天线元件及通信装置的制作方法
专利名称：天线元件及通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及天线元件及具有该天线元件的通信装置，且更具体而言，涉及能够适应多频带的天线元件及具有该天线元件的通信装置。
背景技术：
在现有技术中，在诸如具有通信功能和移动通信终端的便携计算机装置的通信装置中，为了响应于其使用与功能的多样性，提出了多种能够适应多频带的天线元件(例如， 见日本专利公报2006-196994号和2008-177668号(以下被各自称作专利文献1和2))。图15示出了专利文献1所提出的天线元件的结构图。专利文献1所公示的天线元件200由折叠单级型的第一天线元件201和端开放型的第二天线元件202构成。在专利文献1所公示的第一天线元件201中，将馈电点203到折叠点的往路、折叠点到接地点204的回路的总长度设置为第一谐振频率的1/2波长。进一步地，在第二天线元件202中，将馈电点203经由分歧点205到开放端的长度设置为第二谐振频率的约1/4 波长。此外，在专利文献1所公示的天线元件200中，将馈电点203经由分歧点205和短路单元206到接地点204的回路总长度设置为第二谐振频率的约1/2波长，并使通路部分作为第二天线元件的短截线(stub)来工作。在专利文献1中，如上所述构造天线元件200，从而简化了能够引起多重谐振并调整阻抗的天线元件200的形状，因此容易在无线电装置中建造天线元件。图16示出了专利文献2所公示的天线元件的结构图。专利文献2所公示的天线元件210由馈电侧部分元件211、折叠部分元件212、端开放部分元件213构成。馈电部分元件 211具有预定的宽度d，并且被形成为从衬底207上的馈电点211a朝向第一分歧点211b延伸。折叠部分元件212从第一分歧点211b处的馈电侧部分元件211分歧，在折叠部分21 处被折叠，之后在衬底207上的接地端212b处接地。进一步地，端开放部分元件213从第二分歧点211c处的馈电侧部分元件211分歧，其端部为开放端213a。进一步地，折叠部分元件212的往路与回路在途中的短路点212c处短路。在专利文献2中，如上所述构造天线元件210，因此实现了天线元件的多重谐振， 并同时缩小了其尺寸及高度，并且实现了独立调整不同谐振频率的阻抗。进一步地，除了专利文献1和2所公示的天线元件之外，与能够适应多频带的天线元件一样，例如，提出了其中使用两个共享馈电单元和短路单元的倒F天线的天线元件。图 17示出了其结构示例图。应该注意，图17示出了能够适应两个频带的天线元件220的结构。图17所示的天线元件220由电介质部分7、低频带天线主体单元1、高频带天线主体单元2、馈电单元3和短路单元2M构成。电介质部分7被设置在衬底20上。低频带天线主体单元1有助于响应低频带中的无线电信号。高频带天线主体单元2有助于响应高频带中的无线电信号。低频带天线主体单元1与高频带天线主体单元2分别由线路形成。进一步地，低频带天线主体单元1与高频带天线主体单元2在电介质部分7上形成为一体。具体而言， 低频带天线主体单元1延伸方向上的一个端部与高频带天线主体单元2延伸方向上的一个端部彼此连接。应该注意，低频带天线主体单元1的另一端部Ia与高频带天线主体单元2 的另一端部为开放端。在如图17所示的天线元件220中，在衬底20与低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2的连接点Ib之间，形成了平行的馈电单元3和短路单元224。这就是说，与专利文献1和2所公示的天线元件(各自具有一个开放端、一个馈电点和一个接地点)不同，图17所示的天线元件220具有两个开放端、一个馈电点和一个接地点。
发明内容
如上所述，尽管现有技术中提出了多种能够适应多谐振频带的天线元件，但是近来随着信息处理终端如移动装置尺寸的缩小，除了多重谐振与更宽的带宽之外，同样要求进一步减小安装在其上的天线元件的尺寸。但通常而言，如果缩小天线元件的尺寸，就会降低频率特性，并使带宽变窄，所以很难满足所期望的规格。相反，举例来说，期望图17所示的天线元件220的结构可以实现高度的降低(尺寸的缩小)。但是，图17所示的天线元件220具有以下问题。在具有图17所示结构的天线元件220中，在电介质部分7的厚度与天线主体部分的延伸长度恒定(预定)的情况下，通过调整短路单元224从分歧点Ib到衬底20的接地点4a之间的通路长度来调整频率特性。图18示出了图17所示天线元件220中频率特性的具体调整方法图。如图18所示，在图17所示的天线元件220中，在电介质部分7的平面方向上改变馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离，从而调整短路单元224的通路长度。应该注意，图18示出了其中短路单元224的折叠部分远离馈电单元3设置的示例。这里，图19示出了当依次改变图17所示天线元件220中短路单元224的折叠部分与馈电单元3之间的距离时的频率特性变化图。应该注意，图19的横轴表示频率，而其纵轴表示反映馈电点3a处信号反射量的参数S(S11 回波损耗)的绝对值。图19所示的特性250 (实线)是以图17所示天线元件220中馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间设置的距离(Δ = Omm)为参考，在将馈电单元3与短路单元224 的折叠部分之间的距离增加Δ = Imm情况下的频率特性。进一步地，特性251(点划线) 与特性252 (虚线)分别是在将馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离增加Δ =4mm及7mm情况下的频率特性。如图19所示，当增加馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离时，便提高了高频带中的频率特性(减小了回波损耗|S11|)，并在Isiil =-IOdB时的带宽被增大。 但是，短路单元224与馈电单元3之间距离的增加会引起低频带中频率特性的降低(增加了回波损耗|S11|)，并同时在Isiil =-IOdB时的带宽被减小。在以上有关技术描述的天线元件220的结构中，如果优化两个频带其中之一的频率特性，则会出现另一频带中的频率特性出现恶化的问题。这就是说，在图17所示的天线元件220中，彼此独立地调整(阻抗调整)频带中的频率特性是不可能的。很难在两个频带中获得良好的频率特性。
鉴于上述情形，期望提供能够适应多频带的天线元件和具有该天线元件的通信装置，实现天线元件高度的降低，允许独立调整各频带的特性，并且在多频带中获得良好的频率特性。根据本发明的实施例，提供了包括馈电通路单元、第一天线主体单元、第二天线主体单元、第一短路通路单元和第二短路通路单元的天线元件。这些构件具有以下结构和功能。将馈电通路单元连接到馈电点。第一天线主体单元具有连接到馈电通路单元的一端和另一为开放端的端部。第二天线主体单元具有连接到馈电通路单元与第一天线主体单元之间的连接点的一端和另一为开放端的端部。第一短路通路单元有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，并且第一短路通路单元形成在连接点与接地点之间。第二短路通路单元有助于对高于第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振。第二短路通路单元形成在连接点与接地点之间，并且具有与第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度。进一步地，根据本发明的另一实施例，提供了包括根据以上实施例的天线元件和通信回路的通信装置，该通信回路调制并解调天线元件所传送和接收的无线电信号。根据本发明实施例的天线元件是其中集成多个适应多频带的倒F天线的天线元件。在天线元件中，馈电通路是共享的，并且有助于在各频带中发生谐振的短路通路单元被设置为用于各频带(用于各倒F天线)。本发明的发明人实施了评价试验，并且发现上述天线元件的结构能够独立调整多频带中的频率特性。应该注意，下面将具体描述该评价试验。进一步地，根据本发明的实施例，可以提供具有适应厚度降低的结构的天线元件，如图17所示的天线元件。如上所述，根据本发明的实施例，在能够适应多频带的天线元件及具有该天线元件的通信装置中，可以实现天线元件高度的降低，独立调整频带中的特性，并且在多频带中获得良好的特性，由于下面详细描述了其最佳实施例，本发明的这些及其它目的、特征、和优点将会变得更加清楚，如附图所示。
