天线装置以及通信终端装置的制作方法

本实用新型涉及搭载于便携电话终端等小型的通信终端装置的天线装置以及具备该天线装置的通信终端装置。

背景技术：

在最近的小型的通信终端装置的天线中，经常使用线状倒F天线(以下称作IFA；Inverted F Antenna)、板状倒F天线(以下称作PIFA；PlanarInverted-F Antenna)等倒F天线。倒F天线作为内置天线频带宽且增益较高，和其他内置小型天线同样地使筐体激振电流，能增大天线的实效的尺寸。例如在专利文献1中示出了通过在IFA或PIFA设置频率可变天线电路来应对多频段的天线装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/059088号

技术实现要素：

实用新型要解决的课题

IFA或PIFA具备连接供电电路的供电端口和与接地电极连接的短路端口。IFA或PIFA通过将其短路端接地，虽然小型但阻抗高，易于与供电电路的阻抗匹配。但由于将短路端接地的结构而缩窄了能得到给定增益的频带。

另外，如专利文献1所示那样，虽然设计成通过在倒F天线的开放端侧设置频率调整单元来使天线的阻抗成为所期望的值，但设计要素多，到完成为止需要长的设计时间。

本实用新型的目的在于，提供相比于IFA或PIFA等倒F天线，减小了频率特性(频率依赖性)且谋求设计上的简化的天线装置以及具备其的通信终端装置。

用于解决课题的手段

(1)本实用新型的天线装置特征在于，具备：有供电部和短路部的天线元件；第1端与天线元件的供电部连接的第1线圈元件；和第1端与天线元件的短路部连接的第2线圈元件，由第1线圈元件和第2线圈元件构成变压器电路，在第1线圈元件的第2端连接供电电路，第2线圈元件的第2端接地。

根据上述构成，相比于IFA或PIFA等倒F天线，抑制了频率特性(频率依赖性)，另外，用于调整频率特性的设计要素少，设计所需的时间能缩短化。

(2)优选，所述第1线圈元件以及所述第2线圈元件由包括形成环状或螺旋状的线圈导体图案的基材层在内的多个基材层的层叠体构成。由此，能使变压器电路部分小型化，能构成小型的天线装置。

(3)优选，所述第1线圈元件以及所述第2线圈元件的所述线圈导体图案是第1线圈元件的线圈开口和第2线圈元件的线圈开口在俯视观察下重叠的图案。由此能构成小型且第1线圈元件与第2线圈元件的耦合度高的变压器电路。

(4)本实用新型的通信终端装置是具有天线装置、与该天线装置连接的无线通信电路的通信终端装置，特征在于，由上述(1)～(3)中任一项记载的天线装置构成所述天线装置。

根据上述构成，能实现小型的天线装置，并且能跨宽频带实现高增益下的通信。

实用新型的效果

根据本实用新型的天线装置，相比于IFA或PIFA等倒F天线，能抑制频率特性(频率依赖性)。另外，用于调整频率特性的设计要素少，设计所需的时间能缩短化。根据本实用新型的通信终端装置，能实现小型的天线装置，并且能跨宽频带实现高增益下的通信。

附图说明

图1是第1实施方式所涉及的天线装置101的电路图。

图2是天线装置101所具备的变压器2的外观立体图。

图3是表示变压器2的导体部分的透视立体图。

图4是变压器2的截面图。

图5(A)是以集中常数电路元件L3表征天线元件1的供电部1F与短路部1S之间的电感的图。图5(B)是表征由辐射部1R、供电部1F以及短路部1S构成的倒F天线的图。图5(C)是以LA表征图5(B)中的供电部1F的电感、以LB表征短路部1S的电感的图。

图6(A)是本实施方式的天线装置101的电路图，图6(B)是天线装置101的等效电路图。图6(C)是天线装置101的另外等效电路图。

图7是第2实施方式所涉及的天线装置102的电路图。

图8(A)是以集中常数电路元件L3、L4表征图7所示的天线元件1的供电部1F与短路部1S之间的电感的图。图8(B)是作为比较例的天线装置的构成图。

图9(A)以及图9(B)是表示形成在印刷布线板5的导体图案和安装在该印刷布线板5的贴片部件的俯视图。

具体实施方式

《第1实施方式》

图1是第1实施方式所涉及的天线装置的电路图。该天线装置101由天线元件1和变压器2构成。

天线元件1是利用在例如智能手机那样便携型的通信终端的蜂窝通信(UHF带)中的天线元件。该天线元件1具备使该天线元件1在一方的端部短路的短路部1S和对天线元件1的给定位置供电的供电部1F。

