便携式无线装置的制造方法

便携式无线装置的制造方法
【专利摘要】一种便携式无线装置，具备：基板，其具有接地平面；壳体，其收容所述基板；以及天线，其具有馈电元件和辐射元件，其中，该馈电元件连接于以所述接地平面为接地基准的馈电点，该辐射元件通过与所述馈电元件进行电磁场耦合而被馈电，从而作为辐射导体发挥功能，所述壳体具有与所述接地平面以直流的方式连接的导体。
【专利说明】
便携式无线装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种便携式无线装置。
【背景技术】
[0002]作为搭载于智能手机等便携式无线装置的天线，已知有接触馈电型的单极天线(例如参照专利文献1)、利用磁场耦合的非接触馈电型的磁场耦合天线(例如参照专利文献2)0
[0003]专利文献1:国际公开第2013/047033号小册子
[0004]专利文献2:国际公开第2007/043150号小册子

【发明内容】

[0005]发明要解决的问题
[0006]然而，当在组装具有接地平面的基板时基板的位置相对于设计值偏离时，这些天线与接地平面之间的位置关系发生变化，因此有可能无法取得阻抗匹配。
[0007]因此，目的在于提供一种即使天线与接地平面之间的位置关系发生变化也能够容易地取得天线的阻抗匹配的便携式无线装置。
[0008]用于解决问题的方案
[0009]在一个方案中，提供一种便携式无线装置，其具备:基板，其具有接地平面;壳体，其收容所述基板；以及天线，其具有馈电元件和辐射元件，其中，该馈电元件连接于以所述接地平面为接地基准的馈电点，该福射元件通过与所述馈电元件进行电磁场親合而被馈电，从而作为辐射导体发挥功能，其中，所述壳体具有与所述接地平面以能够直流导通的方式连接的导体。
[0010]发明的效果
[0011 ]根据一个方式，即使天线与接地平面之间的位置关系发生变化，也能够容易地取得天线的阻抗匹配。
【附图说明】
[0012]图1是示出利用电磁场耦合的非接触馈电型的电磁场耦合天线和便携式无线装置的一例的俯视图。
[0013]图2是示出电磁场耦合天线和便携式无线装置的各结构的位置关系的一例的图。
[0014]图3是示出电磁场耦合天线的一例的放大俯视图。
[0015]图4是示出利用磁场耦合的非接触馈电型的磁场耦合天线的一例的放大俯视图。
[0016]图5是示出接触馈电型的单极天线的一例的放大俯视图。
[0017]图6是示出馈电点的偏移量与各天线的Sll的变动量之间的关系的图。
[0018]图7是示出基板的偏移量与各天线的Sll的变动量之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0019]图1是示出用于对搭载于便携式无线装置100的电磁场耦合天线30(以下称为“天线30”)的动作进行解析的计算机上的仿真模型的俯视图。作为电磁场模拟器，使用了Microwave Stud1(注册商标)(CST公司)。
[0020]便携式无线装置100例如是人能够携带的通信终端等无线通信装置。作为便携式无线装置100的具体例，能够例举信息终端机、便携式电话、智能手机、个人计算机、游戏机、电视机、音乐或影像的播放机等电子设备。便携式无线装置100具备基板80、壳体20以及天线30。
[0021]基板80是具有接地平面70的基板的一例。基板80配置为与XY平面平行，具有将平行于X轴方向的横向的长度设为L2、将平行于Y轴方向的纵向的长度设为L3的长方形外形。也可以在基板80安装电容器等部件。
[0022]接地平面70是平面状的接地图案，图1中例示出在XY平面内延伸的长方形的接地平面70。接地平面70具有沿X轴方向直线延伸的外缘部71。接地平面70配置为与XY平面平行，具有将平行于X轴方向的横向的长度设为L2、将平行于Y轴方向的纵向的长度设为L3的长方形外形。接地平面70层叠于基板80，既可以配置在基板80的表层(外层)，也可以配置在基板80的内层。接地平面70是具有接地电位的接地部位。关于接地平面70，在易于容易地取得天线的阻抗匹配这点上，优选是具有规定值以上的面积的接地部位，但也可以是电连接有安装于基板80的电容器等安装部件的接地部位。
[0023]在图1的情况下，基板80的外形与接地平面70的外形彼此相同，但也可以互不相同。另外，基板80或接地平面70并不限于图示的形状。
