CN1691405A - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的天性装置，具有与低频带对应的第1天线元件(11)和与高频带对应的第2天线元件(12)；第1天线元件(11)和第2天线元件(12)，在无线电装置的布线基板(14)上，在所定距离间隔的位置上，互相对向配置；而且第1天线元件(11)到布线基板的接地的距离，大于第2天线元件到布线基板(14)的接地的距离；利用第1天线元件和第2天线元件，与两个频带对应。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及主要用于移动通信用的天线装置中的多波段对应的天线装置。
背景技术
近几年来，移动通信用的天线装置的需求量急剧增加，在要求其形态多样化的同时，还要求能用1台无线电装置收发许多信息。因此，能够收发多个频带的电波的无线电装置已在市场上销售，在它们中使用着在多个频带中可以利用的多波段对应的天线装置。
在这里，将手机作为使用这种天线装置的移动通信用的无线电装置的例子，进行讲述。
手机可以在全世界各种各样的地区使用，被其利用的频带也因地区而异。例如：在数字方式的手机中，GSM频带是880～960MHz，同样DCS是1710～1880MHz，PCS是1850～1990MHz。
而且，伴随着手机的小型化、紧凑化及多波段化，手机内置的天线装置也呈现增加的倾向，而且对其小型化的要求也非常迫切。
作为现有技术的这种手机内置的多波段对应的天线装置，对图3所示的倒F型板状天线进行讲述。
图3是现有技术的与GSM及DCS两个波段对应的倒F型板状天线的立体图。在图3中，第1天线元件21是与GSM对应的天线，第2天线元件22是与DCS对应的天线，这些倒F型板状天线搭载在手机(图中未示出)的布线基板23上后使用。此外，第2天线元件还可以采用与PCS对应的结构。
在上述倒F型板状天线中，与低频对应的第1天线元件21和与高频对应的第2天线元件22，形成与布线基板23平行、相对，而且并列设置在同一平面上的结构。这些第1天线元件21和第2天线元件22，为了获得所需的辐射效率，分别设定成所需的元件宽度、长度及元件间的间隔。
而且，第1天线元件21和第2天线元件22各自的一端，连接成一体，分别与布线基板23的GND端子(图中未示出)及给电侧端子(图中未示出)连接，搭载在手机上。
此外，作为与本发明相关的在先技术文献信息，例如，美国专利第5926139号说明书及新井宏之著《新天线工学》(综合电子出版社、1996年4月9日、P.109-114)已广为人知。
可是，在上述现有技术的天线装置中，为了使在手机使用的频带中的能够获得所需灵敏度的频带宽度——所谓相对频带不成为狭窄频带，需要提高各天线元件的辐射效率。因此，如果加大第1天线元件21及第2天线元件22各自的形状尺寸、增大投影面积后，就能够适应。可是，这样做，却与近几年来的无线电机器的小型化的要求背道而驰。因此，在上述现有技术的结构中，很难获得在实现小型化的同时，还具有良好的辐射效率、内置式的多波段对应的天线装置。
发明内容
本发明就是为了解决现有技术的这一课题而研制的，目的在于提供多波段对应容易、可以小型化、而且各天线元件各自辐射效率的平衡良好的内置式的天线装置。
为了达到上述目的，本发明的天线装置，采用以下结构：
具有与低频带对应的第1天线元件和与高频带对应的第2天线元件；
所述第1天线元件和所述第2天线元件，在无线电装置的布线基板上，在所定距离间隔的位置上，互相对向配置；而且
所述第1天线元件到所述布线基板的接地线之间的距离，大于所述第2天线元件到所述布线基板的所述接地线之间的距离；
利用所述第1天线元件和所述第2天线元件，与两个频带对应。
采用这种结构后，虽然按照各自的天线元件对应的频率，来自布线基板的GND的影响不同，但是采用上述的配置关系后，就能够减轻其影响。所以，能够改善各天线元件的辐射效率的平衡。进而，由于将各自的天线元件向着上下方向配置，所以作为整体形状也能小型化。其结果，可以实现小型化、而且辐射效率好的天线装置。
