天線裝置以及具備該天線裝置的無線裝置的制造方法

天線裝置以及具備該天線裝置的無線裝置的制造方法
【專利摘要】一種天線裝置，具備：饋電元件，其連接于饋電點；以及輻射元件，其與所述饋電元件分離地配置，通過與所述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，其中，所述輻射元件具有被所述饋電元件饋電的饋電部，在將所述輻射元件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，所述饋電部與所述饋電點的接地基準之間的最短距離為0.0034λ0以上且0.21λ0以下。
【專利說明】
天線裝置以及具備該天線裝置的無線裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種天線裝置以及具備該天線裝置的無線裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，搭載于便攜式無線機等的天線的個數不斷增加，另外，電路基板的集成密度升高，因此該天線被安裝在殼體表面或殼體內部等與電路基板分離的部位。
[0003]例如，專利文獻I所公開的天線導體(輻射導體)形成于殼體裝飾面，與設置于基板的饋電銷物理接觸(參照專利文獻I的圖2)。在使用這種饋電銷的情況下，為了提高從外部施加沖擊時的可靠性而使用彈簧銷連接器等具有用于緩和沖擊的機構的特殊的連接端子。另外，作為不使用這種特殊的機構的例子，存在專利文獻2所公開的饋電方式。
[0004]專利文獻2的天線裝置在殼體形成有輻射導體，另外，在垂直地豎立在電路基板上的饋電線的前端配置有電容板(參照專利文獻2的圖1)。通過電容板與輻射導體進行電容耦合來以非接觸方式對輻射導體進行饋電，因此非接觸饋電方式可以說是抗沖擊性強的構造。特別是在殼體使用玻璃、陶瓷等脆性材料并且在殼體形成天線的情況下，當通過饋電銷等進行饋電時，在從外部施加了強沖擊時應力集中于殼體的一點，由此有可能導致殼體破損，天線也不進行動作。作為避免這種問題的方法，非接觸饋電可以說非常有效。
[0005]專利文獻I:日本特開2009-060268號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2001-244715號公報

【發明內容】

[0007]發明要解決的問題
[0008]然而，在使輻射導體與電容板電容耦合的饋電方式中，由于制造上的誤差等而導致輻射導體與電容板的相對位置關系、特別是間隔相對于設計值偏離，由此導致電容值大幅變化。其結果，有可能無法取得阻抗匹配。另外，在由于使用時的振動等導致輻射導體與電容板的相對位置關系發生變化時，也有可能發生同樣的問題。
[0009]并且，向便攜式無線機等設置天線的設置空間受到限制。因此，期望一種確保充分的動作增益并且設置空間小的天線。
[0010]因此，目的在于提供就與輻射導體之間的位置關系而言具有高的位置魯棒性并且能夠實現小型化的非接觸饋電的天線裝置以及具備該天線裝置的無線裝置。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]在一個方案中，提供一種天線裝置，其具備:饋電元件，其連接于饋電點；以及輻射元件，其與所述饋電元件分離地配置，通過與所述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，其中，所述輻射元件具有被所述饋電元件饋電的饋電部，在將所述輻射元件的基本模式的諧振頻率下的真空中的波長設為λο的情況下，所述饋電部與所述饋電點的接地基準之間的最短距離為0.0034λο以上且0.2UQ以下。
[0013]發明的效果
[0014]根據一個方式，能夠實現就與輻射導體之間的位置關系而言具有高的位置魯棒性并且能夠實現小型化的非接觸饋電的天線裝置以及具備該天線裝置的無線裝置。
【附圖說明】
[0015]圖1是表示天線裝置的一個結構例的立體圖。
[0016]圖2是表示饋電部與饋電點的接地基準之間的最短距離Dl同輻射元件的動作增益之間的關系的一例的圖。
[0017]圖3是表示輻射元件的動作增益為0.65以上時的輻射元件的薄層電阻與最短距離Dl之間的關系的一例的圖。
【具體實施方式】
[0018]下面，按照附圖來說明本發明的實施方式。
[0019]圖1是示出用于對作為本發明的一個實施方式的天線裝置I的動作進行解析的計算機上的仿真模型的立體圖。作為電磁場模擬器，使用了Microwave Stud1 (注冊商標)(CST公司)。