[0024]壳体20是收容基板80的壳体的一例，例如用于固定电路基板或便携式无线装置100的外罩玻璃。基板80例如被固定于壳体20的顶面、底面或侧面。壳体20具有与XY平面平行配置的平面状的导体21。导体21例如是具有将平行于X轴方向的横向的长度设为L1、将平行于Y轴方向的纵向的长度设为L5的长方形外形的金属部位。既可以是壳体20的一部分为导体21，也可以是壳体20的整体为导体21。导体21也可以是安装于壳体20的部件。壳体20或导体21并不限于图示的形状。
[0025]导体21与接地平面70以能够直流导通的方式连接。由此，天线30不只能够将设置于基板80的接地平面70用作接地平面，还能够将设置于壳体20的导体21用作接地平面。由于能够将导体21用作接地平面，因此能够在确保天线30的动作增益(天线增益)的同时缩小接地平面70的面积。基板80的面积也能够随着接地平面70的面积的缩小而缩小，因此能够使便携式无线装置100小型化。
[0026]此外，动作增益是指通过天线的辐射效率与回波损耗的积而计算出的量，是被定义为针对输入电力的天线的效率的量。
[0027]优选的是，导体21的面积大于接地平面70的面积，使得能够有效地将导体21用作接地平面。然而，导体21的面积既可以与接地平面70的面积相同，也可以小于接地平面70的面积。
[0028]导体21例如经由导电性构件(例如布线、金属板、导电性粘接剂等)而与接地平面70以能够直流导通的方式连接。也可以是，以使导体21与接地平面70接触而能够相互直流导通地连接的方式将基板80固定于壳体20或壳体20以外的构件。
[0029]导体21例如也可以经由将基板80固定于壳体20的固定构件10而与接地平面70以能够直流导通的方式连接。通过利用固定构件10将导体21与接地平面70以能够直流导通的方式连接，能够将固定构件10兼用于基板80与壳体20的机械连接以及接地平面70与导体21的电连接。在该情况下，既可以是固定构件10的整体具有导电性，也可以是固定构件10的一部分具有导电性。作为固定构件10的具体例，能够例举金属螺丝、导电性粘接剂等。
[0030]将导体21与接地平面70以能够直流导通的方式连接起来的导电性构件、固定构件10的个数、位置可以是任意的。图1中示出导体21与接地平面70通过固定构件10而在4处相连接的例子。
[0031]便携式无线装置100也可以具备与基板80不同的基板85。基板85配置为与XY平面平行，具有将平行于X轴方向的横向的长度设为L1、将平行于Y轴方向的纵向的长度设为L4的长方形外形。也可以在基板85安装电容器等部件。基板85例如固定于壳体20。可以是基板85也收容于壳体20。
[0032]基板85例如具有接地平面75。接地平面75是与XY平面平行配置的平面状的接地图案，具有将平行于X轴方向的横向的长度设为L1、将平行于Y轴方向的纵向的长度设为L4的长方形外形。接地平面75层叠于基板85，既可以配置在基板85的表层(外层)，也可以配置在基板85的内层。
[0033]在图1的情况下，基板85的外形与接地平面75的外形彼此相同，但也可以互不相同。另外，基板85或接地平面75并不限于图示的形状。
[0034]天线30是具有馈电元件37和辐射元件31的天线的一例。
[0035]馈电元件37是连接于以接地平面70为接地基准的馈电点38的馈电元件的一例。馈电元件37是能够与辐射元件31以非接触方式高频耦合来进行馈电的线状导体。图1中例示出由与接地平面70的外缘部71呈直角且沿平行于Y轴的方向延伸的直线状导体和与平行于X轴的外缘部71并行地延伸的直线状导体形成为L字形的馈电元件37。在图1的情况下，馈电元件37在以馈电点38为起点沿Y轴方向延伸后向X轴方向弯曲，并且延伸至向X轴方向延伸的端部39。端部39是没有连接其它导体的开放端。馈电元件37并不限于图示的形状。另外，在图1中，馈电元件37以与基板80分离且浮在空间中的状态设置。但是，在实际设置于便携式无线装置100时，馈电元件37可以形成于基板80等。
[0036]馈电点38是与利用了接地平面70的规定的传输线路、馈电线等相连接的馈电部位。作为规定的传输线路的具体例，能够例举微带线、带线、带接地平面的共面波导(在与导体面相反一侧的表面配置有接地平面的共面波导)等。作为馈电线，能够例举馈电线、同轴线缆。馈电元件37经由馈电点38例如与安装于基板80或基板85的馈电电路(例如具备RF电路的IC芯片、具备基带电路的IC芯片、CPU等集成电路)相连接。馈电元件37与馈电电路也可以经由上述的不同的多种传输线路、馈电线而进行连接。
[0037]能够将馈电电路搭载于与基板80不同的基板85，因此能够使馈电电路与接地平面70分离或使馈电电路与天线30分离，从而决定馈电电路与接地平面70之间的位置关系或决定馈电电路与天线30之间的位置关系的设计的自由度增加。
