專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及在便攜終端等的在移動(dòng)通信及短距離通信等中使用的天線裝置。
背景技術(shù)：
目前，作為可以用一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)多個(gè)信息通信系統(tǒng)的天線裝置是和圖19所示的通信模塊一起使用的天線裝置。圖19中，通信模塊100對(duì)應(yīng)短距離通信系統(tǒng)103和廣-局域網(wǎng)絡(luò)(W-LAN)系統(tǒng)104這兩個(gè)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)這種通信模塊100時(shí)必須考慮的是兩個(gè)系統(tǒng)103和104使用相同的頻帶例如使用2.4GHz頻帶這一點(diǎn)和同時(shí)使用這些系統(tǒng)這一點(diǎn)。即，兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)處于發(fā)送狀態(tài)或接收狀態(tài)，或者一個(gè)系統(tǒng)處于發(fā)送狀態(tài)而另一個(gè)系統(tǒng)處于接收狀態(tài)，在后一種情況下，存在一個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)變成了另一個(gè)系統(tǒng)的干擾信號(hào)，其接收信號(hào)的比特誤差率(BER)明顯提高惡化的問(wèn)題。
為了防止這種干擾，以前是把高頻濾波器直接連接到天線上以除去另一個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)，但因?yàn)榕c圖19的通信模塊100有關(guān)的兩個(gè)系統(tǒng)103和104使用同一頻帶，所以用這種手段不能除去另一個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)。因此，在通信模塊100中，通過(guò)分別在系統(tǒng)103和104中設(shè)置各自的天線101和102來(lái)防止兩個(gè)系統(tǒng)間的信號(hào)干擾。即，通過(guò)花工夫配置兩個(gè)天線101和102來(lái)確保系統(tǒng)間的隔離。
例如，為了確保兩個(gè)天線間26dB的隔離，依據(jù)采用兩個(gè)用于2.4GHz的偶極天線的情況下的理論計(jì)算，得出的結(jié)果是兩個(gè)天線間需要隔開320mm的距離。
在上述構(gòu)成中，因?yàn)樾枰锢砀糸_地配置兩個(gè)天線101和102，所以必然增大安裝通信模塊100的外殼尺寸。隨著采用兩個(gè)天線101和102，因?yàn)樾枰_保兩個(gè)天線安裝位置，所以在裝置設(shè)計(jì)上受到制約。而且，天線裝置所需的成本也增加一倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種一體結(jié)構(gòu)的天線裝置，在一個(gè)天線中設(shè)置多個(gè)給電端口，并可以確保各端口間的隔離。
本發(fā)明的天線裝置設(shè)置兩個(gè)以上的給電端口，并且，各給電端口配設(shè)在由從其他給電端口給電所產(chǎn)生的輻射體上的高頻電位為零的區(qū)域內(nèi)。通過(guò)在這樣的位置配設(shè)各給電端口，由來(lái)自其他給電端口的高頻信號(hào)產(chǎn)生的各給電端口位置上的電位不隨時(shí)間變化。因此，可以減小來(lái)自其他給電端口的高頻信號(hào)的漏入。
以前的天線裝置需要兩個(gè)天線，但本發(fā)明的天線裝置僅需要一個(gè)天線。因此，天線裝置外殼內(nèi)所需的天線設(shè)置空間可以減半，可以實(shí)現(xiàn)外殼的小型化，并可以降低成本。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，天線裝置具有輻射體，由具有下面其中一種形狀的平面導(dǎo)體組成直徑大致為半波長(zhǎng)的大致圓形，或者通過(guò)中心點(diǎn)的對(duì)角線長(zhǎng)度大致為半波長(zhǎng)的大致正多邊形，或者邊長(zhǎng)大致為半波長(zhǎng)的大致四邊形；接地板，和輻射體隔開規(guī)定距離地相對(duì)配置；給電端口，在輻射體上設(shè)定兩個(gè)給電點(diǎn)，分別與這些給電點(diǎn)連接。這里，位于輻射體上的這兩個(gè)給電點(diǎn)位于由從其他給電端口給電而在彼此之間產(chǎn)生的高頻電位為零的區(qū)域內(nèi)。根據(jù)這種構(gòu)成，可以確保給電端口間的隔離。
作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，可以在周邊部的內(nèi)側(cè)設(shè)置給電端口，使得通過(guò)輻射體的中心點(diǎn)和兩個(gè)給電點(diǎn)的直線彼此垂直相交。這樣，可以很容易地使各給電端口阻抗匹配。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以在輻射體的中心設(shè)置第三給電端口。這樣，可以實(shí)現(xiàn)具有確保三個(gè)給電端口彼此隔離的小型天線裝置。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，三個(gè)給電端口使用的頻率可以大致為相同頻率。這樣，因?yàn)檩椛潴w中心點(diǎn)上的電位基本為零，所以可以充分地確保第三給電端口和其他給電端口間的隔離。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以在輻射體的外周部設(shè)置第一和第二給電端口。這樣，沖壓加工導(dǎo)體板后使給電端口的部位大致彎曲成直角形，可以把該部分直接安裝到形成接地板的高頻基板上的給電焊盤中，所以是低成本的簡(jiǎn)易制造法。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以通過(guò)使輻射體變形為輻射體和接地板的距離至少在中央部大于其他部位的頂部和除此部分以外的凹部來(lái)形成輻射體。