[0020]天線裝置I例如是搭載于無線裝置100的天線。作為無線裝置100的例子，能夠例舉移動體自身或內置于移動體的無線通信裝置。作為移動體的例子，能夠例舉可攜帶的便攜式終端裝置、汽車等車輛以及機器人等。作為便攜式終端裝置的具體例，能夠例舉便攜式電話、智能手機、平板型計算機、游戲機、電視機以及音樂、視頻的播放器等電子設備。天線裝置I具備接地平面70、饋電元件37以及輻射元件31。
[0021]接地平面70是至少具有一條線段來作為外緣部的平面狀的導體圖案，附圖中例示出在XY平面內延伸的長方形的接地平面70 ο接地平面70例如具有沿X軸方向直線延伸的外緣部71。接地平面70例如配置為與XY平面平行，具有將平行于X軸方向的橫向的長度設為L64、將平行于Y軸方向的縱向的長度設為L67的長方形的外形。
[0022]饋電元件37是連接于以接地平面70為接地基準的饋電點38的饋電元件的一例。饋電元件37是能夠與輻射元件31以非接觸方式高頻地耦合來對輻射元件31進行饋電的線狀導體。附圖中示出了由與外緣部71呈直角且沿平行于Y軸的方向延伸的直線狀導體以及與平行于X軸的外緣部71并列地延伸的直線狀導體形成為L字形的饋電元件37。在圖示的情況下，饋電元件37在以饋電點38為起點向Y軸方向延伸后向X軸方向彎曲，并延伸到向X軸方向延伸的端部39。端部39是沒有連接其它導體的開放端。饋電元件37并不限于圖示的形狀，也可以是直線狀等其它形狀。
[0023]饋電點38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、同軸線纜。
[0024]圖1中示出微帶線28連接于饋電點38的方式。微帶線28具有基板25，在基板25的一個表面配置有接地平面70，在基板25的另一個表面即相反側的表面配置有線狀的帶導體27。將帶導體27與饋電元件37的連接點設為饋電點38，將基板25假定為安裝有經由微帶線28而連接于饋電點38的IC芯片等集成電路的基板。
[0025]饋電元件37例如設置于基板25，與帶導體27配置在相同的表面。饋電元件37與帶導體27的邊界是在Z軸方向上俯視時與接地平面70的外緣部71—致的部位，是饋電點38。
[0026]福射元件31是福射元件的一例，與饋電元件37分離地配置，通過與饋電元件37進行電磁場耦合而被饋電，從而作為輻射導體發揮功能。輻射元件31是具有從饋電元件37以非接觸方式接受饋電的饋電部36的線狀導體。
[0027]附圖中例示出形成為直線狀的輻射元件31。直線狀的輻射元件31與外緣部71分離地配置，具有沿著外緣部71在X軸方向上延伸的導體部分。附圖中例示了直線狀的輻射元件31，但輻射元件31的形狀也可以是L字形、環狀、迂回曲折狀等其它形狀。輻射元件31具有沿著外緣部71的導體部分，由此例如能夠容易地控制天線裝置I的指向性。
[0028]輻射元件31例如設置于基板26。基板26以在基板25的法線方向(平行于Z軸的方向)上與基板25空出間隔L68的方式配置。輻射元件31形成在基板26的表面中的與形成有饋電元件37的基板25近的一側的面。輻射元件31是將一個端部34與另一個端部35直線連結的線狀導體。
[0029]如果輻射元件31與饋電元件37之間相距能夠進行電磁場耦合的距離以使饋電元件37能夠以非接觸的方式對福射元件31饋電，則福射元件31與饋電元件37在以X軸、Y軸或Z軸方向等任意方向俯視時既可以重疊也可以不重疊。
[0030]饋電元件37和輻射元件31配置為相距能夠相互進行電磁場耦合的距離。輻射元件31具有從饋電元件37接受饋電的饋電部36。利用饋電部36經由饋電元件37通過電磁場親合以非接觸的方式對輻射元件31進行饋電。通過以這種方式饋電，輻射元件31作為天線裝置I的輻射導體發揮功能。
[0031]如圖示那樣，在輻射元件31是將兩點之間連結的線狀導體的情況下，在輻射元件31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31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)。
[0032]另外，雖然未圖示，但輻射元件31也可以是用線狀導體形成四邊形那樣的環狀導體。在輻射元件31是環狀導體的情況下，在輻射元件31上形成與環形天線同樣的諧振電流(分布)。即，輻射元件31作為以規定的頻率的I個波長進行諧振的環形天線而發揮功能(以下稱為環形模式)。
[0033]另外，雖然未圖示，但輻射元件31也可以是連接于饋電點38的接地基準的線狀導體。所謂饋電點38的接地基準，例如是接地平面70或能夠以直流導通的方式連接于接地平面70的導體等。例如，輻射元件31的端部35與接地平面70的外緣部71連接。在輻射元件31是一端與饋電點38的接地基準連接、另一端為開放端的線狀導體的情況下，在輻射元件31上形成與V4單極天線同樣的諧振電流(分布)。即，輻射元件31作為以規定的頻率的1/4波長進行諧振的單極天線而發揮功能(以下稱為單極模式)。
