阻抗转换电路、天线装置及无线通信装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型的阻抗转换电路、天线装置及无线通信装置具备：自动变压器电路(25)，该自动变压器电路(25)具有连接于与供电部一侧相连的第1端口(P1)和与天线一侧相连的第2端口(P2)之间的第1电感器、以及连接于与接地相连的第3端口(P3)与第2端口(P2)之间的第2电感器；第1端与自动变压器电路(25)的第1端口(P1)相连的第一移相器(24)；串联连接于第一移相器(24)的第2端与供电部之间的电感器(23)；以及与电感器(23)串联连接且串联连接在第一移相器(24)的第2端和供电部之间的电容器(21)。通过上述结构，能够在使用频率相差较多的通信系统中分别进行匹配。
【专利说明】
阻抗转换电路、天线装置及无线通信装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及用于天线匹配电路等的阻抗转换电路、具备该阻抗转换电路的天线装置及无线通信装置。
【背景技术】
[0002]近年来，用于移动电话的频带范围非常广，例如如果是支持五频段的手机终端，则要求既能支持低频带(例如824?960MHz)也能支持高频带(例如1710?2170MHz)。因此，为了在一个天线中既支持低频带又支持高频带，天线根据频带来分配不同的工作模式。一般而言，设计成在基波模式下支持低频带，而在高次谐波模式下支持高频带。此外，天线的输入阻抗根据其模式(谐振点)的不同而不同。
[0003]另一方面，天线一般使用例如专利文献I所示的匹配电路，各匹配元件使用贴片电容器、贴片电感器。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特开平9-307331号公报【实用新型内容】
[0007]实用新型所要解决的技术问题
[0008]然而，在如专利文献I所示那样的使用贴片电容器、贴片电感器的匹配电路中，对于频率不同的通信系统(尤其是频率相差较大的通信系统)不易分别获得最佳的匹配。另外，在使阻抗有较大变动的情况下，需要使用元件值较大的贴片元件，因此贴片元件所产生的损耗的影响会使得通信特性变差，从而产生问题。
[0009]因而，本实用新型的目的在于，提供阻抗转换电路、具备该阻抗转换电路的天线装置及无线通信装置，在使用频率相差较大的通信系统中分别能获得最佳的天线匹配。
[0010]解决技术问题所采用的技术手段
[0011]本实用新型的阻抗转换电路具有以下结构。
[0012]包括:
[0013]具备第一电感器及第二电感器，且该第一电感器及该第二电感器进行耦合的自动变压器电路，其中，该第一电感器连接于与供电部侧相连的第一端口以及与天线侧相连的第二端口之间，该第二电感器连接于接地的第三端口与所述第二端口之间；
[0014]第一移相器，该第一移相器的第一端与所述自动变压器电路的第一端口相连；
[0015]串联连接于所述第一移相器的第二端与所述供电部之间的电感器；以及
[0016]与所述电感器串联，且串联连接于所述第一移相器的第二端与所述供电部之间的电容器。
[0017]通过采用上述结构，能利用自动变压器电路来减小史密斯图上的阻抗轨迹的范围，第一移相器产生的相位旋转量可以较小。
[0018]另外，将极坐标中的反射系数(复反射系数P)的实数部为正、虚数部为正的区域设为第一象限，将极坐标中的所述反射系数的实数部为负、虚数部为正的区域设为第二象限，将极坐标中的所述反射系数的实数部为负、虚数部为负的区域设为第三象限，将极坐标中的所述反射系数的实数部为正、虚数部为负的区域设为第四象限，此时优选为，
[0019]所述自动变压器电路使从所述第一端口观察所述第二端口一侧得到的反射系数的通过频率扫描获得的轨迹中位于低频带的轨迹、即第一轨迹的中心移动到第一象限或第二象限，且使位于高频带的轨迹、即第二轨迹的中心移动到第一象限或第四象限，
[0020]第一移相器进行旋转使得所述第一轨迹的中心位于第一象限，且所述第二轨迹的中心位于第四象限，
[0021 ]所述电容器将所述第一轨迹的中心靠近所述极坐标的中心，
[0022]所述电感器将所述第二轨迹的中心靠近所述极坐标的中心。
[0023]通过上述结构，自动变压器电路在史密斯图上的阻抗轨迹能够在第一移相器进行较小的相位旋转后利用值较小的电感器及电容器来进行匹配。
[0024]优选为，所述第一轨迹的中心位于以下极坐标上的位置:实数部为该第一轨迹的反射系数的实数部的最大值与最小值的平均值，虚数部为该第一轨迹的反射系数的虚数部的最大值与最小值的平均值，关于该第二轨迹，所述第二轨迹的中心位于以下极坐标上的位置:实数部为该第二轨迹的反射系数的实数部的最大值与最小值的平均值，虚数部为该第二轨迹的反射系数的虚数部的最大值与最小值的平均值。
[0025]通过上述结构，能够在所述低频带内的轨迹为圆形时，准确地把握第一轨迹的代表位置。另外，还能够在所述高频带内的轨迹为圆形时，准确地把握第二轨迹的代表位置。
[0026]所述第一轨迹的中心优选为低频带的下限频率处的反射系数与位于低频带的上限频率处的反射系数在极坐标上的中间点，所述第二轨迹的中心优选为高频带的下限频率处的反射系数与位于高频带的上限频率处的反射系数在极坐标上的中间点。