同樣可以變形接地板的形狀。如果這樣，輻射體就變成分級(jí)阻抗諧振器(Stepped Impedance Resonator(SIR))構(gòu)造，由于可以縮短諧振器長(zhǎng)度，因此，可以實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，形成輻射體或接地板，使其凹部根據(jù)位置不同而具有任意寬度，并且其頂部的頂面是平坦的。這樣，可以擴(kuò)大頂部的頂面面積，實(shí)現(xiàn)具有高輻射效率和寬帶特性的天線裝置。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以在輻射體周邊部的任意位置設(shè)置任意數(shù)量的切口部。如果這樣，就相當(dāng)于延長(zhǎng)了輻射體的電氣長(zhǎng)度，從而實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，輻射體或接地板的凹部的寬度可以設(shè)為1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度。這樣，1/4波長(zhǎng)諧振器變成其中央點(diǎn)是凹部和頂部的邊界的SIR構(gòu)造，因此，可以把輻射體長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得最短，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以在輻射體和接地板之間設(shè)置電介體或磁性體或電介體和磁性體的混合體等電磁波介質(zhì)。這樣，由于有效縮短了電磁波介質(zhì)的波長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，把電磁波介質(zhì)作成多層結(jié)構(gòu)，至少可以在一層的表面上設(shè)置阻抗匹配電路。這樣，因?yàn)椴恍枰B接外部匹配電路，可以減小安裝面積，降低成本。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以在輻射體上相對(duì)于輻射體中心與給電端口對(duì)稱的位置布置一端為開放狀態(tài)的導(dǎo)電元件。這樣，相當(dāng)于延長(zhǎng)輻射體的電氣長(zhǎng)度，因此，可以實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，切斷該導(dǎo)電元件的端部來(lái)改變其電氣長(zhǎng)度，調(diào)整給電端口間的隔離。如果這樣，因?yàn)榭梢哉{(diào)整受外殼影響的天線裝置的特性，所以在設(shè)計(jì)時(shí)可迅速地與多種外殼對(duì)應(yīng)。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以把導(dǎo)電元件作成彎曲形狀?？梢园岩欢私拥氐碾娍乖c導(dǎo)電元件連接。這樣，可以擴(kuò)大從各給電端口看到的天線裝置的阻抗特性的調(diào)整范圍。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以由彎曲形狀的導(dǎo)電元件構(gòu)成給電端口。這樣，因?yàn)榻o電端口也是輻射體的一部分，所以相當(dāng)于延長(zhǎng)輻射體的電氣長(zhǎng)度，可實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，可以把導(dǎo)電元件都作成相同形狀且電抗值相同，或者全部給電端口作成相同形狀。這樣，因?yàn)樘炀€裝置是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以能增大各給電端口間的隔離。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)給電端口中的每個(gè)端口都用作分集通信系統(tǒng)中的天線給電端口。因此，可以把天線的數(shù)量從多個(gè)減少到一個(gè)，實(shí)現(xiàn)了低成本、小型分集方式的天線裝置。
作為本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，兩個(gè)給電端口都用作采用分集方式或圓偏振化的第一通信系統(tǒng)中的天線給電端口，第三給電端口用在第二通信系統(tǒng)中。這樣，第三給電端口用于短距離通信系統(tǒng)或車輛信息和通信系統(tǒng)(Vehicle Information and Communication System(VICS))，其他給電端口可用于IEEE802.11b或全球定位系統(tǒng)(GPS)所用的偏振化-分集天線。因此，可以節(jié)省便攜終端中天線所占的空間，從而實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的小型化。


圖1(a)是本發(fā)明實(shí)施例1中天線裝置的斜視圖；圖1(b)是本發(fā)明實(shí)施例1中天線裝置的上面圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中天線裝置的上面圖；圖3(a)是本發(fā)明實(shí)施例3和13中天線裝置的上面圖；圖3(b)是本發(fā)明實(shí)施例3中天線裝置的上面圖；圖4(a)是本發(fā)明實(shí)施例4中天線裝置的斜視圖；圖4(b)是本發(fā)明實(shí)施例4中天線裝置的截面圖；
