ以下,更優選為(7/16)×λ以上且(9/16)×λ以下,特別優選為(15/32)×λ以上且(17/32)×λ以下。另外,如果考慮高階模式,則上述Le31優選為(3/8)×λ×m以上且(5/8)×λ×m以下,更優選為(7/16)×λ×m以上且(9/16)×λ×m以下,特別優選為(15/32)×λ×m以上且(17/32)×λ×m以下。其中,m是高階模式的模式數,是自然數。m優選為1~5的整數,特別優選為1~3的整數。在m=1的情況下是基本模式。如果Le30、Le40在該范圍內,則輻射元件30、40充分地作為輻射導體而發揮功能,天線裝置1的效率良好,從而是優選的。
另外,同樣地,在輻射元件的諧振的基本模式是環形模式(輻射元件為環狀導體)的情況下,上述Le30、Le40優選為(7/8)×λ以上且(9/8)×λ以下,更優選為(15/16)×λ以上且(17/16)×λ以下,特別優選為(31/32)×λ以上且(33/32)×λ以下。另外,在高階模式下,上述Le30、Le40優選為(7/8)×λ×m以上且(9/8)×λ×m以下,更優選為(15/16)×λ×m以上且(17/16)×λ×m以下,特別優選為(31/32)×λ×m以上且(33/32)×λ×m以下。
此外,在將輻射元件的基本模式的諧振頻率下的真空中的電波的波長設為λ0、將因安裝的環境產生的縮短效應的縮短率設為k2時,通過λg2=λ0×k2來決定輻射元件30、40的物理長度L30、L40。在此,k2是根據輻射元件30的環境的有效相對介電常數(εr2)和有效相對磁導率(μr2)等設置有輻射元件的電介質基材等介質(環境)的相對介電常數、相對磁導率、以及厚度、諧振頻率等計算出的值。即,在輻射元件的諧振的基本模式是偶極模式的情況下,L30、L40為(3/8)×λg2以上且(5/8)×λg2以下,在輻射元件的諧振的基本模式是環形模式的情況下,L30、L40為(7/8)×λg2以上且(9/8)×λg2以下。輻射元件30、40的物理長度L30、L40分別是賦予Le30、Le40的物理長度,在不包括其它要素的理想的情況下,分別與Le30、Le40相等。即使通過利用電感等匹配電路而縮短了L30、L40,也優選L30、L40超過零且為Le30、Le40以下,特別優選為Le30、Le40的0.4倍以上且1倍以下。
另外,在如圖1所示那樣能夠利用饋電元件10、20與接地平面70的外緣部71的相互作用的情況下,也可以使饋電元件10、20如上述那樣作為輻射導體發揮功能。輻射元件30、40是通過饋電元件10、20在饋電部50、60以非接觸方式電磁場耦合而被饋電由此例如作為λ/2偶極天線發揮功能的輻射導體。另一方面,饋電元件10、20是能夠對輻射元件30、40進行饋電的線狀的饋電導體,是通過饋電點11、21被饋電由此還能夠作為單極天線(例如λ/4單極天線)發揮功能的輻射導體。如果將輻射元件30、40的諧振頻率設定為f1,將饋電元件10、20的諧振頻率設定為與諧振頻率f1不同的f2,將饋電元件10、20的長度調整為以頻率f2進行諧振的單極天線,則能夠利用饋電元件10、20的輻射功能,從而能夠容易地實現天線裝置1的多頻化(多頻帶化)。
在不包括匹配電路等的情況下,在將饋電元件10、20的諧振頻率f2下的真空中的電波的波長設為λ1、將因安裝的環境產生的縮短效應的縮短率設為k1時,通過λg3=λ1×k1來決定饋電元件10、20的利用輻射功能時的物理長度L10、L20。在此,k1是根據饋電元件10、20的環境的有效相對介電常數(εr1)和有效相對磁導率(μr1)等設置有饋電元件的電介質基材等介質(環境)的相對介電常數、相對磁導率、以及厚度、諧振頻率等計算出的值。即,L20為(1/8)×λg3以下且(3/8)×λg3以下,優選為(3/16)×λg3以上且(5/16)×λg3以下。饋電元件10、20的物理長度L20是賦予Le20的物理長度,在不包含其它要素的理想的情況下,與Le20相等。在饋電元件10、20包含匹配電路等的情況下,物理長度L10、L20優選超過零且為電長度Le10、Le20以下。通過利用電感等匹配電路,能夠縮短L10、L20(減少尺寸)。