[0027]通过上述结构，在所述低频带内的轨迹不满足圆的规定周长时(例如不满足周长的1/2时)，能够准确把握第一轨迹的代表位置，在所述高频带内的轨迹不满足圆的规定周长时，能够准确把握第二轨迹的代表位置。
[0028]另外，还优选为，所述第一轨迹的中心是以等频率间隔来求出所述低频带内的轨迹而得到的相当于各频率下的反射系数的平均值的位置，所述第二轨迹的中心是以等频率间隔来求出所述高频带内的轨迹而得到的相当于各频率下的反射系数的平均值的位置。
[0029]通过上述结构，能够更准确地把握第一轨迹及第二轨迹的代表位置。
[0030]优选为，因所述自动变压器电路而产生的、所述第一轨迹的移动以及所述第二轨迹的移动和所述第二轨迹的移动是因所述自动变压器电路的在等效电路上并联产生的电感器和串联产生的电感器而产生的。
[0031]通过上述结构，能够利用自动变压器电路的阻抗转换的频率特性来以较少的元件数构成阻抗转换电路。
[0032]所述电感器与所述电容器之间也可以连接有第二移相器。由此，能更有效地利用所述电感器或电容器来进行阻抗匹配。
[0033]所述第二移相器优选由传输线路构成。由此，能够降低第二移相器的频率特性。
[0034]所述第一移相器优选由传输线路构成。由此，能够降低第一移相器的频率特性。
[0035]本实用新型的天线装置具备所述阻抗转换电路、与该阻抗转换电路的自动变压器电路的第二端口相连的天线。通过该结构，能够获得在较大频带内进行阻抗匹配的小型且高增益的天线装置。
[0036]本实用新型的无线通信装置具备所述阻抗转换电路、与该阻抗转换电路的所述自动变压器电路的第二端口相连的天线、以及作为所述供电部的通信电路。通过该结构，能够获得天线部得到小型化的多频带的无线通信装置。
[0037]实用新型效果
[0038]根据本实用新型，能利用自动变压器电路来减小史密斯图上的阻抗轨迹的范围，因第一移相器产生的相位旋转量变小，因此能形成得较小型。另外，所使用的电抗元件的值较小，因此实现了低损耗化。
【附图说明】
[0039]图1是具备本实用新型实施方式I的阻抗转换电路101的天线装置201的电路图。
[0040]图2是自动变压器电路25的电路图。
[0041]图3是在史密斯图上表示从图1所示的阻抗转换电路101的供电端口Pf观察天线侧得到的阻抗的轨迹的图。
[0042 ]图4A是未设有阻抗转换电路1I时的电路图。
[0043]图4B是表示从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0044]图5A是设有自动变压器电路25的状态下的电路图。
[0045]图5B是表示在图5A中从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0046]图5C是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0047]图是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0048]图6A是附加了移相器24的状态下的电路图。
[0049]图6B是表示在图6A中从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0050]图6C是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0051 ]图6D是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0052]图7A是进一步添加与信号线串联连接的电感器23及与信号线串联连接的电容器21的状态下的电路图。
[0053]图7B是表示在图7A中从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0054]图7C是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0055]图7D是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0056]图8是自动变压器电路25的等效电路图。
[0057]图9是自动变压器电路25的各种导体图案的立体图。
[0058]图10是考虑了自动变压器电路25的层叠主体内的初级线圈与次级线圈的配置关系后表不出的电路图。
[0059]图1lA是表示具备天线装置的移动电话终端等无线通信装置的结构的图。
[0060]图1IB是无线通信装置的电路框图。
[0061 ]图12A是具备实施方式2的阻抗转换电路102A的天线装置202A的电路图。
[0062]图12B是具备实施方式2的阻抗转换电路102B的天线装置202B的电路图。
[0063]图13是表示设置于电路基板的实施方式2的阻抗转换电路的结构的图。
[0064]图14A是表示复反射系数P的极坐标及其四个象限的图。
[0065]图14B是在史密斯图上示出与复反射系数相对应的阻抗的图。
[0066]图15A是表示在天线元件10与供电电路30之间连接理想变压器35的示例的图。
