天线、天线装置以及无线装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种天线、天线装置以及无线装置（例如，便携电话等便携无线机）。【背景技术】
[0002] 以往，已知如下一种技术：通过切换馈电点的连接目的地，来控制天线的指向性。 例如专利文献1中公开了一种天线，该天线具备通过使馈电点与辐射导体的两个端点中的 某一方接触来切换辐射导体的指向性的开关。
[0003] 另一方面，如专利文献2那样，提出了一种使馈电元件与无馈电元件非接触地耦 合来实现多频率化的天线。
[0004] 专利文献1 :日本特开2012-186562号公报
[0005] 专利文献2 :日本特许4422767号公报
【发明内容】
[0006] 发明要解决的问题
[0007] 然而，在如专利文献2所公开的天线那样使与馈电点连接的馈电元件与辐射元件 (无馈电元件）非接触地耦合来进行馈电的结构中，难以控制天线的指向性。例如，在考虑 如专利文献1那样通过切换从馈电元件向辐射元件的连接点来控制指向性的情况下，由于 需要使馈电元件与辐射元件非接触地耦合，因此无法进行如开关动作那样的切换。另外，存 在以下问题：为了避免在切换连接点时在不想耦合的位置耦合，馈电元件的配置、形状等的 限制变多。
[0008] 因此，本发明的目的在于提供一种能够在馈电元件与辐射元件非接触地耦合的状 态下控制天线的指向性的天线、天线装置以及无线装置。
[0009] 用于解决问题的方案
[0010] 为了达到上述目的，提供一种天线、天线装置以及无线装置，该天线具备：
[0011] 馈电元件，其与馈电点连接；
[0012] 第一辐射元件，其与所述馈电元件分离配置，通过与所述馈电元件进行电磁场耦 合来被馈电，该第一辐射元件作为辐射导体而发挥功能；
[0013] 第二辐射元件，其与所述馈电元件分离配置，通过与所述馈电元件进行电磁场耦 合来被馈电，该第二辐射元件作为辐射导体而发挥功能；
[0014] 第一控制元件，其经由阻抗可变单元与所述馈电元件连接，且该第一控制元件配 置成使所述馈电元件与所述第一辐射元件的电磁场耦合随着在所述第一辐射元件的谐振 频率下该阻抗可变单元的阻抗下降而减弱，从而使所述第一辐射元件的作为辐射导体的功 能下降；
[0015] 第二控制元件，其经由阻抗可变单元与所述馈电元件连接，且该第二控制元件配 置成使所述馈电元件与所述第二辐射元件的电磁场耦合随着在所述第二辐射元件的谐振 频率下该阻抗可变单元的阻抗下降而减弱，从而使所述第二辐射元件的作为辐射导体的功 能下降；以及
[0016] 控制单元，其对所述馈电元件与所述第一控制元件的连接以及所述馈电元件与所 述第二控制元件的连接中的阻抗可变单元进行控制。
[0017] 另外，为了达到上述目的，提供一种天线、天线装置以及无线装置，该天线具备：
[0018] 馈电元件，其与馈电点连接；
[0019] 第一辐射元件，其与所述馈电元件分离配置，通过与所述馈电元件进行电磁场耦 合来被馈电，该第一辐射元件作为辐射导体而发挥功能；
[0020] 第二辐射元件，其与所述馈电元件分离配置，通过与所述馈电元件进行电磁场耦 合来被馈电，该第二辐射元件作为辐射导体而发挥功能；
[0021] 第一控制元件，其经由阻抗可变单元与所述馈电元件连接；
[0022] 第二控制元件，其经由阻抗可变单元与所述馈电元件连接；以及
[0023] 控制单元，其对所述馈电元件与所述第一控制元件的连接以及所述馈电元件与所 述第二控制元件的连接中的阻抗可变单元进行控制，
[0024] 其中，所述第一控制元件配置成：使得在所述第一辐射元件的谐振频率下所述第 一控制元件的成为高阻抗的部位与所述第一福射元件的成为低阻抗的部位相接近，
[0025] 所述第二控制元件配置成：使得在所述第二辐射元件的谐振频率下所述第二控制 元件的成为高阻抗的部位与所述第二辐射元件的成为低阻抗的部位相接近。
[0026] 发明的效果
[0027] 能够保持馈电元件与辐射元件非接触来控制指向性。
【附图说明】
[0028] 图1是示出天线的分析模型的一例的立体图
[0029] 图2是示意性地示出天线的各结构的位置关系的一例的图
[0030] 图3是示出控制单元的一例的图 [0031] 图4是示出天线的指向性的图 [0032] 图5是示出天线的指向性的图
[0033] 图6是示出匹配电路的效果的S11特性图
[0034] 图7是示出具备多个天线的天线装置的分析模型的一例的立体图
[0035] 图8是示出天线的分析模型的一例的立体图
[0036] 图9是示意性地示出天线的各结构的位置关系的一例的图
[0037] 图10是示出天线的指向性的图
[0038] 图11是示出天线的指向性的图
[0039] 图12是示出匹配电路的效果的S11特性图