另外,在將輻射元件30、40的基本模式的諧振頻率下的真空中的電波波長設為λ0的情況下,饋電元件10與輻射元件30之間的最短距離以及饋電元件20與輻射元件40之間的最短距離x優選為0.2×λ0以下(更優選為0.1×λ0以下,進一步優選為0.05×λ0以下)。通過將饋電元件10與輻射元件30分離這種最短距離x地配置并且將饋電元件20與輻射元件40分離這種最短距離x地配置,在提高輻射元件30、40的動作增益這一點上是有利的。
此外,最短距離x是指饋電元件10和輻射元件30中最接近的部位之間的直線距離以及饋電元件20和輻射元件40中最接近的部位之間的直線距離。另外,如果饋電元件10與輻射元件30這兩者進行電磁場耦合,則在從任意的方向觀察時饋電元件10與輻射元件30既可以交叉也可以不交叉,其交叉角度也可以是任意的角度,如果饋電元件20與輻射元件40這兩者進行電磁場耦合,則在從任意的方向觀察時饋電元件20與輻射元件40既可以交叉也可以不交叉,其交叉角度也可以是任意的角度。
成為最短距離x的位置是饋電元件10、20與輻射元件30、40的耦合強的部位,當以最短距離x并行的距離長時,與輻射元件30、40的阻抗高的部分和阻抗低的部分兩者強耦合,因此有時無法取得阻抗匹配。由此,以最短距離x并行的距離短使得只與輻射元件30、40的阻抗的變化少的部位強耦合,這在阻抗匹配這一點上是有利的。
具體地說,在偶極模式的情況下,以最短距離x并行的距離優選為輻射元件30、40的長度的3/8以下。例如,如果以圖1的尺寸例,則饋電元件10與輻射元件30進行電磁場耦合的并行距離x是輻射元件30的長度的大致2.2/8。
在圖1的情況下,最短距離x是饋電元件10的前端部12與位于輻射元件30的第一平行部32的饋電部50之間的最短距離,其中,該前端部12位于饋電元件10的彎折部14與端部15之間,該第一平行部32位于輻射元件30的彎折部35與端部31之間。并且,最短距離x是饋電元件20的前端部22與位于輻射元件40的第一平行部42的饋電部60之間的最短距離,其中,該前端部22位于饋電元件20的彎折部24與端部25之間,該第一平行部42位于輻射元件40的彎折部45與端部41之間。此外,在基板80、90發生了變形的情況下,在輻射元件30、40中,還有可能饋電部50、60的位置位于傾斜部33、43。
圖1的輻射元件30是在饋電部50被饋電元件10以非接觸的方式饋電、特別是通過電磁場耦合而被饋電由此作為以偶極模式進行動作的天線(例如λ/2偶極天線)發揮功能的輻射導體。輻射元件40也同樣。
另一方面,饋電元件10、20是能夠對輻射元件30、40饋電的線狀的饋電導體,是通過被饋電點11、21饋電而還能夠作為以單極模式進行動作的天線(例如λ/4單極天線)發揮功能的輻射導體。
輻射元件30在相對于中央部38靠端部31的位置具有饋電部50,因此與饋電元件10以高阻抗進行電磁場耦合。同樣地,輻射元件40在相對于中央部48靠進行電磁場耦合的一方的端部41的位置具有饋電部60,因此與饋電元件20以高阻抗進行電磁場耦合。
在饋電元件10與輻射元件30以及饋電元件20與輻射元件40均以高阻抗匹配的狀態下,也就是說,在正在進行電磁場耦合的狀態下,如果環境相同,則天線裝置1的指向性相對于取第一饋電元件10與第二饋電元件20的中間的YZ平面為線對稱。