[0067]图15B是表示在图15A中从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0068]图16A是未设有阻抗匹配电路时的电路图。
[0069]图16B是表示在图16A中从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0070]图17A是对信号线设置并联连接的电感器45的状态下的电路图。
[0071]图17B是表示在图17A中从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。
[0072]图18A是附加了由传输线路构成的移相器44的状态下的电路图。
[0073I图18B是表示在图18A中从供电端口 Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。
[0074]图19A是进一步添加与信号线串联连接的电感器43及与信号线串联连接的电容器41的状态下的电路图。
[0075]图19B是表示在图19A中从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。
[0076]图20是示出阻抗轨迹中心的一个定义示例的图。
【具体实施方式】
[0077]《实施方式I》
[0078]在示出本实用新型的实施方式之前，将以传输线路及电抗元件来进行阻抗匹配的阻抗匹配电路作为比较例进行示出。图16A、图16B、图17A、图17B、图18A、图18B、图19A、图19B均为与比较例相关的图。
[0079]首先，为了示出通过频率扫描得到的反射系数在极坐标中的轨迹位置，定义象限。图14A是表示复反射系数P的极坐标及其四个象限的图。此处，横轴u的值是反射系数的实数部的值，纵轴V的值是反射系数的虚线部的值。复反射系数P能作为该极坐标上的某点来绘制。反射系数的绝对值(距离中心0，0的半径)Γ是反射系数的大小，与横轴u的角度Φ是反射信号的相位角。将上述极坐标中的反射系数的实数部为正、虚数部为正的区域设为第一象限，将极坐标中的反射系数的实数部为负、虚数部为正的区域设为第二象限，将极坐标中的反射系数的实数部为负、虚数部为负的区域设为第三象限，将极坐标中的反射系数的实数部为正、虚数部为负的区域设为第四象限。
[0080]图14Β是在史密斯图上示出与上述复反射系数相对应的阻抗的图。在极坐标上表示反射系数的点P(u+jV)是在史密斯图上表示阻抗的点z (r+jx)。也就是说，表示极坐标上的反射系数的点的位置与史密斯图上表示阻抗的点的位置相对应，进行频率扫描时极坐标上的反射系数的轨迹也是史密斯图上的阻抗的轨迹。此外，图14B中也示出了将电抗元件与电路相连时的阻抗变化。例如，在阻抗位于第一象限的中央附近时，通过串联连接电容器，从而阻抗向史密斯图的中心靠近。另外，在阻抗位于第二象限的中央附近时，通过并联连接电容器，从而阻抗向史密斯图的中心靠近。另外，在阻抗位于第三象限的中央附近时，通过并联连接电感器，从而阻抗向史密斯图的中心靠近，在阻抗位于第四象限的中央附近时，通过串联连接电感器，从而阻抗向史密斯图的中心靠近。
[0081 ] 本实施方式及比较例中，低频带为824MHz?960MHz，高频带为1.71GHz?2.17GHz。
[0082]图16A是未设有阻抗匹配电路时的电路图，图16B是表示从供电端口Pf观察天线元件10得到的阻抗的轨迹的图。图16B中，标记mil对应于低频带的中心频率，m21对应于高频带的中心频率。之后示出的其它附图中也同样。
[0083]图17A是设置与信号线并联连接的电感器45的状态下的电路图，图17B是表示从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。由于与信号线并联连接的电感器45的作用，使得阻抗轨迹向第二象限移动。
[0084]图18A是添加了由传输线路构成的移相器44的状态下的电路图，图18B是表示从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。如从图17B向图18B变化的那样，阻抗轨迹因移相器44而以史密斯图的中心为中心向右侧旋转。如图17B所示，由于相位旋转前的阻抗轨迹位于第二象限，因此所需的相位旋转量较大。此处，若假设在IGHz下旋转52°。
[0085]则300mm(@lGHZ的波长)X0.67(基板的相对介电常数)X52/360(角度)
[0086]^29mm
[0087]因此，需要约30mm的较长的传输线路。
[0088]此外，上述系数0.67是介电常数为3左右的基板的有效相对介电常数所带来的波长缩短效果的值。
[0089]另外，由于传送线路的电气长度与频率成比例，因此若适当地设置低频带的相位旋转量，则高频带的相位将旋转过度。
[0090]图19A是添加了与信号线串联连接的电感器43以及与信号线串联连接的电容器41的状态下的电路图，图19B是表示从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。在图18B所示的状态下利用与信号线串联连接的电感器及与信号线串联连接的电容器来使得阻抗轨迹移动的情况下，若例如将低频带设为适当量，则难以进行高频带的匹配。