[0038]辐射元件31是沿着外缘部71配置的线状的辐射导体部分，例如具有以向Y轴方向侧分离规定的最短距离的状态平行于外缘部71地沿X轴方向延伸的导体部分。辐射元件31具有沿着外缘部71的导体部分，由此例如能够容易地控制天线30的指向性。图1中例示出直线状的辐射元件31，但辐射元件31也可以是L字形、环状等其它形状。另外，在图1中，辐射元件31以浮在空间中的状态设置。但是，在实际设置于便携式无线装置100时，可以形成于便携式无线装置100的外罩玻璃、壳体20等。
[0039]如果辐射元件31与馈电元件37之间相距馈电元件37能够以非接触的方式对辐射元件31馈电的距离，则辐射元件31与馈电元件37在以X轴、Y轴或Z轴方向等任意方向俯视时既可以重叠也可以不重叠。
[0040]馈电元件37和辐射元件31配置为相距能够相互进行电磁场耦合的距离。辐射元件31具有从馈电元件37接受馈电的馈电部36。经由馈电元件37通过电磁场親合以非接触的方式在馈电部36对辐射元件31进行馈电。通过以这种方式馈电，辐射元件31作为天线30的辐射导体而发挥功能。
[0041]如图1所示那样，在辐射元件31是将两点之间连结的线状导体的情况下，在辐射元件31上形成与半波长偶极天线同样的谐振电流(分布)。即，辐射元件31作为以规定频率的半波长进行谐振的偶极天线发挥功能(以下称为偶极模式)。另外，虽然未图示，但辐射元件31也可以是用线状导体形成四边形那样的环状导体。在辐射元件31是环状导体的情况下，在辐射元件31上形成与环形天线同样的谐振电流(分布)。即，辐射元件31作为以规定频率的I个波长进行谐振的环形天线而发挥功能(以下称为环形模式)。
[O O4 2 ]电磁场親合是利用了电磁场的共振现象的親合，例如在非专利文献(A.K u r s，e tal，“Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances，，，ScienceExpress，Vo1.317，N0.5834，pp.83?86，Jul.2007)中公开。电磁场親合也被称为电磁场谐振耦合或电磁场共振耦合，是以下一种技术:当使以相同频率谐振的谐振器相互接近并使一方的谐振器谐振时，经由在谐振器之间产生的近场(非辐射场区域)的耦合来向另一方的谐振器传输能量。另外，电磁场耦合是指除了静电电容耦合、利用电磁感应的耦合以外的利用高频的电场和磁场的耦合。此外，此处的“除了静电电容耦合、利用电磁感应的耦合以外”并不是指完全没有这些耦合，而是指这些耦合小到不产生影响的程度。馈电元件37与辐射元件31之间的介质既可以是空气，也可以是玻璃、树脂材料等电介质。此外，优选在馈电元件37与辐射元件31之间不配置接地平面、显示器等导电性材料。
[0043]通过使馈电元件37与福射元件31进行电磁场親合，能够获得抗冲击性强的构造。即，通过利用电磁场親合，不使馈电元件37与福射元件31物理接触就能够使用馈电元件37对辐射元件31馈电，因此能够得到与需要物理接触的接触馈电方式相比抗冲击性强的构造。
[0044]通过使馈电元件37与福射元件31进行电磁场親合，能够通过简单的结构实现非接触馈电。即，通过利用电磁场親合，不使馈电元件37与福射元件31物理接触就能够使用馈电元件37对辐射元件31馈电，因此与需要物理接触的接触馈电方式相比，能够通过简单的结构进行馈电。另外，通过利用电磁场耦合，即使不构成电容板等多余的部件，也能够使用馈电元件37对福射元件31馈电，因此与利用静电电容親合进行馈电的情况相比，能够通过简单的结构进行馈电。
[0045]另外，与通过静电电容耦合或磁场耦合进行馈电的情况相比，在通过电磁场耦合进行馈电的情况下，即使将馈电元件37与辐射元件31的相距距离(耦合距离)延长，辐射元件31的动作增益(天线增益)也难以降低。在此，动作增益是指通过天线的辐射效率X回波损耗而计算出的量，是被定义为针对输入电力的天线的效率的量。因而，通过使馈电元件37与福射元件31进行电磁场親合，能够提高决定馈电元件37和福射元件31的配置位置的自由度，还能够提高位置鲁棒性。此外，位置鲁棒性高是指即使馈电元件37和辐射元件31的配置位置等偏离，对辐射元件31的动作增益的影响也低。另外，决定馈电元件37和辐射元件31的配置位置的自由度高，因此在能够容易地缩小设置天线30所需的空间这一点上是有利的。