[0040] 图13是示出具备多个天线的天线装置的分析模型的一例的立体图
[0041] 图14是示出S11、S22和相关系数的图
[0042] 图15是示出Sll、S22和相关系数的图
[0043] 图16是示出Sll、S22和相关系数的图
[0044] 图17是示出Sll、S22和相关系数的图
[0045] 图18是示出天线的指向性的图
[0046] 图19是示出天线的指向性的图
[0047] 图20是示出天线的指向性的图
[0048] 图21是示出天线的指向性的图
[0049] 图22是示出天线的指向性的图
[0050] 图23是示出天线的指向性的图
[0051] 图24是示出天线的指向性的图
[0052] 图25是示出天线的指向性的图
[0053] 图26是示出天线的分析模型的一例的立体图
[0054] 图27是图26的S11特性图
[0055] 图28是示出天线的分析模型的一例的立体图
[0056] 图29是示出控制单元的一例的图
[0057] 图30是示出指向性的连续变化的图
[0058] 图31是示意性地示出天线装置的一例的俯视图
[0059] 图32是示意性地示出天线装置的一例的俯视图
【具体实施方式】
[0060] 〈天线1的结构〉
[0061] 图1是示出用于对作为本发明的一个实施方式的天线1的动作进行分析的计算机 上的模拟模型的立体图。使用了MicrowaveStudio(注册商标）（CST公司）作为电磁场模 拟器。
[0062] 天线1具备馈电点11、接地平面70、馈电元件20、第一辐射元件30、第二辐射元 件40、第一馈电部35、第二馈电部45、第一控制元件50、第二控制元件60以及阻抗控制部 120。下面，将第一辐射元件30、第二辐射元件40、第一馈电部35、第二馈电部45、第一控制 元件50、第二控制元件60分别仅记载为辐射元件30、辐射元件40、馈电部35、馈电部45、控 制元件50、控制元件60。馈电部35是针对福射元件30单体的馈电部位，馈电部45是针对 辐射元件40单体的馈电部位，不是作为天线1的馈电部位。作为天线1的馈电部位是馈电 点11。
[0063] 馈电点11是利用了接地平面70的与规定的传输线路、馈电线等连接的馈电部位。 作为规定的传输线路的具体例子，能够列举微带线、带状线、带接地平面的共平面波导（在 与导体面相反的一侧的表面配置了接地平面的共平面波导：coplanarwaveguide)等。作 为馈电线，能够列举馈电线、同轴电缆。馈电点11例如设置于接地平面70的外缘部71的 中央部。
[0064] 馈电元件20是与以接地平面70为接地基准的馈电点11连接的导体。馈电元件 20经由馈电点11与例如安装于基板80的馈电电路（例如，未图示的1C芯片等集成电路） 连接。馈电元件20与馈电电路也可以经由上述的多种不同的传输线路、馈电线进行连接。
[0065] 馈电元件20是从辐射元件30和辐射元件40离开规定距离地配置的导体。例如， 与福射元件30和福射元件40隔开具有平行于Z轴的方向分量的间隔地配置馈电元件20。
[0066] 此外，在图1的情况下，馈电元件20与辐射元件30和辐射元件40在以平行于Z 轴的方向俯视时是重叠的。然而，如果相距馈电元件20能够对辐射元件30和辐射元件40 非接触地馈电的距离，则并不必须在以平行于Z轴的方向俯视时重叠。例如，也可以在以平 行于X轴或Y轴的方向等任意方向俯视时重叠。
[0067] 馈电元件20是能够通过福射元件30的馈电部35对福射元件30非接触地馈电、 且能够通过辐射元件40的馈电部45对辐射元件40非接触地馈电的导体。馈电元件20是 例如配置成在沿接地平面70的法线方向俯视时馈电元件20的至少一部分与接地平面70 不重叠的线状导体。在图1的情况下，接地平面70的法线方向是平行于Z轴的方向。
[0068] 馈电元件20是例如具有线状的导体部分的线状导体，该线状的导体部分以馈电 点11为起点向从平行于XY平面的接地平面70的外缘部71离开的方向延伸到端部21。端 部21是馈电元件20的从外缘部71离开的方向上的前端部。图1中例示了在与接地平面 70平行且与外缘部71成直角的方向上延伸的馈电元件20。在图1的情况下，与接地平面 70平行且与外缘部71成直角的方向是平行于Y轴的方向。
[0069] 此外，图1中示出了在馈电元件20中设置有匹配电路90的例子，但是也可以没有 匹配电路90。在后面叙述关于匹配电路90的说明。
[0070] 馈电元件20以在沿接地平面70的法线方向俯视时接近辐射元件30的一个端部 33与辐射元件40的一个端部43之间的间隙130的方式从馈电点11延伸到端部21。馈电 元件20具有从辐射元件30的端部33和辐射元件40的端部43离开规定距离的端部21，端 部21位于间隙130的附近。