[0091]接下来，示出本实用新型的实施方式I所涉及的阻抗转换电路。
[0092]图1是具备本实用新型实施方式I的阻抗转换电路101的天线装置201的电路图。天线装置201由阻抗转换电路101及天线元件10构成，该天线装置201连接有供电电路30。
[0093]天线元件10是如下那样的宽频带天线:在低频带下，在基波(1/4波长)模式下谐振，而在高频带下，在高次谐波(例如3/4波长)模式下谐振。该天线元件10的供电端连接有阻抗转换电路1I。也就是说，阻抗转换电路1I的供电端口 Pf连接有供电电路30，天线端口Pa连接有天线元件1。另外，接地端口 Pg接地。
[0094]阻抗转换电路101具备自动变压器电路25、移相器24、电感器23以及电容器21。
[0095]图2是上述自动变压器电路25的电路图。自动变压器电路25具备第I电感器LI及第2电感器L2，其中，该第I电感器LI连接于与供电部侧相连的第I端口Pl以及与天线侧相连的第2端口P2之间，该第2电感器L2连接于接地的第3端口与第2端口L2之间。第I电感器LI与第2电感器L2相耦合。
[0096]如图1所示，自动变压器电路25的第I端口 Pl连接有移相器24的第I端，从而电感器23与移相器24的第2端串联连接。此外，电感器23与供电端口 Pf之间串联连接有电容器21。
[0097]移相器24例如是像带状线、微带线、共面线那样具有规定电气长度的高频传输线路，虽然也可以将其组装于将阻抗转换电路一体化而成的层叠体，但在其调整容易度方面来看，优选为形成于用于安装层叠体的电路基板。
[0098]图3是在史密斯图上表示从图1所示的阻抗转换电路101的供电端口Pf观察天线侧得到的阻抗的轨迹的图。此处，频率扫描范围为700MHz?2.3GHz。各标记与频率之间的关系如下。
[0099]mlO:824MHz
[0100]mlI:892MHz
[0101]ml2:960MHz
[0102]m20:1.71GHz
[0103]m21:1.94GHz
[0104]m22:2.17GHz
[0105]如上所述，标记ml I对应低频带的中心频率，m21对应高频带的中心频率。
[0106]接下来，按顺序示出阻抗转换电路101的各元件的作用。
[0107]图4A是未设有阻抗匹配电路101时的电路图，图4B是表示从供电端口Pf观察天线元件1得到的阻抗的轨迹的图。图4A、图4B与作为比较例示出的图16A、图16B相同。
[0108]图5A是设有自动变压器电路25的状态下的电路图，图5B是表示从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。图5C及图5D是均表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0109]图5B中，从标记mlO到ml2的轨迹是低频带内的轨迹(以下称为“第I轨迹”)。另外，从标记m20到m22的轨迹是高频带内的轨迹(以下称为“第2轨迹”)。如图5B所示，天线元件10在低频带与高频带内以1/4波长的奇数倍的频率进行谐振，因此第I轨迹Tl沿着圆Cl描绘大致圆弧状，第2轨迹T2沿着圆C2描绘大致圆弧状。
[0110]自动变压器电路25决定使得从供电端口Pf观察到的阻抗变大的阻抗比，如图4B向图5B的变化所示，史密斯图上的阻抗轨迹的范围缩小，且向右侧偏移。其中，如后所述，自动变压器电路25不是理想变压器，阻抗变化比具有频率特性。因此，图5B中，使第I轨迹Tl的中心移动至第I象限或第2象限，且使第2轨迹T2的中心移动至第I象限或第4象限。
[0111]第I轨迹Tl的中心及第2轨迹T2的中心如下所示能用几个方法来定义。
[0112]图5C所示的示例中，将第I轨迹Tl的反射系数的实数部的最大值与最小值的平均值作为第I轨迹Tl的中心CPl的实数部，将第I轨迹Tl的反射系数的虚数部的最大值与最小值的平均值作为第I轨迹Tl的中心CPl的虚数部。由此求出的中心CPl作为第I轨迹Tl的代表位置来进行处理。与第I轨迹Tl外接的长方形Rl的中心相当于第I轨迹Tl的中心CP1。同样，将第2轨迹T2的反射系数的实数部的最大值与最小值的平均值作为第2轨迹T2的中心CP2的实数部，将第2轨迹T2的反射系数的虚数部的最大值与最小值的平均值作为第2轨迹T2的中心CP2的虚数部。由此求出的中心CP2作为第2轨迹T2的代表位置来进行处理。与第2轨迹T2外接的长方形R2的中心相当于第2轨迹T2的中心CP2。
[0113]在图5D所示的示例中，第I轨迹的下限频率(标记mlO)处的反射系数与上限频率(标记ml2)处的反射系数在极坐标上的中间点CPl作为第I轨迹的位置(代表位置)来进行处理。同样，第2轨迹的下限频率(标记m20)处的反射系数与上限频率(标记m22)处的反射系数在极坐标上的中间点CP2作为第2轨迹的位置(代表位置)来进行处理。
[0114]低频带内的轨迹(第I轨迹)的中心及高频带内的轨迹(第2轨迹)的中心的其它定义如下所示。