圖5(a)是本發(fā)明實(shí)施例5中天線裝置的斜視圖；圖5(b)是本發(fā)明實(shí)施例5中天線裝置的截面圖；圖6(a)是本發(fā)明實(shí)施例6中天線裝置的斜視圖；圖6(b)是本發(fā)明實(shí)施例6中天線裝置的斜視圖；圖7(a)是本發(fā)明實(shí)施例7中天線裝置的斜視圖；圖7(b)是本發(fā)明實(shí)施例7中天線裝置的截面圖；圖8(a)是本發(fā)明實(shí)施例8中天線裝置的斜視圖；圖8(b)是本發(fā)明實(shí)施例8中天線裝置的上面圖；圖9(a)是本發(fā)明實(shí)施例9中天線裝置的分解斜視圖；圖9(b)是本發(fā)明實(shí)施例9中天線裝置的下面斜視圖；圖10(a)是本發(fā)明實(shí)施例9中天線裝置的分解斜視圖；圖10(b)是本發(fā)明實(shí)施例9中天線裝置的下面斜視圖；圖11(a)是本發(fā)明實(shí)施例10中天線裝置的分解斜視圖；圖11(b)是本發(fā)明實(shí)施例10中天線裝置的下面斜視圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例11中天線裝置的分解斜視圖；圖13(a)是本發(fā)明實(shí)施例12中天線裝置的斜視圖；圖13(b)是本發(fā)明實(shí)施例12中天線裝置的截面圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例12中天線裝置的應(yīng)用例的方框圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例13中天線裝置的斜視圖；圖16是本發(fā)明實(shí)施例13中天線裝置的應(yīng)用例的方框圖；圖17是本發(fā)明實(shí)施例14中天線裝置的斜視圖；圖18是本發(fā)明實(shí)施例15中天線裝置的斜視圖；圖19是現(xiàn)有天線裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1(a)和圖1(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的天線裝置。如圖1(a)的斜視圖所示，天線裝置的結(jié)構(gòu)是這樣的在與接地板4相對(duì)配置的輻射板1的周邊部配設(shè)多個(gè)給電端口2和3。輻射板1的形狀如圖1(b)所示是圓形，其直徑為規(guī)定頻率下1/2波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度，第一給電端口2設(shè)在給電點(diǎn)5或7上，第二給電端口3設(shè)在給電點(diǎn)6或8上。
在圖1(a)和圖1(b)中，第一給電端口2連接給電點(diǎn)5，從給電端口2輸入規(guī)定頻率的信號(hào)時(shí)，輻射板1和接地板4作為從給電點(diǎn)5延伸到7的兩端開放的1/2波長(zhǎng)諧振器動(dòng)作，第一諧振電流9流到輻射板1上，在諧振器的中央點(diǎn)(距離給電點(diǎn)5為1/4波長(zhǎng)的位置)，高頻電位為零。即，在輻射板1上的第一線段11上，電位為零。另一方面，因?yàn)榻o電點(diǎn)6和8位于高頻電位為零的第一線段11上，所以，從第一給電端口2輸入的規(guī)定頻率的高頻信號(hào)不泄漏到第二給電端口3中。
同樣地，第二給電端口3連接給電點(diǎn)6，從第二給電端口3輸入規(guī)定頻率的信號(hào)時(shí)，輻射板1和接地板4作為從給電點(diǎn)6延伸到8的兩端開放的1/2波長(zhǎng)諧振器動(dòng)作，第二諧振電流10流到輻射板1上，在諧振器中央點(diǎn)(距離給電點(diǎn)6為1/4波長(zhǎng)的位置)，高頻電位為零。即輻射板1上的第二線段12上的電位為零。另一方面，因?yàn)榻o電點(diǎn)5和7位于高頻電位為零的第二線段12上，所以，從第二給電端口3輸入的規(guī)定頻率的高頻信號(hào)不泄漏到第一給電端口2中。
為了實(shí)現(xiàn)上述特性，連接給電點(diǎn)5和7的線段和連接給電點(diǎn)6和8的線段被定位成在輻射板1的中心點(diǎn)垂直相交。
通過(guò)使用這種天線裝置，可以把所需天線的數(shù)量從兩個(gè)減為一個(gè)，可以降低天線裝置的成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信設(shè)備的小型化。
在以上的說(shuō)明中，以輻射板1的形狀為圓形進(jìn)行了說(shuō)明。輻射板的形狀也可以是大致的圓形。
實(shí)施例2圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的天線裝置。在前面圖1(b)所示的天線裝置中，給電點(diǎn)的配設(shè)位置在輻射板1的外周部，而在圖2所示的天線裝置中，給電點(diǎn)配設(shè)在離開輻射板1的外周部向內(nèi)具有適當(dāng)距離的位置上。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，得到能容易地在各給電點(diǎn)產(chǎn)生阻抗匹配的效果。其中，各給電點(diǎn)配設(shè)在高頻電位為零的第一線段11和第二線段12上，從而確保了給電端口間的隔離。
在輻射板1的中心點(diǎn)設(shè)置給電點(diǎn)27，第三給電端口與給電點(diǎn)27耦合。從分別與第一及第二給電端口連接的給電點(diǎn)5和6輸入輻射板1中的規(guī)定頻率的信號(hào)不泄漏到以輻射板1的中心點(diǎn)為給電點(diǎn)27的第三給電端口中，但從第三給電端口輸入輻射板1中的規(guī)定頻率的信號(hào)分別經(jīng)給電點(diǎn)5和6泄漏到第一及第二給電端口中，因此，第三給電端口不能用作發(fā)送端口，而只能用作接收端口。通過(guò)這樣在輻射板1的中心點(diǎn)設(shè)置第三給電端口，擴(kuò)大了本實(shí)施例的天線裝置的應(yīng)用范圍。
而且，上述三個(gè)給電端口使用的頻率也可以是基本相同的頻率。這時(shí)，輻射體中心點(diǎn)的電位基本為零。因此，可充分確保第三給電端口和其他給電端口間的隔離。
實(shí)施例3圖3(a)和圖3(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的天線裝置。在本實(shí)施例中，輻射板1的形狀是正方形。圖3(a)示出了輻射板1的邊長(zhǎng)為半波長(zhǎng)且分別與第一及第二給電端口連接的給電點(diǎn)5和6位于通過(guò)正方形中心點(diǎn)的、與邊平行的線段上的情況，圖3(b)示出了輻射板1的對(duì)角線長(zhǎng)為半波長(zhǎng)且分別與第一及第二給電端口連接的給電點(diǎn)5和6位于正方形對(duì)角線上的情況。在這兩種情況下，都設(shè)置以輻射板1的中心點(diǎn)為給電點(diǎn)27的第三給電端口。本實(shí)施例的天線裝置得到的效果和輻射板1形狀是圓形時(shí)的實(shí)施例2幾乎相同。