[0046]另外，在图1的情况下，作为馈电元件37对辐射元件31馈电的部位的馈电部36位于辐射元件31的一个端部34与另一个端部35之间的中央部90以外的部位(中央部90与端部34之间的部位或中央部90与端部35之间的部位)。这样，通过使馈电部36位于辐射元件31的、成为辐射元件31的基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下为中央部90)以外的部位，能够容易地取得天线30的匹配。馈电部36是以辐射元件31与馈电元件37最接近的、辐射元件31的导体部分中的与馈电点38最近的部分定义的部位。
[0047]在偶极模式的情况下，辐射元件31的阻抗随着从辐射元件31的中央部90向端部34或端部35的方向离开而变高。在电磁场耦合中以高阻抗耦合的情况下，即使馈电元件37与辐射元件31之间的阻抗稍微变化，如果以固定以上的高阻抗进行耦合，则对阻抗匹配的影响也小。由此，为了容易地取得匹配，辐射元件31的馈电部36优选位于辐射元件31的高阻抗的部分。
[0048]例如为了容易地取得天线30的阻抗匹配，馈电部36优选位于辐射元件31的与成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下是中央部90)相距辐射元件31的全长的1/8以上(优选为1/6以上，更优选为1/4以上)的部位。在图1情况下，辐射元件31的全长相当于L31(参照图3)，馈电部36相对于中央部90位于端部34侧。
[0049]图2是示意性地示出便携式无线装置100和天线30的各结构的Z轴方向上的位置关系的图。馈电元件37既可以设置于基板80的表面，也可以设置于基板80的内部。辐射元件31与馈电元件37分离地配置，例如图2所示那样与基板80相距距离Hl地设置在与基板80相向的基板110。基板80、基板85或基板110例如是树脂制的电介质基板，但也能够利用树脂以外的电介质，例如玻璃、玻璃陶瓷、LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramics:低温共烧陶瓷)以及氧化铝等。辐射元件31既可以配置在基板110的与馈电元件37相向的一侧的表面，也可以配置在基板110的与馈电元件37相向的一侧的相反侧的表面，还可以配置于基板110的侧面。
[0050]例如在图2中，在将天线30搭载于具有显示器的便携式无线装置的情况下，基板110例如既可以是将显示器的图像显示面整个覆盖的外罩玻璃，也可以是固定基板80的壳体(壳体的没有形成导体21的空白部，特别是底面、侧面等)，还可以是构成为便携式无线装置的构成部件(特别是芯部件、通过注射成形等而形成的部件，例如MID (Mo IdedInterconect Device:模塑互连器件)、柔性基板、电池等)。外罩玻璃是透明的或用户能够视觉识别显示于显示器的图像的程度的半透明的电介质基板，是层叠配置在显示器上的平板状的构件。
[0051]在辐射元件31设置于外罩玻璃的表面的情况下，将铜、银等导体糊剂涂在外罩玻璃的表面并进行烧制而形成辐射元件31即可。作为此时的导体糊剂，优选利用能够以不会使利用于外罩玻璃的化学强化玻璃的强化变差的程度的温度进行烧制的能够低温烧制的导体糊剂。另外，为了防止氧化造成的导体的劣化，也可以实施镀处理等。另外，也可以对外罩玻璃实施装饰印刷，还可以在装饰印刷的部分形成导体。另外，在以隐藏布线等为目的而在外罩玻璃的周缘形成了黑色隐藏膜的情况下，也可以在黑色隐藏膜上形成辐射元件31。
[0052]另外，馈电元件37、辐射元件31以及接地平面70的平行于Z轴的高度方向上的各位置也可以互不相同。另外，馈电元件37、辐射元件31以及接地平面70的高度方向上的各位置也可以全部相同或只有一部分相同。
[0053]另外，也可以利用一个馈电元件37对多个辐射元件进行馈电。通过利用多个辐射元件，能够使多频带化、宽频带化、指向性控制等的实施变得容易。另外，也可以在一个便携式无线装置上搭载多个天线30。
[0054]另外，在将辐射元件31的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长设为λο的情况下，馈电元件37与辐射元件31之间的最短距离D2(>0)优选为0.2Χλο以下(更优选为0.1Χλο以下，进一步优选为0.05 Χλο以下)。通过将馈电元件37与辐射元件31分离这样的最短距离D2地配置，在提高辐射元件31的动作增益这点上是有利的。
