天线装置、无线通信终端的制作方法

专利名称：天线装置、无线通信终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能够切换共振频率的天线装置、无线通信终端。
背景技术：
一般而言，为了通过天线装置获得不同频率的共振，可以设置与频率种类数相等 数量的天线元件以及用于驱动天线元件的收发电路。但是，如要增设天线元件和收发电路， 就要确保天线装置内有足够大的空间。即，天线装置随着其共振频率种类的增多而大型化。对此，已有关于获得不同频率的共振的同时可实现天线装置小型化的方案。例如，专利文献1揭示了一种用开关来切换2个天线元件的连接/切断的天线装 置。在专利文献1所记载的天线装置中，通过开关切换来变更该天线的实质上进行天 线动作的部分的长度(以下，称之为电长度)，从而实现2种频率的信号共振，S卩，通过对原来 的必须在每个天线元件设置的电路进行共用化，来实现天线装置的小型化。专利文献1 日本国专利申请公报，特开2008-29001号公报(
公开日2008年2月 7日)。

发明内容
但是，根据上述现有技术，由于只是单纯地通过对2个天线元件的导通/非导通进 行切换来变更其电长度，因此，通过2个天线元件，最多也只能获得2种共振频率。本发明是鉴于上述问题而进行开发的，其目的在于提供一种通过2个天线元件至 少可获得3种共振频率的天线装置、无线通信终端。为了达到上述目的，本发明的天线装置的特征在于包括第1天线元件、第2天线 元件、用于向上述第1天线元件以及上述第2天线元件分别供电的供电部、用于对上述第1 天线元件与上述供电部之间的导通/非导通进行切换的开关元件，并且，上述第1天线元件 和上述第2天线元件被设置在当上述开关元件使上述第1天线元件和上述供电部之间成为 非导通时上述第1天线元件和上述第2天线元件可相互进行静电容耦合的位置上。根据上述结构，在第1供电径路上，当开关元件使第1天线元件和供电部之间导通 时，第1天线元件以及第2天线元件接受供电部的供电，作为1/4波长天线分别以规定的共 振频率进行动作。相反，在第1供电径路上，当开关元件使第1天线元件和供电部之间非导通时，第 1天线元件和第2天线元件被配置成两者之间可发生电荷移动的状态，即，静电容耦合的状 态(以下称之为“电耦合”)。因此，第1天线元件能够通过第2天线元件接受供电部的供电。此时，由于第1天线元件处于其两端开放的状态，因此第1天线元件作为波长 天线进行动作。从而，第1天线元件的共振频率变化到比第1天线元件和供电部相导通时 更高的频域。
S卩，通过由开关元件来切换第1天线元件和供电部之间的导通/非导通，能够切换 第1天线元件的天线动作。另外，在开关元件使第1天线元件和供电部之间成为非导通时，第2天线元件接受 供电部的供电并作为1/4波长天线进行动作，但因为上述静电耦合，第2天线元件与第1天 线元件发生电耦合，致使第2天线元件的电长度变长。由此，第2天线元件的共振频率变化 到比第1天线元件和供电部相导通时更低的频域。其结果，在第1天线元件和供电部之间成为导通/非导通的前后，能够使第1天线 元件和第2天线元件分别以不同的共振频率进行动作。S卩，通过第1天线元件和第2天线元件，至少能够获得3种共振频率。(本发明的效果)
本发明的天线装置包括第1天线元件、第2天线元件、用于向上述第1天线元件以及上 述第2天线元件分别供电的供电部、用于对上述第1天线元件与上述供电部之间的导通/ 非导通进行切换的开关元件，并且，上述第1天线元件和上述第2天线元件被设置在当上述 开关元件使上述第1天线元件和上述供电部之间成为非导通时上述第1天线元件和上述第 2天线元件可相互进行静电容耦合的位置上。因此，本发明具有通过2个天线元件至少可获得3种共振频率的效果。关于本发明的其他目的、特征和优点，将在以下的段落中进行充分明了的说明。以 下，参照附图来明确本发明的优点。


图1是表示本发明的一实施方式的天线装置的各结构的图，是从一个方向观察天 线装置时的侧视图。图2是表示用于搭载本发明的一实施方式的天线装置的便携式电话机的侧视图， (a)是表示便携式电话机的外观的图，(b)中省略了便携式电话机的框体，只表示了搭载于 内部的天线装置等。图3是表示便携式电话机的概略结构的功能方框图。图4是表示本发明的一实施方式的天线控制部的电路结构的概略模式图。图5是表示二极管控制电路的电路结构的电路图。图6是表示本发明的一实施方式的天线装置的回波损耗特性的概略曲线图。图7是从其他方向观察本发明的一实施方式的天线装置时的侧视图，是表示天线 装置的一实施例的图。图8是表示匹配电路的电路结构的一个例子的电路图。