在上述實(shí)施例1至3中，對(duì)輻射板1的形狀為圓形、正方形時(shí)的情況進(jìn)行了說(shuō)明。輻射體1的形狀也可以是大致圓形、大致正方形、大致正多邊形。
實(shí)施例4圖4(a)和圖4(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的天線裝置。
在本實(shí)施例中，如圖4(a)和圖4(b)所示，輻射體1具有無(wú)沿的帽子形狀，帽子形狀的主要部分即頂部是圓錐形，和接地板4隔開規(guī)定距離地直立配置。圓錐形的底面直徑在規(guī)定頻率下是1/2波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度，頂部的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)在底面上的位置與外周部隔開1/4波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度的距離。因此，接地板4和輻射板1的距離在頂點(diǎn)處最大，在外周部最小。而且，和實(shí)施例1的圖1(b)的情況相同，在輻射體1的外周部配設(shè)第一給電端口2和第二給電端口3。
通常，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道在前端開放的1/4波長(zhǎng)諧振器中，比較信號(hào)線和地的間隔恒定、特性阻抗在其途中不變化的情況與信號(hào)線和地的間隔不恒定、特性阻抗值向其開放端增大的情況，后者可以縮短諧振器的長(zhǎng)度。1/4波長(zhǎng)諧振器的此性質(zhì)也適用于本實(shí)施例的天線裝置。即，從圖4(b)的截面圖可見，圓錐形的輻射板1的頂點(diǎn)可以看成是1/4波長(zhǎng)諧振器的開放端(不連接給電端口一方的端部)，是與接地板4間隔最大的部分，特性阻抗最高。
另一方面，連接給電端口的外周部是與接地板4的間隔最小的部分，因此特性阻抗最低。
通過(guò)把這種輻射板1的形狀作成圓錐形，可以減小輻射體1的底面直徑，實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
實(shí)施例5圖5(a)和圖5(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的天線裝置。
在本實(shí)施例中，作成有沿的帽子形狀的輻射體1的凹部29的直徑在規(guī)定頻率下是1/2波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度。凹部29的寬度在規(guī)定頻率下是1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度。另一方面，帽子形狀的頂部28的頂面直徑是1/4波長(zhǎng)，側(cè)面如圖5(a)和圖5(b)所示與凹部29垂直相交連接。因?yàn)檩椛潴w1是這樣的結(jié)構(gòu)，所以凹部29和接地板4的間隔比頂部28和接地板4的間隔小。
和實(shí)施例4一樣，在本實(shí)施例中，特性阻抗在自輻射體1的凹部29的外周部向內(nèi)偏離適當(dāng)距離的位置上以步進(jìn)方式增大，從而縮短了1/4波長(zhǎng)諧振器的諧振器長(zhǎng)度，因此，不僅能實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化，通過(guò)擴(kuò)大頂部的的頂面，還可以實(shí)現(xiàn)高輻射效率和寬帶特性。這時(shí)，在從凹部29的外周部向內(nèi)1/8波長(zhǎng)的位置處改變特性阻抗時(shí)，效果最好。
此外，如果把輻射體1的中心點(diǎn)定義為凹部29的外形圖形的中心，則配設(shè)成連接輻射體1中心點(diǎn)和給電端口2及3的線段分別垂直相交，并且第一給電端口2和第二給電端口3位于這些線段上。
實(shí)施例6圖6(a)和圖6(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的天線裝置。圖6(a)中示出了輻射體1的凹部29的外形是圓形、頂部28的外形是正四邊形的情況，圖6(b)中示出了輻射體1的凹部29的外形是正四邊形、頂部28的外形是圓形的情況。這兩種情況下，接地板4和頂部28頂面的距離都比接地板4和凹部29的距離大。在圖6(a)和圖6(b)中，如果把輻射體1的中心點(diǎn)定義為凹部29的外形圖形的中心，則通過(guò)第一給電端口2和輻射體1中心點(diǎn)的直線構(gòu)成輻射板1的對(duì)稱軸。
同樣，通過(guò)第二給電端口3和輻射板1中心點(diǎn)的直線也構(gòu)成輻射體1的對(duì)稱軸。根據(jù)這種構(gòu)成，可以確保給電端口2和3間的隔離，得到和實(shí)施例5的天線裝置相同的效果。
實(shí)施例7圖7(a)和圖7(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的天線裝置。
在本實(shí)施例中，在正四邊形輻射板1的周邊部的一部分形成圖7(a)所示的臺(tái)階，以形成凹部29。另一方面，輻射板1上除凹部29以外的部分形成頂部1。如圖7(a)和圖7(b)所示，凹部29和接地板4的間隔小，頂部1和接地板4的間隔大。如果使第一給電端口2和第二給電端口3設(shè)置在凹部29的外周部相對(duì)于輻射板1的中心點(diǎn)彼此呈點(diǎn)對(duì)稱的位置上，則可以被認(rèn)為是實(shí)施例5的帽子形狀的輻射體的變形。在本實(shí)施例中，因?yàn)槟軘U(kuò)大輻射板1頂部的頂面面積，所以可以實(shí)現(xiàn)具有高輻射效率和寬帶特性的天線裝置。
實(shí)施例8圖8(a)和圖8(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例8的天線裝置。