[0055]此外，最短距离D2相当于将馈电部36与对馈电部36进行馈电的馈电元件37的最接近部分直线连结的距离。另外，关于馈电元件37和辐射元件31，如果两者进行电磁场耦合，则在从任意的方向观察时既可以交叉也可以不交叉，其交叉角度可以是任意角度。另外，辐射元件31和馈电元件37既可以处于同一平面上，也可以处于不同的平面上。另外，辐射元件31既可以配置在与配置有馈电元件37的平面平行的平面，也可以配置在与配置有馈电元件37的平面以任意角度交叉的平面。
[0056]另外，在偶极模式的情况下，馈电元件37与辐射元件31以最短距离D2并行的距离优选为辐射元件31的物理长度的3/8以下。更优选为1/4以下，进一步优选为1/8以下。在环形模式的情况下，馈电元件37与辐射元件31以最短距离D2并行的距离优选为辐射元件31的环形的内周侧的周长的3/16以下。更优选为1/8以下，进一步优选为1/16以下。
[0057]成为最短距离D2的位置是馈电元件37与辐射元件31的耦合强的部位，当以最短距离D2并行的距离长时，与辐射元件31的阻抗高的部分和阻抗低的部分两者强耦合，因此有时无法取得阻抗匹配。由此，以最短距离D2并行的距离短使得只与辐射元件31的阻抗的变化少的部位强耦合，这在阻抗匹配这点上是有利的。
[0058]另外，在将馈电元件37的产生谐振的基本模式的电长度设为Le37、将辐射元件31的产生谐振的基本模式的电长度设为Le31、将辐射元件31的基本模式的谐振频率下的馈电元件37或辐射元件31上的波长设为λ时，Le37优选为(3/8) Χλ以下，且在辐射元件31的谐振的基本模式为偶极模式的情况下，Le31优选为(3/8) Χλ以上且(5/8) Χλ以下，在辐射元件31的谐振的基本模式为环形模式的情况下，Le31优选为(7/8) Χλ以上且(9/8) Χλ以下。
[0059]另外，以使外缘部71沿着辐射元件31的方式形成接地平面70，因此通过馈电元件37与外缘部71的相互作用，能够在馈电元件37和接地平面70上形成谐振电流(分布)，能够与辐射元件31共振来进行电磁场耦合。因此，馈电元件37的电长度Le37的下限值没有特别地限定，只要是馈电元件37能够与辐射元件31以物理方式进行电磁场耦合的程度的长度即可。
[0060]另外，在想要对馈电元件37的形状赋予自由度的情况下，所述Le37更优选为(1/8)Χλ以上且(3/8) Χλ以下，特别优选为(3/16) Χλ以上且(5/16) Χλ以下。如果Le37在该范围内，则馈电元件37以福射元件31的设计频率(谐振频率fi)良好地进行谐振，因此馈电元件37与辐射元件31不依赖于接地平面70而进行共振，获得良好的电磁场耦合，从而是优选的。
[0061]此外，实现了电磁场耦合是指取得了匹配。另外，在该情况下，馈电元件37不需要与辐射元件31的谐振频率f相匹配地设计电长度，而能够将馈电元件37作为辐射导体而自由地设计，因此能够容易地实现天线30的多频带化。此外，沿着辐射元件31的接地平面70的外缘部71的长度和馈电元件37的电长度合计为设计频率(谐振频率f)的(1/4) Χλ以上的长度即可。
[0062]此外，在不包括匹配电路等的情况下，在将辐射元件的基本模式的谐振频率下的真空中的电波的波长设为λο、将因安装的环境产生的波长缩短效应的缩短率设为1^时，通过Agi = AoXki来决定馈电元件37的物理长度L37。在此，ki是根据馈电元件37的环境的有效相对介电常数(εη)和有效相对磁导率(μη)等设置有馈电元件的电介质基材等介质(环境)的相对介电常数、相对磁导率、以及厚度、谐振频率等计算出的值。即，L37为(3/8) XAgl以下。此外，缩短率既可以根据上述物性计算，也可以通过实测求出。例如，也可以是，对设置在想要测定缩短率的环境中的作为对象的元件的谐振频率进行测定，在每个任意频率下的缩短率已知的环境中测定相同元件的谐振频率，根据这些谐振频率之间的差来计算缩短率。
[0063]当将馈电元件37的物理长度设为L37(在图3的情况下，相当于L39+L38)时，L37是赋予Le37的物理长度，在不包括其它要素的理想的情况下，与Le37相等。在馈电元件37包含匹配电路等的情况下，L37优选超过零且为Le37以下。通过利用电感等匹配电路，能够缩短L37(减小尺寸)。