图9是表示实施例1的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图10是表示实施例2的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图11是表示实施例3的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图12是表示实施例4的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图13是表示实施例5的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图14是表示实施例6的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图15是从一个方向观察本发明的一实施方式的天线装置时的侧视图，是表示天线装置的一个分析例的图。图16是从其他方向观察本发明的一实施方式的天线装置时的侧视图，是表示天 线装置的一个分析例的图。图17是表示分析例1的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图18是从一个方向观察本发明的一实施方式的天线装置时的侧视图，是表示天 线装置的一个分析例的图。图19是表示天线装置中切换共振频率的处理的流程图。图20是表示本发明的一实施方式的天线装置的其他实施例的侧视图。图21是表示匹配电路的电路结构的一个例子的电路图。图22是表示实施例7的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图23是表示本发明的一实施方式的天线装置的其他实施例的侧视图。图24是表示匹配电路的电路结构的一个例子的电路图。图25是表示实施例8的天线装置的回波损耗特性的曲线图。图26是表示二极管控制电路的电路结构的变形例的电路图。图27是表示天线装置的电路结构的概略模式图。图28是表示本发明的其他实施方式的匹配电路的电路结构的电路图。图29是表示本发明的其他实施方式的天线装置的回波损耗特性的曲线图。<附图标记说明>
1便携式电话机(无线通信终端)
2电路基板
8天线控制部
9天线基座
10天线部
11、12 天线元件(第1天线元件、第2天线元件)
13供电线路(第1供电径路，第2供电径路)
14匹配电路(阻抗匹配电路) 141 匹配电路(阻抗匹配电路)
15a、15b 供电连接部(第1供电径路、第2供电径路) 16 PIN 二极管(开关元件、半导体元件) 17,170 二极管控制电路(直流电流提供单元)
19控制部
20无线部(供电部)
41,42 天线连接部(连接部分) 50 天线装置
58开关部
59通信控制部 500 天线装置。
具体实施例方式(实施方 式1)
以下，参照图1 图26，说明本发明的天线装置的一实施方式。首先，根据图2来说明搭载有本实施方式的天线装置的便携式电话机(无线通信 终端)。图2是表示用于搭载本实施方式的天线装置的便携式电话机的典型例的侧视图，图 2的(a)表示了便携式电话机的外观，在图2的(b)中，省略便携式电话机的框体，表示了搭 载于其内部的天线装置等。(便携式电话机的外观)
如图2的(a)所示，典型的用于搭载天线装置50的便携式电话机1具备设有显示部54 及操作部57的框体3。显示部54显示提供给用户的各种信息，操作部57用于接受用户进 行的操作。便携式电话机1能够根据由操作部57接受的操作，与便携式电话网络等通信系 统进行连接。另外，如图2的(b)所表示，在便携式电话机1的框体3的内部，搭载有用于进行 涉及便携式电话机1的各种控制的电路基板2。并且，电路基板2具备有用于对天线进行控 制的天线控制部8。天线装置50由包含天线控制部8的电路基板2和天线部10构成。在此，便携式电话机1的框体3可具有折叠式结构，也可具有滑盖式结构，对其形 态并无特别限定。(便携式电话机的各种功能)
接下来，根据图3来说明便携式电话机1的各种功能。图3是表示便携式电话机的概 略结构的功能方框图。如图3所示，便携式电话机1包括控制部19、振动部51、照明部52、存储部53、显 示部54、语音输出部55、语音输入部56、操作部57、无线部(供电部)20、开关部58、天线部10。控制部19用于对便携式电话机1的各种结构进行总括性控制。例如通过由CPU (Central Processing Unit RAM (Random Access Memory -M^^-i^W 或者闪存等存储元件中存储的程序来实现控制部19的功能。尤其是在本实施方式中，控制 部19具备用于控制开关部58及无线部20的通信控制部59。震动部51用于在电话呼入时通过偏心电动机等震动元件来使便携式电话机1发 生震动，以向用户发出通知。照明部52利用LED (light emitting diode 发光二极管)等发光元件来进行光 照射。存储部53用于存储各种数据以及程序。存储部53例如由闪存、R0M、RAM等构成。显示部54用于从控制部19接收图像数据，并根据所接收到的图像数据在显示画 面上显示图像。