CN102473999A - 天线装置 - Google Patents

Abstract

公开了在MIMO天线中实现天线增益的提高和低相关的天线装置。本发明的天线装置，在包括第1壳体(101)和第2壳体(102)并由旋转自由地连接第1壳体(101)和第2壳体(102)的铰链部构成的折叠式移动终端中，在第1壳体(101)内设置第1馈电单元(107)，在第2壳体(102)内设置第2馈电单元(108)。第1馈电单元(107)和第2馈电单元(108)从设置在铰链部(202)附近的第1壳体(101)内且其一端被开路的天线单元(201)的另一端分别进行馈电。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置。

背景技术

近年来，对于移动无线终端，随着各种应用的高级化，要求高功能化。另外，在3G-LTE(第三代合作伙伴计划长期演进)***等中需要MIMO(多输入多输出)天线，要求将MIMO天线的各个天线之间的辐射指向性的相关特性抑制得低。

专利文献1中记载了如图1所示的天线装置。该天线装置具备天线单元(antenna element)以及至少两个波导组合体(接地)，该波导组合体通过多个供电器件(device)分别连接到天线单元的连接点，相互绝缘有关的电磁振荡。各个波导组合体由连接到供电器件的导体部分构成，并且波导组合体设计为通过供电器件吸收或辐射电磁振荡。此外，导体部分设计为通过与天线单元的动作同样的方法，吸收或辐射电磁振荡。

现有技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利公开平10-79617号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，上述专利文献1中公开的天线装置在其结构上无法将两个波导组合体安装在移动电话等移动无线终端中。还有，如果两个波导组合体配置到相同的壳体中，则波导组合体产生相互干扰，使天线增益劣化，难以实现低相关。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供在MIMO天线中实现天线增益的提高和低相关的天线装置。

解决问题的方案

本发明的天线装置是安装在包括第1壳体和第2壳体、并由旋转自由地连接所述第1壳体和所述第2壳体的铰链部构成的折叠式移动终端中的天线装置，该装置所采用的结构包括：内置在所述第1壳体中的第1接地板；内置在所述第2壳体中的第2接地板；天线单元，设置在所述铰链部附近，在期望的频率下谐振，其一端被开路；第1馈电单元，连接到所述第1接地板，从所述天线单元的另一端进行馈电；以及第2馈电单元，连接到所述第2接地板，从所述天线单元的另一端进行馈电。

发明的效果

根据本发明，能够在MIMO天线中实现天线增益的提高和低相关。

附图说明

图1是表示专利文献1中记载的天线装置的图。

图2是表示本发明实施方式1的移动终端的结构的图。

图3是表示设置了三维坐标系的情况的图。

图4是表示VSWR(电压驻波比)的频率特性的图。

图5的(a)、(b)是表示XZ平面的辐射指向性(水平极化波分量)的图。

图6是表示水平极化波相位特性的图

图7是表示本发明实施方式2的移动终端的结构的图。

图8是表示本发明实施方式2的移动终端的另一个结构的图。

图9是表示本发明实施方式3的移动终端的结构的图。

图10的(a)、(b)是表示图2所示的结构(结构1)中的天线电流的路径的图。

图11的(a)、(b)是表示图9所示的结构(结构2)中的天线电流的路径的图。

图12是表示结构1和结构2中的S参数(S-parameter)的测量结果的图。

图13是表示本发明实施方式3的移动终端的另一个结构的图。

图14的(a)、(b)是表示图13所示的结构(结构3)中的天线电流的路径的图。

图15是表示结构1～3中的S参数的测量结果的图。

图16是表示在不采用同轴电缆的情况下的移动终端的结构的图。

图17是表示第1接地板和第2接地板为不同尺寸的移动终端的结构的图。

标号说明

101第1壳体

102第2壳体

103第1接地板

104第2接地板

105、113无线电路

106信号处理单元

107第1馈电单元

108第2馈电单元

109同轴电缆

110第1带状元件

111第2带状元件

112数据通信用线

114壳体状态传感器

115切换电路

201、301天线单元

202铰链部

具体实施方式

下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。在实施方式中，对具有相同功能的结构附加相同的标号，并省略重复的说明。

(实施方式1)