图1是根据第一实施例的天线元件的概要截面图。图2A及图2B示出了根据第一实施例的天线元件的评价试验概要图。图3是根据第一实施例的天线元件的频率特性图。图4示出了根据第一实施例的天线元件的低频带中的中心频率与其第二短路单元的布局之间的关系图。图5示出了根据第一实施例的天线元件的低频带中ISllI的最小值与其第二短路单元的布局之间的关系图。图6示出了比较示例2的天线元件的概要截面图。图7示出了比较示例3的天线元件的概要截面图。图8是比较示例2的天线元件的频率特性图。图9是比较示例3的天线元件的频率特性图。图10是用于解释根据第一实施例的天线元件的设计方法图。图11是用于解释根据第一实施例的天线元件的设计方法图。
图12示出了改进示例的天线元件的概要截面图。图13示出了根据第二实施例的计算机装置的方框结构图。图14示出了
图15示出了有关技术中天线元件的概要截面图。图16示出了有关技术中天线元件的概要截面图。图17示出了有关技术中天线元件(比较示例1)的概要截面图。图18示出了用于有关技术中天线元件(比较示例1)频率特性的调整方法的概要图。图19是有关技术中天线元件(比较示例1)的频率特性图。
具体实施例方式下面，将参考附图按照以下顺序描述天线元件的结构示例及具有根据本发明实施例的天线元件的通信装置。应该注意，本发明并不限于以下示例。1.第一实施例天线元件的基本结构示例2.第二实施例具有根据本发明的天线元件的通信装置的结构示例<1.第一实施例>(天线元件)图1示出了根据本发明的第一实施例的天线元件的概要结构。应该注意，图1是天线元件的概要截面图。进一步地，在本实施例中，将对其中将两个倒F天线整体构造、并适应两个不同谐振频带的天线元件予以描述。天线元件10具有电介质单元7、低频带天线主体单元1、高频带天线主体单元2、馈电单元3及短路单元4。电介质单元7形成在天线元件10安装在其上的衬底20上。低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2形成在电介质单元7上。馈电单元3和短路单元4形成在电介质单元7中。低频带天线主体单元1 (第一天线主体单元)是有助于传送和接收低频带(第一频带)中无线电信号的天线元件的主体部分。高频带天线主体单元2 (第二天线主体单元) 是有助于传送和接收高频带(第二频带)中无线电信号的天线元件的主体部分。因此，将低频带天线主体单元1的延伸长度设置为大于高频带天线主体单元2的延伸长度。低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2分别由导电材料制成的线路形成。另外，在本实施例中，低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2在电介质单元7 上形成为一体。具体而言，低频带天线主体单元1延伸方向上的一端与高频带天线主体单元2延伸方向上的一端连接。应该注意，低频带天线主体单元1的另一端Ia(终端)和高频带天线主体单元2的另一端(终端)均为开放端。馈电单元3 (馈电通路单元)和短路单元4被设置为在低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2的分歧点Ib与衬底20上的接地点4a之间彼此平行。进一步地，短路单元4由第一短路单元5 (第一短路通路单元)和第二短路单元6 (第二短路通路单元) 构成。应该注意，在本示例中，如图1所示，给出了第二短路单元6的通路长度大于第一短路单元5的通路长度的示例。通过从低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2的分歧点Ib朝向高频带天线主体单元2的开放端加延伸形成第二短路单元6，并且接着以预定的距离将其折叠在离馈电单元3 —段距离的点处，并向接地点如延伸。另一方面，通过形成为使折叠部分前后的通路短路的短路通路，在第二短路单元6 的通路中构造第一短路单元5。具体而言，通过从低频带天线主体单元1与高频带天线主体单元2，经由形成在第二短路单元6途中的短路通路向接地点如的通路构造第一短路单元 5。应该注意，低频带天线主体单元1、高频带天线主体单元2、短路单元4及电介质单元7可由与用于有关技术中的天线元件相同的材料制成。(天线元件的特性)接着，对用于由本发明的发明人实施的、关于本实施例的天线元件10的各频率特性的评价试验予以描述。首先，当将天线元件10中第一短路单元5的通路长度设置为恒定，依次改变第二短路单元6的通路长度时，检测频率特性的变化。图2A与图2B示出了评价试验的概要。应该注意，图2A为第二短路单元6的通路长度改变之前的天线元件10的结构图，而图2B为在增加第二短路单元6的通路长度的情况下的天线元件10的结构图。这里，在图2A所示的第二短路单元6的折叠部分及图2B所示的其折叠部分的位置变化量△在Imm至IOmm范围内变化的情况下来检测频率特性的变化。图3示出了上述评价试验的结果。为了简化说明，在图3中，在将第二短路单元6 的折叠部分的位置变化量Δ设置为2mm、6mm及IOmm的情况下检测频率特性。图3所示的特性50(实线)、51(点划线)、52(虚线)分别与将位置变化量Δ设置为2mm、6mm及IOmm 情况下的频率特性对应。进一步地，图3的横轴表示频率，而其纵轴表示反映馈电点3a处信号反射量的参数S(Sll)的绝对值。从图3明显看出，如果增加本实施例中第二短路单元6的折叠部分与馈电单元3 之间的距离(变化量Δ)时，便提高了高频带中的频率特性(减小了回波损耗|S11|)，并在
Sll =_10dB时带宽被增大。另一方面，尽管改变了第二短路单元6的折叠部分与馈电单元3之间的距离，却很难改变低频带中的频率特性。因此，在本实施例的天线元件10中，第二短路单元6的短路通路有助于高频带中的信号发生谐振，而很难有助于低频带中的信号发生谐振。应该注意，尽管未示出，但是本发明的发明人也在将第二短路单元6的通路长度设置为恒定而改变第一短路单元5的通路长度的情况下，检测了频率特性的变化。结果，在该情况中，高频带中的频率特性变化甚微，而仅仅改变了低频带中的频率特性。因此便发现，在本实施例的天线元件10中，第一短路单元5的短路通路主要有助于低频带中的信号发生谐振，而很难有助于高频带中的信号发生谐振。进一步地，本发明的发明人在第二短路单元6的折叠部分与馈电单元3之间的距离变化量Δ在Imm至IOmm范围内变化的情况下，检测了中心频率与低频带中|Sll|的最小值的变化。在特性评价中，作为比较，参考图17所述的天线元件220也经受了同样的评价。应该注意，对于有关技术中的天线元件220(比较示例1)而言，在将低频带中频率特性的最佳状态设置为参考的情况下(变化量△ =0)，增加短路单元2M的折叠部分与馈电单元3之间的距离。评价结果如图4和图5所示。 图4所示的特性是低频带中的中心频率关于馈电单元3与第二短路单元6 (短路单元224)的折叠部分之间的距离变化量△的变化特性。应该注意，图4所示的特性55 代表本实施例的天线元件10的特性，而特性56代表比较示例1的天线元件220的特性。进一步地，图4的横轴表示变化量△，而其纵轴表示低频带中的中心频率f”进一步地，图5所示的特性表示低频带中ISllI的最小值关于馈电单元3与第二短路单元6 (短路单元224)的折叠部分之间的距离变化量△的变化特性。应该注意，图5 所示的特性57表示本实施例的天线元件10的特性，而特性58表示比较示例1的天线元件 220的特性。进一步地，图5的横轴表示变化量Δ，而其纵轴表示低频带中ISllI的最小值。