[0115]图6A是添加了移相器24的状态下的电路图，图6B是表示从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。图6C及图6D是均表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0116]移相器24相当于本实用新型所涉及的“第一移相器”，该示例中，移相器24为基准阻抗(50 Ω )的传输线路。如从图5B向图6B变化的那样，第I轨迹Tl及第2轨迹T2因移相器24而以史密斯图的中心为中心向右侧旋转。此外，由于该旋转，使得第I轨迹TI的中心CPI位于第I象限，且第2轨迹T2的中心CP2位于第4象限。
[0117]图5B所示的状态下，标记mil所示的低频带的中心频率位于史密斯图的中心附近，因此因移相器24而产生的相位旋转特别对高频带作用较大(参照第2轨迹T2)。
[0118]例如，作为移相器24，若添加在IGHz时旋转15°的传输线路，由于第I轨迹Tl不会旋转15°，因此中心CPl停留在第I象限，而第2轨迹T2旋转15°以上，中心CP2移动到第4象限中央。
[0119]300mm(@lGHZ的波长)X0.67(基板的相对介电常数)X 15/360(角度)
[0120]^8.4mm
[0121]因此，作为移相器24的传输线路的线路长约为1mm以下即可。
[0122]图7A是添加了与信号线串联连接的电感器23以及与信号线串联连接的电容器21的状态下的电路图，图7B是表示从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。图7C及图7D均是表示第I轨迹Tl的中心CPl及第2轨迹T2的中心CP2的图。
[0123]图7A相当于图1所示的天线装置201。与信号线串联连接的电感器23使位于第4象限的阻抗如图14B所示的那样向史密斯图的中心方向移动。串联连接电感器的阻抗为23ifL，因此关于因电感器23而产生的阻抗轨迹的移动量，对于频率较高的高频带来说效果要比低频带大。另外，与信号线串联连接的电容器21使位于第I象限的阻抗如图14B中所示的那样向史密斯图的中心方向移动。串联连接电容器的阻抗为l/2JifC，因此关于因电感器21而产生的阻抗轨迹的移动量，对于频率较低的低频带来说效果要比高频带大。其结果是，如图6B向图7B的变化所示那样，图6B所示的第2轨迹T2的中心CP2向史密斯图的中心ο方向移动，第I轨迹TI的中心也向史密斯图的中心0方向移动。
[0124]由此，如图7B及图3所示，低频带、高频带均充分匹配的阻抗转换电路101得以构成。
[0125]图8是上述自动变压器电路25的等效电路图。自动变压器电路25的等效电路如图8所示，由变压比为η:1的理想变压器(虚线部)、与之并联连接的电感器Lm、以及与之串联连接的电感器Lk来表示。此处，若将第I电感器LI的电感值用LI来表示，将第2电感器L2的电感值用L2来表示，将耦合系数用k来表示，则电感Lm的值为L1+L2+2M。另外，阻抗Lk的值为{(1-k2)*Ll*L2}/(Ll+L2+2M)。因此，在耦合系数k为I的情况下，等效电路中仅为理想变压器部，从而阻抗转换比不表现出频率依赖性。若上述耦合系数k小于1，则产生作为寄生分量的阻抗Lk，从而产生频率依赖性。另外，关于阻抗Lm，由于LI与L2的阻抗值较小，因此在高频变压器中影响变大(无法忽视)。因此，如后所述，自动变压器电路25利用变压器进行阻抗转换，并利用上述寄生分量在低频带及高频带中改变阻抗轨迹的移动形态。
[0126]图8所示的阻抗Lm是并联连接的电感器，因此在低频带内有效。也就是说，如图5B中的第I轨迹Tl所示，由于与信号线并联连接的电感器的作用，第I轨迹Tl的中心CPl移动到第I象限。另外，图8所示的阻抗Lk是并联连接的电感器，因此在高频带内有效。
[0127]也就是说，如图5B中的第2轨迹T2所示，由于与信号线串联连接的电感器的作用，第2轨迹T2的中心CP2移动到第4象限。
[0128]此处，作为比较例，基于图15A、图15B来示出使用理想变压器的阻抗转换。图15A是将理想变压器35连接于天线元件10与供电电路30之间的示例，图15B是表示在该情况下从供电端口Pf观察天线元件10—侧得到的阻抗的轨迹的图。如图4B向图15B的变化所示那样，史密斯图上的阻抗轨迹的范围变小，向右方移动。然而，关于低频带及高频带，阻抗转换比相同，因此各自的阻抗轨迹位于史密斯图的第I象限到第4象限的范围。因此，图15A所示的电路即使添加了由传输线路构成的移相器，仍难以既使低频带匹配又使高频带匹配。
[0129]比较例的图19B所示的各标记与频率之间的关系与本实施方式中图3所示的各标记与频率之间的关系相同。对比该两个图明确可知，在比较例的情况下，若注重低频带与高频带中的一个，则另一个的匹配变差，但根据本实施方式，低频带与高频带下均能获得良好的匹配。
[0130]接下来，示出上述自动变压器电路25的具体结构例。图9是自动变压器电路25的各种导体图案的立体图。图中描绘了除形成有上述导体图案的电介质的基材层以外的部分。图10是考虑了自动变压器电路25的层叠主体内的初级线圈与次级线圈的配置关系后表示出的电路图。
[0131]图9及图10中，导体图案L1A、L1B、L1C、L1D相当于第I电感器(图2所示的LI)，导体图案L2A、L2B相当于第2电感器(图2所示的L2)。