具体是，作为显示部54可采用IXD (Liquid Crystal Display 液晶显示 屏)或者有机EL (Electro Luminescence 电致发光)显示屏等。语音输出部55将来自控制部19的语音信号变换成声波，并向外部输出该声波。 具体是，语音输出部55具备接收器、扬声器、语音输出用连接器等。例如在便携式电话机1 中，在进行通话时使用接收器1，在通知电话呼入时使用扩音器。另外，还能够将耳机连接于 语音输出部55所具备的语音输出用连接器，通过耳机进行语音输出。语音输入部56将由外部输入的声波变换成作为电信号的语音信号，并向控制部19发送该语音信号。具体是，语音输入部56具备传声器。 操作部57根据用户对设在便携式电话机1所具备的框体3表面的操作键等输入 器件进行的操作，作成操作数据并向控制部19发送该操作数据。作为输入器件，除了按键 开关例如还有触屏等。无线部20将从控制部19接收到的发送数据调制成发送信号，然后通过天线部10 向外部发送调制后的发送信号，并且，将通过天线部10从外部接收的接收信号解调成接收 数据，然后向控制部19发送解调后的接收数据。另外，根据所使用的系统(频带)，可通过滤 波器对无线部20内部的电路进行选择或者通过开关进行切换，因此可在各通信系统中使 用便携式电话机1。开关部58根据控制部19的控制，来切换天线部10中的共振频率。天线部10用于向外部发送电波以及接收来自外部的电波。图2的(b)所示的天线控制部8对应无线部20、开关部58以及通信控制部59等 3个功能块。(天线装置的结构要素)
以下，根据图1说明天线装置50的结构要素。图1是表示本实施方式的天线装置50 的各部分的图，是从一个方向观察天线装置50时的侧视图。为了便于说明，在图1中，以箭头Pl的方向作为上方向。另外，在接下来的附图中， 对于与图1中说明的部件具有相同功能的部件付与相同符号，并且，除了特别情况，省略其 说明。首先，参照图1说明天线装置50的各部分。如该图所示，天线装置50由天线部10 和电路基板2构成。天线部10包括天线基座9和天线元件(第1天线元件、第2天线元件)11、12。如图1所示，在电路基板2的一端设有由电介材料形成的天线基座9，在天线基座 9的表面设有用于进行电波收发的天线元件11、12。电路基板2具备有用于对天线部10进行控制的天线控制部8。并且，在电路基板 2上还可以搭载用于实现便携式电话机1的各种功能的电路。天线控制部8中设有用于连接天线元件11、12和天线控制部8的由板簧端子构成 的天线连接部(连接部分)41、42。天线元件11、12由板状的导电性部件构成。天线元件11、12的线路从天线元件 11、12与天线连接部41、42的连接部分开始，沿着天线基座9的侧面向天线基座9的上方 延伸，直至天线基座9的顶面，并在天线基座9的顶面弯曲伸展。可对天线的形状、长度、宽 度、弯曲数等适当进行变更，关于与此相关的实施例，将在以下进行详细说明。另外，在假设天线元件11的共振频率为f、与f相对应的波长为λ时，相对于天线 元件11的电长度为λ/4时的λ，将天线接收部41、42之间的距离Wll设定成小于λ/15 的值。在本实施方式中，例示了天线元件11的线路长度大于天线元件12的线路长度时 的情况。由此，天线元件11的电长度大于天线元件12的电长度。(天线控制部的电路结构)
接下来，根据图4说明天线控制部8的电路结构。图4是表示电路控制部8的电路结构的概略模式图。 天线控制部8包括供电线路(第1供电径路、第2供电径路)13、匹配电路(阻抗匹 配电路)14、供电连接部(第1供电径路、第2供电径路)15a和15b、PIN 二极管(开关元件、 半导体元件)16、二极管控制电路17、信号线18、控制部19、无线部(供电部)20、扼流线圈 21、DC截流元件22以及天线连接部41和42。如图4所示，在天线控制部8中，天线元件11与天线连接部41相连接。并且，天 线连接部41与供电连接部15a相连接。供电连接部15a通过DC截流元件22和匹配电路14，与供电线路13的一端相连 接。供电线路13的另一端连接着无线部20，且将无线部20所供应的高频率电流传送到天 线元件侧。在此，DC截流元件22是用于防止直流电流进入无线部20的装置，其使高频率 电流通过，因此不会对天线控制部8的高频率特性造成影响。另外，在天线连接部41和DC截流元件22之间，设有PIN 二极管16。通过由连接 在天线连接部41和PIN 二极管16之间的二极管控制电路17施加控制电压，来切换PIN 二 极管16的导通和切断。此外，天线元件12与天线连接部42相连接。并且，天线连接部42与供电连接部 15b相连接。供电连接部15b通过DC截流元件22和匹配电路14，与供电线路13相连接。并 且，为了使PIN 二极管16具有电位差，连接有扼流线圈21。在此，由于扼流线圈21不传送 规定频率以上的高频率电流，因此不会对天线元件11的电路的高频率特性造成影响。无线部20与控制部19相连接。另外，控制部19和二极管控制电路17通过信号 线18相连接。控制部19的信号通过信号线18被传送到二极管控制电路17。在此，图3所示的开关部58由PIN 二极管16、二极管控制电路17构成。(关于二极管控制电路)
