专利名称：半折叠偶极子天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如移动终端所内置的小型天线装置，特别涉及半折叠偶极子天线的结构。
背景技术：
近年，在无线通信领域，在对高速且大容量的通信(数据传输)的需求日
益增长中，已知有MIMO(Multiple-InputMultiple-Output，多输入多输出)技术，并且对该MIMO技术进行着各种各样的研究开发。在该MIMO技术中，通过在发送端和接收端双方设置多个天线，构成经由无线传播路径的多输入多输出系统。由此，空间的利用效率提高，能够改善通信速度和传输容量。
另外，在高速且大容量的通信的需求提高的同时，装载了多个应用(无线系统)的移动终端的需求也在提高。为了对应这些应用，要求对应了每个无线系统的不同的频带的多频带天线技术。
另一方面，对移动终端来说，终端本身呈小型化、薄型化的倾向。因此，需要能够内置在移动终端中且小型的天线技术。另外，对MIMO天线要求在天线间较低的相关特性，而对多频带天线要求宽带和多频(具有多个谐振点)的特性。
对小型化的需求，以往提出了内置式半折叠偶极子天线(参照非专利文献l和非专利文献2)。
简单地说明非专利文献1和2中记载的该内置式半折叠偶极子天线的结构。图1A表示折叠环形天线(loop antenna)。图1B表示通过使图1A的折叠环形天线相对于导体板横置而降低了高度方向的、低姿态的折叠环形天线。在非专利文献1和2中，提出了如图1C所示的、在馈电点上将图1B的低姿态的半折叠偶极子天线进一步叠成一半，从而为低姿态、小型并且具有宽带的天线特性的内置式半折叠偶极子天线。在非专利文献1和2中提出的半折叠偶极子天线确实为低姿态、小型并且具有宽带的天线特性，适合于装载到移动终端等。页
非专利文献1:林田、森下、小柳等"携帯端末用内蔵型半折0返L夕'、水一^丁 >于于，，2003年信学技报、AP2003-269、 pp.23-28、 2003
非专利文献2:林田、森下、小柳等"携帯端末用内蔵型半折^返L夕"<水一A7 > ，于(2)，，2004年信学技报、AP2004-128、 pp.23-28、 200
发明内容
发明需要解决的问题
与现有4支术相比，本发明提供具有更加宽带且多频的天线特性的半折叠偶极子天线。另外，与现有技术相比，本发明提供具有更适合于MIMO通信的特性的移动终端。而且，与现有技术相比，本发明提供具有更适合于多频带通信的特性的半折叠偶极子天线。 解决问题的方案
本发明的半折叠偶极子天线的一个方面所采用的结构包括J字形的第一天线元件，其一端连接到导体板；以及J字形的第二天线元件，从所述第一天线元件的另 一端开始，以其与所述第 一天线元件之间具有间隔且与所述第一天线元件重叠的方式被折返，并且其一端连接到所述导体板，而且具有与所述第一天线元件的元件宽度不同的元件宽度。
根据该结构，通过使元件宽度在第一天线元件和第二天线元件之间不同，从而能够实现与现有技术相比具有宽带的频率特性的半折叠偶极子天线。
本发明的移动终端的一个方面采用如下结构，即，沿着移动终端的壳体上端的角部配置了分别具有J字形的第一天线元件和J字形的第二天线元件的第一半折叠偶极子天线和第二半折叠偶极子天线，所述第一天钱元件是其一端连接到导体板的天线元件，所述第二天线元件是从所述第一天线元件的另 一端开始，以其与所述第 一天线元件之间具有间隔且与所述第一天线元件重叠的方式被折返，并且其一端连接到所述导体板的天线元件。
根据该结构，在壳体中存在各种各样的电子零件等时，不仅能够高效率地配置在壳体端的空间内，还能够降低天线间相关，从而能够实现具有较高的MIMO性能的移动终端。