[0132]如图9所示，分别形成由导体图案L1A、L1B构成的第一环状导体LPl、由导体图案L1C、L1D构成的第二环状导体LP2、由导体图案L2A构成的第三环状导体LP3、以及由导体图案L2B构成的第四环状导体LP4。各层的导体图案通过过孔导体来进行层间连接。
[0133]最下层的基材层的下表面形成有相当于第一端口(供电端口)P1、第二端口(天线端口)P2、第三端口(接地端口)P3的端子以及其它安装用端子(空端子NC)。上述端子形成于最下层的基材层的下表面。
[0134]第I电感器LI由第I环状导体LPl以及第2环状导体LP2构成。第2电感器L2由第3环状导体LP3以及第4环状导体LP4构成。
[0135]第I环状导体LPl及第2环状导体LP2在层方向上夹持于第3环状导体LP3与第4环状导体LP4之间。
[0136]作为第I环状导体LPl的一部分的导体图案LlB以及作为第2环状导体LP2的一部分的导体图案LlC并联连接。此外，作为第I环状导体LPl的剩余部分的导体图案LlA以及作为第2环状导体LP2的剩余部分的导体图案LlD分别与所述并联电路串联连接。
[0137]由导体图案L2A构成的第3环状导体LP3以及由导体图案L2B构成的第4环状导体LP4串联连接。
[0138]如图10所示，通过导体图案LlA与LlD之间的强磁场耦合(自感SI)以及导体图案LlB与LlC之间的强磁场耦合(自感SI)来获得第I电感器LI的较大的电感值。由此，每单位线圈长度的电感较大，第I电感器LI的Q值提高，因此损耗降低。
[0139]另外，通过导体图案L1A、L1B与导体图案L2B之间的磁场耦合(互感MI)以及导体图案L1C、L1D与导体图案L2A之间的磁场耦合(互感MI)，来提高第I电感器LI与第2电感器L2之间的耦合系数。
[0140]通过采用上述结构，能够在节省空间并维持环状导体的开口面积的同时(维持耦合系数较高的状态)，任意地改变电感值。
[0141]图1lA是表示具备上述天线装置的移动电话终端等无线通信装置的结构的图。该图1lA中，仅示出无线通信装置的壳体内的主要部分。在壳体内设有天线元件10及电路基板，电路基板形成有接地导体GND，设有阻抗转换电路101及供电电路30。低频带下，利用天线元件10的较长的部分来以1/4波长进行谐振。高频带下，利用天线元件10的较短的部分来以1/4波长进行谐振，或利用整个天线元件10来以3/4波长进行谐振。
[0142]此外，天线元件10可以是这样的T分岔型天线元件，也可以是单极天线、倒F型天线。无论在哪一种情况下，一般来说，在基波模式下支持低频带，而在高频带模式下支持高频带即可。
[0143]图1lB是无线通信装置的电路框图。阻抗转换电路101连接有前端电路301。前端电路301具备低频带的接收信号输出部、高频带的接收信号输出部、低频带的发送信号输入部、以及高频带的发送信号输入部。从前端电路301的接收信号输出部输出的接收信号通过低频带用及高频带用的低噪声放大器LNA来放大，通过接收信号滤波器302被输入至接收电路304，其中，该接收信号滤波器302是对偶滤波器。发送电路305的输出信号通过发送信号滤波器303，由低频带用及高频带用的功率放大器PA来放大，被输入至前端电路301的发送信号输入部，其中，该发送信号滤波器303是对偶滤波器。
[0144]《实施方式2》
[0145]图12A是具备实施方式2的阻抗转换电路102A的天线装置202A的电路图。图12B是具备实施方式2的阻抗转换电路102B的天线装置202B的电路图。天线装置202A由阻抗转换电路102A及天线元件10构成，该天线装置202A连接有供电电路30。同样，天线装置202B由阻抗转换电路102B及天线元件10构成，该天线装置202B连接有供电电路30。
[0146]图12A、图12B所示的阻抗转换电路12A、102B与图1所示的阻抗转换电路1I之间的不同点在于，在电感器23与电容器21之间具备移相器22。移相器22相当于本实用新型所涉及的“第2移相器”，该示例中，移相器24为基准阻抗(50 Ω)的传输线路。另外，阻抗转换电路102A与102B之间的不同点在于，第一移相器24—侧连接有电感器23，还是连接有电容器
21ο
[0147]图12Α所示的阻抗转换电路102Α的情况下，第2移相器22的作用如下。
[0148]在实施方式I中，若在图6Α所示的状态下添加电感器23，则图6C、图6D所示的尤其是第2轨迹Τ2的中心CP2向史密斯图的中心方向移动。
[0149]接下来，若添加图12Α所示的第2移相器22，则阻抗轨迹向右旋转，但此时，上述第2轨迹Τ2的中心CP2已经位于史密斯图的中心附近，因此几乎不会受到第2移相器22的影响。
[0150]接下来，若添加图12Α所示的电容器21，则第I轨迹Tl的中心向史密斯图的中心附近移动。
[0151]由此，第2轨迹Τ2的中心CP2已经位于史密斯图的中心附近的状态下(高频带匹配的状态下)，利用第2移相器22来进行相位旋转，则能容易地进行更准确的低频带匹配。
[0152]图12Β所示的阻抗转换电路102Β的情况下，第2移相器22的作用如下。
[0153]在实施方式I中，若在图6A所示的状态下添加电容器21，则图6C、图6D所示的尤其是第I轨迹Tl的中心CPl向史密斯图的中心方向移动。