接下来，根据图5来详细说明二极管控制电路17。图5是表示二极管控制电路17的电 路结构的电路图。如图5所示，二极管控制电路17由用于调整流向PIN 二极管16的直流电流的电 阻23、用于截断高频率电流的扼流线圈24、用于进行高频率电流接地的DC截流元件25构 成。在信号线18上，电阻23以及扼流线圈24相串联连接，而DC截流元件25被并联连接。扼流线圈24和DC截流元件25用于向PIN 二极管16传送直流电流，并用于防止 高频率电流流入控制部19。在此，控制部19通过二极管控制电路17来控制施加于PIN 二极管16上的电压， 从而进行PIN 二极管16的切断/导通切换。S卩，根据控制部19的控制，向PIN二极管16施加规定值以上的顺方向电压时，PIN 二极管16成为导通状态。另外，根据在电阻23的两端发生的电压和电阻23的电阻值，能够控制流向PIN二 极管16的直流电流，PIN二极管16的动作特性根据流向PIN二极管16的直流电流量而定。 在此，根据在电阻23的两端发生的电压和电阻23的电阻值，通过欧姆定律，可算出流向PIN 二极管16的直流电流量。
相对而言，根据控制部19的控制，使施加于PIN二极管16的顺方向电压小于规定 值时，PIN 二极管16成为切断状态。为了使PIN 二极管16成为切断状态，控制部19可使 施加于PIN 二极管16的顺方向电压的电压值成为0V。(关于天线装置的动作) 以下，再次参照图4，并根据图6来说明天线装置50的动作。图6是表示本实施方式的 天线装置50的回波损耗特性的曲线图。回波损耗特性随着天线辐射中利用的辐射损失的增大而减小，因此，设计天线时 优选是尽量使该回波损耗特性减小。在图6中，实线是表示PIN 二极管16为导通状态时的回波损耗特性的曲线，虚线 是表示PIN二极管16为切断状态时的回波损耗特性的曲线。图6所示的实线、虚线曲线中， 向下凹陷的部分是进行共振的频率。如图6所示，通过本实施方式的天线装置50，在PIN 二极管16的导通/切断状态 下，可分别获得多个共振频率。在图6中，在PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11和12分别以共振频率Π、 f4进行动作。在此，由于天线元件12的电长度比天线元件11的短，因此，如图6所示，天线元件 12以比天线元件11进行动作时的频率fl更高的频率f4进行共振。另外，如图6所示，在PIN 二极管16为切断状态时，天线元件11和12分别以共振 频率f4、f3进行动作。S卩，随着PIN 二极管16从导通状态切换为切断状态，天线元件11的共振频率发生 箭头A所示的变化，从f 1变为f4。在此，f4为f 1的大致两倍。另外，随着PIN 二极管16从导通状态切换为切断状态，天线元件12的共振频率发 生箭头B所示的变化，从f2变为f3。在此，f3是比f2低的频率。(关于天线元件的动作原理)
以下，参照图4来说明PIN 二极管16分别为导通状态、切断状态时的天线元件11和12 的动作原理。(1.关于天线元件11) (i )导通状态的情况
导通状态的PIN 二极管16发挥作为具有微小电阻值的电阻元件的作用，因此，通过连 接供电连接部15a的两端，使天线元件11通过供电连接部15a与供电线路13相连接。因此，无线部20通过供电线路13向天线元件11提供规定的高频率电流。由此， 天线元件11作为共振频率为Π (Hz:赫兹)的1/4波长天线进行动作。假设此时的波长为 入1 (m)、光速为c (m/s) (N 3X108 (m/s))、天线元件11的全长为Ll (m)时，可通过以下 的数学式(1)、(2)，求出λ 1以及Li。λ l=c/f 1 (1) Ll=A 1/4 (2)
由于天线元件11的电长度比天线元件12的长，因此，如图6所示，天线元件11以比天 线元件12进行动作时的频率f2低的频率进行共振。另外，如上所述，天线元件11作为1/4波长天线进行动作时，在天线连接部41的电流分布为最大。(ii)切断状态的情况
切断状态的PIN 二极管16发挥作为具有非常大的电阻值以及非常小的电量值的电阻 元件的作用，由此切断供电连接部15a的两端，使天线元件11和供电线路13的连接成为切 断状态。