[0064]另外，在辐射元件31的谐振的基本模式是偶极模式(是辐射元件31的两端为开放端那样的线状的导体)的情况下，上述Le31优选为(3/8) Χλ以上且(5/8) Χλ以下，更优选为(7/16) Χλ以上且(9/16) Χλ以下，特别优选为(15/32) Χλ以上且(17/32) Χλ以下。另外，如果考虑高阶模式，则上述Le31优选为(3/8)ΧλΧπι以上且(5/8)ΧλΧπι以下，更优选为(7/16) X λ Xm以上且(9/16) X λ Xm以下，特别优选为(15/32) X λ Xm以上且(17/32) X λ Xn!以下。其中，m是高阶模式的模式数，是自然数。m优选为I?5的整数，特别优选为I?3的整数。在m= I的情况下是基本模式。如果Le31在该范围内，则福射元件31作为福射导体而充分发挥功能，天线30的效率良好，从而是优选的。
[0065]另外，同样地，在辐射元件31的谐振的基本模式是环形模式(辐射元件31为环状的导体)的情况下，所述Le31优选为(7/8) Χλ以上且(9/8) Χλ以下，更优选为(15/16) Χλ以上且(17/16) Χλ以下，特别优选为(31/32) Χλ以上且(33/32) Χλ以下。另外，在高阶模式下，所述Le31优选为(7/8) ΧλΧπι以上且(9/8) ΧλΧπι以下，更优选为(15/16) ΧλΧπι以上且(17/16) ΧλΧπι以下，特别优选为(31/32) ΧλΧπι以上且(33/32) ΧλΧπι以下。如果Le31在该范围内，则辐射元件31作为辐射导体而充分发挥功能，天线30的效率良好，从而是优选的。
[0066]此外，在将辐射元件的基本模式的谐振频率下的真空中的电波的波长设为λο、将因安装的环境产生的缩短效应的缩短率设为1?时，通过入82 = \()\1?来决定辐射元件31的物理长度L31。在此，1?是根据辐射元件31的环境的有效相对介电常数(er2)和有效相对磁导率(yr2)等设置有辐射元件的电介质基材等介质(环境)的相对介电常数、相对磁导率以及厚度、谐振频率等计算出的值。即，在辐射元件31的谐振的基本模式是偶极模式的情况下，理想的是，L31为(1/2) XAg2。福射元件31的长度L31优选为(1/4) XAg2以上且(5/8) XAg2以下，更优选为(3/8) XAg2以上。在辐射元件31的谐振的基本模式是环形模式的情况下，L31为(7/8) XAg2以上且(9/8) XAg2以下。
[0067]辐射元件31的物理长度L31是赋予Le31的物理长度，在不包括其它要素的理想的情况下，与Le31相等。即使通过利用电感等匹配电路而缩短了L31，也优选L31超过零且为Le31以下，特别优选为Le31的0.4倍以上且I倍以下。通过将辐射元件31的长度L31调整为这种长度，在提高辐射元件31的动作增益这一点上是有利的。
[0068]例如，在使用介电常数= 3.4、taM = 0.003、基板厚度为0.8mm的BT树脂(BT P夕>)(注册商标)CCL-HL870(M)(三菱瓦斯化学制造)来作为电介质基材的情况下，在将设计频率设为3.5GHz时，L37的长度为20mm，在将设计频率设为2.2GHz时，L31的长度为34mm。
[0069]另外，在将辐射元件31的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长设为λο的情况下，馈电部36与接地平面70之间的最短距离Dl为0.0034λο以上且0.2Uq以下。最短距离Dl更优选为0.0043λο以上且0.199λο以下，进一步优选为0.0069λο以上且0.164λο以下。通过将最短距离Dl设定在这种范围内，在提高辐射元件31的动作增益这点上是有利的。另外，由于最短距离Dl小于(λο/4)，因此天线30不是产生圆偏振波，而是产生直线偏振波。
[0070]接着，对本发明的实施方式所涉及的天线30(图3)与同本发明的实施方式不同的其它天线(图4、5)进行比较来说明天线的位置鲁棒性。
[0071]图4是示出与本发明的实施方式不同的天线230的放大俯视图。天线230是应用了上述的专利文献2所公开的技术的、利用磁场耦合的非接触馈电型的磁场耦合天线。搭载有天线230的便携式无线装置200具有与本发明的实施方式所涉及的便携式无线装置100相同的结构。
[0072]天线230具有馈电元件237和无馈电元件231。馈电元件237是连接于以接地平面70为接地基准的馈电点38的线状导体。无馈电元件231是通过磁场耦合而被馈电元件237以非接触方式馈电的线状的辐射导体。馈电元件237形成为与无馈电元件231高度相同，也就是说，与无馈电元件231形成在同一平面上。
[0073]在本发明的实施方式所涉及的天线30中，馈电元件37与辐射元件31的耦合方式为电磁场親合，因此馈电元件37与福射元件31以高阻抗进行親合。与此相对，在天线230中，馈电元件237与无馈电元件231的親合方式为磁场親合，因此馈电元件237与无馈电元件231以低阻抗进行耦合。