[0154]接下来，若添加图12B所示的第2移相器22，则阻抗轨迹向右旋转，但此时，上述第I轨迹Tl的中心CPl已经位于史密斯图的中心附近，因此几乎不会受到第2移相器22的影响。
[0155]接下来，若添加图12B所示的电容器23，则第2轨迹T2的中心CP2向史密斯图的中心附近移动。
[0156]由此，若在第I轨迹Tl的中心CPl已经位于史密斯图的中心附近的状态下(低频带匹配的状态下)利用第2移相器22来进行相位旋转，则能容易地进行更准确的高频带匹配。
[0157]图13是表示设置于电路基板的实施方式2的阻抗转换电路的结构的图。电路基板的上表面形成有上表面侧接地电极GND、带状线SL22、SL24等，电路基板的下表面形成有下表面侧接地电极。该下表面侧接地电极、上表面侧接地电极GND以及带状线SL24构成由接地共面线路实现的第一移相器24。同样，下表面侧接地电极、上表面侧接地电极GND以及带状线SL22构成由接地共面线路实现的第2移相器22。此外，电路基板构成有与供电电路相连的线路(接地共面线路)26。
[0158]另外，电路基板的上表面，在自动变压器电路25的连接部与天线连接部之间形成有带状线SL10。该带状线SLlO与下表面的接地电极构成微带线。天线连接部例如是引脚端子，与天线元件的规定位置相抵接。
[0159]电路基板的上表面形成有自动变压器电路25、以及安装贴片器件Xa、Xb的图案(焊盘)。自动变压器电路25是四端子的贴片器件，图9所示的第3端口(接地端口)P3与电路基板上的接地电极GND相连，第I端口 Pl与带状线SL24相连，第2端口 P2与带状线SLlO相连。
[0160]在构成图12A所示的阻抗转换电路102A的情况下，贴片器件Xa是贴片电容器(21)，贴片器件Xb是贴片电感器(23)。在构成图12B所示的阻抗转换电路102B的情况下，贴片器件Xa是贴片电感器(23)，贴片器件Xb是贴片电容器(21)。
[0161]如上所述，如各实施方式所示那样，通过使用自动变压器电路25，从而传输线路的长度在1mm左右即可，该长度下也能形成于实际的移动电话所使用的基板。另外，由于特征阻抗50Ω的传输线路能用作为匹配器件，因此能够减少器件数量，减小基板区域。
[0162]《其他实施方式》
[0163]如上所示的实施方式以外，阻抗转换电路能采用其它各种结构。例如，在如上所示的各实施方式中，示出了由传输线路构成移相器的示例，但也可以由延迟线来构成上述移相器。
[0164]另外，低频带内的轨迹(第I轨迹)的中心及高频带内的轨迹(第2轨迹)的中心除了根据上述定义以外，还可以采用各种其它定义。例如，也可以将对某个频率范围内进行扫描而得到的阻抗轨迹中的规定频率范围以等频率间隔求得的各频率下的反射系数的平均值作为该频率范围的阻抗轨迹的中心点(代表点)来进行处理。若为低频带，则以第I轨迹的等频率间隔求得的各频率下的反射系数的平均值为第I轨迹的中心点(代表点)，若为高频带，则以第2轨迹的等频率间隔求得的各频率下的反射系数的平均值为第2轨迹的中心点(代表点)。
[0165]另外，也可以将第I轨迹Tl的重心定义为第I轨迹的中心，将第2轨迹T2的重心定义为第2轨迹的中心。
[0166]另外，也可以求出从第I轨迹Tl的各点到某点为止的距离(坐标上的距离)，并将上述距离之和最小的某点的位置定义为阻抗轨迹的中心。
[0167]另外，例如如图20所示，将圆弧状的轨迹Tl所沿着的圆Cl的中心CPl定义为轨迹Tl的中心。
[0168]另外，在低频带或高频带等规定频率范围的轨迹处于圆(环)的一周以上的范围时，也可以将该圆的中心定义为轨迹的中心。
[0169]标号说明
[0170]Tl第I轨迹
[0171]T2第2轨迹
[0172]C1、C2 圆
[0173]CPl第I轨迹的中心
[0174]CP2第2轨迹的中心
[0175]LI第I电感器
[0176]L1A、L1B、L1C、L1D 导体图案
[0177]L2第2电感器
[0178]L2A、L2B 导体图案
[0179]Lm、Lk 电感器
[0180]LPl第I环状导体
[0181]LP2第2环状导体
[0182]LP3第3环状导体
[0183]LP4第4环状导体
[0184]Pl 第一端口
[0185]P2 第二端口
[0186]P3第三端口
[0187]Pa天线端口
[0188]Pf供电端口
[0189]Pg接地端口
[0190]Tl第I轨迹
[0191]T2第2轨迹
[0192]10天线元件
[0193]21电容器
[0194]22第2移相器
[0195]23电感器
[0196]24第一移相器
[0197]25自动变压器电路
[0198]30供电电路
[0199]35理想变压器
[0200]41电容器
[0201]43、45 电感器
[0202]44移相器
[0203]101阻抗转换电路
[0204]102A、102B阻抗转换电路
[0205]201天线装置
[0206]202A、202B 天线装置
【主权项】