本发明的半折叠偶极子天线的一个方面所采用的结构包括J字形的第一天线元件，其一端连接到导体板；J字形的第二天线元件，从所述第一天线元件的另 一端开始，以其与所述第一天线元件之间具有间隔且与 述第 一天线元件重叠的方式被折返，并且其一端连接到所述导体板；馈电部，连接到所述第一天线元件的所述一端；以及谐振电路，连接到所述第二天线元件的所述一端。
根据该结构，通过在半折叠偶极子天线上设置谐振电路，从而能够实现具有宽带且多频(多频带，multiband)的频率特性的半折叠偶极子天线。发明的效果
根据本发明，能够实现具有如下特性的半折叠偶极子天线，即与现有技术相比，具有更加宽带的频率特性、更适合于MIMO通信的特性、以及/或者更适合于多频带通信的特性。
图1A是表示折叠环形天线的图，图1B是表示低姿态的折叠环形天线的图，图1C是表示半折叠偶极子天线的图。
图2是表示实施方式的半折叠偶极子天线的概要结构的立体图。
图3是表示使上端元件的短边部的宽度宽于下端元件的短边部的宽度的情况的频率特性的图。
图4是表示使下端元件的短边部的宽度宽于上端元件的短边部的宽度的情况的频率特性的图。
图5是表示使下端元件的长边部的宽度宽于上端元件的长边部的宽度的情况的频率特性的图。
图6是表示使上端元件的长边部的宽度宽于下端元件的长边部的宽度的情况的频率特性的图。
图7是表示实施方式1的半折叠偶极子天线的频率特性例的图。
图8是表示实施方式2的结构的图。
图9是表示半折叠偶极子天线IOA的方向性图案的图。
图IO是表示半折叠偶极子天线10B的方向性图案的图。
图11是表示实施方式3的结构的图。
图12是表示实施方式3的频率特性的图。
具体实施方式
' ，参照附图详细地说明本发明的实施方式。(l)实施方式1(l-l)概要结构
图2表示本实施方式的半折叠偶极子天线的概要结构。图2的半折叠偶极子天线IO与上述非专利文献1和2中公开的天线具有同样的结构。但是，本实施方式的半折叠偶极子天线IO采用上端元件12和下端元件11的元件宽度不同的结构，在这一点上与非专利文献1和2中公开的半折叠偶极子天线不同。另夕卜，为了简化附图，在图2中，将上端元件12和下端元件11的元件宽度记为相等的宽度。
半折叠偶才及子天线10由隔开间隔b而相互重叠的平面J字形的、下端元件(第一天线元件)ll和上端元件(第二天线元件)12形成。
在导体板20的上方与导体板20并行地设置下端元件11。下端元件11的一端连接到导体板20。在本实施方式的情况下，在下端元件11的一端设置々赍电点。
上端元件12从下端元件11的另一端经由折叠部13#1折返，以使其与下端元件11隔开间隔b而与下端元件11平行地重叠。另外，上端元件12的一端连接到导体板20。在本实施方式的情况下，上端元件12的一端接地。
更具体而言，下端元件11和上端元件12分别由一端连接到导体板20的上升部lla和12a、长边部llb和12b、中间部llc和12c、以及短边部lld和12d形成。
这里，据图可知，组合了下端元件11的长边部llb、中间部llc和短边部lld后的形状呈J字形。同样地，组合了上端元件12的长边部12b、中间部12c和短边部12d后的形状也呈J字形。
基于图中所示的七个参数即wl、 w2、 wt、 d、 s、 b和h而规定了半折叠偶极子天线10的外形。这里，参数wl表示短边部11d和12d的宽度，参数w2表示长边部lib和12b的宽度，参数wt表示中间部lie和12c的宽度，参数d表示中间部11c和12c的长度，参数s表示长边部llb和12b与短边部lld和12d之间的长度之差，参数b表示下端元件11与上端元件12之间的间隔，参数h表示上升部12a的高度。