[0071] 图1中例示了在XY平面内配置的T字状的馈电元件20,但是馈电元件20也可以 是L字状、I字状等其它形状。另外，馈电元件20也可以是具有在XY平面内延伸的导体部 分以及在不同于XY平面的平面内延伸的导体部分的导体。
[0072] 辐射元件30具有一个端部33和另一个端部34,是从端部33直线状地延伸到端部 34的辐射导体。端部33和端部34是没有连接其它导体的开放端。辐射元件30是例如配 置成在沿接地平面70的法线方向俯视时辐射元件30的至少一部分与接地平面70不重叠 的线状导体。
[0073] 辐射元件30是例如具有线状的辐射导体部分的线状导体，该线状的辐射导体部 分配置成沿着接地平面70的外缘部71。辐射元件30例如具有导体部分31，该导体部分31 在相对于外缘部71与接地平面70相反的一侧，以从外缘部71离开规定的最短距离的状态 在平行于外缘部71的方向上延伸。在图1的情况下，平行于外缘部71的方向是平行于X 轴的方向。辐射元件30具有沿着外缘部71的导体部分31，由此例如能够容易地控制天线 1的指向性。
[0074] 图1中例示了在XY平面内配置的直线状的辐射元件30,但是辐射元件30也可以 是L字状等其它形状（参照图28。详情在后面叙述）。另外，辐射元件30也可以是具有在 XY平面内延伸的导体部分以及在不同于XY平面的平面内延伸的导体部分的导体。
[0075] 辐射元件40可以具有与辐射元件30同一或同样的形状，因此省略对其详细结构 的说明。辐射元件40具有一个端部43和另一个端部44,是从端部43直线状地延伸到端部 44的天线导体。辐射元件40例如具有导体部分41，该导体部分41在相对于外缘部71与 接地平面70相反的一侧，以从外缘部71离开规定的最短距离的状态在平行于外缘部71的 方向上延伸。
[0076] 辐射元件30和辐射元件40是向互不相同的方向延伸的导体，是从馈电元件20向 彼此分离的方向延伸的导体。在图1的情况下，辐射元件30和辐射元件40是配置在相互 相同的XY平面内的导体，但是也可以是配置在互不相同的平面内的导体。另外，在图1的 情况下，辐射元件30和辐射元件40位于一条直线上，但是也可以位于互不相同的直线上。 例如，在图1的情况下，也可以配置在沿平行于Z轴的方向俯视时相对于馈电元件20的端 部21处于离开接地平面70的一侧和接近接地平面70的一侧。
[0077] 控制元件50是从辐射元件30离开规定距离地配置的导体。例如，与辐射元件30 隔开具有平行于Z轴的方向分量的间隔地配置控制元件50。控制元件50经由阻抗控制部 120与馈电元件20的端部21连接，从阻抗控制部120直线状地延伸到端部51。端部51是 没有连接其它导体的开放端。控制元件50是例如配置成在沿接地平面70的法线方向俯视 时控制元件50的至少一部分与接地平面70不重叠的线状导体。
[0078] 控制元件50是例如具有线状的导体部分的线状导体，该线状的导体部分配置成 沿着辐射元件30。图1中例示了配置在XY平面内的直线状的控制元件50,但是控制元件 50也可以是L字状等其它形状（参照图28。详情在后面叙述）。另外，控制元件50也可 以是具有在XY平面内延伸的导体部分以及在不同于XY平面的平面内延伸的导体部分的导 体。
[0079] 控制元件60是从辐射元件40离开规定距离地配置的导体，可以具有与控制元件 50同一或同样的形状，因此简化关于其详细结构的说明。控制元件60经由阻抗控制部120 与馈电元件20的端部21连接，从阻抗控制部120直线状地延伸到端部61。
[0080] 在图1的情况下，控制元件50和控制元件60是配置在相互相同的XY平面内的导 体，但是也可以是配置在互不相同的平面内的导体。另外，在图1的情况下，控制元件50和 控制元件60位于一条直线上，但是也可以位于互不相同的直线上。另外，在图1的情况下， 控制元件50和控制元件60是配置在与馈电元件20相同的XY平面内的导体，但是也可以 是配置在与馈电元件20不同的平面内的导体。
[0081] 图2是示意性地示出天线1的各结构的Z轴方向的位置关系的图。本发明的实施 方式所涉及的天线搭载于无线装置（例如，人能够携带的通信终端）。作为无线装置的具体 例子，能够列举信息终端机、便携电话、智能手机、个人计算机、游戏机、电视机、音乐、影像 的播放机等电子设备。
[0082] 例如在图2中，在天线搭载于具有显示器的无线通信装置100(无线装置的一例） 的情况下，基板110例如可以是全面覆盖显示器的图像显示面的外罩玻璃，也可以是用于 固定基板80的壳体（特别是、表盖、背盖、侧壁等）。外罩玻璃是用户能够视觉识别显示于 显示器的图像这种程度的透明或半透明的电介体基板，是层叠配置在显示器上的平板状的 构件。
[0083] 在将辐射元件30、40设置在外罩玻璃的表面的情况下，可以将铜、银等导体膏涂 抹在外罩玻璃的表面并进行