通过切断天线元件11的两端，天线元件11作为1/2波长天线进行动作，以电长度 为λ 4/2的频率f4进行共振。在此，天线元件11和12由导体构成，因此，具有与其面积、距离、介电常数定相应 的静电电容。另外，如果在规定范围内设置2个导体，在导体之间会因静电电容而发生电荷 移动。即，在天线元件11和12之间会发生电容耦合。为使发生电容耦合，优选是，相对于天线元件11的电长度为λ 1/4时的λ 1，使天 线连接部41和42之间的距离Wll成为λ 1/15以下。根据上述结构，在PIN 二极管16为切断状态时，在天线元件11和天线元件12之 间，因静电电容而发生电荷移动。以下，将天线元件11和天线元件12之间因静电电容而发 生电荷移动的状态称为“天线元件11和天线元件12之间电耦合的状态”。天线元件11和天线元件12之间电耦合时，由无线部20向供电连接部15b提供高 频率电流，因此，天线元件11通过天线连接部41和42之间的静电电容所致的电荷移动，可 接收该高频率电流提供。在此，假设与f4相对应的波长为λ 4时，可通过以下的数学式(3)、(4)表示fl、 f4、λ 1、λ 4之间的关系。λ 4=c/f4 (3)
Ll=A 4/2= (2X λ 4)/4 (4)
在此，由于数学式(2)的左侧和数学式(3)的左侧均为“Li”，因此可推导出数学式(5)。λ 1=2Χ λ 4 (5)
艮口，根据数学式(5)，λ 4的长度为λ 1的一半。另外，将数学式(5)代入数学式(1)、数学式(3)的变形式，可获得以下的数学式 (6)。f4=c/λ 4=2Xe/λ 1=2Xfl (6)
即，根据数学式(6)，f4是Π的2倍频率。以上的数学式(1) (6)所揭示的关系，实际上因存在一些误差，有时无法满足严 密意义上的等式。作为上述误差的原因，例如与天线元件11相电耦合的天线元件12的长度 多少会造成一些影响，另外，还可以举出具有频率特性的匹配电路14所造成的影响等。因 此，严密地说，f4的频率无法成为f2的2倍的情况较多。(2.关于天线元件12) (i )导通状态的情况
如上所述，天线元件12的电长度比天线元件11的短，因此，如图6所示，天线元件12 以比天线元件11进行动作时的频率fl更高的频率进行共振。此时，天线元件12作为1/4波长天线进行动作。另外，当天线元件11如上所述作 为1/4波长天线进行动作时，在天线连接部41的电流分布为最大。
(ii)切断状态的情况
无论PIN 二极管16处于导通状态还是切断状态，天线元件12均作为1/4波长天线进 行动作。但 是，在此，如果天线元件11和天线元件12之间的距离在规定范围之内，天线元 件12和天线元件11之间就会发生电耦合，共振频率将发生变化。具体是，如上所述，如果天线连接部41和天线连接部42之间的距离在λ 1/15以 内，天线元件12和天线元件11之间将发生电耦合。由此，天线元件12和天线元件11之间发生电耦合，从而天线元件12的电长度增长。其结果，天线元件12以低于f2的频率f3进行共振。(天线装置的实施例)
接下来，根据图7 图14，说明在本实施方式的天线装置50中，对天线元件11的长度 Ll采用定值，而使天线元件12的长度L2发生变化时的实施例1 6。图7是从另一个方向观察本实施方式的天线装置时的侧视图，是显示天线装置的 一实施例的图。图8是表示匹配电路14的电路结构的一个例子的电路图。另外，图9 图 14分别是表示实施例1 6的天线装置50的回波损耗特性的曲线图。说明图7时，假设箭头P21所指方向为天线基座9的背面方向，箭头P22所指方向 为天线基座9的正面方向、箭头P23所指方向为天线基座9的顶面方向。在实施例1 6中，如图7所示，电路基板2的厚度为0.8mm、长边方向(箭头P21 的方向)的长度为105mm、短边方向的长度为42mm。另外，天线基座9的高度为6mm。此外，在实施例1 6中，如图7所示，天线元件11由6个直线部分Klla Kllf 构成。关于直线部分Klla Kllf的结构，从作为天线元件11的先端的直线部分Klla起， 至与作为天线元件11的根部的天线连接部41相连接的直线部分Kllf为止，各直线部分串 联连接。如图7所示，直线部分Klla Kllf被设置在天线基座9的顶面，并且，除了直线 部分Klld以外，相连接的两个直线部分所构成的角为直角。而直线部分Kllc和直线部分 Klld所构成的角、直线部分Klld和直线部分Klle所构成的角大致为120°。此外，图7中虽然未显示被遮挡在天线基座9背面的部分，但是，直线部分Kllf被 设置在天线基座9的背面，即，直线部分Klle和天线连接部42 (未图示)之间。另夕卜，直线部分1(113 1(11€的长度分别是8111111、7111111、19111111、8111111、15111111、6111111。因此， 天线元件11的全体长度Ll为Ll=8+7+19+8+15+6=63mm。而天线元件12包括4个直线部分K12a K12d。关于直线部分K12a K12d的结 构，从作为天线元件12的先端的直线部分K12a起，至与作为天线元件12的根部的天线连 接部42相连接的直线部分K12d为止，各直线部分串联连接。直线部分K12d被设置在天线基座9的背面，即，直线部分K12c和天线连接部42 之间。另外，直线部分K12c被设置在天线基座9的顶面，并与设置在天线基座9背面的直 线部分K12b相连接。直线部分K12a、K12b被设置在天线基座9的正面，直线部分K12a和K12b构成直 角的L字形状。