图2是表示本发明实施方式1的移动终端的结构的图。该图所示的移动终端具有折叠形状，第1壳体101和第2壳体102通过绞链部202旋转自由地连接。

第1壳体101内置有第1接地板103，第2壳体102内置有第2接地板104，第1接地板103和第2接地板104通过数据通信用线112连接。

第1接地板103具备无线电路105以及与该无线电路105连接的信号处理单元106。另外，第1接地板103中，配置有连接到无线电路105并且具有发送接收功能的第1馈电单元107。

第2接地板104中，配置有通过同轴电缆109连接到无线电路105并且具有发送接收功能的第2馈电单元108。

第1带状元件110的一端连接到第1馈电单元107，第1带状元件110的另一端连接到设置在第1壳体101的绞链部202附近的天线单元201。另外，第2带状元件111的一端连接到第2馈电单元108，第2带状元件111的另一端连接到天线单元201。

天线单元201的一端连接到第1带状(strip)元件110和第2带状元件111连接，另一端被开路。

另外，作为具体的尺寸，例如设第1接地板103和第2接地板104的宽度为45mm、长度为100mm，天线单元201的长度为25mm，还有，馈电点间的带状元件的长度为30mm等。

图3至图5表示进行了具有上述尺寸的天线的电磁场仿真的结果。图3表示设置了三维坐标系的情况。如图3所示，设移动终端的宽度方向为X轴，长度方向为Y轴，厚度方向为Z轴。并且设对XZ平面构成的角度为

对YZ平面构成的角度为θ。

图4是表示VSWR(电压驻波比)的频率特性的图。在图4中，粗实线表示第1馈电单元107激励时的VSWR的频率特性，虚线表示第2馈电单元108激励时的VSWR的频率特性。由该图可知，粗实线与虚线重叠，在从双方馈电单元激励时也能够获得以2GHz为中心的谐振。

图5表示图3中的XZ平面上的移动终端的辐射指向性的水平极化波分量。图5的(a)表示在第1馈电单元107激励时的辐射指向性，图5的(b)表示在第2馈电单元108激励时的辐射指向性。由这些图可知，辐射指向性对称，能够将辐射指向性的相关特性抑制得低。

另外，图6是表示相位特性的图。图6表示图3中的XZ平面的相位。在图6中，粗实线表示第1馈电单元107激励时的水平极化波的相位，虚线表示第2馈电单元108激励时的水平极化波的相位。由该图可知，相位特性也在馈电单元之间具有以θ＝180°为边界对称的特性，也可以将相位特性的相关特性抑制得低。作为其理由可以认为，由于天线的不平衡动作，在配置有各个馈电单元的接地板中流过的电流成为支配性电流。

另外，在如上所述的尺寸下，采用以下的式(1)所示的皮尔逊积差相关获得的相关系数(CorrelationCoefficient：CC)中，获得水平极化波分量的相关系数低为0.3的结果。也就是说，能够实现从各个馈电单元辐射的天线指向性的低相关。

$\mathrm{CC}=\left[\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(x_i-\stackrel{\‾}{x})(y_i-\stackrel{\‾}{y})}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(x_i-\stackrel{\‾}{x})}^2}\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(y_i-\stackrel{\‾}{y})}^2}}\right]$ …式(1)

其中，从各个馈电单元的天线复合指向性(complexdirectivity)表示为x＝{x_i}，y＝{y_i}，(i＝1，2，...，n)，

表示x＝{x_i}的平均值，

表示y＝{y_i}的平均值。

这样，根据实施方式1，通过在折叠式移动终端中，在第1壳体设置第1馈电单元，在第2壳体设置第2馈电单元，在将第1壳体和第2壳体旋转自由地连接的绞链部的附近配置了天线单元，并将第1馈电单元和第2馈电单元分别连接到天线单元的一端，从而能够使一个天线单元实现多个天线效果，并且能够在提高天线增益的同时，实现天线指向性的低相关。

(实施方式2)