另外，在上述结构中，还可以作为第1天线元件与GSM对应、第2天线元件与DCS或PCS对应的手机用。
进而，在上述结构中，到第1天线元件和第2天线元件的距离，还可以和到第2天线元件和布线基板的接地的距离大致相同。
采用这种结构后，对于第1天线元件及第2天线元件的各自特定的对应频带来说，能够分别减轻来自GND的影响，可以采用改善辐射效率的平衡的配置状态。另外，同时还能谋求整体形状的小型化。
另外，在上述结构中，第1天线元件和第2天线元件的相对的区域，具有由空间构成的结构，假如设到第1天线元件和布线基板的GND的距离为D1、从所述第2天线元件到GND的距离为D2、与低频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λLMAX、λLMIN、与高频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λHMAX、λHMIN时，可以设定为D2/D1＝λLMIN/λHMAX～λLMAX/λHMIN的范围内。
或者，在上述结构中，第1天线元件和第2天线元件的相对的区域，具有由空间构成的结构，假如设到第1天线元件和布线基板的GND的距离为D1、从所述第2天线元件到GND的距离为D2、低频带的与中心频率对应的电波的波长为λLMID、与高频带的中心频率对应的电波的波长为λHMID时，可以设定为D2/D1＝λLMID/λHMID。
采用这种结构后，对于第1天线元件及第2天线元件的各自特定的对应频带来说，能够分别减轻来自GND的影响，可以采用改善辐射效率的平衡的配置状态。另外，同时还能谋求整体形状的小型化。
进而，在上述结构中，第1天线元件和第2天线元件的相对的区域，具有用绝缘体充填的结构；假如设绝缘体的介电常数及导磁率分别为ε及μ、假如设低频带的与最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λLMAX、λLMIN、高频带的与最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λHMAX、λHMIN、第1天线元件和第2天线元件的相对的区域是空间时的到第1天线元件和布线基板的GND的距离为D1、从第2天线元件到GND的距离为D2时，可以将D1及D2设定为满足D2/D1＝λLMIN/λHMAX～λLMAX/λHMIN的范围内，而且将第1天线元件和第2天线元件的相对的区域用绝缘体充填时的第1天线元件和第2天线元件的距离为D3时，可以设定为D3＝(D1-D2)/√ε*μ。
采用这种结构后，能够特定第1天线元件和第2天线元件之间充填绝缘体时的各天线元件的位置关系。在第1天线元件和第2天线元件之间被绝缘体充填、被相互固定支承时，可以按照上述关系式，配置天线元件。这样，能够分别减轻来自GND的影响，可以采用改善辐射效率的平衡的最佳配置状态。另外，还能减少投影面积，使整体形状小型化。
综上所述，采用本发明后，为了分别减轻来自各天线元件的GND的影响，成为在与低频带对应的第1天线元件和布线基板的GND之间，配置与高频带对应的第2天线元件的结构。这样，能够提供减少投影面积、小型、辐射效率良好的内置式的天线装置。
附图说明
图1是本本发明的一种实施方式涉及的天线装置的外形图。
图2是本实施方式的变形例的天线装置，在第1天线元件和第2天线元件之间，用绝缘体充填的结构的立体图。
图3是现有技术的倒F型板状天线的立体图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细讲述本发明的一种实施方式。此外，对于相同的要素，赋予相同的符号，有时省略讲述。
图1是本实施方式涉及的天线装置的立体图。本实施方式的天线装置，具有两个天线元件，采用所谓折叠式单极方式的结构。而且，作为可以使用的天线频带，可以与GSM的频带880～960MHz及DCS的频带1710～18800MHz、或GSM的频带880～960MHz及PCS的频带1850～1990MHz那样的两个频带对应，是所谓多波段对应、而且内置在无线电装置中的内置式结构。