变压器2具备4个端口P1～P4。该变压器2的端口P1与天线元件1的供电部1F连接，端口P2与天线元件1的短路部1S连接。在变压器2的端口P3连接供电电路3，端口P4接地。

变压器2具备第1线圈元件L1和第2线圈元件L2。第1线圈元件L1和第2线圈元件L2通过进行磁场耦合而构成变压器电路。将第1线圈元件L1和第2线圈元件L2卷绕、连接，以使磁通相互增强。

图2是上述变压器2的外观立体图。在变压器2中，上述第1线圈元件L1以及第2线圈元件L2与层叠多个电介质的基材层而成的层叠体20一体构成。经由层叠体20的侧面并遍布上下表面地形成4个端子T1～T4。这些端子T1～T4与图1所示的端口P1～P4对应。该层叠体优选是将非磁性体的基材层层叠而成的层叠体。

图3是表示变压器2的导体部分的透视立体图。图4是变压器2的截面图。其中，图3考虑图的明瞭化，而扩展层叠方向的导体间隔(电介质层的厚度)来表示。在层叠体的内部形成导体图案21A、21B、22A、22B以及层间连接导体21C、22C。由导体图案21A、21B以及层间连接导体21C构成第1线圈元件。另外，由导体图案22A、22B以及层间连接导体22C构成第2线圈元件。导体图案21A的端部与端子T1连接，导体图案21B的端部与端子T3连接。导体图案22A的端部与端子T2连接，导体图案22B的端部与端子T4连接。

由导体图案21A、21B以及层间连接导体21C构成的线圈(第1线圈元件L1)和由导体图案22A、22B以及层间连接导体22C构成的线圈(第2线圈元件L2)，线圈卷绕轴是同轴，且线圈彼此在厚度方向重叠。即，第1线圈元件以及第2线圈元件的线圈导体图案是第1线圈元件的线圈开口和第2线圈元件的线圈开口在俯视观察下重叠的图案。通过该结构，第1线圈元件L1和第2线圈元件L2相互较强地进行磁场耦合。

另外，从第1线圈元件L1与第2线圈元件L2的耦合度的点出发，虽然优选第1线圈元件的线圈开口和第2线圈元件的线圈开口在俯视观察下整体重叠，但只要是至少一部分重叠的状态即可。

以下说明在本实施方式的天线装置101中变压器2的作用。

图5(A)是以集中常数电路元件L3表征天线元件1的供电部1F与短路部1S之间的电感的图。另一方面，图5(B)是表征由辐射部1R、供电部1F以及短路部1S构成的倒F天线的图。

如图5(B)所示那样，在倒F天线中，供电部1F的线路、短路部1S的线路在等效电路上能视作电感分量。图5(C)是以LA表征图5(B)中的供电部1F的电感、以LB表征短路部1S的电感的图。但如该图5(C)所示那样，若以集中常数电路的电感器部件构成倒F天线中的供电部和短路部的电感分量，就会因电感器部件所具有的电抗分量而让天线的Q值变高，天线的谐振频率带变窄。

根据本实施方式，由于如图5(A)所示那样，在天线元件1的供电部1F和短路部1S连接变压器2的第1线圈元件L1以及第2线圈元件L2，因此能避免现有的倒F天线的供电部的线路、短路部的线路所具有的频率依赖性的问题。由此能做出更宽频带的天线。

图6(A)是本实施方式的天线装置101的电路图，图6(B)是天线装置101的等效电路图。图6(A)所示的第1线圈元件L1和第2线圈元件L2所构成的变压器2，能如图6(B)所示那样，包含供电部1F与短路部1S之间的电感L3而以1个变压器电路表征。若以M表征该变压器电路的互感电感，则上述变压器电路等效地成为图6(C)所示那样的结构。

图6(C)所示的等效电路由于与图5(B)、(C)所示的电路基本相同，因此本实施方式的天线装置101构成在天线元件1和变压器2等效的倒F天线。根据本实施方式，由于没有供电部1F和短路部1S的电感分量所引起的频率依赖性，因此能得到宽频带的天线特性。

《第2实施方式》

图7是第2实施方式所涉及的天线装置的电路图。该天线装置102由天线元件1和变压器2构成。天线元件1具备：辐射部1R、使该辐射部1R在一方的端部短路的短路部(短路线)1S和对辐射部1R的给定位置进行供电的供电部(供电线)1F。天线元件1构成倒F天线的一部分。变压器2的构成与第1实施方式所示的变压器基本同样。