从图4和图5所示的结果明显看出，如果在比较示例1的天线元件220中改变馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离，则低频带中ISllI的最小值及中心频率 f\会发生显著变化。相反，在本实施例的天线元件10中，尽管改变了馈电单元3与第二短路单元6的折叠部分之间的距离，但很难改变低频带中ISllI的最小值及中心频率f\。从这些结果发现，在本实施例的天线元件10中，第二短路单元6的短路通路很难助于低频带中的信号发生谐振。进一步地，作为比较，发明人在图1所示实施例的天线元件10中移除了第一短路单元5或者第二短路单元6的情况下，检测了关于天线元件的频率特性。图6示出了在本实施例的天线元件10中移除第一短路单元5的情况下天线元件的结构示例(比较示例2)的结构。应该注意，在图6所示的比较示例2的天线元件31中， 与图1所示实施例的天线元件10的相同部分用相同的标号及参考符号标识。从图6与图1 之间的比较明显看出，除了移除第一短路单元5之外，比较示例2的天线元件31具有与本实施例的天线元件10相同的结构。此外，图7示出了在本实施例的天线元件10中移除第二短路单元6 (由图7的虚线部分包围)的情况下天线元件的结构示例(比较示例3)的结构。应该注意，在图7所示的比较示例3的天线元件32中，与图1所示实施例的天线元件10的相同部分用相同的标号及参考符号标识。从图7与图1之间的比较明显看出，除了移除第二短路单元6之外，比较示例3的天线元件32具有与本实施例的天线元件10相同的结构。图8和图9分别示出了比较示例2的天线元件31与比较示例3的天线元件32的频率特性。应该注意，图8和图9的横轴表示频率，而其纵轴分别表示反映馈电点3a处信号反射量的参数S(S11 回波损耗)的绝对值。从图8明显看出，在如图1所示实施例的天线元件10中移除第一短路单元5的情况下，可以发现低频带中的频率特性出现恶化。另外，从图9明显看出，在如图1所示实施例的天线元件10中移除第二短路单元6的情况下，可以发现高频带中的频率特性出现恶化。从图8及图9所示的结果可以发现，在本实施例的天线元件10中，第一短路单元5 的短路通路主要有助于对低频带中的信号发生谐振，而第二短路单元6的短路通路主要有助于对高频带中的信号发生谐振。从上述各评价结果可以发现，在本实施例的天线元件10中，调整第一短路单元5 的短路通路，从而可以在不改变高频带中频率特性的情况下，调整低频带中的频率特性。进一步发现在本实施例的天线元件10中，调整第二短路单元6的短路通路，从而可以在不改变低频带中频率特性的情况下，调整高频带中的频率特性。这就是说，在其中集成两个倒F 天线的天线元件中，通过形成本实施例中两个平行的短路通路，可以彼此独立地调整(阻抗调整)低频带和高频带中的频率特性。(天线元件的设计方法)接着，将对用于本实施例的天线元件10的设计方法予以描述。如上所述，本发明的发明人揭露了在天线元件10中，第一短路单元5有助于对低频带中的信号发生谐振，而第二短路单元6有助于对高频带中的信号发生谐振。这就是说，发明人揭露了，通过调整第一短路单元5的折叠部分相对于馈电单元3的位置，可以调整低频带中的频率特性，而通过调整第二短路单元6的折叠部分的位置，可以调整高频带中的频率特性。在本实施例中，根据最新揭示的现象，分别优化了低频带与高频带中的频率特性。这里，将参考图10和图11，更为具体地描述用于本实施例中天线元件10的设计方法(用于频率特性的调整方法)。应该注意，图10示出了有助于对低频带中的信号发生谐振的电流通路，而图11示出了有助于对高频带中的信号发生谐振的电流通路。如上所述，在本实施例的天线元件10中，因为第一短路单元5有助于对低频带中的信号发生谐振，所以天线元件10中有助于对低频带中的信号发生谐振的电流通路11是用图10的虚线所标识的通路。更具体而言，首先，使从馈电单元3输出的电流向下经过低频带天线主体单元1(在电介质单元7侧)并返回到开放端Ia处。之后，从低频带天线主体单元1上方(在电介质单元7侧的对立侧)经过的电流，依此次序经过分歧点Ib和第一短路单元5，并流向接地点如。在本实施例的天线元件10中，原则上，将上述电流通路11的长度设置为低频带中中心波长信号的波长λ工的约1/2长度的整数倍(η · λ Jl :η为正整数)，从而可以优化低频率带中的频率特性。这就是说，馈电单元3的通路长度总和，是低频带天线主体单元1的延伸长度的两倍，并将第一短路单元5的通路长度设置为低频带中心频率信号的约1/2波长的整数倍，因此可以优化低频带中的频率特性。应该注意，在将低频带天线主体单元1的延伸长度和电介质单元7的厚度设置为恒定的情况下，通过调整第一短路单元5的短路通路长度，可以优化低频带中的频率特性。另一方面，在本实施例的天线元件10中，因为第二短路单元6有助于对高频带中的信号发生谐振，所以天线元件10中有助于对低频带中的信号发生谐振的电流通路12是用图11的虚线所标识的通路。更具体而言，首先，使从馈电单元3输出的电流向下经过高频带天线主体单元2 (在电介质单元7侧)并返回到开放端加处。之后，从高频带天线主体单元2上方(在电介质单元7侧的对立侧)经过的电流，依此次序经过分歧点Ib和第二短路单元6，并流向接地点如。在本实施例的天线元件10中，原则上，将上述电流通路12的长度设置为低频带中中心波长信号的波长λ 2的约1/2长度的整数倍(η · λ Jl :η为正整数)，从而可以优化高频率带中的频率特性。这就是说，馈电单元3的通路长度总和，是高频带天线主体单元2的延伸长度的两倍，并将第二短路单元6的通路长度设置为高频带中心频率信号的约1/2波长的整数倍，因此可以优化高频带中的频率特性。应该注意，在将高频带天线主体单元2的延伸长度与电介质单元7的厚度设置为恒定的情况下，通过调整第二短路单元6的短路通路长度，可以优化高频带中的频率特性。
在图1所示实施例的天线元件10中，因为将天线元件10中电流通路11和12的长度分别设置为λ/2和λ 2，所以将第二短路6的折叠部分配置在与第一短路单元5相比远离馈电单元3的位置处。在将电流通路11和12的长度分别设置为λ Jl和λ 2/2的情况下，将第二短路6的折叠部分配置在与第一短路单元5相比靠近馈电单元3的位置处。换而言之，在图1所示的天线元件10中，第一短路单元5的折叠部分与第二短路单元6的折叠部分对于馈电单元3之间的位置关系随天线元件10中电流通路11与电流通路12的长度设置而改变。 在本实施例中，如上所述设置天线元件10中的短路通路长度，并且调整天线元件 10中低频带和高频带中的频率特性(阻抗特性)。应该注意，例如根据所适应频带的数值及其类似物，适当地设置各个短路单元的维度如厚度和宽度。如上所数，在本实施例的天线元件10中，可以在不产生互相干扰的情况下，独立优化(调整阻抗)能够适应的多频带的频率特性。进一步地，与此同时，可以通过适当改变第一短路单元5和第二短路单元6对于馈电单元3之间的位置而调整频带中的频率特性。 这就是说，在本实施例的天线元件10中，可以在不改变其高度的情况下独立调整各频带中的频率特性。因此，根据本实施例的天线元件10，可以在实现其高度降低的同时，在能够适合的多频带中获得良好的频率特性。另外，在本实施例的天线元件10中，因为开放端(天线主体单元)与用于各频带的短路单元，所以可以更加肯定地确保各频带中频率特性的调整。(修改示例)在上面的实施例中，对其中将有助于对低频带中的信号产生谐振的第一短路单元 5对于馈电单元3设置在高频带天线主体单元2的开放端2a侧(见图1)的示例给予了描述，但是本发明并不限于此示例。举例来说，可以将有助于对低频带中的信号产生谐振的第一短路单元对于馈电单元3设置在低频带天线主体单元1的开放端Ia侧。图12示出了此情况的结构示例(修改示例)。应该注意，在图12所示修改示例的天线元件中，与第一实施例中天线元件10的相同部件用同样的标号或参考符号标识。从图12与图1的比较明显看出，除了将第一短路单元45对于馈电单元3设置在低频带天线元件1的开放端Ia侧之外，修改示例的天线元件40具有与第一实施例的天线元件10相同的结构。在修改示例的天线元件40中，有助于对低频带中的信号产生谐振的电流通路以所述次序从馈电单元3通过低频带天线主体单元1下方的部分、开放端la、低频带天线主体单元1上方的部分、分歧点Ib及第一短路单元45流向接地点4a。