另外，直线部分K12b、K12c以及K12d的长度分别是lmm、7mm以及6mm。在以下的 各实施例中，通过变更直线部分K12a的长度来调整长度L2。此外，在图7中，为了清楚表示图面布局，省略了天线装置50的电路结构中的一部 分。 接下来，根据图8说明匹配电路14的电路结构。如图8所示，在匹配电路14中， 相对于供电线路13并联设置有芯片线圈28。设在匹配电路14中的芯片线圈28是3. 3nH 的线圈。此夕卜，天线元件11和12的供电连接部15a和15b的宽度为1.5mm。其中，芯片线 圈28也可以兼备扼流线圈21的功能。以下，根据图9 图14来说明各实施例。在图9 图14中，实线是表示PIN 二极 管16导通状态时的回波损耗特性的曲线，虚线是表示PIN 二极管16切断状态时的回波损 耗特性的曲线。[实施例 1. L2=40mm (fl f2 N 4 5)] 关于实施例1，参照图9进行说明。在实施例1中，L2被调整成40mm。S卩，直线部分K12a的长度为26mm。如图9所 示，PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11、12的共振频率fl、f2之比大致为4 5。另外，如图9所示，PIN 二极管16为切断状态时，天线元件12的共振频率f3变化 到稍微低于f2的频域。天线元件12的共振频率f4成为Π的大致2倍，而由于f4时的共 振较弱，因此辐射损耗也较小。其结果，通过2个天线元件可获得4个共振频率。[实施例 2. L2=35mm (fl f2 N 3 4)] 关于实施例2，参照图10进行说明。在实施例2中，L2被调整成35mm。S卩，直线部分K12a的长度为21mm。如图10所 示，PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11、12的共振频率fl、f2之差略大于实施例1 的情况。另外，如图10所示，PIN 二极管16为切断状态时，天线元件12的共振频率f3变 化到稍微低于f2的频域，并能获得更强的共振。并且，天线元件12的共振频率f4成为fl的大致2倍，与实施例1同样，由于f4 时的共振较弱，因此辐射损耗也较小。其结果，通过2个天线元件可获得4个共振频率。[实施例 3 :L2=30mm (fl f2 N 2 3)] 关于实施例3，参照图11进行说明。在实施例3中，L2被调整成30mm。S卩，直线部分K12a的长度为16mm。如图11所 示，PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11、12的共振频率fl、f2之差更大于上述各实 施例的情况。另外，如图11所示，PIN 二极管16为切断状态时，天线元件12的共振频率f3变 化到低于f2的频域。并且，相比于上述各实施例的情况，变化幅度较大。并且，天线元件12的共振频率f4成为fl的大致2倍，与上述各实施例同样，由于 f4时的共振较弱，因此辐射损耗也较小。其结果，通过2个天线元件可获得4个共振频率。
[实施例 4 :L2=25mm (fl f2 N 1 2)] 关于实施例4，参照图12进行说明。在实施例4中，L2被调整成25mm。即，直线部分K12a的长度为11mm。如图12所 示，当PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11、12的共振频率fl、f2之比大致为1 2。另外，如图12所示，PIN 二极管16为切断状态时的天线元件12的共振频率f3和 f2之差大于上述各实施例的情况。并且，与上述各实施例的情况相比，f4时的共振较强，能够获得良好的回波损耗特 性，因此辐射损耗也变大。在实施例4中，通过2个天线元件获得4个共振频率，并且可获得良好的天线特 性。[实施例 5 :L2=20mm (Π f2 N 5 11)] 关于实施例5，参照图13进行说明。在实施例5中，L2被调整成20mm。即，直线部分K12a的长度为6mm。如图13所 示，PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11、12的共振频率fl、f2之差大于实施例4的 情况。另外，如图13所示，PIN 二极管16为切断状态时的天线元件12的共振频率f3和 f2之差大于实施例4的情况。天线元件12的共振频率f4成为f 1的大致2倍，并且，相比于实施例4的情况，f4 时的共振较强，回波损耗特性也良好，因此，辐射损耗也变大。