圖4是示出輻射元件的諧振頻率下的電流的大小和朝向的模擬圖。圖4是示出激勵了第一饋電元件10時的電流的流動的俯視概要說明圖。此外,在圖1的實施方式中,饋電元件10的前端部12與輻射元件30的第一平行部32在Z方向上重疊,并且饋電元件20的前端部22與輻射元件40的第一平行部42在Z方向上重疊,但是在圖4中為了便于說明而以使位置錯開的方式進行了記載。另外,在圖4中,第一輻射元件30與第二輻射元件40交叉地表示,但是配置第一輻射元件30的基板90與配置第二輻射元件40的基板80不同,因此沒有短路。
在圖4中,使用箭頭的粗細表示電流的大小。在圖中,如空心的箭頭所示的那樣,不依賴于激勵出的電流的相位地在第二饋電元件中以使電流相互抵消的方式產生朝向相反的電流(抵消電流),從而第二饋電元件中的電流值降低。
例如,在圖4的情況下,在第一輻射元件30中,通過被第一饋電元件10激勵而電流向Ia方向流過。并且,第一輻射元件30的第二平行部34比第二饋電元件20的前端部22長且沿著接地平面70延伸(相當于延伸部39),因此通過第一輻射元件30的電流Ia對接地平面70產生影響來使電流Ia經由接地平面70而流向第二饋電元件20。在這樣生成的路徑中,電流Ia作為諧振電流而分布。
另一方面,通過第一饋電元件10被饋電點11饋電/激勵,在接地平面70內以向饋電點11會聚的方式產生電流Ib,并且該電流Ib以會聚的朝向流向第二饋電元件20。此時,第二輻射元件40受到周圍的電磁場、特別是由流向第一輻射元件30的電流生成的電磁場的影響而流過Ib方向的電流。在此,經過第二輻射元件40而流向第二饋電元件20的電流Ib與接地平面70內由饋電點11產生的電流Ib成為一體而生成電流的路徑。在這樣生成的路徑中,電流Ib作為諧振電流而分布。
這樣,通過有意圖地生成的另一耦合路徑形成諧振電流,并使該諧振電流在第二饋電元件20中作為相互抵消的電流(抵消電流)發揮功能,從而降低了第二饋電元件20中的電流值。
因而,能夠不依賴于電流的相位地抑制第二饋電元件20中的不需要的電流,并能夠提高隔離度的特性。因而,不配置添加的無饋電元件也能夠提高隔離度的特性,因此作為天線裝置的安裝性提高。
另外,在圖4中,示出了第一饋電元件10被饋電點11饋電/激勵的例子,但也可以第二饋電元件20被饋電點21饋電/激勵。基于構造的對稱性,在該情況下也同樣,通過另一耦合路徑而形成的諧振電流在第一饋電元件10中作為抵消電流發揮功能,從而能夠提高隔離度的特性。
<S11、S21特性>
圖5A是模擬上得到的天線裝置1的S11特性。此外,S11特性是高頻電子部件等的特性的一種,在本說明書中是指由針對頻率的反射損失(回波損耗)表示的匹配特性。具體地說,圖5A是針對在圖1的天線裝置1的結構中由饋電元件10的饋電點側端部16與接地平面70的外緣部71之間的饋電點11進行間隙饋電時的S11特性的計算結果。此外,設計頻率是1.35GHz。
圖5B示出模擬上得到的隔離度特性S21。此外,當將單位設為mm時,解析圖5A和圖5B時的模擬條件的圖1~圖3C所示的各部的尺寸為
饋電元件和輻射元件與接地平面之間的最短距離L13:5
前端部的長度L12:18
第二平行部的長度L34:40
第二平行部與接地平面之間的距離L37:10
饋電元件的導體寬度W10:0.5
輻射元件的導體寬度W30:0.5
饋電元件的厚度T10:0.018
輻射元件的厚度T30:0.018
基板和接地平面的Y方向長度L81:120
基板的X方向長度L82:150
接地平面的Y方向長度L71:70
饋電元件10與饋電元件20之間的距離L83:7
接地平面的厚度T70:0.0018