[0074]图5是示出与本发明的实施方式不同的天线330的放大俯视图。天线330是接触馈电型的单极天线。搭载有天线330的便携式无线装置300具有与本发明的实施方式所涉及的便携式无线装置100相同的结构。
[0075]天线330具有辐射元件337。辐射元件337是连接于以接地平面70为接地基准的馈电点38的线状导体。
[0076]图6示出在设计为在基本模式的谐振频率2GHz附近进行匹配的天线30、230、330中使馈电点38的位置沿X轴方向平行移动时的各天线30、230、330的SI I (反射损失)的变动量。
[0077]横轴的“馈电位置偏移量”表示基准位置与馈电点38之间的X轴方向上的距离，基准位置是在基本模式的谐振频率2GHz附近匹配时的馈电点38的位置(在图6的情况下，L40=5mm)。偏移量为O表示馈电点38处于基准位置的情况，馈电点38随着偏移量增加而向图的左侧移动。纵轴的“SI I变动量”是馈电点38处于基准位置时的匹配频率下的SI I与使馈电点38移动时的相同频率下的Sll之间的差。在馈电点38移动时，便携式无线装置和天线的各结构及其尺寸保持固定，只有天线与接地平面70之间的X轴方向上的相对位置关系发生变化。
[0078]当将单位设为mm时，测定Sll时的图1至5示出的各尺寸为
[0079]L1:100
[0080]L2:60
[0081]L3:30
[0082]L4:120
[0083]L5:160
[0084]Hl:2
[0085]H2:2
[0086]固定构件10的直径:4
[0087]L31:60
[0088]L38:15
[0089]L39:5.5
[0090]辐射元件31和馈电元件37的宽度:2
[0091]L231:80
[0092]L238:45
[0093]L239:5.5
[0094]L240:1.0
[0095]无馈电元件231和馈电元件237的宽度:2
[0096]L338:45
[0097]L339:10.5
[0098]辐射元件337的宽度:2。
[0099]另外，固定构件10是圆柱状的构件，被设置在4处，配置在基板80的、从端部的左边和右边起分别沿X轴方向向内侧偏移15mm且从上边和下边起分别沿Y轴方向向内侧偏移5mm的位置，固定构件1的直径为4_。
[0?00] 如图6所示，即使馈电点38的偏移量大，天线30的SI I变动量也被抑制得比天线230、330的Sll变动量低，因此天线30针对馈电点38的位置变化具有高的位置鲁棒性。因而，如果是天线30，则例如能够比较自由地设计变更馈电点38的位置。
[0101]图7示出在设计为在基本模式的谐振频率2GHz附近进行匹配的天线30、230、330中使基板80的位置沿X轴方向平行移动时的各天线30、230、330的SI I (反射损失)的变动量。
[0102]横轴的“基板位置偏移量”表示基板80从基准位置起向X轴方向移动的距离，基准位置是在基本模式的谐振频率2GHz附近匹配时的基板80的位置(在图7的情况下，L40 =5mm)。偏移量为O表示基板80处于基准位置的情况，基板80随着偏移量增加而向图的左侧移动。纵轴的“SI I变动量”是在馈电点38处于基准位置时匹配的频率下的SI I与馈电点38移动到的位置处的相同频率下的Sll之间的差。在基板80移动时，便携式无线装置和天线的各结构的尺寸保持固定，将天线和基板80作为一个块，只有基板80与导体21之间的X轴方向上的相对的位置关系发生变化。
[0103]测定Sll时的图1至5中示出的各尺寸与上述相同。
[0104]如图7所示，即使基板80的偏移量大，天线30的Sll变动量也被抑制得比天线230、330的SI I变动量低，因此天线30针对基板80的位置变化具有高的位置鲁棒性。因而，如果是天线30，则例如即使在基板80被组装于壳体20时基板80的位置相对于设计值偏离，也能够容易地取得天线30的阻抗匹配。
[0105]以上，通过实施方式说明了便携式无线终端，但本发明并不限定于上述实施方式。在本发明的范围内能够进行与其它实施方式的一部分或全部的组合、置换等各种变形以及改进。
[0106]例如，天线并不限于只包括直线延伸的线状的导体部分，也可以包括弯曲的导体部分。例如，既可以包括L字形的导体部分，也可以包括迂回曲折(Meander)形状的导体部分，还可以包括在中途分支的导体部分。
[0107]另外，可以对馈电元件设置短截线，也可以对馈电元件设置匹配电路。由此，能够减小馈电元件在基板所占的面积。