另外，在上述的非专利文献1和2中，表示了在将这些参数wl、 w2、wt、 d、 s、 b和h设定为规定值时的频率特性。
在本实施方式中，提出采用以下的结构，即，使作为规定半折叠偶极子天线10的外形的参数的、上述的参凄twl、 w2、 wt、 d、 s、 b和h中的短边部lld和12d的宽度wl以及长边部llb和12b的宽度w2，在下端元件11与上端元件12之间不同。
也就是说，在将下端元件11的短边部lld的宽度设为wlb。tt。m，将上端元件12的短边部12d的宽度设为wlupper时，4吏下端元件11和上端元件12的
短边部lld和12d形成Wlb。加n^wl叩per的关系。另外，在将下端元件ll的长边部lib的宽度设为W2b。tt。m,将上端元件12的长边部12b的宽度设为W2upper
时，使下端元件11和上端元件12的长边部lib和12b形成w2b。tt。 #w2upper的关系。
由此，即使不改变天线的总长，也能够实现更加宽带化或频率特性的调整(将可接收频带的整体移位到期望频率)。(l-2)选定上下元件的宽度比
接着，详细地说明下端元件11和上端元件12的短边部lld和12d的宽度比的设定的方法、以及下端元件11和上端元件12的长边部lib和12b的宽度比的设定的方法。这里，获得了如下的实验结果。
<1>在使上端元件12的短边部12d的宽度Wlupper宽于下端元件11的短
边部11d的宽度wlb。加m时
图3表示在固定为下端元件11的短边部lld的宽度wlb。tt。m=l[mm]、下端元件11和上端元件12的长边部lib和12b的宽度2b。tt。m=w2upper=l[mm]、中间部11c和12c的长度d=5[mm]、中间部11c和12c的宽度wt=l[mm]、上升部12a的高度h:7[mm]、长边部llb和12b与短边部lld和12d之间的长度之差s=12.5[mm]、下端元件11和上端元件12的间隔b=l[mm]，而每l[mm]
地加宽了上端元件12的短边部12d的宽度Wlupper时的半折叠偶极子天线10
的频率特性。
在图3中，曲线SI表示设定为wluppe尸l[mm]时、曲线S2表示设定为wluppe产2[mm]时、曲线S3表示设定为wl叩pe尸3[mm]时、曲线S4表示设定为wluppe尸4[mm]时以及曲线S5表示设定为wluppe尸5[mm]时的半折叠偶极子天线10的频率特性。
根据图3可知，若使上端元件12的短边部12d的宽度Wluppe"斩宽于下
端元件11的短边部lld的宽度Wlb。tt。m,则能够逐步降低频率而几乎不改变带宽。200780051978.9
说明书第6/10页 <2〉在使下端元件11的短边部11d的宽度wlb。加m宽于上端元件12的短
边部12d的宽度wlupper时
图4表示在固定为上端元件12的短边部12d的宽度wlupper=l[mm]、下端元件11和上端元件12的长边部llb和12b的宽度w2b(rtt。m=w2upper=l[mm]、d=5[mm]、 wt=l[mm]、 h=7[mm]、 s=12.5[mm]、 b=l[mm], 而每l[mm]地力口宽
了下端元件11的短边部lid的宽度Wlb咖m时的半折叠偶极子天线10的频率特性。
在图4中，曲线SI表示设定为wlb。tt。,l[mm]时、曲线S2表示设定为wlb。加m^[mm]时、曲线S3表示设定为wlb。加m-3[mm]时、曲线S4表示设定为wlb。加^4[mm]时&及曲线S5表示设定为wlb。加m-5[mm]时的半折叠偶极子天线IO的频率特性。
根据图4可知，若使下端元件11的短边部lld的宽度wlb。加m渐宽于上
端元件12的短边部12d的宽度wlupper,则能够逐步降低频率而几乎不改变带宽。