基板的厚度T80、T90:0.8
作為電介質的基板80、90的相對介電常數為3.3,tanδ=0.003。此外,饋電元件20與饋電元件10對稱,為相同的尺寸,輻射元件40與輻射元件30對稱,為相同的尺寸。
在圖5A中,匹配特性中S11成為最小值處是能夠取得阻抗匹配的阻抗匹配頻率,將該值設為動作頻率。另外,在圖5B中,S21的值局部地降低而變為最小處是隔離度極小頻率,在該頻率下能夠取得高的隔離度。
根據本發明的結構,通過如圖4所示那樣在第二饋電元件中產生抵消電流來提高動作頻率附近的隔離度。因而,在圖5A中的作為最小值的動作頻率附近,圖5B所示的隔離度頻率S21也大致成為極小值。即,阻抗匹配頻率與隔離度極小頻率大致一致。
<第二實施方式>
上述這種天線有可能由于搭載的終端(無線裝置)的周圍環境的影響而天線特性發生變動。特別地,也可以還具備阻抗可變單元,使得在因搭載的終端的位置移動而周圍的遮蔽物環境變化從而天線特性偏離的情況下,能夠進行用于校正該偏離的部分的調諧。
在本實施方式中,能夠通過設置阻抗可變單元來進行階段性的調諧。
圖6A是示出用于對本發明的第二實施方式所涉及的天線裝置2的動作進行解析的計算機上的模擬模型的立體圖。作為電磁場模擬器,使用了Microwave Studio(注冊商標)(CST公司)。
天線裝置2也可以安裝于無線裝置(無線通信裝置)100的殼體50。圖6B是無線裝置100的俯視圖,是為了易于觀察饋電元件10、20、輻射元件30、40以及接地平面70等天線裝置2的構成要素的配置位置而以透視的方式示出的圖。
無線裝置100是人能夠攜帶的無線裝置。作為無線裝置100的具體例,能夠例舉信息終端機、便攜式電話、智能手機、個人電腦、游戲機、電視機以及音樂或影像的播放器等電子設備。此外,其它實施方式的天線裝置也可以安裝于無線裝置。
本實施方式的天線裝置2與圖1的天線裝置1的不同之處在于,在本實施方式中,輻射元件30還設置有阻抗可變單元300,輻射元件40還設置有阻抗可變單元400。作為阻抗可變單元300、400,例如是電感或電容器、可變電容二極管。阻抗可變單元既可以通過開關的接通斷開而以二值方式進行切換,也可以使阻抗連續地變化。
這樣設置的阻抗可變單元300、400通過輸入到天線裝置2的外部信號來直接控制阻抗值。或者,天線裝置2例如也可以是,具備通過控制阻抗可變單元300、400來調整輻射元件30和輻射元件40的基本模式的諧振頻率的匹配電路,與耦合狀態變化連動地調整諧振頻率。
圖7A、7B是通過如圖6A那樣設置阻抗可變單元300、400來進行階段性的調諧所得到的S11特性圖。
作為一例,示出使圖6A那樣串聯插入到輻射元件30、40的阻抗可變單元300、400的電感值變化來進行模擬所得到的曲線圖。關于圖7A、7B的尺寸測定條件,除圖5A、圖5B的條件外,當將單位設為mm時,設置阻抗可變單元300、400的位置為
從端部到可變電感的距離L300、L400:29.5。
在圖7的模擬中,使阻抗可變單元的電感發生變化。
在本實施方式中也與上述的實施方式同樣,如圖4那樣,在第二饋電元件20中通過利用有意圖地生成的另一耦合路徑產生相互抵消的電流(抵消電流)而降低了電流值。因而,能夠提高天線整體的隔離度。因而,不配置添加的無饋電元件也能夠提高天線整體的隔離度。即,通過在饋電元件中產生抵消電流來提高動作頻率附近的隔離度。
并且,在本實施方式中,在通過利用阻抗可變單元控制電感值來控制阻抗匹配頻率時也產生同樣的抵消電流,因此還能夠控制隔離度極小頻率。因而,針對各個電感值,在S11為最小值的動作頻率附近,對應的S21也為極小值。即,阻抗匹配頻率與隔離度極小頻率大致一致。此外,此處,在隔離度極小頻率與周圍相比成為比較小的值的位置,不考慮基于值的大小的差。