[O O3 4 ]電磁場親合是利用了電磁場的共振現象的親合，例如在非專利文獻(A.K u r s，e tal，“Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances，，，ScienceExpress，Vo1.317，N0.5834，pp.83?86，Jul.2007)中公開。電磁場親合也稱為電磁場諧振耦合或電磁場共振耦合，是以下一種技術: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。饋電元件37與輻射元件31之間的介質既可以是空氣，也可以是玻璃、樹脂材料等電介質。此外，優選在饋電元件37與輻射元件31之間不配置接地平面、顯示器等導電性材料。
[0035]通過使饋電元件37與福射元件31進行電磁場親合，能夠獲得抗沖擊性強的構造。即，通過利用電磁場親合，不使饋電元件37與福射元件31物理接觸就能夠使用饋電元件37對輻射元件31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。
[0036]通過使饋電元件37與福射元件31進行電磁場親合，能夠通過簡單的結構實現非接觸饋電。即，通過利用電磁場親合，不使饋電元件37與福射元件31物理接觸就能夠使用饋電元件37對輻射元件31饋電，因此與需要物理接觸的接觸饋電方式相比，能夠通過簡單的結構進行饋電。另外，通過利用電磁場耦合，即使不構成電容板等多余的部件，也能夠使用饋電元件37對福射元件31饋電，因此與利用靜電電容親合進行饋電的情況相比，能夠通過簡單的結構進行饋電。
[0037]另外，與通過靜電電容耦合或磁場耦合進行饋電的情況相比，在通過電磁場耦合進行饋電的情況下，即使將饋電元件37與輻射元件31的相距距離(耦合距離)延長，輻射元件31的動作增益(天線增益)也難以降低。在此，動作增益是指通過天線的輻射效率X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37與福射元件31進行電磁場親合，能夠提高決定饋電元件37和福射元件31的配置位置的自由度，還能夠提高位置魯棒性。此外，位置魯棒性高是指即使饋電元件37和輻射元件31的配置位置等偏移，對輻射元件31的動作增益的影響也低。另外，決定饋電元件37和輻射元件31的配置的自由度高，因此在能夠容易地縮小設置天線裝置I所需的空間這一點上是有利的。
[0038]另外，在圖示的情況下，作為饋電元件37對輻射元件31饋電的部位的饋電部36位于輻射元件31的一個端部34與另一個端部35之間的中央部33以外的部位(中央部33與端部34之間的部位或中央部33與端部35之間的部位)。這樣，使饋電部36位于輻射元件31的成為輻射元件31的基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分(在該情況下為中央部33)以外的部位，由此能夠容易地取得天線裝置I的匹配。饋電部36是以福射元件31與饋電元件37最接近的、輻射元件31的導體部分中的與饋電點38最近的部分定義的部位。
[0039]在偶極模式的情況下，輻射元件31的阻抗隨著從輻射元件31的中央部33向端部34或端部35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37與輻射元件31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31的饋電部36優選位于輻射元件31的高阻抗的部分。
[0040]在偶極模式的情況下，例如為了容易地取得天線裝置I的阻抗匹配，饋電部36優選位于輻射元件31的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分(在該情況下是中央部33)相距輻射元件31的全長的1/8以上(優選為1/6以上，更優選為1/4以上)的部位。在圖示的情況下，輻射元件31的全長相當于L52，饋電部36相對于中央部33位于端部34側。
[0041]另一方面，在環形模式的情況下，例如為了容易地取得天線裝置I的阻抗匹配，饋電部36位于輻射元件31的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分相距輻射元件31的環形的內周側的周長的1/16以下(優選為1/12，更優選為1/8以下)的范圍內的部位即可。