图7是表示本发明实施方式2的移动终端的结构的图。图7与图2的区别在于，追加了壳体状态传感器114和切换电路115。

壳体状态传感器114检测折叠式移动终端处于打开状态还是关闭状态，将检测结果经由信号处理单元106和无线电路105通知给切换电路115。

切换电路115根据从壳体状态传感器114输出的检测结果，切换是否连接无线电路105和第2馈电单元108，即切换第2馈电单元的接通关断。具体而言，在从壳体状态传感器114输出的检测结果表示移动终端的打开状态时，切换电路115将无线电路105和第2馈电单元108连接，在检测结果表示移动终端的关闭状态时，切换电路115关断无线电路105和第2馈电单元108的连接。

如果在移动终端的关闭状态下继续从第1馈电单元107和第2馈电单元108馈电，则天线增益由于第1接地板103和第2接地板104的位置关系而劣化，但是通过关断无线电路105和第2馈电单元108的连接，停止来自第2馈电单元108的馈电，能够防止天线的增益劣化。

这样，根据实施方式2，在移动终端变为关闭状态时，通过切换电路关断无线电路和第2馈电单元的连接，停止来自第2馈电单元的馈电，从而能够防止天线的增益劣化。

另外，在本实施方式中，说明了基于壳体状态传感器114检测移动终端的开闭状态的结果，控制切换电路115的情况，但是如图8所示，还可以采用如下方式，即，除了壳体状态传感器114以外，信号处理单元106中具备接收功率检测电路，在接收功率检测电路检测出的接收功率为规定值以下时，由切换电路115关断无线电路105和第2馈电单元108的连接。

(实施方式3)

图9是表示本发明实施方式3的移动终端的结构的图。图9与图2的区别在于，将天线单元201变更为天线单元301。但是，图9只表示移动终端的铰链部202附近。

天线单元301具有λ/4的长度，与接地板(第1接地板103或者第2接地板104)的面垂直地配置，其一端连接到第1带状元件110和第2带状元件111，另一端被开路。

这样配置的天线单元301具有在期望的频率下作为开路短截线(open stub)的功能。由此能够在期望的频率下确保第1馈电单元107和第2馈电单元108之间的绝缘性能。

这里，在图10中表示图2所示的结构(结构1)中的天线电流的路径。图10的(a)表示在结构1中第1馈电单元107激励时的天线电流的路径。此时，除了天线单元201以外，天线电流还泄漏到第1带状元件110。另外，图10的(b)表示在结构1中第2馈电单元108激励时的天线电流的路径。如图10的(b)所示，此时除了天线单元201以外，天线电流还泄漏到第2带状元件111。

相对于此，在图11中表示图9所示的结构(结构2)中的天线电流的路径。图11的(a)表示在结构2中第1馈电单元107激励时的天线电流的路径。此时，天线电流流到天线单元301，而且天线电流几乎***漏到第1带状元件110。另外，图11的(b)表示在结构2中第2馈电单元108激励时的天线电流的路径。如图11的(b)所示，此时天线电流流到天线单元301，而天线电流几乎***漏到第2带状元件111。这是因为在天线单元301的前端天线电流为零，不发生反射电流的缘故。

下面，在图12中表示期望的频率设为2GHz时结构1和结构2中的S参数(S-parameter)的测量结果。在结构1中，S11在2GHz下低于-10dB而谐振，但是馈电单元间的绝缘特性(S21)在2GHz下不低于-10dB，由此能够确认在期望的频率下不能兼顾两者。而在结构2中，与结构1相比谐振频率的相对带宽得到改善，而且馈电单元间的绝缘特性(S21)低于-10dB，能够确认在期望的频率下可以兼顾两者。

这样，在期望的频率下，能够确保第1馈电单元107与第2馈电单元108之间的绝缘性能，因此第1馈电单元107和第2馈电单元108之间的电气性的干扰被抑制，能够改善第1馈电单元107和第2馈电单元108各自的激励时的辐射增益特性。还有，对于分别连接到第1馈电单元107和第2馈电单元108的无线电路性能，也可以抑制彼此的发送电流的泄漏。

这样，根据实施方式3，通过设置具有λ/4的长度、与接地板的面垂直地配置、其一端连接到第1带状元件和第2带状元件连接、另一端被开路的天线单元，能够在期望的频率下确保第1馈电单元和第2馈电单元之间的绝缘性能，因此第1馈电单元和第2馈电单元之间的电气性的干扰被抑制，能够改善第1馈电单元和第2馈电单元各自的激励时的辐射增益特性。