另外,通過阻抗可變單元來控制阻抗匹配頻率和隔離度極小頻率這兩者。如根據圖7A和圖7B的曲線圖可知的那樣,在調整阻抗匹配頻率(動作頻率)來使阻抗匹配頻率(動作頻率)變化的情況下,也通過在饋電元件中產生抵消電流來提高動作頻率附近的隔離度,因此阻抗匹配頻率與隔離度極小頻率大致一致。
由此,在圖7B中,進行控制使得隨著利用阻抗可變單元改變阻抗匹配頻率(參照圖7A),隔離度極小頻率也大致一致地變化。
因而,能夠對阻抗匹配頻率和隔離度極小頻率進行多階段性的調諧。通過使用這種頻率控制,能夠改變頻率特性,從而能夠應對變化的終端的周邊設備的環境。
<第三實施方式>
在上述的第一實施方式和第二實施方式中,饋電元件和輻射元件配置為在YZ方向上重疊。但是,本發明并不限于如圖4所示那樣產生抵消電流的結構例,也可以是其它結構。
圖8是示出用于對作為本發明的第三實施方式的天線裝置3的動作進行解析的計算機上的模擬模型的立體圖。圖9A~9C是圖8的天線的YZ方向的剖視圖。
在本實施方式中,除了饋電元件與輻射元件在Z方向上沒有被配置于相同位置這一點之外,具有與上述的實施方式同樣的結構。在本實施方式中,在沿A-A’剖開的剖面中,如圖9A所示,第二饋電元件20A與第二輻射元件40A在Z方向上稍微錯開的位置進行電磁場耦合。同樣地,在沿C-C’剖開的剖面中,如圖9C所示,第一饋電元件10A與第一輻射元件30A在Z方向上稍微錯開的位置進行電磁場耦合。
在這種結構中,第一輻射元件10A的輻射部也包含如下部分:該部分是在第二饋電元件20A的附近且比第二饋電元件20A更遠離接地平面70的位置延伸的部分。并且,關于第一輻射元件30A的在第二饋電元件20A附近延伸的部分,在沒有配置第二饋電元件20A的部分向與進行電磁場耦合的部分相反的一側沿著接地平面70的外緣部71延伸。
利用第一輻射元件30A的上述延伸部分和激勵的第一饋電元件10A的電磁場,通過如圖4所示那樣在第二饋電元件20中利用有意圖地生成的另一耦合路徑產生相互抵消的電流(抵消電流)來降低了電流值。因而,不配置添加的無饋電元件,也能夠通過在饋電元件中產生抵消電流來提高動作頻率附近的隔離度,從而使阻抗匹配頻率與隔離度極小頻率大致一致。
<第四實施方式>
圖10是示出用于對作為本發明的第四實施方式的天線裝置4的動作進行解析的計算機上的模擬模型的立體圖。圖11A~11C是圖10的天線的Z方向的剖視圖。
在本實施方式中,第一饋電元件10B和第一輻射元件30B配置于同一基板,第二饋電元件20B和第二輻射元件40B配置于同一基板。除基板以外的尺寸與圖1的結構相同,因此省略說明。
在本實施方式中,在沿A-A’剖開的剖面中,如圖11A所示,第二饋電元件20B和第二輻射元件40B在同一基板上且在沿X方向分離規定距離的位置進行電磁場耦合。同樣地,在C-C’剖開的剖面中,如圖11C所示,第一饋電元件10B和第一輻射元件30B在同一基板上且在沿X方向分離的位置進行電磁場耦合。
在這種結構中,第一輻射元件30B的輻射部也包含如下部分:該部分是在第二饋電元件20B的附近且比第二饋電元件20B更遠離接地平面70的位置延伸的部分。并且,關于第一輻射元件30B的在第二饋電元件20B附近延伸的部分,在沒有配置第二饋電元件20B的部分向與進行電磁場耦合的部分相反的一側沿著接地平面70的外緣部71延伸。
利用第一輻射元件30B的上述延伸部分和激勵的第一饋電元件10A的電磁場,通過如圖4所示那樣在第二饋電元件20中利用有意圖地生成的另一耦合路徑產生相互抵消的電流(抵消電流)來降低了電流值。因而,不配置添加的無饋電元件,也能夠通過在饋電元件中產生抵消電流來提高動作頻率附近的隔離度,從而使阻抗匹配頻率與隔離度極小頻率大致一致。