下面，使用图1讲述本实施方式的天线装置的结构。第1天线元件11，用铜合金板等良导电性金属形成。该第1天线元件11，与成为低频带的GSM对应。第2天线元件12，也同样用铜合金板等良导电性金属形成。该第2天线元件12，与成为高频带的DCS(或PCS)对应。另外，给电部13，与所使用的无线电机器的布线基板14连接。
然后，第1天线元件11及第2天线元件12的一端连接成一体，再从该成为一体的区域，如图1所示地弯曲后形成给电部13。进而，与DCS(或PCS)对应的第2天线元件12，配置在与GSM对应的第1天线元件11和布线基板14的GND之间。另外，第1天线元件11、第2天线元件12、布线基板14，分别平行配置。
被这样上下配置的第1天线元件11、第2天线元件12，布线基板14的GND到第2天线元件12的距离，和第2天线元件12到第1天线元件11的距离配置成大致相等的值。
就是说，当假如设第1天线元件11到布线基板14的GND的距离为D1、同样从第2天线元件12到GND的距离为D2、与低频带的中心频率对应的电波的波长为λLMID、与高频带的中心频率对应的电波的波长为λHMID时，设定为D2/D1＝λLMID/λHMID。
下面，使用具体的例子进行讲述。将电波的波长用λ＝c/f(λ：波长、c：光速、f：频率)表示。以与高频带的DCS和低频带的GSM的两波段对应的天线装置为例。
高频带的DCS的中心频率fD，是fD＝(1710+1880)/2＝1795MHz。另外，低频带的GSM的中心频率fG，是fG＝(880+960)/2＝920MHz。所以，与DCS的中心频率对应的电波的波长λHMID和与GSM的中心频率对应的电波的波长λLMID之比，成为λHMID/λLMID＝0.51。
这样，如果将从GND到第1天线元件11的距离D1与从GND到第2天线元件12的距离D2之比，设定为D2/D1＝0.51，那么关于与GSM对应的第1天线元件11和与DCS对应的第2天线元件12的每一个，都能获得相同能级的辐射特性。
另外，在与低频带的GSM和高频带的PCS的两波段对应的天线装置时，可以进行下述设定。即高频带的PCS的中心频率fP，是fP＝(1850+1990)/2＝1920MHz。所以，与PCS的中心频率对应的电波的波长λHMID和与GSM的电波的波长λLMID之比，成为λHMID/λLMID＝0.48。这样，如果将从GND到第1天线元件11的距离D1与从GND到第2天线元件12的距离D2之比，设定为D2/D1＝0.48，那么关于与GSM对应的第1天线元件11和与PCS对应的第2天线元件12的每一个，都能获得相同能级的辐射特性。
根据以上的结果，本实施方式的天线装置，将从GND到DCS(或PCS)用的第2天线元件12的距离D2和从DCS(或PCS)用的第2天线元件12到GSM用的第1天线元件11的距离，设定成基本相同的距离。
此外，在上述的情况下，根据各自的中心频率设定。但在本发明中，关于这些距离的关系，还可以设定成以下的范围。
即：假如设到第1天线元件11和布线基板14的接地的距离为D1、从第2天线元件到接地的距离为D2、将与低频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λLMAX、λLMIN、与高频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λHMAX、λHMIN时，设定为D2/D1＝λLMIN/λHMAX～λLMAX/λHMIN的范围内。
设定成为这种范围后，与低频带对应的第1天线元件11和与高频带对应的第2天线元件12的每一个，都能获得相同能级的辐射特性。
下面，使用具体的例子进行讲述。以与高频带的DCS和低频带的GSM的两波段对应的天线装置为例。
DCS的频带是1710～18800MHz，GSM的频带是880～960MHz。所以，低频带的GSM频带的最小频率是880MHz。另外，高频带的DCS频带的最大频率是1880MHz。所以，与DCS的最大频率对应的电波的波长λHMAX和与GSM的最小频率对应的电波的波长λLMIN之比，成为λHMAX/λLMIN＝0.56。