在圖8(a)和圖8(b)中，輻射體1由頂部28和凹部29形成，與接地板4相對(duì)配置。而且，輻射體1的圓形凹部29的直徑為1/2波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度。在輻射體1的周邊部設(shè)置偶數(shù)個(gè)切口部33。
切口部33相對(duì)于通過(guò)連接第一給電端口2的給電點(diǎn)5和輻射體1的中心點(diǎn)的直線122對(duì)稱配置。切口部33還相對(duì)于連接第二給電端口3的給電點(diǎn)6和輻射體1的中心點(diǎn)的直線123對(duì)稱配置。通過(guò)在這樣的位置設(shè)置切口部33，可以確保第一給電端口2和第二給電端口3間的隔離。
輻射體1的切口部33相當(dāng)于縮窄了輻射體的線路寬度。因此，切口部33使線路的特性阻抗增大。因此，可以減小作為輻射體1實(shí)際長(zhǎng)度的凹部29的直徑，實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
實(shí)施例9圖9(a)、圖9(b)、圖10(a)、圖10(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例9的天線裝置。圖6(a)所示的帽子形狀的輻射體使用電介體片的層疊體來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖9(a)所示的分解斜視圖中，輻射體1由頂部28、形成側(cè)面部的通孔導(dǎo)體35和凹部29形成，頂部28由導(dǎo)電材料形成在第一層電介體片47的表面上，呈帽子形狀，凹部29由導(dǎo)電材料形成在第二層電介體片48的表面上。其中，通孔導(dǎo)體35使頂部28的外周部和凹部29的內(nèi)周部電連接。電介體片47和48的形狀是正四邊形，邊長(zhǎng)在規(guī)定頻率下是半波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度。電介體片47在從片中心起的半徑在1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度以內(nèi)的區(qū)域中形成由導(dǎo)電材料制成的頂部28，電介體片48在從片中心起的半徑在1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度以上的區(qū)域中形成由導(dǎo)電材料制成的凹部29。在第二層電介體片48的側(cè)面形成由導(dǎo)電材料制成的第一給電端口2和第二給電端口3。連接輻射體1的中心點(diǎn)和給電端口2及3的線段相互垂直相交。
圖9(b)示出了電介體片48的里面，給電端口2和3與接地板4絕緣。
同樣，圖10(a)、圖10(b)所示的天線裝置也使用電介體片47和48的層疊體來(lái)實(shí)現(xiàn)圖7(a)所示的輻射體。在圖10(a)所示的分解斜視圖中，輻射體1由頂部28、形成頂部側(cè)面的通孔導(dǎo)體35和凹部29形成，頂部28由導(dǎo)電材料形成在第一層電介體片47的表面上，凹部29由導(dǎo)電材料形成在第二層電介體片48的表面上。其中，通孔導(dǎo)體35如圖10(a)那樣使頂部28的外周部和凹部29的內(nèi)側(cè)周邊部電連接。在第二層電介體片48的側(cè)面形成由導(dǎo)電材料制成的第一給電端口2和第二給電端口3，連接輻射體1的中心點(diǎn)和給電端口2及3的線段相互垂直相交。
圖10(b)示出了電介體片48的里面，第一給電端口2和第二給電端口3與接地板4絕緣。通過(guò)設(shè)置切口部44使接地板4的形狀相對(duì)于中心點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱，當(dāng)通過(guò)回流焊接法等把天線裝置安裝在基板上時(shí)，可減小天線裝置的安裝偏差。
此外，也可以用磁性片或電介體片和磁性體的混合片代替本實(shí)施例中使用的電介體片作為電磁波媒體。
實(shí)施例10圖11(a)和圖11(b)示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例10的天線裝置。
在本實(shí)施例中，輻射體1由在規(guī)定頻率下邊長(zhǎng)為半波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度的正四邊形電介體片47和48構(gòu)成。如圖11(a)所示，在除一部分周邊部以外的第一層47的表面上形成由導(dǎo)電材料制成的頂部28，在第二層48表面的除去對(duì)應(yīng)于頂部28的部分后的部分上形成由導(dǎo)電材料制成的凹部29，而且在電介體片47中形成與凹部29周邊部中內(nèi)側(cè)周邊部電連接的通孔導(dǎo)體35。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)大接地板4和輻射體1的間隔大的頂部28，實(shí)現(xiàn)具有高輻射效率和寬帶特性的天線裝置。
在第三層電介體片49的表面上配置由導(dǎo)電材料形成的電容器用電極36，可以在輻射體1的正下方串聯(lián)地設(shè)置把凹部29作為相對(duì)電極的電容器。而且，在第四層電介體片50的表面上，通過(guò)通孔導(dǎo)體35使由導(dǎo)電材料形成的電感器37的一端和電容器用電極36電連接，電感器37的另一端連接給電端口2和3。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可以形成由串聯(lián)連接在凹部29和各給電端口2、3之間的電容器和電感器組成的阻抗匹配電路，因此，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)置阻抗匹配電路的天線裝置。
圖11(b)示出了電介體片50的里面，第一給電端口2和第二給電端口3與接地板4絕緣。此外，也可以不用本實(shí)施例中的阻抗匹配電路，而用電容器和電感器的串聯(lián)電路以外的電路構(gòu)成來(lái)實(shí)現(xiàn)阻抗匹配電路。
此外，也可以用磁性片或電介體片和磁性體的混合片代替本實(shí)施例中使用的電介體片作為電磁波媒體。