在上述的第一實施方式~第四實施方式中,第一饋電元件、第二饋電元件與輻射元件的最接近的位置立體交叉。但是,進行電磁場耦合的部分也可以不平行。
也可以饋電元件10、20與輻射元件30、40之間的交叉角度在不同的天線裝置的實施方式中是不同的。無論饋電元件10、20與輻射元件30、40以哪種角度相交,只要兩個元件進行電磁場耦合,就能夠將輻射元件30、40的動作增益確保為期望的值。另外,即使改變交叉角度,對輻射元件30、40的動作增益的特性也幾乎不產生影響。
此外,為了產生抵消電流,例如在如第四實施方式那樣將第一饋電元件10B和第一輻射元件30B配置在同一基板并且將第二饋電元件20B和第二輻射元件40B配置于同一基板的結構例中,饋電元件和輻射元件以在水平方向上接近但不接觸/交叉的方式配置,以避免饋電元件與輻射元件之間短路。
在上述的實施方式中,配置了兩個輻射元件。但是,在本發明中,并不限于如圖4所示那樣的產生抵消電流的結構例,也可以是其它結構。例如,也可以是一個輻射元件。
以上,通過多個實施方式說明了天線,但本發明并不限定于上述實施方式。在本發明的范圍內能夠進行與其它實施方式的一部分或全部的組合、置換等各種變形和改進。此外,存在為了使說明明確而夸張了各附圖所示的構件的大小、位置關系等的情況。
例如,天線不限于圖示的方式。例如,天線既可以具有與輻射元件直接連接或經由連接導體而與輻射元件間接連接的導體部分,也可以具有與輻射元件高頻(例如電容)耦合的導體部分。
另外,饋電元件、輻射元件不限于直線延伸的線狀導體,也可以包含彎曲的導體部分。例如,既可以包含L字形的導體部分,也可以包含迂回曲折(Meander)形狀的導體部分,還可以包含中途分支的導體部分。
另外,具有接地平面的傳輸線路不限于微帶線。例如,能夠例舉帶線、帶接地平面的共面波導(在與導體面相反的一側的表面配置有接地平面的共面波導)等。
另外,接地平面不限于圖示的外形形狀,也可以是具有其它外形形狀的導體圖案。另外,接地平面不限于形成為平面狀的方式,也可以是形成為曲面狀的方式。同樣地,板狀導體不限于圖示的外形形狀,也可以是具有其它外形形狀的導體。另外,板狀導體不限于形成為平面狀的方式,也可以是形成為曲面狀的方式。
另外,在“板狀”中可以包含“箔狀”或“膜狀”的意思。
以上,通過實施方式和實施例說明了多天線,但本發明不限定于上述實施方式和實施例。在本發明的范圍內能夠進行與其它實施方式和實施例的一部分或全部的組合、置換等各種變形和改進。
本申請主張2014年5月30日向日本專利局申請的日本特愿2014-113074號的優先權,將日本特愿2014-113074號的全部內容引用到本申請中。
附圖標記說明
1、2、3、4:天線裝置(多天線);10、20、10A、20A、10B、20B:饋電元件;11、21:饋電點;12、22:前端部(饋電元件);13、23:饋電點連接部(饋電元件);14、24:彎折部(饋電元件);15、25:端部(饋電元件);16、26:饋電點側端部(饋電元件);30、40、30A、40A、30B、40B:輻射元件;31、41:端部(輻射元件);32、42:第一平行部(輻射元件);33、43:傾斜部(輻射元件);34、44:第二平行部(輻射元件);35、36、45、46:彎折部(輻射元件);37、47:端部;38、48:中央部(輻射元件);39、49:延伸部(輻射元件);50:饋電部(輻射元件30);60:饋電部(輻射元件40);70:接地平面;71:外緣部(緣部);80、90:基板;84、94:帶狀導體;85:開關元件;86:饋電電路;100:無線裝置;300、400:阻抗可變單元。