[0042]另一方面，在端部35連接于饋電點38的接地基準的單極模式的情況下，作為饋電元件37對福射元件31進行饋電的部位的饋電部36位于福射元件31的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分(在該情況下為端部35)相比靠近端部34側的部位，由此能夠容易地取得天線裝置I的阻抗匹配。特別優選的是使饋電部36位于比中央部33更靠端部34側的位置。此外，饋電部36是以輻射元件31與饋電元件37最接近的、輻射元件31的導體部分中的與饋電點38最近的部分定義的部位。
[0043]在端部35連接于饋電點38的接地基準的單極模式的情況下，輻射元件31的阻抗隨著從輻射元件31的端部35靠近端部34而變高。在電磁場耦合中以高阻抗耦合的情況下，SP使饋電元件37與輻射元件31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。因而，為了容易地取得匹配，優選使輻射元件31的饋電部36位于輻射元件31的高阻抗的部分。
[0044]在端部35連接于饋電點38的接地基準的單極模式的情況下，例如為了容易地取得天線裝置I的阻抗匹配，饋電部36優選位于輻射元件31的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分(在該情況下為端部35)相距輻射元件31的全長的1/4以上(優選為1/3以上，更優選為1/2以上)的部位，更加優選的是位于比中央部33更靠端部34側的位置。
[0045]另外，在將輻射元件31的基本模式的諧振頻率下的真空中的電波波長設為λο的情況下，饋電部36與接地平面70之間的最短距離Dl為0.0034λο以上且0.2Uq以下。最短距離Dl更優選為0.0043λο以上且0.199λο以下，進一步優選為0.0069λο以上且0.164λο以下。通過將最短距離Dl設定在這種范圍內，即使將輻射元件31與接地平面70之間的距離縮短、即將天線裝置I小型化，也能夠充分地確保輻射元件31的動作增益。另外，由于最短距離Dl小于(λ0/4)，因此天線裝置I不是產生圓偏振波，而是產生直線偏振波。
[0046]此外，最短距離Dl相當于將饋電部36與外緣部71的最接近部分直線連結的距離，該情況下的外緣部71是作為與對饋電部36進行饋電的饋電元件37相連接的饋電點38的接地基準的接地平面70的外緣部。另外，輻射元件31和接地平面70既可以處于同一平面上，也可以處于不同的平面上。另外，輻射元件31既可以配置在與配置有接地平面70的平面平行的平面，也可以配置在與配置有接地平面70的平面以任意角度交叉的平面。
[0047]圖2是表示最短距離Dl與輻射元件31的動作增益之間的關系的圖表。縱軸的動作增益是考慮了天線的反射損耗的輻射效率，在將輻射效率設為η、將反射系數設為r時，該動作增益是通過nx(1-| r I2)計算出的數值。
[0048]在對圖2進行解析時的模擬條件下，將圖1的接地平面70設為了橫向的長度L64為140mm、縱向的長度L67為40mm的無厚度的虛擬導體。另外，將饋電元件37的L53設為10mm，將福射元件31的L52設為60mm，將L54設為0mm。另外，福射元件31以當從Z軸方向看時福射元件31的一個端部34在饋電元件37的L字形的彎曲部與饋電元件37重疊的方式，與饋電元件37沿Z軸方向分離地配置。另外，輻射元件31以當從Z軸方向看時輻射元件31的X軸方向的導體部分與饋電元件37的X軸方向的導體部分重疊的方式，與饋電元件37沿Z軸方向分離地配置。將基板25設為橫向的長度1^64為140111111、縱向的長度1^61為(70+01)111111、厚度為0.8111111、介電常數為3.4、tanS = 0.0015的基板。將基板26設為橫向的長度L65為120mm、縱向的長度L62為40mm、厚度為1.0111111、介電常數為8.926、七31^ = 0.00356的基板。將1^63設為15111111，將1^66設為1mm，將 L68 設為 2mm，將 L69 設為 35.95mm。
[0049]圖2的數據是在使饋電元件37的位置固定及使X軸方向的長度L53固定為1mm的狀態下使最短距離Dl變化來計算輻射元件31的動作增益而得到的結果。在使最短距離Dl變化時，使饋電元件37的Y軸方向的長度也變化與最短距離DI的變化量相同的量。圖2的縱軸是將電波的頻率設定為I.3GHz時的輻射元件31的動作增益。圖2的橫軸的最短距離Dl是以I個波長進行標準化而得到的值(換算為相當于I個波長的距離而得到的值)。
[0050]如圖2所示那樣可知，隨著饋電部36某種程度地遠離外緣部71，輻射元件31的匹配狀態劣化，輻射元件31的動作增益降低。這樣，如果最短距離Dl為0.0034λο以上且0.21λ0以下(更優選為0.0043λο以上且0.199λο以下，進一步優選為0.0069λο以上且0.164λο以下)，則在提高輻射元件31的動作增益這點上是有利的。