因此，原则上，将电流通路的长度设置为低频带中中心波长信号的波长λ工的约1/2长度的整数倍(η · λ Jl :η为正整数)，从而可以优化低频率带中的频率特性。应该注意，在修改示例的天线元件40中，有助于对高频带中的信号发生谐振的电流通路与第一实施例中的电流通路相同，所以可以如同第一实施例优化高频带中的频率特性。进一步地，在第一实施例与修改示例的每一者中，对能够适应两个频带的天线元件给予了描述。但是，本发明并不限于这些，并且可在适应三个或更多频带的天线元件上应用。在能够适应三个或更多频带的天线元件中，通过提供具有用于各频带的预定长度的短路单元，也可以获得相同的效果。<2.第二实施例>接着，将对具有根据本发明上述实施例的天线元件的通信装置的结构示例予以描述。应该注意，在第二实施例中，将具有通信功能的个人计算机(其后被称作计算机装置) 作为通信装置的示例。图13示出了根据第二实施例的计算机装置的结构。应该注意，图13是计算机装置的概要结构方框图。计算机装置100 具有 CPU (central processing unit，中央处理单元)101、 ROM (read only memory,只读存储器)102、RAM (random accessmemory,随机存取存储器)103、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)104 及总线 105。CPUlOU R0M102、RAM103、DSP104经由总线105彼此连接。计算机装置100还具有输入/输出接口 106、输入单元107、输出单元108、存储单元109、通信单元110和驱动器111。进一步地，将输入/输出接口 106连接到总线105、输入单元107、输出单元108、存储单元109、通信单元110，且将驱动器111连接到输入/输出接口 106。CPU101根据R0M102或者存储单元109中所存储的程序执行各种处理。必要时， RAM103存储CPU101执行各种处理所需要的程序或者数据。进一步地，DSP104执行关于图像信号及其类似物的预定数字信号处理。通过用于接收来自键盘、鼠标、麦克风、遥控器等传送的指令信号的接收单元及其类似物构造输入单元107。通过显示器、扬声器等构造输出单元108。通过硬盘、非易失性存储器等构造存储单元109。应该注意，在存储单元109中，存储各段数据及程序。通信单元110由外部的无线通信所需要的天线元件10、通信回路112及其类似物构成。天线元件10为第一实施例中所述的天线元件。进一步地，通信回路112调制并解调天线元件10所传送和接收的无线电信号。驱动器111驱动可移动介质120。必要时当将可移动介质120如磁盘、光盘、磁光盘及半导体存储器恰当地装载到驱动器111时，便在存储单元109内建立了从介质中读取的程序。在具有上述结构的计算机装置100中，CPU101通过将经过总线105及/或输入/ 输出接口 106的程序读入RAM103来执行R0M102或者存储单元109中所存储的程序，从而完成预定的处理。进一步地，图14示出了本实施例的计算机装置100中天线元件10的安装位置。图 14为本实施例的计算机装置100的外观图，并且图14的虚线所包围的区域为能够安装天线元件10的位置。在本实施例中，如图14所示，将天线元件10安装在计算机装置100的主体单元100a的侧面附近，或者其显示器单元100b的外框架附近。在本实施例的计算机装置100中，安装了第一实施例的天线元件10，所以可以进一步缩小该装置的尺寸，并获得关于多谐振频带的良好频率特性。在第二实施例中，以计算机装置作为通信装置的示例，但是本发明并不限于本示例。本发明可应用在任何通信装置上，只要该通信装置均具有无线通信功能，并且可以获得相同的效果。举例来说，可以上述相同的方式，将根据本发明的天线元件应用到诸如如移动通信终端的通信终端装置，并且可以获得相同的效果。本发明包括与日本专利局公开号为JP2010-023421，申请日为2010年2月4日的日本优先专利申请相关的主题，在此通过应用将其整体内容结合到本发明书中。本领域技术人员应理解，在权利要求书及其替代物的范围内，可以根据设计要求及其它因素作出各种修改、组合、附加组合及替 代。
权利要求
1.一种天线元件，其包括 馈电通路单元，其被连接到馈电点；第一天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元，且其另一端为开放端； 第二天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元与所述第一天线主体单元之间的连接点，且其另一端为开放端；第一短路通路单元，其有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，所述第一短路通路单元形成在所述连接点与接地点之间；以及第二短路通路单元，其有助于对高于所述第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振，所述第二短路通路单元形成在所述连接点与所述接地点之间，并且具有与所述第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度。
2.如权利要求1所述的天线元件，其中所述第一短路通路单元的所述通路长度短于所述第二短路通路单元的所述通路长度。
3.如权利要求1所述的天线元件，其中所述馈电通路单元的通路长度总和，是所述第一天线主体单元的长度的两倍，并且所述第一短路通路单元的所述通路长度总和是所述第一频带中中心频率处无线电信号的1/2波长的整数倍，并且其中所述馈电通路单元的通路长度总和，是所述第二天线主体单元的长度的两倍，并且所述第二短路通路单元的所述通路长度总和是所述第二频带中中心频率处无线电信号的1/2波长的整数倍。
4.如权利要求1所述的天线元件，还包括电介质单元，在所述电介质单元的一个表面上形成所述第一天线主体单元与所述第二天线主体单元。
5.一种通信装置，其包括 天线元件，所述天线元件包括馈电通路单元，其被连接到馈电点，第一天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元，且其另一端为开放端， 第二天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元与所述第一天线主体单元之间的连接点，且其另一端为开放端，第一短路通路单元，其有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，所述第一短路通路单元形成在所述连接点与接地点之间，及第二短路通路单元，其有助于对高于所述第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振，所述第二短路通路单元形成在所述连接点与所述接地点之间，并且具有与所述第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度；以及通信回路，其对所述天线元件所传送和接收的无线电信号进行调制及解调。
全文摘要
本发明涉及天线元件及通信装置，该通信装置包括该天线元件，该天线元件包括被连接到馈电点的馈电通路单元、第一和第二天线主体单元以及第一和第二短路通路单元。第一天线主体单元具有被连接到该馈电通路单元的一端和开放的另一端。第二天线主体单元具有被连接到馈电通路单元与第一天线主体单元之间的连接点的一端和开放的另一端。第一短路通路单元有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，并且形成在该连接点与接地点之间。第二短路通路单元有助于对高于第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振，并且具有与第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度。