<3>在使下端元件11的长边部lib的宽度W2b。tt。m宽于上端元件12的长
边部12b的宽度w2up^时
图5表示在固定为上端元件12的长边部12b的宽度w2upper=l[mm]、下端元件11和上端元件12的短边部lld和12d的宽度wlb。tt。m=wlupper=l[mm]、d=5[mm]、 wt=l[mm]、 h=7[mm]、 s=12.5[mm]、 b=l[mm],而每l[mm]地力口宽了下端元件11的长边部lib的宽度w2b。tt。m时的半折叠偶极子天线10的频率特性。，
在图5中，曲线SI表示设定为w2b。tt。m=l[mmpt、曲线S2表示设定为w2b。加n^2[mm]时、曲线S3表示设定为w2b。加m-3[mm]时、曲线S4表示设定为w2b。加m-4[mm]时以及曲线S5表示设定为w2b咖^5[mm]时的半折叠偶极子天线IO的频率特性。
根据图5可知，若使下端元件11的长边部lib的宽度W2b。tt。m渐宽于上
端元件12的长边部12b的宽度W2upper，则能够逐步提高频率而几乎不改变带宽。
<4>在使上端元件12的长边部12b的宽度w2upper宽于下端元件11的长
边部11b的宽度w2b。加m时
图6表示在固定为下端元件11的长边部lib的宽度w2b。tt。m=l[mm]、下
9端元件11和上端元件12的短边部lld和12d的宽度wlb。tom=wlupper=l[mm]、d=5[mm]、 wt=l[mm]、 h=7[mm]、 s=12.5[mm]、 b=l[mm]，而每l[mm]地加宽
了上端元件12的长边部12b的宽度W2upper时的半折叠偶极子天线10的频率特性。
在图6中，曲线SI表示设定为w2uppe「l[mm]时、曲线S2表示设定为w;pper^[mm]时、曲线S3表示设定为w2upper=3[mm]时、曲线S4表示设定为w;ppe尸4[mm]时以及曲线S5表示设定为w2叩pe尸5[mm]时的半折叠偶极子天线10的频率特性。
根据图6可知，若使上端元件12的长边部12b的宽度W2upper渐宽于下
端元件11的长边部lib的宽度W2b。tt。m,则带宽变窄，所以不适于宽带化。
这样，在本实施方式中，可认为带宽变窄了的原因是因为在下端元件11上设
置馈电点，并使未设置馈电点的上端元件12的元件宽度宽于设置了馈电点的
下端元件11的元件宽度。
也就是i兌，4艮据<3>和<4>可知，对长边部llb和12b的元件宽度w2而言，若使馈电侧的元件宽度宽于非馈电侧的元件宽度，则能够逐步提高频率而几乎不改变带宽。
根据以上的研究可知，若使上端元件12或下端元件11的任一方的短边部12d和lld的元件宽度宽于另一方的元件宽度，则能够降低整体频率。外，可知若上端元件12或下端元件11中，佳j赍电侧的元件的长边部llb或12b的元件宽度宽于非馈电侧的元件的长边部lib或12b的元件宽度，则能够提高整体频率。
作为本实施方式的半折叠偶极子天线，使上端元件12或下端元件11的任一方的短边部12d和lid的元件宽度宽于另一方的元件宽度，并且使上端元件12或下端元件11中的馈电侧的元件的长边部的元件宽度宽于非馈电侧的元件的长边部的元件宽度。由此，能够进一步使图2的结构的半折叠偶极子天线IO宽带化。
图7表示在使短边部lid和12d的宽度比为l/5(wlupper=l[mm]、wlb。tt。m=5[mm])、使长边部lib和12b的宽度比为l/5(w、per=l[mm]、wlbo加m^5[mm])、 并设定为d=5[mm]、 wt=l[mm]、 h=7[mm]、 s=12.5[mm]、b二l[mm]时的半折叠偶极子天线10的频率特性。才艮据图7的实验结果也可知，通过本实施方式的结构能够实现宽带化。本实施方式的半折叠偶极子天线10采用了不增加天线长度(即不改变图