實(shí)施例11圖12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例11的天線裝置。部分變更圖9(a)和圖9(b)所示的天線裝置中的接地板4的形狀，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化。
在圖12所示的分解斜視圖中，輻射體1由頂部28、形成頂部側(cè)面的通孔導(dǎo)體35和凹部29形成，頂部28由導(dǎo)電材料形成在第一層電介體片47的表面上，呈帽子形狀，凹部29由導(dǎo)電材料形成在第二層電介體片48的表面上。電介體片47和48的形狀是在規(guī)定頻率下邊長(zhǎng)為半波長(zhǎng)的正四邊形。在第一層電介體片47中，頂部28位于從片的中心點(diǎn)開始的半徑在1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度以內(nèi)的區(qū)域中，在第二電介體片48中，凹部29位于從片的中心點(diǎn)開始的半徑在1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度以上的區(qū)域中。
另一方面，接地板4由第三層電介體片49和第四層電介體片50形成。接地板4包括帽子形狀的凹部41，由導(dǎo)電材料形成在第三層電介體片49的表面上；帽子形狀的頂部40，由導(dǎo)電材料形成在第四層電介體片50的表面上；通孔導(dǎo)體35，使形成在第三層電介體片49上的頂部40的外周部和凹部41的內(nèi)周部電連接。電介體片49和50的形狀也是在規(guī)定頻率下邊長(zhǎng)為半波長(zhǎng)的正四邊形。從第四層電介體片50的中心點(diǎn)開始的半徑為1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度以內(nèi)的區(qū)域是接地板的頂部40，從第三層電介體片49上面的中心點(diǎn)開始的半徑為1/8波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度以上的區(qū)域是接地板4的凹部41。
以這種方式，可以增大彼此相對(duì)的頂部28和頂部40的間隔，和實(shí)施例5相比，通過(guò)各給電端口2及3和電介體片48的中心點(diǎn)的直線上的線路特性阻抗的變化顯著，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。
連接輻射體1中心點(diǎn)和給電端口2及3的線段彼此垂直相交，并且第一給電端口2和第二給電端口3被配設(shè)成位于這些線段上。
實(shí)施例12圖13(a)和圖13(b)分別示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例12的天線裝置的斜視圖和截面圖。
在本實(shí)施例中，帽子形狀的輻射體1具有在規(guī)定頻率下直徑為1/4波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度的頂部，如圖13(a)和圖13(b)所示直立地配置在接地板4上。當(dāng)以輻射體1外周部的任意點(diǎn)為給電點(diǎn)輸入規(guī)定的高頻信號(hào)時(shí)，和實(shí)施例5一樣，輻射體1作為在通過(guò)其給電點(diǎn)和輻射體1中心點(diǎn)的直線上形成的半波長(zhǎng)的前端開放諧振器而動(dòng)作，因?yàn)樾纬奢椛潴w1是帽子形狀的SIR結(jié)構(gòu)，所以實(shí)現(xiàn)了天線裝置的小型化。
第一給電端口2和第二給電端口3設(shè)置在輻射體1的外周部，配置在通過(guò)各給電端口和輻射體1中心點(diǎn)的直線相互垂直相交的位置上。通過(guò)以這種位置關(guān)系配置各給電端口，可以確保各給電端口間的隔離。
這是因?yàn)閺牡谝唤o電端口2輸入規(guī)定高頻信號(hào)時(shí)輻射體1上產(chǎn)生的高頻電位在通過(guò)第一給電端口2和輻射體1中心點(diǎn)的直線和在中心點(diǎn)垂直相交的直線上基本為零。對(duì)第二給電端口3也是一樣的，因此，第一給電端口2和第二給電端口3彼此互不影響。
圖14示出了把具有相互獨(dú)立的兩個(gè)端口的天線裝置105作為分集方式的天線裝置使用時(shí)的方框圖。將第一給電端口2和第二給電端口3的接收電平進(jìn)行包絡(luò)線檢波并比較，通過(guò)開關(guān)選擇接收信號(hào)電平大的給電端口，和RF電路電連接。
通過(guò)以這種構(gòu)成實(shí)現(xiàn)分集方式的天線裝置，可以把所需的天線數(shù)量從2減為1，因此，可以實(shí)現(xiàn)低成本的小型便攜終端。
實(shí)施例13圖3(a)、圖15和圖16示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例13的天線裝置。圖3(a)和圖15分別示出了根據(jù)實(shí)施例13的天線裝置106的上面圖和斜視圖。
本實(shí)施例的天線裝置106由在規(guī)定頻率下邊長(zhǎng)為半波長(zhǎng)的正四邊形的輻射板1和與輻射板1相對(duì)配置的接地板4構(gòu)成。在圖3(a)和圖15中，第一給電端口2和第二給電端口3分別配置在通過(guò)輻射板1中心點(diǎn)的、與邊平行的直線上，從而確保各給電端口間的隔離。
當(dāng)從第一給電端口2和第二給電端口3輸入規(guī)定的高頻信號(hào)時(shí)，配置以輻射板1上產(chǎn)生的高頻電位基本為零的輻射板1中心點(diǎn)為給電點(diǎn)27的接收專用給電端口24。
圖16示出了用這種天線裝置作為兩個(gè)通信系統(tǒng)共用天線時(shí)的一例。這時(shí)，天線裝置106的第一給電端口2和第二給電端口3可用作分集方式的第一通信系統(tǒng)的給電端口，給電端口24可用作用于所謂電視廣播和GPS等接收專用系統(tǒng)的給電端口。
這里，天線裝置106的第一給電端口2和第二給電端口3也可以用作使用圓偏振化的第一通信系統(tǒng)中的天線給電端口。這里，如上所述，給電端口24可以用作用于所謂電視廣播和GPS等接收專用系統(tǒng)的給電端口。