文档编号H01Q1/36GK102157800SQ201110033329
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月4日
发明者尹晟赫 申请人:索尼公司
技术领域：
本发明涉及天线元件及具有该天线元件的通信装置，且更具体而言，涉及能够适应多频带的天线元件及具有该天线元件的通信装置。
背景技术：
在现有技术中，在诸如具有通信功能和移动通信终端的便携计算机装置的通信装置中，为了响应于其使用与功能的多样性，提出了多种能够适应多频带的天线元件(例如， 见日本专利公报2006-196994号和2008-177668号(以下被各自称作专利文献1和2))。图15示出了专利文献1所提出的天线元件的结构图。专利文献1所公示的天线元件200由折叠单级型的第一天线元件201和端开放型的第二天线元件202构成。在专利文献1所公示的第一天线元件201中，将馈电点203到折叠点的往路、折叠点到接地点204的回路的总长度设置为第一谐振频率的1/2波长。进一步地，在第二天线元件202中，将馈电点203经由分歧点205到开放端的长度设置为第二谐振频率的约1/4 波长。此外，在专利文献1所公示的天线元件200中，将馈电点203经由分歧点205和短路单元206到接地点204的回路总长度设置为第二谐振频率的约1/2波长，并使通路部分作为第二天线元件的短截线(stub)来工作。在专利文献1中，如上所述构造天线元件200，从而简化了能够引起多重谐振并调整阻抗的天线元件200的形状，因此容易在无线电装置中建造天线元件。图16示出了专利文献2所公示的天线元件的结构图。专利文献2所公示的天线元件210由馈电侧部分元件211、折叠部分元件212、端开放部分元件213构成。馈电部分元件 211具有预定的宽度d，并且被形成为从衬底207上的馈电点211a朝向第一分歧点211b延伸。折叠部分元件212从第一分歧点211b处的馈电侧部分元件211分歧，在折叠部分21 处被折叠，之后在衬底207上的接地端212b处接地。进一步地，端开放部分元件213从第二分歧点211c处的馈电侧部分元件211分歧，其端部为开放端213a。进一步地，折叠部分元件212的往路与回路在途中的短路点212c处短路。在专利文献2中，如上所述构造天线元件210，因此实现了天线元件的多重谐振， 并同时缩小了其尺寸及高度，并且实现了独立调整不同谐振频率的阻抗。进一步地，除了专利文献1和2所公示的天线元件之外，与能够适应多频带的天线元件一样，例如，提出了其中使用两个共享馈电单元和短路单元的倒F天线的天线元件。图 17示出了其结构示例图。应该注意，图17示出了能够适应两个频带的天线元件220的结构。图17所示的天线元件220由电介质部分7、低频带天线主体单元1、高频带天线主体单元2、馈电单元3和短路单元2M构成。电介质部分7被设置在衬底20上。低频带天线主体单元1有助于响应低频带中的无线电信号。高频带天线主体单元2有助于响应高频带中的无线电信号。低频带天线主体单元1与高频带天线主体单元2分别由线路形成。进一步地，低频带天线主体单元1与高频带天线主体单元2在电介质部分7上形成为一体。具体而言， 低频带天线主体单元1延伸方向上的一个端部与高频带天线主体单元2延伸方向上的一个端部彼此连接。应该注意，低频带天线主体单元1的另一端部Ia与高频带天线主体单元2 的另一端部为开放端。在如图17所示的天线元件220中，在衬底20与低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2的连接点Ib之间，形成了平行的馈电单元3和短路单元224。这就是说，与专利文献1和2所公示的天线元件(各自具有一个开放端、一个馈电点和一个接地点)不同，图17所示的天线元件220具有两个开放端、一个馈电点和一个接地点。
发明内容
如上所述，尽管现有技术中提出了多种能够适应多谐振频带的天线元件，但是近来随着信息处理终端如移动装置尺寸的缩小，除了多重谐振与更宽的带宽之外，同样要求进一步减小安装在其上的天线元件的尺寸。但通常而言，如果缩小天线元件的尺寸，就会降低频率特性，并使带宽变窄，所以很难满足所期望的规格。相反，举例来说，期望图17所示的天线元件220的结构可以实现高度的降低(尺寸的缩小)。但是，图17所示的天线元件220具有以下问题。在具有图17所示结构的天线元件220中，在电介质部分7的厚度与天线主体部分的延伸长度恒定(预定)的情况下，通过调整短路单元224从分歧点Ib到衬底20的接地点4a之间的通路长度来调整频率特性。图18示出了图17所示天线元件220中频率特性的具体调整方法图。如图18所示，在图17所示的天线元件220中，在电介质部分7的平面方向上改变馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离，从而调整短路单元224的通路长度。应该注意，图18示出了其中短路单元224的折叠部分远离馈电单元3设置的示例。这里，图19示出了当依次改变图17所示天线元件220中短路单元224的折叠部分与馈电单元3之间的距离时的频率特性变化图。应该注意，图19的横轴表示频率，而其纵轴表示反映馈电点3a处信号反射量的参数S(S11 回波损耗)的绝对值。图19所示的特性250 (实线)是以图17所示天线元件220中馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间设置的距离(Δ = Omm)为参考，在将馈电单元3与短路单元224 的折叠部分之间的距离增加Δ = Imm情况下的频率特性。进一步地，特性251(点划线) 与特性252 (虚线)分别是在将馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离增加Δ =4mm及7mm情况下的频率特性。如图19所示，当增加馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离时，便提高了高频带中的频率特性(减小了回波损耗|S11|)，并在Isiil =-IOdB时的带宽被增大。 但是，短路单元224与馈电单元3之间距离的增加会引起低频带中频率特性的降低(增加了回波损耗|S11|)，并同时在Isiil =-IOdB时的带宽被减小。在以上有关技术描述的天线元件220的结构中，如果优化两个频带其中之一的频率特性，则会出现另一频带中的频率特性出现恶化的问题。这就是说，在图17所示的天线元件220中，彼此独立地调整(阻抗调整)频带中的频率特性是不可能的。很难在两个频带中获得良好的频率特性。
鉴于上述情形，期望提供能够适应多频带的天线元件和具有该天线元件的通信装置，实现天线元件高度的降低，允许独立调整各频带的特性，并且在多频带中获得良好的频率特性。根据本发明的实施例，提供了包括馈电通路单元、第一天线主体单元、第二天线主体单元、第一短路通路单元和第二短路通路单元的天线元件。这些构件具有以下结构和功能。将馈电通路单元连接到馈电点。第一天线主体单元具有连接到馈电通路单元的一端和另一为开放端的端部。第二天线主体单元具有连接到馈电通路单元与第一天线主体单元之间的连接点的一端和另一为开放端的端部。第一短路通路单元有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，并且第一短路通路单元形成在连接点与接地点之间。第二短路通路单元有助于对高于第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振。第二短路通路单元形成在连接点与接地点之间，并且具有与第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度。进一步地，根据本发明的另一实施例，提供了包括根据以上实施例的天线元件和通信回路的通信装置，该通信回路调制并解调天线元件所传送和接收的无线电信号。根据本发明实施例的天线元件是其中集成多个适应多频带的倒F天线的天线元件。在天线元件中，馈电通路是共享的，并且有助于在各频带中发生谐振的短路通路单元被设置为用于各频带(用于各倒F天线)。本发明的发明人实施了评价试验，并且发现上述天线元件的结构能够独立调整多频带中的频率特性。应该注意，下面将具体描述该评价试验。进一步地，根据本发明的实施例，可以提供具有适应厚度降低的结构的天线元件，如图17所示的天线元件。如上所述，根据本发明的实施例，在能够适应多频带的天线元件及具有该天线元件的通信装置中，可以实现天线元件高度的降低，独立调整频带中的特性，并且在多频带中获得良好的特性，由于下面详细描述了其最佳实施例，本发明的这些及其它目的、特征、和优点将会变得更加清楚，如附图所示。