如上所述，在实施例5中，通过2个天线元件可获得4个共振频率，并能够获得良 好的天线特性。[实施例 6 :L2=15mm (fl f2 N 1 3)] 关于实施例6，参照图14进行说明。在实施例6中，L2被调整成15mm。即，直线部分K12a的长度为1mm。如图14所 示，PIN 二极管16为导通状态时，相比于上述各实施例的情况，天线元件11、12的共振频率 fl、f2之差更大。另外，如图14所示，PIN 二极管16为切断状态时的天线元件11的共振频率f4变 化到与f2大致相同的频域。此外，f4的共振频域比f2的更广，并且回波损耗特性也更良 好。而天线元件11的共振频率f3变化到大幅低于f2的频域。如上所述，在实施例6中，通过2个天线元件可获得4个共振频率，并且可获得良 好的天线特性。(实施例1 6的总结)
通过以上的分析可看出在f 1为f2的大致1/2且PIN 二极管16为切断状态时可获得 最良好的回波损耗特性的倾向。(进一步的分析)
接下来，根据图15 图18，并参照在以上分析中显示出良好的回波损耗特性的实施例 4，就天线连接部41和天线连接部42相远离的情况下的结构进行分析。(分析例1)首先，根据图15以及图16，说明作为分析例1的天线装置50。图15以及图16表示分 别从不同的方向观察本分析例的天线装置50时的侧视图。如图所示，在分析例1的天线装置50中，使天线连接部41和天线连接部42之间 的距离大于实施例4的情况，并且，与实施例4同样，通过适宜调整天线元件11、12的布局 和匹配 ，使得频率fl、f2的比值在PIN 二极管16为导通状态时成为fl f2 N 1 2。如图15以及图16所示，天线装置50具备有交流电源40。交流电源40与图1所 示的天线装置50中的无线部20具有相同的功能。如图中所示，天线连接部41和交流电源40之间通过供电连接部15a相连接，并 且，天线连接部42和交流电源40之间通过供电连接部15b相连接。在PIN 二极管16附近 设有3. 3nH的匹配用芯片线圈45和IOOOpF的DC截流元件46。在此，芯片线圈45兼备可 传送直流电流的扼流线圈的功能。另外，作为设在天线连接部42的匹配用芯片线圈49，使 用3. 3nH的线圈。以下，通过对比实施例4的结构和本探分析例的结构的相同与不同之处，就天线 部10进行详细说明。在此，为了便于说明，在天线基座9上，将设有天线连接部42的一端称为T2端，将 另一端称为Tl端。另外，箭头P25所指的方向为天线基座9的顶面，箭头P24所指的方向 为天线基座9的背面。以下，参照图15以及图16进行说明。在此，天线元件11、12的宽度仍为1. 5mm。并且，天线元件12的形状、长度L2与实施例4相同，天线连接部42的位置也无变 化。但是，与实施例4相比，在本分析例的结构中，天线连接部41和天线连接部42之 间的距离变大，两者的距离从3mm变更为23mm。即，与实施例4相比，天线连接部41变更到更靠近Tl端侧的位置，通过该变更，天 线连接部41和Tl端之间的距离变得更短。天线连接部41和Tl端之间的距离为17. 5mm。因此，在本分析例中，通过对天线元件11的形状进行如下变更，来补充因天线连 接部41和Tl端之间的距离缩小而变短的天线元件11的长度，以及确保电气长度。即，在本分析例中，天线元件11在天线基座9的顶面从天线连接部41的上部沿着 箭头P27的方向以“之”字形折曲延伸至Tl端，并在天线基座9的Tl端折曲成“二”形，然 后继续向天线基座9的背面延伸。换言之，在天线基座9上，相对于天线连接部41，天线元件11的天线布局图被配置 在更靠近Tl的一侧。更详细地说，在天线基座9的顶面，天线元件11的“之”字形折曲的部分均构成直 角，天线布局图中的缝隙均为1mm。另外，在天线基座9的Tl端，在与天线基座9的顶面距 离6mm的位置进行折曲。并且，在天线基座9的背面，从Tl端延伸出的天线元件11的长度 为 17. 5mmο接下来，根据图17来说明分析例1的天线装置50的回波损耗特性。如图17所示，与上述同样，PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11、12的频率 fl、f2 之比为 Π f2 N 1 2。在此，PIN 二极管16为切断状态时，天线元件11的频率f3基本上与f2没有差距。另外，在此情况下，天线元件12不具有共振频带。S卩，在图17所示的曲线图中，不会出现如 在图12中见到的天线元件12的共振频率f4。fl大致为930MHz，因此，fl的波长λ 1 = 323mm。天线连接部41和天线连接部42 之间的距离为23mm，因此该距离略大于λ 1/15 N 21. 5mm。由此，在天线基座9上，相对于天线连接部41，在将天线元件11的天线布局图配置 在更靠近Tl端的一侧的情况下，为了使天线元件11、12之间发生电耦合，优先是天线连接 部41、42之间的距离为λ 1/15以下。(分析例2)