图8(A)是以集中常数电路元件L3、L4表征图7所示的天线元件1的供电部1F与短路部1S之间的电感的图。另一方面，图8(B)是作为比较例的天线装置的构成图。该比较例的天线装置构成为对倒L型天线经由变压器4进行供电。

在图8(B)所示的比较例的天线装置中，虽然通过变压器4的第1线圈元件L1和第2线圈元件L2的耦合能得到变压器电路的阻抗变换等的变压器效果，但要设计成使第1线圈元件L1以及第2线圈元件L2成为各自的所期望的电感值且得到高的耦合度，难度较高。另外，由于第1线圈元件L1和第2线圈元件L2构成3个端口(3端子)的自耦变压器电路，因此构成在层叠体内的情况下的图案设计的难度较高。

与此相对，在图8(A)所示的本实施方式的天线装置102中，变压器2的变压效果由区域A以及第2线圈元件L2的电感与供电部1F以及第1线圈元件L1的电感的比率决定。另外，第1线圈元件L1和第2线圈元件L2构成4个端口(4端子)的变压器电路。为此，构成在层叠体内的情况下的图案设计的自由度高，相应地，能形成提高耦合度的图案。另外，在如图8(B)所示那样构成自耦变压器电路的情况下，虽然将第1线圈元件L1和第2线圈元件L2的电感设计成不同的值难度非常高，但通过如图8(A)所示那样利用天线元件1的一部分即并联电抗分量，能在高的自由度下设定变压器比。进而，若构成图8(B)所示那样的自耦变压器电路，则需要考虑并联寄生电感分量，但若是图8(A)所示的4端口变压器电路，就能以更简洁的结构形成具有高的耦合度的线圈，因此设计上以及制造上的难度较低。

《第3实施方式》

在第3实施方式中示出通信终端装置的示例。本实施方式的通信终端装置具备印刷布线板和将该印刷布线板与其他部件一起进行收纳的筐体。

图9(A)、(B)示出形成在印刷布线板5的导体图案和安装在该印刷布线板5的贴片部件。图9(A)所示的天线装置是本实施方式所涉及的天线装置，图9(B)所示的天线装置是比较例所涉及的天线装置。

如图9(A)、(B)所表征的那样，在印刷布线板5形成辐射部1R、供电部1F以及短路部1S。由这些导体图案构成天线元件1。另外，在印刷布线板5形成接地导体GND以及供电线路FL。在印刷布线板5的背面或内层形成接地导体图案，由该接地导体图案和供电线路FL构成微带线。在供电线路FL连接基于RFIC等的无线通信电路即供电电路3。

在供电部1F的端部形成电极E1，在短路部1S的端部形成电极E2。另外，在供电线路FL的端部形成电极E3，在接地导体GND的一部分形成电极E4。

图9(A)所示的变压器2是具有端子T1～T4的变压器，基本的构成如图2～图4所示那样。变压器2的端子T1～T4与上述电极E1～E4连接。

在比较例的图9(B)中，在印刷布线板5上的电极E1-E3间连接跳线部件6，在电极E2-E4间连接跳线部件6。因此，该比较例的天线装置构成倒F天线。

如此，能使用相同的印刷布线板5构成图9(A)所示那样经由变压器进行供电的天线装置、和图9(B)所示的倒F天线的任一者。

另外，在以上所示的各实施方式中，示出天线元件1或辐射部1R在图面上为线状的示例，但它们也可以为平板状。

另外，在以上所示的各实施方式中示出使天线元件1或辐射部1R的端部开放的示例，但也可以在天线元件1或辐射部1R的端部与接地导体之间连接有电容器(装载电容)。

另外，在以上所示的各实施方式中，层叠形成环状或螺旋状的线圈导体图案的电介质的基材层来构成变压器2，但基材层也可以一部分或全部是磁性体。

另外，将天线元件例示为蜂窝通信用的天线元件，但也可以作为无线LAN或Bluetooth(注册商标)用的天线元件而利用。

标号的说明

A 区域

E1～E4 电极

FL 供电线路

GND 接地导体

L1 第1线圈元件

L2 第2线圈元件

L3、L4 集中常数电路元件

P1～P4 端口

T1～T4 端子

1 天线元件

1F 供电部

1R 辐射部

1S 短路部

2 变压器

3 供电电路

4 变压器

5 印刷布线板

6 跳线部件

20 层叠体

21A、21B、22A、22B 导体图案

21C、22C 层间连接导体

101、102 天线装置