图1是根据第一实施例的天线元件的概要截面图。图2A及图2B示出了根据第一实施例的天线元件的评价试验概要图。图3是根据第一实施例的天线元件的频率特性图。图4示出了根据第一实施例的天线元件的低频带中的中心频率与其第二短路单元的布局之间的关系图。图5示出了根据第一实施例的天线元件的低频带中ISllI的最小值与其第二短路单元的布局之间的关系图。图6示出了比较示例2的天线元件的概要截面图。图7示出了比较示例3的天线元件的概要截面图。图8是比较示例2的天线元件的频率特性图。图9是比较示例3的天线元件的频率特性图。图10是用于解释根据第一实施例的天线元件的设计方法图。图11是用于解释根据第一实施例的天线元件的设计方法图。
图12示出了改进示例的天线元件的概要截面图。图13示出了根据第二实施例的计算机装置的方框结构图。图14示出了
图15示出了有关技术中天线元件的概要截面图。图16示出了有关技术中天线元件的概要截面图。图17示出了有关技术中天线元件(比较示例1)的概要截面图。图18示出了用于有关技术中天线元件(比较示例1)频率特性的调整方法的概要图。图19是有关技术中天线元件(比较示例1)的频率特性图。
具体实施例方式下面，将参考附图按照以下顺序描述天线元件的结构示例及具有根据本发明实施例的天线元件的通信装置。应该注意，本发明并不限于以下示例。1.第一实施例天线元件的基本结构示例2.第二实施例具有根据本发明的天线元件的通信装置的结构示例<1.第一实施例>(天线元件)图1示出了根据本发明的第一实施例的天线元件的概要结构。应该注意，图1是天线元件的概要截面图。进一步地，在本实施例中，将对其中将两个倒F天线整体构造、并适应两个不同谐振频带的天线元件予以描述。天线元件10具有电介质单元7、低频带天线主体单元1、高频带天线主体单元2、馈电单元3及短路单元4。电介质单元7形成在天线元件10安装在其上的衬底20上。低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2形成在电介质单元7上。馈电单元3和短路单元4形成在电介质单元7中。低频带天线主体单元1 (第一天线主体单元)是有助于传送和接收低频带(第一频带)中无线电信号的天线元件的主体部分。高频带天线主体单元2 (第二天线主体单元) 是有助于传送和接收高频带(第二频带)中无线电信号的天线元件的主体部分。因此，将低频带天线主体单元1的延伸长度设置为大于高频带天线主体单元2的延伸长度。低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2分别由导电材料制成的线路形成。另外，在本实施例中，低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2在电介质单元7 上形成为一体。具体而言，低频带天线主体单元1延伸方向上的一端与高频带天线主体单元2延伸方向上的一端连接。应该注意，低频带天线主体单元1的另一端Ia(终端)和高频带天线主体单元2的另一端(终端)均为开放端。馈电单元3 (馈电通路单元)和短路单元4被设置为在低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2的分歧点Ib与衬底20上的接地点4a之间彼此平行。进一步地，短路单元4由第一短路单元5 (第一短路通路单元)和第二短路单元6 (第二短路通路单元) 构成。应该注意，在本示例中，如图1所示，给出了第二短路单元6的通路长度大于第一短路单元5的通路长度的示例。通过从低频带天线主体单元1和高频带天线主体单元2的分歧点Ib朝向高频带天线主体单元2的开放端加延伸形成第二短路单元6，并且接着以预定的距离将其折叠在离馈电单元3 —段距离的点处，并向接地点如延伸。另一方面，通过形成为使折叠部分前后的通路短路的短路通路，在第二短路单元6 的通路中构造第一短路单元5。具体而言，通过从低频带天线主体单元1与高频带天线主体单元2，经由形成在第二短路单元6途中的短路通路向接地点如的通路构造第一短路单元 5。应该注意，低频带天线主体单元1、高频带天线主体单元2、短路单元4及电介质单元7可由与用于有关技术中的天线元件相同的材料制成。(天线元件的特性)接着，对用于由本发明的发明人实施的、关于本实施例的天线元件10的各频率特性的评价试验予以描述。首先，当将天线元件10中第一短路单元5的通路长度设置为恒定，依次改变第二短路单元6的通路长度时，检测频率特性的变化。图2A与图2B示出了评价试验的概要。应该注意，图2A为第二短路单元6的通路长度改变之前的天线元件10的结构图，而图2B为在增加第二短路单元6的通路长度的情况下的天线元件10的结构图。这里，在图2A所示的第二短路单元6的折叠部分及图2B所示的其折叠部分的位置变化量△在Imm至IOmm范围内变化的情况下来检测频率特性的变化。图3示出了上述评价试验的结果。为了简化说明，在图3中，在将第二短路单元6 的折叠部分的位置变化量Δ设置为2mm、6mm及IOmm的情况下检测频率特性。图3所示的特性50(实线)、51(点划线)、52(虚线)分别与将位置变化量Δ设置为2mm、6mm及IOmm 情况下的频率特性对应。进一步地，图3的横轴表示频率，而其纵轴表示反映馈电点3a处信号反射量的参数S(Sll)的绝对值。从图3明显看出，如果增加本实施例中第二短路单元6的折叠部分与馈电单元3 之间的距离(变化量Δ)时，便提高了高频带中的频率特性(减小了回波损耗|S11|)，并在
Sll =_10dB时带宽被增大。另一方面，尽管改变了第二短路单元6的折叠部分与馈电单元3之间的距离，却很难改变低频带中的频率特性。因此，在本实施例的天线元件10中，第二短路单元6的短路通路有助于高频带中的信号发生谐振，而很难有助于低频带中的信号发生谐振。应该注意，尽管未示出，但是本发明的发明人也在将第二短路单元6的通路长度设置为恒定而改变第一短路单元5的通路长度的情况下，检测了频率特性的变化。结果，在该情况中，高频带中的频率特性变化甚微，而仅仅改变了低频带中的频率特性。因此便发现，在本实施例的天线元件10中，第一短路单元5的短路通路主要有助于低频带中的信号发生谐振，而很难有助于高频带中的信号发生谐振。进一步地，本发明的发明人在第二短路单元6的折叠部分与馈电单元3之间的距离变化量Δ在Imm至IOmm范围内变化的情况下，检测了中心频率与低频带中|Sll|的最小值的变化。在特性评价中，作为比较，参考图17所述的天线元件220也经受了同样的评价。应该注意，对于有关技术中的天线元件220(比较示例1)而言，在将低频带中频率特性的最佳状态设置为参考的情况下(变化量△ =0)，增加短路单元2M的折叠部分与馈电单元3之间的距离。评价结果如图4和图5所示。 图4所示的特性是低频带中的中心频率关于馈电单元3与第二短路单元6 (短路单元224)的折叠部分之间的距离变化量△的变化特性。应该注意，图4所示的特性55 代表本实施例的天线元件10的特性，而特性56代表比较示例1的天线元件220的特性。进一步地，图4的横轴表示变化量△，而其纵轴表示低频带中的中心频率f”进一步地，图5所示的特性表示低频带中ISllI的最小值关于馈电单元3与第二短路单元6 (短路单元224)的折叠部分之间的距离变化量△的变化特性。应该注意，图5 所示的特性57表示本实施例的天线元件10的特性，而特性58表示比较示例1的天线元件 220的特性。进一步地，图5的横轴表示变化量Δ，而其纵轴表示低频带中ISllI的最小值。