另一方面，低频带的GSM频带的最大频率是960MHz。另外，高频带的DCS频带的最小频率是1710MHz。所以，与DCS的最小频率对应的电波的波长λHMIN和与GSM的最大频率对应的电波的波长λLMAX之比，成为λHMIN/λLMAX＝0.47。
这样，如果将从GND到第1天线元件11的距离D1与从GND到第2天线元件12的距离D2之比，设定为D2/D1＝0.47～0.56的范围内，那么关于与GSM对应的第1天线元件11和与DCS对应的第2天线元件12的每一个，都能获得相同能级的辐射特性。
另外，在与高频带的PCS和低频带的GSM的两频率对应的天线装置中，也可以进行同样的设定。即：PCS频带是1850MHz～1990MHz，GSM频带是880MHz～960MHz。所以，低频带的GSM频带的最小频率是880MHz。另外，高频带的PCS频带的最大频率是1990MHz。所以，与PCS的最大频率对应的电波的波长λHMAX和与GSM的最小频率对应的电波的波长λLMIN之比，成为λHMAX/λLMIN＝0.44。
另一方面，低频带的GSM频带的最大频率是960MHz。另外，高频带的PCS频带的最小频率是1990MHz。所以，与PCS的最小频率对应的电波的波长λHMIN和与GSM的最大频率对应的电波的波长λLMAX之比，成为λHMIN/λLMAX＝0.52。
这样，如果将从GND到第1天线元件11的距离D1与从GND到第2天线元件12的距离D2之比，设定为D2/D1＝0.44～0.52的范围内，那么关于与GSM对应的第1天线元件11和与PCS对应的第2天线元件12的每一个，都能获得相同能级的辐射特性。
在上述这种距离的范围内进行设定后，可以获得能与GSM和DCS或GSM和PCS的多波段对应的天线装置。
而且，本实施方式的天线装置，与低频带的GSM对应的第1天线元件11及与高频带的DCS(或PCS)对应的第2天线元件12，都能减轻来自GND的影响，辐射效率的平衡也能良好。
另外，本实施方式的天线装置，由于是按照上下方向配置第1天线元件11及第2天线元件12的结构，所以可以减小投影面积，谋求外形的小型化。
此外，在上述天线装置中讲述的内容，是关于各天线元件间是空间时的情况。图2是本实施方式的变形例的天线装置，在第1天线元件11和第2天线元件12之间，用绝缘体充填的结构的立体图。如图2所示，在第1天线元件11和第2天线元件12之间用绝缘树脂等绝缘体15固定时，采用如下方法。
就是说，假如设绝缘体15的介电常数及导磁率分别为ε及μ、与低频带的中心频率对应的电波的波长为λLMAD、与高频带的中心频率对应的电波的波长为λHMAD、第1天线元件11和第2天线元件12的相对的区域是空间时的到第1天线元件11和布线基板14的GND的距离为D1、从第2天线元件12到GND的距离为D2时，将D1及D2设定为满足D2/D1＝λLMID/λHMID的范围，而且将第1天线元件11和第2天线元件12的相对的区域用绝缘体15充填时的第1天线元件11和第2天线元件12的距离为D3时，设定为D3＝(D1-D2)/√ε*μ。
下面，讲述具体示例。
最初，采用上述方法求出不充填绝缘体15时、即是空间时的D1及D2。对于用绝缘体15充填的区域，则成为√ε*μ＝1/c(ε：绝缘体的介电常数，μ：绝缘体的导磁率，c：光速)。因此，假如设与绝缘体15充填的区域DCS(或PCS)对应的第2天线元件12和与GSM对应的第1天线元件11的距离为D3时，可以设定为D3＝(D1-D2)/√ε*μ。
就是说，用绝缘体固定、支承时各天线元件时，按照上述关系式配置天线元件后，能够分别减轻各天线元件的来自GND的影响，辐射效率的平衡良好，而且还能减少投影面积，使整体形状小型化。
此外，在上述场合，是根据各自的中心频率进行设定。但在本发明中，对于这些距离的关系，还可以设定成以下的范围。
就是说，假如设最初第1天线元件11和第2天线元件12之间是空间时的到第1天线元件11和布线基板14的接地的距离为D1、从第2天线元件12到接地的距离为D2。还假如设与低频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λLMAX、λLMIN，与高频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λHMAX、λHMIN。