[0051]圖3是表示輻射元件31的動作增益為0.65以上時的輻射元件31(導體)的薄層電阻Rs與最短距離Dl之間的關系的圖。與圖2的情況同樣地，輻射元件31的動作增益是考慮了天線的反射損耗的輻射效率，是在將輻射效率設為η、將反射系數設為Γ時通過ηχ(1-1 r I2)計算出的數值。薄層電阻Rs的單位是Ω/□ (ohms per square:歐姆/平方)。圖3是在與圖2相同的模擬條件下計算出的。
[0052]根據圖3，關于薄層電阻Rs與最短距離Dl之間的關系，當通過最小二乘法求出近似式時，能夠得到以下關系式:
[0053]Dl=0.0152XRs0.5229O
[0054]因而，如果最短距離Dl為滿足0.0152ΧΙ^.5229以上的值，則在提高輻射元件31的動作增益這點上是有利的。即，能夠通過降低薄層電阻Rs來縮小最短距離Dl，能夠使天線裝置小型化。
[0055]另外，在將輻射元件31的基本模式的諧振頻率下的真空中的電波波長設為λο的情況下，饋電元件37與輻射元件31之間的最短距離D2優選為0.2 X λο以下(更優選為0.1 X λ0以下，進一步優選為0.05 X λο以下)。通過將饋電元件37與輻射元件31分離這樣的最短距離D2地配置，在提高輻射元件31的動作增益這點上是有利的。
[0056]此外，最短距離D2相當于將饋電部36與對饋電部36進行饋電的饋電元件37的最接近部分直線連結的距離。另外，關于饋電元件37和輻射元件31，如果兩者進行電磁場耦合，則在從任意的方向觀察時既可以交叉也可以不交叉，其交叉角度可以是任意角度。另外，輻射元件31和饋電元件37既可以處于同一平面上，也可以處于不同的平面上。另外，輻射元件31既可以配置在與配置有饋電元件37的平面平行的平面，也可以配置在與配置有饋電元件37的平面以任意角度交叉的平面。
[0057]另外，在偶極模式的情況下，饋電元件37與輻射元件31以最短距離D2并行的距離優選為輻射元件31的物理長度的3/8以下。更優選為1/4以下，進一步優選為1/8以下。在環形模式的情況下，饋電元件37與輻射元件31以最短距離D2并行的距離優選為輻射元件31的環形的內周側的周長的3/16以下。更優選為1/8以下，進一步優選為1/16以下。在單極模式的情況下，饋電元件37與輻射元件31以最短距離D2并行的距離優選為輻射元件31的物理長度的3/4以下。更優選為1/2以下，進一步優選為1/4以下。
[0058]成為最短距離D2的位置是饋電元件37與輻射元件31的耦合強的部位，當以最短距離D2并行的距離長時，與輻射元件31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D2并行的距離短使得只與輻射元件31的阻抗的變化少的部位強耦合，這在阻抗匹配這點上是有利的。
[0059]另外，將饋電元件37的產生諧振的基本模式的電長度設為Le37，將輻射元件31的產生諧振的基本模式的電長度設為Le31，將輻射元件31的基本模式的諧振頻率^下的饋電元件37或輻射元件31上的波長設為X，Le37優選為(3/8)λ以下，且在輻射元件31的諧振的基本模式為偶極模式的情況下，Le31優選為(3/8) Χλ以上且(5/8) Χλ以下，在輻射元件31的諧振的基本模式為環形模式的情況下，Le31優選為(7/8) Χλ以上且(9/8) Χλ以下，在輻射元件31的諧振的基本模式為單極模式的情況下，Le31優選為(1/8) Χλ以上且(3/8) Χλ以下。
[0060]另外，以使外緣部71沿著輻射元件31的方式形成接地平面70，因此通過饋電元件37與外緣部71的相互作用，能夠在饋電元件37和接地平面70上形成諧振電流(分布)，饋電元件37與輻射元件31共振來進行電磁場耦合。因此，饋電元件37的電長度Le37的下限值沒有特別地限定，只要是饋電元件37能夠與輻射元件31以物理方式進行電磁場耦合的程度的長度即可。
[0061]另外，在想要對饋電元件37的形狀賦予自由度的情況下，所述Le37更優選為(1/8)Χλ以上且(3/8) Χλ以下，特別優選為(3/16) Χλ以上且(5/16) Χλ以下。如果Le37在該范圍內，則饋電元件37以福射元件31的設計頻率(諧振頻率fi)良好地進行諧振，因此饋電元件37與輻射元件31不依賴于接地平面70而進行共振，獲得良好的電磁場耦合，從而是優選的。
[0062]另外，為了使天線裝置I小型化，饋電元件37的所述Le37更優選為小于(1/4)Χλ，特別優選為(1/8) Χλ以下。