此外，如图13所示，也可以将天线单元以与接地板(第1接地板103或者第2接地板104)的长边垂直且在与接地板同一面从第1壳体101(或者第2壳体102)突出的方式(图3所示的坐标轴中的+X方向)进行配置，使其一端与第1带状元件110和第2带状元件111连接而将另一端开路。

在图14中表示图13所示的结构(结构3)中的天线电流的路径。图14的(a)表示在结构3中第1馈电单元107激励时的天线电流的路径。此时，天线电流流到天线单元，而天线电流不流到第1带状元件110。另外，图14的(b)表示在结构3中第2馈电单元108激励时的天线电流的路径。如图14的(b)所示，此时天线电流流到天线单元，而天线电流不流到第2带状元件111。

这样，即使为图13所示的配置，天线单元在期望的频率下也具有作为开路短截线的功能。由此能够在期望的频率下确保第1馈电单元107和第2馈电单元108之间的绝缘性能。

图15表示包括了结构3中的S参数的测量结果的图。由该图可知，在结构3中，与结构1相比谐振频率的相对带宽也得到改善，而且馈电单元间的绝缘特性(S21)低于-10dB，能够确认在期望的频率下可以兼顾两者。

另外，在上述各个实施方式中，说明了通过同轴电缆连接第1壳体内的无线电路105和第2馈电单元的情况，但是，如图16所示，也可以将通过用于数据通信的线路112与信号处理单元106连接的无线电路113设置在第2接地板上，并将无线电路113连接到第2馈电单元。

另外，在上述各个实施方式中，假设第1接地板103和第2接地板104为相同大小而进行说明，但是本发明不限于此，第1接地板103可以大于或小于第2接地板104。图17表示第1接地板103大于第2接地板104的情况。

另外，在第1壳体或第2壳体的一部分、或者第1壳体或第2壳体的全部为金属制造的情况下，金属制造的壳体连接到第1接地板或第2接地板，因此也可以改变接地的大小。

另外，在上述各个实施方式中，假设将天线单元201设置在第1壳体101内而进行说明，但是只要是铰链部202的附近，也可以设置在第2壳体102内。

此外，上述的天线单元201或天线单元301在安装于移动终端时，也可以应用到具有与设想的天线单元几乎相同长度的金属零件(例如，折叠式终端的铰链金属)等。

2009年7月16日提交的日本专利申请第2009-168139号及2010年7月7日提交的日本专利申请第2010-154865号所包含的说明书、说明书附图以及说明书摘要的公开内容，全都引用于本申请。

工业实用性

本发明的天线装置可适用于折叠式移动电话等无线通信终端装置等。

Claims (5)

1.天线装置，安装在包括第1壳体和第2壳体并由旋转自由地连接所述第1壳体和所述第2壳体的铰链部构成的折叠式移动终端中，包括：

内置在所述第1壳体中的第1接地板；

内置在所述第2壳体中的第2接地板；

天线单元，设置在所述铰链部附近，在期望的频率下谐振，其一端被开路；

第1馈电单元，连接到所述第1接地板，从所述天线单元的另一端进行馈电；以及

第2馈电单元，连接到所述第2接地板，从所述天线单元的另一端进行馈电。

2.如权利要求1所述的天线装置，还包括：

壳体状态检测单元，检测所述折叠式移动终端处于打开状态还是关闭状态；以及

切换单元，根据所述壳体状态检测单元的检测结果，控制所述第2馈电单元的接通或断开。

3.如权利要求2所述的天线装置，还包括：

接收功率检测单元，检测接收信号的接收功率，

所述切换单元根据所述接收功率，控制所述第2馈电单元的接通或断开。

4.如权利要求1所述的天线装置，

所述天线单元具有1/4波长的长度，与所述第1接地板或者所述第2接地板的面垂直地配置，其一端被开路。

5.如权利要求1所述的天线装置，

所述天线单元具有1/4波长的长度，以与所述第1接地板或者所述第2接地板的长边垂直、而且在与接地板同一面上从所述第1壳体或所述第2壳体突出的方式进行配置，其一端被开路。

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