2中的s)而能够改变频率的结构。另外，通过单纯地改变上下元件的宽度比，能够改变频率而实现宽带化，所以无需增大元件面积，就能够改变频率而实现宽带化。
(2)实施方式2
图8表示实施方式2的结构。本实施方式的特征在于，沿着移动电话的壳体30的上端的两个角部配置了具有图2的结构的两个半折叠偶极子天线IOA和IOB。具体而言，配置两个半折叠偶极子天线IOA和10B,以使长边部lld和12d沿着壳体30的侧面部分，并将这些两个半折叠偶极子天线10A和10B用于MIMO通信。
根据本实施方式的结构，在壳体中存在各种各样的电子零件等时，不仅
能够高效率地配置在壳体端的空间内，还能够降低天线间相关，从而能够实现良好的MIMO通信。另外，若将实施方式1的结构适用于各个半折叠偶极子天线10A和10B，则还能够实现宽带化。
图9和图IO表示采用了如图8所示的天线配置时的方向性图案特性。这里，调查了在壳体30的大小是45[mm]xl80[mm]，以及使半折叠偶极子天线10A和10B的上述各个参数为wl=w2=d=5[mm]、 wt=2[mm]、 h=7[mm]、s=12.5[mm]、 b-l[mm]时的中心频率2.4[GHz]下的方向性图案特性。
图9表示半折叠偶极子天线IOA的方向性图案，图IO表示半折叠偶极子天线10B的方向性图案。例如，才艮据图9B和图IOB可知，X-Z平面的方向性图案向壳体30的外侧方向对称地形成。在求得了天线10A和10B之间的相关系数时，获得了 0.08这样较低的值。由此可知，若采用本实施方式的结构，能够实现较高的MIMO性能。
另外，在调查了中心频率2.4[GHz]下的电流分布后，知道其集中地分布在天线元件周围。由此可知，即使在用手拿着使用终端时，对天线特性的影响也较少。通常用手拿着使用的情况较多的移动电话很难受到人体的影响，这意味着在任何使用状态下都能够进行稳定的通信。(实施方式3)
图11表示本实施方式的半折叠偶极子天线的结构例。本实施方式的半折叠偶才及子天线10A和10B在天线元件与导体板20的接地部分设置间隙，并在该部分安装谐振电^各Al和A2。在本实施方式中，馈电部Bl和B2连接到上端元件12，并且并联谐振电路(LC电路)A1和A2连接到下端元件11。
图12表示采用了本实施方式的结构时的半折叠偶极子天线IOA和10B的频率特性。图中的实线表示不设置并联谐振电路时(即使下端元件11直接接地时)或使并联谐振电路关断(OFF)动作时的频率特性。
另 一方面，图中的虚线表示设置并联谐振电路以及使并联谐振电路接通(ON)动作时的频率特性。通过设置并联谐振电路，不仅能够获得2.2至2.6[GHz]的频带，还能够获得在没有并联谐振电路时(图中的实线)无法获得的1.6至1.9[GHz]的低频带。
由此，能够实现多频(多谐振化)，从而能够具有适于多频带化的结构。另外，通过变更并联谐振电路的电路常数，从而能够某种程度地改变频带。
这样，根据本实施方式，在半折叠偶极子天线IOA和IOB设置了并联谐振电路A1和A2，所以能够实现宽带并更适于多频带化的半折叠偶极子天线。
另外，能够多样地组合上述的实施方式1至实施方式3的结构来实施。(其他实施方式)
在上述的实施方式1至3中，叙述了将本发明适用于非专利文献1和2所公开的、平面是J字形的半折叠偶极子天线的情况。但是，本发明并不限于上述的实施方式，也可以适用于例如通过加长参数s而没有了短边部lld和12d的、平面是L字形的半折叠偶极子天线。