實(shí)施例14圖17示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例14的天線裝置。
圖17中，和接地板4相對(duì)配置的輻射體1是和實(shí)施例5相同的帽子形狀，在輻射體1的外周部相對(duì)于輻射體1中心點(diǎn)和給電點(diǎn)對(duì)稱的位置上，連接兩端為開放狀態(tài)的、彎曲形狀的導(dǎo)電元件38，在各給電點(diǎn)和給電端口2及3之間還設(shè)置相同彎曲形狀的導(dǎo)電元件51。這樣，可以把通過(guò)輻射體1中心點(diǎn)和各給電端口2及3的直線方向的電氣長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得很長(zhǎng)，因此，能降低天線裝置的諧振頻率，實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化。通過(guò)切斷彎曲形狀的導(dǎo)電元件38的開放端的一部分，可以調(diào)整天線裝置的給電端口間的隔離和各給電端口的阻抗匹配。
上述彎曲形狀的導(dǎo)電元件用作電抗元件。
可以使導(dǎo)電元件全部都是同一形狀且其電抗值幾乎相同，或者使所有給電端口為同一形狀。這樣，因?yàn)樘炀€裝置是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以能增大各給電端口間的隔離。
實(shí)施例15圖18示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例15的天線裝置。圖18中，在直徑大致為半波長(zhǎng)的電氣長(zhǎng)度的圓形輻射體1上設(shè)置的垂直相交坐標(biāo)軸(X軸、Y軸)上并且在輻射體1的外周部配設(shè)第一給電端口2和第二給電端口3。而且，這些給電端口2和3分別與高頻基板62上設(shè)置的第一和第二給電焊盤63、64電連接，通過(guò)阻抗匹配電路65分別與高頻電路連接。在高頻基板62上面的大部分上形成接地板4，輻射體1的中央部為圖18那樣的圓屋頂形。因此，輻射體1和接地板4的距離在輻射體1的中央部比其周邊部大。根據(jù)這種構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例5相同效果的輻射體1的小型化。
而且，因?yàn)樗鎏炀€裝置的給電端口設(shè)置在輻射體的外周部，所以在沖壓加工導(dǎo)體平板后，可以通過(guò)向輻射體板1的中央部實(shí)施壓力加工而突出成圓屋頂狀，并相對(duì)于輻射體1使給電端口端部大致彎曲成直角這樣的簡(jiǎn)單工藝來(lái)制造。因此，可以用低成本實(shí)現(xiàn)高精度的天線裝置。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)以上所述的本發(fā)明，在一個(gè)天線上設(shè)置確保隔離的多個(gè)給電端口，可以使其作為兩個(gè)獨(dú)立的天線來(lái)工作，因此，僅用單個(gè)天線結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)以前需要兩個(gè)天線的分集方式的天線和圓偏振化用天線。
因此，可以實(shí)現(xiàn)天線裝置的小型化和低成本化。
權(quán)利要求
1.一種高頻用天線裝置，包括輻射體，由具有下面其中一種形狀的平面導(dǎo)體構(gòu)成(i)直徑大致為半波長(zhǎng)的大致圓形，(ii)通過(guò)中心點(diǎn)的對(duì)角線長(zhǎng)度大致為半波長(zhǎng)的大致正多邊形，(iii)邊長(zhǎng)大致為半波長(zhǎng)的大致正四邊形；接地板，和上述輻射體間隔規(guī)定距離地平行配置；第一給電端口，與上述輻射體上的第一給電點(diǎn)耦合；第一給電端口，和上述輻射體上的第二給電點(diǎn)耦合，其中上述第一給電點(diǎn)位于由從上述第二給電端口給電而產(chǎn)生的高頻電位為零的區(qū)域中，并且，上述第二給電點(diǎn)位于由從上述第一給電端口給電而產(chǎn)生的高頻電位為零的區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，連接上述輻射體中心點(diǎn)和上述第一給電點(diǎn)的線段和連接上述輻射體中心點(diǎn)和上述第二給電點(diǎn)的線段彼此垂直相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，在上述輻射體的外周部，在相對(duì)于通過(guò)上述第一、第二給電點(diǎn)和上述輻射體中心點(diǎn)的直線對(duì)稱的位置上具有多個(gè)切口部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，第三給電端口與上述輻射體的中心點(diǎn)耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置，其中，分別從上述第一、第二、第三給電端口給電的高頻信號(hào)頻率大致相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，上述第一和第二給電點(diǎn)位于上述輻射體的外周部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，上述輻射體具有頂部和凹部，上述頂部被形成為上述輻射體和上述接地板的距離至少在上述輻射體中央部比上述中央部以外的部位大，上述凹部是上述輻射體的除上述頂部以外的部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線裝置，其中，上述頂部的頂面和上述凹部是平坦的，和上述接地板平行。