[0063]此外，實現了電磁場耦合是指取得了匹配。另外，在該情況下，饋電元件37不需要與輻射元件31的諧振頻率f相匹配地設計電長度，而能夠將饋電元件37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I的多頻帶化。
[0064]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λο、將因安裝的環境產生的波長縮短效應的縮短率設為1^時，通過Agi = AoXki來決定饋電元件37的物理長度L37。在此，ki是根據饋電元件37的環境的有效相對介電常數(εη)和有效相對磁導率(μη)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，L37為(3/8) XAgl以下。此外，縮短率既可以根據上述物性計算，也可以通過實測求出。例如，也可以是，對設置在想要測定縮短率的環境中的作為對象的元件的諧振頻率進行測定，在每個任意頻率下的縮短率已知的環境中測定相同元件的諧振頻率，根據這些諧振頻率之間的差來計算縮短率。
[0065]饋電元件37的物理長度L37是賦予Le37的物理長度，在不包括其它要素的理想的情況下，與Le37相等。在饋電元件37包含匹配電路等的情況下，L37優選超過零且為Le37以下。通過利用電感等匹配電路，能夠縮短L37(減小尺寸)。
[0066]另外，在輻射元件31的諧振的基本模式是偶極模式(是輻射元件31的兩端為開放端那樣的線狀的導體)的情況下，上述Le31優選為(3/8) Χλ以上且(5/8) Χλ以下，更優選為(7/16) Χλ以上且(9/16) Χλ以下，特別優選為(15/32) Χλ以上且(17/32) Χλ以下。另外，如果考慮高階模式，則上述Le31優選為(3/8)ΧλΧπι以上且(5/8)ΧλΧπι以下，更優選為(7/16) X λ Xm以上且(9/16) X λ Xm以下，特別優選為(15/32) X λ Xm以上且(17/32) X λ Xn!以下。其中，m是高階模式的模式數，是自然數。m優選為I?5的整數，特別優選為I?3的整數。在m= I的情況下是基本模式。如果Le31在該范圍內，則福射元件31作為福射導體而充分發揮功能，天線裝置I的效率良好，從而是優選的。
[0067]另外，同樣地，在輻射元件31的諧振的基本模式是環形模式(輻射元件31為環狀的導體)的情況下，所述Le31優選為(7/8) Χλ以上且(9/8) Χλ以下，更優選為(15/16) Χλ以上且(17/16) Χλ以下，特別優選為(31/32) Χλ以上且(33/32) Χλ以下。另外，在高階模式下，所述Le31優選為(7/8) ΧλΧπι以上且(9/8) ΧλΧπι以下，更優選為(15/16) ΧλΧπι以上且(17/16) ΧλΧπι以下，特別優選為(31/32) ΧλΧπι以上且(33/32) ΧλΧπι以下。如果Le31在該范圍內，則輻射元件31作為輻射導體而充分發揮功能，天線裝置I的效率良好，從而是優選的。
[0068]另外，同樣地，在輻射元件31的諧振的基本模式是單極模式(輻射元件31連接于饋電點38的接地基準，具有開放端)的情況下，所述Le31優選為(1/8) Χλ以上且(3/8) Χλ以下，更優選為(3/16) Χλ以上且(5/16) Χλ以下，特別優選為(7/32) Χλ以上且(9/32) Χλ以下。如果Le31在該范圍內，則輻射元件31作為輻射導體而充分發揮功能，天線裝置I的效率良好，從而是優選的。
[0069]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λο、將因安裝的環境產生的縮短效應的縮短率設為1?時，通過入82 = \()\1?來決定輻射元件31的物理長度L31。在此，1?是根據輻射元件31的環境的有效相對介電常數(er2)和有效相對磁導率(yr2)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31的諧振的基本模式是偶極模式的情況下，理想的是，L31為(1/2) XAg2。福射元件31的長度L31優選為(1/4) XAg2以上且(5/8) XAg2以下，更優選為(3/8) XAg2以上。在輻射元件31的諧振的基本模式是環形模式的情況下，L31為(7/8) XAg2以上且(9/8) XAg2以下。在輻射元件31的諧振的基本模式是單極模式的情況下，L31為(1/8) XAg2以上且(3/8) XAg2以下。
[0070]輻射元件31的物理長度L31是賦予Le31的物理長度，在不包括其它要素的理想的情況下，與Le31相等。即使通過利用電感等匹配電路而縮短了L31，也優選L31超過零且為Le31以下，特別優選為Le31的0.4倍以上且I倍以下。通過將輻射元件31的長度L31調整為這種長度，在提高輻射元件31的動作增益這一點上是有利的。