也就是说，即使在平面是L字形的半折叠偶极子天线，以及在除此之外的平面形状的半折叠偶极子天线中，也如上述的实施方式1所述，只要使上端元件与下端元件的元件宽度不同，，就能够实琬宽带化和频率特性的提高。
另外，即使在省略了短边部lld和12d的、平面是L字形的半折叠偶极子天线中，也与上述的实施方式2所述的内容同样，只要沿着移动电话的壳体的上端的两个角部配置两个L字形的半折叠偶极子天线，就能够提高MIMO性能。
另外，即使在省略了短边部lld和12d的、平面是L字形的半折叠偶极子天线，以及在除此之外的平面形状的半折叠偶极子天线中，也与上述的实施方式3所述的内容同样，只要设置并联谐振电路，就能够实现宽带并适于多频带化的半折叠偶极子天线。工业实用性
本发明的半折叠偶极子天线适合用作例如进行MIMO通信的移动终端
中内置的天线。另外，除了MIMO通信以外，本发明对AAA(AdaptiveArrayAntenna,自适应阵列天线)通信等利用多个天线进行通信的技术也有效。
权利要求
1.半折叠偶极子天线，包括J字形的第一天线元件，其一端连接到导体板；以及J字形的第二天线元件，从所述第一天线元件的另一端开始，以其与所述第一天线元件之间具有间隔且与所述第一天线元件重叠的方式被折返，并且其一端连接到所述导体板，而且具有与所述第一天线元件的元件宽度不同的元件宽度。
2. 如权利要求1所述的半折叠偶极子天线，所述第一天线元件和所述第二天线元件分别由从靠近所述导体板的连接 部的一方开始、依序为长边部、中间部和短边部构成，在所述第一天线元件与所述第二天线元件之间，所述短边部的元件宽度 不同，所述第一天线元件和所述第二天线元件中，馈电侧的天线元件的所述长 边部的元件宽度宽于非馈电侧的天线元件的所述长边部的元件宽度。
3. 移动终端，沿着壳体上端的角部配置了分别具有J字形的第一天线元件和J字形的 第二天线元件的第一半折叠偶极子天线和第二半折叠偶极子天线，所述第一 天线元件是其一端连接到导体板的天线元件，所述第二天线元件是从所述第 一天线元件的另 一端开始，以其与所述第一天线元件之间具有间隔且与所述 第一天线元件重叠的方式被折返，并且其一端连接到所述导体板的天线元件。
4. 如权利要求3所述的移动终端，所述第一半折叠偶极子天线和所述第二半折叠偶极子天线的所述第一天线元件和所述第二天线元件分别由从靠近所述导体板的连接部的一方开始、依序为长边部、中间部和短边部构成，沿着壳体侧面配置了所述第一半折叠偶极子天线和所述第二半折叠偶极子天线的所述长边部。
5. 如权利要求3所述的半折叠偶极子天线，所述第一半折叠偶极子天线和所述第二半折叠偶极子天线的、所述第一 天线元件和所述第二天线元件的元件宽度相互不同。
6. 半折叠偶极子天线，包括J字形的第一天线元件，其一端连接到导体板；J字形的第二天线元件，从所述第一天线元件的另一端开始，以其与所 述第一天线元件之间具有间隔且与所述第一天线元件重叠的方式被折返，并 且其一端连接到所述导体板；馈电部，连接到所述第一天线元件的所述一端；以及谐振电路，连接到所述第二天线元件的所述一端。
7.如权利要求6所述的半折叠偶极子天线，所述第一天线元件和所述第二天线元件的元件宽度相互不同。
全文摘要
提供了与现有技术相比具有更加宽带的频率特性的半折叠偶极子天线。通过使上端元件12或下端元件11的任一方的短边部12d和11d的元件宽度宽于另一方的元件宽度，并且使上端元件12或下端元件11中的馈电侧的元件的长边部的元件宽度宽于非馈电侧的元件的长边部的元件宽度，从而实现宽带化。
文档编号H01Q9/04GK101627505SQ200780051978
公开日2010年1月13日 申请日期2007年3月6日 优先权日2007年3月6日
发明者小柳芳雄, 林俊光 申请人:松下电器产业株式会社