[0108]本国际申请主张2014年I月20日申请的日本专利申请第2014-008167号的优先权，将日本专利申请第2014-008167号的全部内容引用到本国际申请中。
[0109]附图标记说明
[0110]10:固定构件;20:壳体;21:导体;30:天线;31:辐射元件;34、35:端部;36:馈电部；37:馈电元件;38:馈电点；70、75:接地平面;71:外缘部;80、85、110:基板;90:中央部；100、200、300:便携式无线装置;230:天线;231:无馈电元件;237:馈电元件;330:天线;337:辐射元件。
【主权项】
1.一种便携式无线装置，具备: 基板，其具有接地平面； 壳体，其收容所述基板；以及 天线，其具有馈电元件和福射元件，其中，该馈电元件连接于以所述接地平面为接地基准的馈电点，该辐射元件通过与所述馈电元件进行电磁场耦合而被馈电，从而作为辐射导体发挥功能， 其中，所述壳体具有与所述接地平面以能够直流导通的方式连接的导体。2.根据权利要求1所述的便携式无线装置，其特征在于， 所述导体经由将所述基板固定于所述壳体的固定构件而与所述接地平面以能够直流导电的方式连接。3.根据权利要求1所述的便携式无线装置，其特征在于， 在将所述馈电元件的产生谐振的基本模式的电长度设为Le37、将所述辐射元件的产生谐振的基本模式的电长度设为Le31、将所述辐射元件的基本模式的谐振频率下的所述馈电元件或所述辐射元件上的波长设为λ时，Le37为(3/8) Χλ以下，并且在所述辐射元件的谐振的基本模式为偶极模式的情况下，Le31为(3/8) Χλ以上且(5/8) Χλ以下，在所述辐射元件的谐振的基本模式为环形模式的情况下，Le31为(7/8) Χλ以上且(9/8) Χλ以下。4.根据权利要求1?3中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 在将所述辐射元件的基本模式的谐振频率下的真空中的波长设为λο的情况下， 所述馈电元件与所述辐射元件之间的最短距离为0.2 Χλο以下。5.根据权利要求1?4中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 所述福射元件具有馈电部，该馈电部接收来自所述馈电元件的馈电， 所述馈电部位于所述辐射元件的成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分以外的部位。6.根据权利要求1?5中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 所述福射元件具有馈电部，该馈电部接收来自所述馈电元件的馈电， 所述馈电部位于所述辐射元件的与成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分相距所述辐射元件的全长的1/8以上的部位。7.根据权利要求1?6中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 所述馈电元件与所述辐射元件以最短距离并行的距离为所述辐射元件的长度的3/8以下。8.根据权利要求1?7中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 所述福射元件具有馈电部，该馈电部与所述馈电元件进行电磁场親合而被馈电， 在将所述辐射元件的基本模式的谐振频率下的真空中的波长设为λο的情况下， 所述馈电部与所述接地平面之间的最短距离为0.0034λο以上且0.21λο以下。9.根据权利要求1?8中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 还具有外罩玻璃，该外罩玻璃将显示器的图像显示面整个覆盖， 所述辐射元件设置于所述外罩玻璃。10.根据权利要求1?8中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于， 所述辐射元件设置于所述壳体的没有形成所述导体的空白部。11.根据权利要求1?10中的任一项所述的便携式无线装置，其特征在于，在与所述基板不同的基板搭载有馈电电路。
【文档编号】H01Q1/24GK105917523SQ201580005085
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年1月16日
【发明人】园田龙太, 井川耕司
【申请人】旭硝子株式会社