[0071]另外，在如圖示那樣能夠利用饋電元件37與接地平面70的外緣部71的相互作用的情況下，可以使饋電元件37作為輻射導體而發揮功能。輻射元件31是利用饋電元件37通過饋電部36以非接觸方式進行電磁場耦合而被饋電的，由此例如作為λ/2偶極天線發揮功能。另一方面，饋電元件37是能夠對輻射元件31進行饋電的線狀的饋電導體，是還能夠通過饋電點38而被饋電來作為單極天線(例如λ/4單極天線)發揮功能的輻射導體。如果將輻射元件31的諧振頻率設定為f1、將饋電元件37的諧振頻率設定為f2、將饋電元件37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37的輻射功能，從而能夠容易地實現天線裝置I的多頻帶化。
[0072]在不包括匹配電路等的情況下，在將饋電元件37的諧振頻率f2下的真空中的電波的波長設為A1、將因安裝的環境導致的縮短效應的縮短率設為1^時，通過Ag3 = A1.Iu來決定饋電元件37的利用輻射功能時的物理長度L37。在此1^是根據饋電元件37的環境的有效相對介電常數(εη)和有效相對磁導率(μη)等設置有饋電元件37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，L37為(1/8) XAg3以上且(3/8) XAg3以下，優選為(3/16) XAg3以上且(5/16) XAg3以下。
[0073]此外，也可以利用一個饋電元件37對多個輻射元件進行饋電。通過利用多個輻射元件，能夠使多頻帶化、寬頻帶化、指向性控制等的實施變得容易。另外，也可以在一個無線裝置上搭載多個天線裝置I。
[0074]另外，饋電元件37、輻射元件31以及接地平面70中的至少兩個既可以是具有配置在互不相同的高度的部分的導體，也可以是具有配置在彼此相同的高度的部分的導體。
[0075]饋電元件37配置在基板25的與輻射元件31相向的一側的表面。然而，饋電元件37既可以配置在基板25的與輻射元件31相向的一側的相反側的表面，也可以配置在基板25的側面，既可以配置在基板25的內部，也可以配置于基板25以外的構件。
[0076]接地平面70配置在基板25的與輻射元件31相向的一側的相反側的表面。然而，接地平面70既可以配置在基板25的與輻射元件31相向的一側的表面，也可以配置在基板25的側面，既可以配置在基板25的內部，也可以配置于基板25以外的構件。
[0077]基板25具有饋電元件37、饋電點38以及作為饋電點38的接地基準的接地平面70。另外，基板25具有傳輸線路，該傳輸線路具備連接于饋電點38的帶導體27。帶導體27例如是以與接地平面70之間夾著基板25的方式形成于基板25的表面的信號線。
[0078]輻射元件31與饋電元件37分離地配置，例如圖示那樣與基板25相距距離L68地設置在與基板25相向的基板26。輻射元件31配置在基板26的與饋電元件37相向的一側的表面。然而，輻射元件31既可以設置在基板26的與饋電元件37相向的一側的相反側的表面，也可以配置在基板26的側面，還可以配置于基板26以外的構件。
[0079]基板25或基板26例如配置為與XY平面平行，是以電介質、磁性體或電介質和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 (LowTemperature Co-Fired Ceramics:低溫共燒陶瓷)以及氧化招等。作為電介質和磁性體的混合物的具體例，只要具有含Fe、N1、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、N1-Zn系鐵氧體等)、石榴石系鐵氧體、坡莫合金以及鐵硅鋁合金(注冊商標)等。
[0080]在將天線裝置I搭載于具有顯示器的便攜式無線裝置的情況下，基板26例如既可以是全面覆蓋顯示器的圖像顯示面的外罩玻璃，也可以是用于固定基板25的殼體(特別是底面、側面等)，還可以是構成為便攜式無線裝置的構成部件(特別是芯部件、通過注射成形等而形成的部件，例如MID(Molded Interconect Device:模塑互連器件)、柔性基板、電池等)。外罩玻璃是透明的或用戶能夠視覺識別顯示于顯示器的圖像的程度的半透明的電介質基板，是層疊配置在顯示器上的平板狀的構件。
[0081]在輻射元件31設置于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進行燒制而形成輻射元件31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，也可以實施鍍等處理。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31。