从图4和图5所示的结果明显看出，如果在比较示例1的天线元件220中改变馈电单元3与短路单元224的折叠部分之间的距离，则低频带中ISllI的最小值及中心频率 f\会发生显著变化。相反，在本实施例的天线元件10中，尽管改变了馈电单元3与第二短路单元6的折叠部分之间的距离，但很难改变低频带中ISllI的最小值及中心频率f\。从这些结果发现，在本实施例的天线元件10中，第二短路单元6的短路通路很难助于低频带中的信号发生谐振。进一步地，作为比较，发明人在图1所示实施例的天线元件10中移除了第一短路单元5或者第二短路单元6的情况下，检测了关于天线元件的频率特性。图6示出了在本实施例的天线元件10中移除第一短路单元5的情况下天线元件的结构示例(比较示例2)的结构。应该注意，在图6所示的比较示例2的天线元件31中， 与图1所示实施例的天线元件10的相同部分用相同的标号及参考符号标识。从图6与图1 之间的比较明显看出，除了移除第一短路单元5之外，比较示例2的天线元件31具有与本实施例的天线元件10相同的结构。此外，图7示出了在本实施例的天线元件10中移除第二短路单元6 (由图7的虚线部分包围)的情况下天线元件的结构示例(比较示例3)的结构。应该注意，在图7所示的比较示例3的天线元件32中，与图1所示实施例的天线元件10的相同部分用相同的标号及参考符号标识。从图7与图1之间的比较明显看出，除了移除第二短路单元6之外，比较示例3的天线元件32具有与本实施例的天线元件10相同的结构。图8和图9分别示出了比较示例2的天线元件31与比较示例3的天线元件32的频率特性。应该注意，图8和图9的横轴表示频率，而其纵轴分别表示反映馈电点3a处信号反射量的参数S(S11 回波损耗)的绝对值。从图8明显看出，在如图1所示实施例的天线元件10中移除第一短路单元5的情况下，可以发现低频带中的频率特性出现恶化。另外，从图9明显看出，在如图1所示实施例的天线元件10中移除第二短路单元6的情况下，可以发现高频带中的频率特性出现恶化。从图8及图9所示的结果可以发现，在本实施例的天线元件10中，第一短路单元5 的短路通路主要有助于对低频带中的信号发生谐振，而第二短路单元6的短路通路主要有助于对高频带中的信号发生谐振。从上述各评价结果可以发现，在本实施例的天线元件10中，调整第一短路单元5 的短路通路，从而可以在不改变高频带中频率特性的情况下，调整低频带中的频率特性。进一步发现在本实施例的天线元件10中，调整第二短路单元6的短路通路，从而可以在不改变低频带中频率特性的情况下，调整高频带中的频率特性。这就是说，在其中集成两个倒F 天线的天线元件中，通过形成本实施例中两个平行的短路通路，可以彼此独立地调整(阻抗调整)低频带和高频带中的频率特性。(天线元件的设计方法)接着，将对用于本实施例的天线元件10的设计方法予以描述。如上所述，本发明的发明人揭露了在天线元件10中，第一短路单元5有助于对低频带中的信号发生谐振，而第二短路单元6有助于对高频带中的信号发生谐振。这就是说，发明人揭露了，通过调整第一短路单元5的折叠部分相对于馈电单元3的位置，可以调整低频带中的频率特性，而通过调整第二短路单元6的折叠部分的位置，可以调整高频带中的频率特性。在本实施例中，根据最新揭示的现象，分别优化了低频带与高频带中的频率特性。这里，将参考图10和图11，更为具体地描述用于本实施例中天线元件10的设计方法(用于频率特性的调整方法)。应该注意，图10示出了有助于对低频带中的信号发生谐振的电流通路，而图11示出了有助于对高频带中的信号发生谐振的电流通路。如上所述，在本实施例的天线元件10中，因为第一短路单元5有助于对低频带中的信号发生谐振，所以天线元件10中有助于对低频带中的信号发生谐振的电流通路11是用图10的虚线所标识的通路。更具体而言，首先，使从馈电单元3输出的电流向下经过低频带天线主体单元1(在电介质单元7侧)并返回到开放端Ia处。之后，从低频带天线主体单元1上方(在电介质单元7侧的对立侧)经过的电流，依此次序经过分歧点Ib和第一短路单元5，并流向接地点如。在本实施例的天线元件10中，原则上，将上述电流通路11的长度设置为低频带中中心波长信号的波长λ工的约1/2长度的整数倍(η · λ Jl :η为正整数)，从而可以优化低频率带中的频率特性。这就是说，馈电单元3的通路长度总和，是低频带天线主体单元1的延伸长度的两倍，并将第一短路单元5的通路长度设置为低频带中心频率信号的约1/2波长的整数倍，因此可以优化低频带中的频率特性。应该注意，在将低频带天线主体单元1的延伸长度和电介质单元7的厚度设置为恒定的情况下，通过调整第一短路单元5的短路通路长度，可以优化低频带中的频率特性。另一方面，在本实施例的天线元件10中，因为第二短路单元6有助于对高频带中的信号发生谐振，所以天线元件10中有助于对低频带中的信号发生谐振的电流通路12是用图11的虚线所标识的通路。更具体而言，首先，使从馈电单元3输出的电流向下经过高频带天线主体单元2 (在电介质单元7侧)并返回到开放端加处。之后，从高频带天线主体单元2上方(在电介质单元7侧的对立侧)经过的电流，依此次序经过分歧点Ib和第二短路单元6，并流向接地点如。在本实施例的天线元件10中，原则上，将上述电流通路12的长度设置为低频带中中心波长信号的波长λ 2的约1/2长度的整数倍(η · λ Jl :η为正整数)，从而可以优化高频率带中的频率特性。这就是说，馈电单元3的通路长度总和，是高频带天线主体单元2的延伸长度的两倍，并将第二短路单元6的通路长度设置为高频带中心频率信号的约1/2波长的整数倍，因此可以优化高频带中的频率特性。应该注意，在将高频带天线主体单元2的延伸长度与电介质单元7的厚度设置为恒定的情况下，通过调整第二短路单元6的短路通路长度，可以优化高频带中的频率特性。
在图1所示实施例的天线元件10中，因为将天线元件10中电流通路11和12的长度分别设置为λ/2和λ 2，所以将第二短路6的折叠部分配置在与第一短路单元5相比远离馈电单元3的位置处。在将电流通路11和12的长度分别设置为λ Jl和λ 2/2的情况下，将第二短路6的折叠部分配置在与第一短路单元5相比靠近馈电单元3的位置处。换而言之，在图1所示的天线元件10中，第一短路单元5的折叠部分与第二短路单元6的折叠部分对于馈电单元3之间的位置关系随天线元件10中电流通路11与电流通路12的长度设置而改变。 在本实施例中，如上所述设置天线元件10中的短路通路长度，并且调整天线元件 10中低频带和高频带中的频率特性(阻抗特性)。应该注意，例如根据所适应频带的数值及其类似物，适当地设置各个短路单元的维度如厚度和宽度。如上所数，在本实施例的天线元件10中，可以在不产生互相干扰的情况下，独立优化(调整阻抗)能够适应的多频带的频率特性。进一步地，与此同时，可以通过适当改变第一短路单元5和第二短路单元6对于馈电单元3之间的位置而调整频带中的频率特性。 这就是说，在本实施例的天线元件10中，可以在不改变其高度的情况下独立调整各频带中的频率特性。因此，根据本实施例的天线元件10，可以在实现其高度降低的同时，在能够适合的多频带中获得良好的频率特性。另外，在本实施例的天线元件10中，因为开放端(天线主体单元)与用于各频带的短路单元，所以可以更加肯定地确保各频带中频率特性的调整。(修改示例)在上面的实施例中，对其中将有助于对低频带中的信号产生谐振的第一短路单元 5对于馈电单元3设置在高频带天线主体单元2的开放端2a侧(见图1)的示例给予了描述，但是本发明并不限于此示例。举例来说，可以将有助于对低频带中的信号产生谐振的第一短路单元对于馈电单元3设置在低频带天线主体单元1的开放端Ia侧。图12示出了此情况的结构示例(修改示例)。应该注意，在图12所示修改示例的天线元件中，与第一实施例中天线元件10的相同部件用同样的标号或参考符号标识。从图12与图1的比较明显看出，除了将第一短路单元45对于馈电单元3设置在低频带天线元件1的开放端Ia侧之外，修改示例的天线元件40具有与第一实施例的天线元件10相同的结构。在修改示例的天线元件40中，有助于对低频带中的信号产生谐振的电流通路以所述次序从馈电单元3通过低频带天线主体单元1下方的部分、开放端la、低频带天线主体单元1上方的部分、分歧点Ib及第一短路单元45流向接地点4a。