1.一种阻抗转换电路，其特征在于，包括: 具备第一电感器及第二电感器，且该第一电感器与该第二电感器进行耦合的自动变压器电路，其中，该第一电感器连接于与供电部侧相连的第一端口以及与天线侧相连的第二端口之间，该第二电感器连接于接地的第三端口与所述第二端口之间； 第一移相器，该第一移相器的第一端与所述自动变压器电路的第一端口相连； 串联连接于所述第一移相器的第二端与所述供电部之间的电感器；以及 与所述电感器串联，且串联连接于所述第一移相器的第二端与所述供电部之间的电容器。2.如权利要求1所述的阻抗转换电路，其特征在于， 若将极坐标中的反射系数的实数部为正、虚数部为正的区域设为第一象限，将极坐标中的所述反射系数的实数部为负、虚数部为正的区域设为第二象限，将极坐标中的所述反射系数的实数部为负、虚数部为负的区域设为第三象限，将极坐标中的所述反射系数的实数部为正、虚数部为负的区域设为第四象限，则此时， 所述自动变压器电路使从所述第一端口观察所述第二端口 一侧得到的反射系数的、通过频率扫描获得的轨迹中位于低频带的轨迹、即第一轨迹的中心移动到第一象限或第二象限，且使位于高频带的轨迹、即第二轨迹的中心移动到第一象限或第四象限， 第一移相器进行旋转使得所述第一轨迹的中心位于第一象限，且所述第二轨迹的中心位于第四象限， 所述电容器将所述第一轨迹的中心靠近所述极坐标的中心， 所述电感器将所述第二轨迹的中心靠近所述极坐标的中心。3.如权利要求2所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述第一轨迹的中心位于以下极坐标上的位置:实数部为该第一轨迹的反射系数的实数部的最大值与最小值的平均值，虚数部为该第一轨迹的反射系数的虚数部的最大值与最小值的平均值，关于该第二轨迹，所述第二轨迹的中心位于以下极坐标上的位置:实数部为该第二轨迹的反射系数的实数部的最大值与最小值的平均值，虚数部为该第二轨迹的反射系数的虚数部的最大值与最小值的平均值。4.如权利要求2所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述第一轨迹的中心是低频带的下限频率处的反射系数与位于低频带的上限频率处的反射系数在极坐标上的中间点，所述第二轨迹的中心是高频带的下限频率处的反射系数与位于高频带的上限频率处的反射系数在极坐标上的中间点。5.如权利要求2所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述第一轨迹的中心是以等频率间隔来求出所述低频带内的轨迹而得到的相当于各频率下的反射系数的平均值的位置，所述第二轨迹的中心是以等频率间隔来求出所述高频带内的轨迹而得到的相当于各频率下的反射系数的平均值的位置。6.如权利要求2至5中任一项所述的阻抗转换电路，其特征在于， 因所述自动变压器电路而产生的所述第一轨迹的移动以及所述第二轨迹的移动是因所述自动变压器电路的、在等效电路上并联产生的电感器和串联产生的电感器而产生的。7.如权利要求1至5中任一项所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述电感器与所述电容器之间连接有第2移相器。8.如权利要求7所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述电感器与所述供电部一侧相连，所述电容器与所述第一移相器一侧相连。9.如权利要求7所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述电感器与所述第一移相器一侧相连，所述电容器与所述供电部一侧相连。10.如权利要求7所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述第2移相器是传输线路。11.如权利要求1至5中任一项所述的阻抗转换电路，其特征在于， 所述第一移相器是传输线路。12.—种天线装置，其特征在于， 包括如权利要求1至11中任一项所述的阻抗转换电路、以及与该阻抗转换电路的所述自动变压器电路的第二端口相连的天线。13.一种无线通信装置，其特征在于， 包括如权利要求1至11中任一项所述的阻抗转换电路、与该阻抗转换电路的所述自动变压器电路的第二端口相连的天线、以及作为所述供电部的通信电路。
【文档编号】H01P5/08GK205680773SQ201490001016
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2014年6月5日 公开号201490001016.8, CN 201490001016, CN 205680773 U, CN 205680773U, CN-U-205680773, CN201490001016, CN201490001016.8, CN205680773 U, CN205680773U, PCT/2014/64908, PCT/JP/14/064908, PCT/JP/14/64908, PCT/JP/2014/064908, PCT/JP/2014/64908, PCT/JP14/064908, PCT/JP14/64908, PCT/JP14064908, PCT/JP1464908, PCT/JP2014/064908, PCT/JP2014/64908, PCT/JP2014064908, PCT/JP201464908
【发明人】手岛祐一郎, 石塚健一
【申请人】株式会社村田制作所