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線裝置，其中，在上述凹部的外周部，在分別相對(duì)于通過(guò)上述第一給電點(diǎn)和上述凹部中心點(diǎn)的直線以及通過(guò)上述第二給電點(diǎn)和上述凹部中心點(diǎn)的直線對(duì)稱的位置上設(shè)置多個(gè)切口部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，上述接地板包括頂部和凹部，上述接地板的形狀為以下形狀之一(i)直徑大致為半波長(zhǎng)的大致圓形，(ii)通過(guò)中心點(diǎn)的對(duì)角線長(zhǎng)度大致為半波長(zhǎng)的大致正多邊形，(iii)邊長(zhǎng)大致為半波長(zhǎng)的大致正四邊形，使上述接地板和上述輻射體的距離至少在與上述輻射體的中央部相對(duì)的上述接地板部位比上述接地板的其他部位處的上述距離大地形成頂部，上述凹部是上述頂部以外的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的天線裝置，其中，上述接地板頂部的頂面和上述凹部是平坦的，和上述輻射體平行。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的天線裝置，其中，上述輻射板的凹部的寬度大致為1/8波長(zhǎng)，上述頂部頂面的直徑、對(duì)角線長(zhǎng)或邊長(zhǎng)之一大致為1/4波長(zhǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的天線裝置，其中，在上述輻射體和上述接地板之間設(shè)置由電介體、磁性體或電介體和磁性體的混合體之一構(gòu)成的電磁波介質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的天線裝置，其中，上述電磁波媒體具有多層化結(jié)構(gòu)，在上述多層中的至少一層上設(shè)置阻抗匹配電路，上述阻抗匹配電路至少與上述第一和第二給電端口中的一個(gè)相連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的天線裝置，其中，在上述輻射體上，在相對(duì)于上述輻射體中心點(diǎn)和上述第一及第二給電點(diǎn)對(duì)稱的位置上附加一端為開放狀態(tài)的導(dǎo)電元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線裝置，其中，通過(guò)切斷上述導(dǎo)電元件的上述為開放狀態(tài)的一端以改變其電氣長(zhǎng)度，來(lái)調(diào)整上述第一和第二給電端口間的隔離大小。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線裝置，其中，上述導(dǎo)電元件具有彎曲形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線裝置，其中，在上述為開放狀態(tài)的一端和上述接地板之間連接電抗元件。
19.根據(jù)權(quán)利要求1或15所述的天線裝置，其中，在上述第一給電點(diǎn)和上述第一給電端口之間以及在上述第二給電點(diǎn)和上述第二給電端口之間分別連接彎曲形狀的導(dǎo)電元件。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的天線裝置，其中，上述導(dǎo)電元件都具有相同的形狀。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的天線裝置，其中，上述電抗元件的電抗值都大致相同。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，第一和第二給電端口的形狀大致相同。
23.一種高頻用天線裝置，包括輻射體，由具有下面一種形狀的平面導(dǎo)體構(gòu)成(i)直徑大致為半波長(zhǎng)的大致圓形，(ii)通過(guò)中心點(diǎn)的對(duì)角線長(zhǎng)度大致為半波長(zhǎng)的大致正多邊形，(iii)邊長(zhǎng)大致為半波長(zhǎng)的大致正四邊形；接地板，和上述輻射體間隔規(guī)定距離地平行配置；第一給電端口，與上述輻射體上的第一給電點(diǎn)耦合；第二給電端口，與位于和通過(guò)上述輻射體中心點(diǎn)和上述第一給電點(diǎn)的線段垂直相交的線段上的第二給電點(diǎn)耦合，其中上述第一和第二給電端口用作分集方式通信系統(tǒng)中的天線給電端口。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的天線裝置，其中，第三給電端口與上述輻射體的中心點(diǎn)耦合，上述第一、第二和第三給電端口還用作上述分集方式的通信系統(tǒng)中的天線給電端口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的天線裝置，其中，上述第一和第二給電端口用作分集方式的第一通信系統(tǒng)中的天線給電端口，而上述第三給電端口用于第二通信系統(tǒng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的天線裝置，其中，上述第一和第二給電端口用作使用圓偏振化的第一通信系統(tǒng)中的圓偏振化給電端口，而上述第三給電端口用于上述第二通信系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線裝置，為具有兩個(gè)以上給電端口的小型天線。輻射體由直徑大致為半波長(zhǎng)的大致圓形或通過(guò)中心點(diǎn)的對(duì)角線長(zhǎng)度大致為半波長(zhǎng)的大致正多邊形形狀的平面導(dǎo)體組成。接地板與其相對(duì)配置。給電端口分別與位于輻射體上通過(guò)輻射體中心點(diǎn)垂直相交的兩個(gè)線段上的給電點(diǎn)連接。天線不僅用作單個(gè)結(jié)構(gòu)的天線，而且也用作確保給電端口間隔離的兩個(gè)獨(dú)立天線。這樣，得到兩個(gè)獨(dú)立使用的小型天線裝置。輻射體作成無(wú)沿的帽子形狀，形成頂部半徑為1/4波長(zhǎng)的SIR結(jié)構(gòu)，縮短了輻射體。
文檔編號(hào)H01Q13/10GK1579036SQ03801360
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者福島獎(jiǎng), 安保武雄 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社