因此，原则上，将电流通路的长度设置为低频带中中心波长信号的波长λ工的约1/2长度的整数倍(η · λ Jl :η为正整数)，从而可以优化低频率带中的频率特性。应该注意，在修改示例的天线元件40中，有助于对高频带中的信号发生谐振的电流通路与第一实施例中的电流通路相同，所以可以如同第一实施例优化高频带中的频率特性。进一步地，在第一实施例与修改示例的每一者中，对能够适应两个频带的天线元件给予了描述。但是，本发明并不限于这些，并且可在适应三个或更多频带的天线元件上应用。在能够适应三个或更多频带的天线元件中，通过提供具有用于各频带的预定长度的短路单元，也可以获得相同的效果。<2.第二实施例>接着，将对具有根据本发明上述实施例的天线元件的通信装置的结构示例予以描述。应该注意，在第二实施例中，将具有通信功能的个人计算机(其后被称作计算机装置) 作为通信装置的示例。图13示出了根据第二实施例的计算机装置的结构。应该注意，图13是计算机装置的概要结构方框图。计算机装置100 具有 CPU (central processing unit，中央处理单元)101、 ROM (read only memory,只读存储器)102、RAM (random accessmemory,随机存取存储器)103、DSP(digital signal processor，数字信号处理器)104 及总线 105。CPUlOU R0M102、RAM103、DSP104经由总线105彼此连接。计算机装置100还具有输入/输出接口 106、输入单元107、输出单元108、存储单元109、通信单元110和驱动器111。进一步地，将输入/输出接口 106连接到总线105、输入单元107、输出单元108、存储单元109、通信单元110，且将驱动器111连接到输入/输出接口 106。CPU101根据R0M102或者存储单元109中所存储的程序执行各种处理。必要时， RAM103存储CPU101执行各种处理所需要的程序或者数据。进一步地，DSP104执行关于图像信号及其类似物的预定数字信号处理。通过用于接收来自键盘、鼠标、麦克风、遥控器等传送的指令信号的接收单元及其类似物构造输入单元107。通过显示器、扬声器等构造输出单元108。通过硬盘、非易失性存储器等构造存储单元109。应该注意，在存储单元109中，存储各段数据及程序。通信单元110由外部的无线通信所需要的天线元件10、通信回路112及其类似物构成。天线元件10为第一实施例中所述的天线元件。进一步地，通信回路112调制并解调天线元件10所传送和接收的无线电信号。驱动器111驱动可移动介质120。必要时当将可移动介质120如磁盘、光盘、磁光盘及半导体存储器恰当地装载到驱动器111时，便在存储单元109内建立了从介质中读取的程序。在具有上述结构的计算机装置100中，CPU101通过将经过总线105及/或输入/ 输出接口 106的程序读入RAM103来执行R0M102或者存储单元109中所存储的程序，从而完成预定的处理。进一步地，图14示出了本实施例的计算机装置100中天线元件10的安装位置。图 14为本实施例的计算机装置100的外观图，并且图14的虚线所包围的区域为能够安装天线元件10的位置。在本实施例中，如图14所示，将天线元件10安装在计算机装置100的主体单元100a的侧面附近，或者其显示器单元100b的外框架附近。在本实施例的计算机装置100中，安装了第一实施例的天线元件10，所以可以进一步缩小该装置的尺寸，并获得关于多谐振频带的良好频率特性。在第二实施例中，以计算机装置作为通信装置的示例，但是本发明并不限于本示例。本发明可应用在任何通信装置上，只要该通信装置均具有无线通信功能，并且可以获得相同的效果。举例来说，可以上述相同的方式，将根据本发明的天线元件应用到诸如如移动通信终端的通信终端装置，并且可以获得相同的效果。本发明包括与日本专利局公开号为JP2010-023421，申请日为2010年2月4日的日本优先专利申请相关的主题，在此通过应用将其整体内容结合到本发明书中。本领域技术人员应理解，在权利要求书及其替代物的范围内，可以根据设计要求及其它因素作出各种修改、组合、附加组合及替 代。
权利要求
1.一种天线元件，其包括 馈电通路单元，其被连接到馈电点；第一天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元，且其另一端为开放端； 第二天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元与所述第一天线主体单元之间的连接点，且其另一端为开放端；第一短路通路单元，其有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，所述第一短路通路单元形成在所述连接点与接地点之间；以及第二短路通路单元，其有助于对高于所述第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振，所述第二短路通路单元形成在所述连接点与所述接地点之间，并且具有与所述第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度。
2.如权利要求1所述的天线元件，其中所述第一短路通路单元的所述通路长度短于所述第二短路通路单元的所述通路长度。
3.如权利要求1所述的天线元件，其中所述馈电通路单元的通路长度总和，是所述第一天线主体单元的长度的两倍，并且所述第一短路通路单元的所述通路长度总和是所述第一频带中中心频率处无线电信号的1/2波长的整数倍，并且其中所述馈电通路单元的通路长度总和，是所述第二天线主体单元的长度的两倍，并且所述第二短路通路单元的所述通路长度总和是所述第二频带中中心频率处无线电信号的1/2波长的整数倍。
4.如权利要求1所述的天线元件，还包括电介质单元，在所述电介质单元的一个表面上形成所述第一天线主体单元与所述第二天线主体单元。
5.一种通信装置，其包括 天线元件，所述天线元件包括馈电通路单元，其被连接到馈电点，第一天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元，且其另一端为开放端， 第二天线主体单元，其一端被连接到所述馈电通路单元与所述第一天线主体单元之间的连接点，且其另一端为开放端，第一短路通路单元，其有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，所述第一短路通路单元形成在所述连接点与接地点之间，及第二短路通路单元，其有助于对高于所述第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振，所述第二短路通路单元形成在所述连接点与所述接地点之间，并且具有与所述第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度；以及通信回路，其对所述天线元件所传送和接收的无线电信号进行调制及解调。
全文摘要
本发明涉及天线元件及通信装置，该通信装置包括该天线元件，该天线元件包括被连接到馈电点的馈电通路单元、第一和第二天线主体单元以及第一和第二短路通路单元。第一天线主体单元具有被连接到该馈电通路单元的一端和开放的另一端。第二天线主体单元具有被连接到馈电通路单元与第一天线主体单元之间的连接点的一端和开放的另一端。第一短路通路单元有助于对预定的第一频带中的无线电信号发生谐振，并且形成在该连接点与接地点之间。第二短路通路单元有助于对高于第一频带的第二频带中的无线电信号发生谐振，并且具有与第一短路通路单元的通路长度不同的通路长度。
文档编号H01Q1/36GK102157800SQ201110033329
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年2月4日
发明者尹晟赫 申请人:索尼公司
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