这时，将D1及D2设定为满足D2/D1＝λLMID/λHMID的范围，而且将第1天线元件11和第2天线元件12的相对的区域用绝缘体15充填时的第1天线元件11和第2天线元件12的距离为D3时，设定为D3＝(D1-D2)/√ε*μ。
设定为这种范围后，与低频带对应的第1天线元件11和与高频带对应的第2天线元件12的每一个，都能得到相同能级的辐射特性。
在用绝缘体固定、支持各天线元件时，也可以根据上述关系式配置天线元件。
综上所述，采用本发明的天线装置，是在与低频带对应的第1天线元件11和布线基板14的GND之间，配置与高频带对应的第2天线元件12的结构。
采用这种结构后，各天线元件受GND的影响被分别减轻。进而，可以获得投影面积小、小型、辐射效率的平衡良好、而且可以多波段对应的、内置式的天线装置。该天线装置，在移动通信等无线电装置领域大有用处。

Claims (6)

1、一种天线装置，具有与低频带对应的第1天线元件和与高频带对应的第2天线元件；
所述第1天线元件和所述第2天线元件，在无线电装置的布线基板上，在隔开所定距离的位置上，互相对向配置；而且
所述第1天线元件到所述布线基板的接地线之间的距离，大于所述第2天线元件到所述布线基板的所述接地线之间的距离；
利用所述第1天线元件和所述第2天线元件，与两个频带对应。
2、如权利要求1所述的天线装置，其特征在于：用于所述第1天线元件与GSM对应、所述第2天线元件与DCS或PCS对应的手机。
3、如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：所述第1天线元件到所述第2天线元件的距离，与所述第2天线元件到所述布线基板的接地线的距离大致相同。
4、如权利要求3所述的天线装置，其特征在于：
所述第1天线元件与所述第2天线元件的相对的区域，具有由空间构成的结构，
当设所述第1天线元件到所述布线基板的所述接地线的距离为D1、从所述第2天线元件到所述接地线的距离为D2、与所述低频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λLMAX、λLMIN、与所述高频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λHMAX、λHMIN时，设定为D2/D1＝λLMIN/λHMAX～λLMAX/λHMIN的范围内。
5、如权利要求3所述的天线装置，其特征在于：
所述第1天线元件和所述第2天线元件的相对的区域，具有由空间构成的结构，
当设所述第1天线元件到所述布线基板的所述接地线的距离为D1、从所述第2天线元件到所述接地线的距离为D2、与所述低频带的中心频率对应的电波的波长为λLMID、与所述高频带的中心频率对应的电波的波长为λHMID时，设定为D2/D1＝λLMID/λHMID。
6、如权利要求2所述的天线装置，其特征在于：
所述第1天线元件和所述第2天线元件的相对的区域，具有用绝缘体充填的结构；
当设所述绝缘体的介电常数及导磁率分别为ε及μ、与所述低频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λLMAX、λLMIN、与所述高频带的最大频率对应的电波的波长及与最小频率对应的电波的波长分别为λHMAX、λHMIN、在所述第1天线元件与所述第2天线元件的相对的区域是空间时的所述第1天线元件到所述布线基板的所述接地线的距离为D1、从所述第2天线元件到所述接地线的距离为D2时，
将D1及D2设定为满足D2/D1＝λLMIN/λHMAX～λLMAX/λHMIN的范围内，而且
当将所述第1天线元件与所述第2天线元件的相对的区域用绝缘体充填时的所述第1天线元件到所述第2天线元件的距离设为D3时，设定为D3＝(D1-D2)/√ε*μ。
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