[0082]以上，通過實施方式說明了天線裝置以及無線裝置，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、置換等各種變形以及改進。
[0083]例如，天線并不限于只包括直線延伸的線狀的導體部分，也可以包括彎曲的導體部分。例如，既可以包括L字形的導體部分，也可以包括迂回曲折(Meander)形狀的導體部分，還可以包括在中途分支的導體部分。
[0084]另外，可以對饋電元件設置短截線，也可以對饋電元件設置匹配電路。由此，能夠減小饋電元件在基板所占的面積。
[0085]本國際申請主張2014年I月20日申請的日本專利申請第2014-008168號的優先權，將日本專利申請第2014-008168號的全部內容引用到本國際申請中。
[0086]附圖標記說明
[0087]I:天線裝置；25、26:基板；27:帶導體；28:微帶線；31:輻射元件；33:中央部；34、35:端部;36:饋電部;37:饋電元件;38:饋電點;70:接地平面;71:外緣部;100:無線裝置。
【主權項】
1.一種天線裝置，具備: 饋電元件，其連接于饋電點；以及 福射元件，其與所述饋電元件分離地配置，通過與所述饋電元件進行電磁場親合而被饋電，從而作為輻射導體發揮功能， 其中，所述福射元件具有被所述饋電元件饋電的饋電部， 在將所述輻射元件的基本模式的諧振頻率下的真空中的波長設為λο的情況下， 所述饋電部與所述饋電點的接地基準之間的最短距離為0.0034λ0以上且0.2 Uq以下。2.根據權利要求1所述的天線裝置，其特征在于， 在將所述輻射元件的薄層電阻設為Rs時，所述最短距離為0.0152ΧΙ^.5229以上。3.根據權利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于， 在將所述饋電元件的產生諧振的基本模式的電長度設為Le37、將所述輻射元件的產生諧振的基本模式的電長度設為Le31、將所述輻射元件的基本模式的諧振頻率下的所述饋電元件或所述輻射元件上的波長設為λ時，Le37為(3/8) Χλ以下，并且在所述輻射元件的諧振的基本模式為偶極模式的情況下，Le31為(3/8) Χλ以上且(5/8) Χλ以下，在所述輻射元件的諧振的基本模式為環形模式的情況下，Le31為(7/8) Χλ以上且(9/8) Χλ以下，在所述輻射元件的諧振的基本模式為單極模式的情況下，Le31為(1/8) Χλ以上且(3/8) Χλ以下。4.根據權利要求1?3中的任一項所述的天線裝置，其特征在于， 在將所述輻射元件的基本模式的諧振頻率下的真空中的波長設為λο的情況下， 所述饋電元件與所述輻射元件之間的最短距離為0.2 Χλο以下。5.根據權利要求1?4中的任一項所述的天線裝置，其特征在于， 所述福射元件具有接收來自所述饋電元件的饋電的饋電部， 所述饋電部位于所述輻射元件的成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分以外的部位。6.根據權利要求1?5中的任一項所述的天線裝置，其特征在于， 所述福射元件具有接收來自所述饋電元件的饋電的饋電部， 關于所述饋電部，在偶極模式的情況下，位于所述輻射元件的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分相距所述輻射元件的全長的1/8以上的部位，在單極模式的情況下，位于所述輻射元件的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分相距所述輻射元件的全長的1/4以上的部位，在環形模式的情況下，位于所述輻射元件的與成為基本模式的諧振頻率下的最低阻抗的部分相距所述輻射元件的環形的內周側的周長的1/16以下的范圍內的部位。7.根據權利要求1?6中的任一項所述的天線裝置，其特征在于， 關于所述饋電元件與所述輻射元件以最短距離并行的距離，在偶極模式的情況下為所述輻射元件的長度的3/8以下，在環形模式的情況下為所述輻射元件的環形的內周側的周長的3/16以下，在單極模式的情況下為所述輻射元件的長度的3/4以下。8.—種無線裝置，具備根據權利要求1?7中的任一項所述的天線裝置。
【文檔編號】H01Q1/38GK105849974SQ201580003237
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年1月13日
【發明人】園田龍太, 井川耕司
【申請人】旭硝子株式會社