以下，根据图18，说明作为分析例2的天线装置50。图18是表示本分析例的天线装置 50的侧视图。如图18所示，分析例2的天线装置50其结构相当于通过使分析例1中的天线装 置50的天线元件11的布局图在天线基座9的顶面上向Τ2端侧突出，并使天线基座9的背 面的天线元件11的长度缩短而获得的结构。更具体地说，使天线元件11的布局图在天线基座9的顶面上向Τ2端侧突出了 8mm。并且，使天线基座9的背面的天线元件11的长度变更为4mm。在本分析例的结构中，如果使PIN 二极管16成为切断状态，就能够获得f3、f4的 共振。如上所述，通过使天线元件11的布局图成为在天线基座9的顶面上向T2端侧突出 的形状，有时可获得f3、f4的共振。(分析例3)
以下，分析天线装置50的变形例使天线连接部41、42之间的距离大于λ 1/15，并且 在天线基座9上，相对于天线连接部41，将天线元件11的天线布局图配置在更为靠近Tl端 侧的结构。在具有上述结构的天线装置50中，通过延长天线元件12的先端，使得天线元件12 比上述各分析例的情况更靠近天线元件11侧时，如果PIN 二极管16为切断状态，有时可获 得f3、f4的共振。S卩，在本分析例的天线装置50中，PIN 二极管16为导通状态时，fl和f2的比值将 小于2，但即使在上述结构中，PIN 二极管16为切断状态时，有时也可获得f3、f4的共振。根据以上的分析，如果是通过适宜调整天线元件的配置、天线元件的形状等，而使 天线元件11和天线元件12在一定程度上相互接近的结构，就能够使天线元件11和天线元 件12发生电耦合。由此，本发明的效果在于，在切断状态下可通过天线元件11、12获得共振频率f3、 f4。(在便携式电话机中的应用例)
以下，根据图19来说明将上述天线装置50应用于便携式电话机1的通信时的处理流 程。图19是表示在天线装置50中切换共振频率的处理的流程图。以下，举例说明当便携 式电话机1接收到包含频率指定信息的电波时如何进行处理，在此，频率指定信息是用于 指定以规定频率进行通信的信息。在此，频率指定信息例如可以是用于对特定的频率进行指定的信息，其只要是能 够特定出应该使用的频率的信息即可。以下，作为一个例子，假设频率指定信息是用于指定图6所示的Π、f2、f3、f4中的任何一个的信息。(处理流程)
首先，当通过天线部10接收到包含有就使用频率f 1 f4中的某一个进行指定的频率 指定信息的电波时(S11)，由无线部20对接收到的电波进行解调，生成包含频率指定信息 的接收数据(S12)。
无线部20将生成的接收数据发送给控制部19时，控制部19根据接收数据所包含 的频率指定信息，判断应该使用频率Π f4中的哪一个频域(S13)。然后，控制部19根据该判断结果所示的应使用的频域，向无线部20通知应使用的 频域等为了进行适当形式的通信所需的信息，并向开关部58输出控制信号，以控制PIN 二 极管16的导通/切断。S卩，如果应使用的频带是fl或者f2(S13为“fl或者f2”)，控制部19就向PIN 二 极管16施加规定值以上的顺方向电压，使PIN 二极管16成为导通状态(S14)。由此，天线 部10以共振频率Π、f2进行动作(S15)，便携式电话机1便能够以共振频率fl或者f2进 行通信。相反，如果应使用的频带是f3或者f4(S13为“f3或者f4”)，控制部19则使施加 在PIN 二极管16上的顺方向电压成为规定值以下，使PIN 二极管16成为切断状态(S16)。 由此，天线部10以共振频率f3、f4进行动作(S17)，便携式电话机1便能够以共振频率f3 或者f4进行通信。(变形例)
以下，说明在天线装置50中切换共振频率的处理的变形例。频率指定信息并不限定于被包含在所接收的电波中。例如，还可以在与特定的通 信应用程序相对应的存储部53中存储频率指定信息，然后由控制部19根据要执行的应用 程序，从存储部53中读取与该应用程序相对应的频率指定信息，并根据读取到的频率指定 信息，进行图19所示的通信处理。接下来，例举控制部19执行用于特定便携式电话机1的位置信息的GPS (global positioning system 全球定位系统)应用程序的情况来进行说明。首先，通过操作部57接收由用户进行的用于起动GPS应用程序的操作。控制部19 根据该用于起动GPS应用程序的操作，读取以及起动存储部53中存储的GPS应用程序，并 读取频率指定信息。此时，控制部19执行上述S13 S17的处理，形成能够以规定频带进行通信的状 态。然后，控制部19进行基于GPS应用程序的通信，并根据进行通信所获得的信息，算出位 置信息，并在显示部54上显示算出的位置信息。例如，控制部19根据所读取到的频率指定信息，特定出用于GPS应用程序进行通 信的频带。在此，如果GPS应用程序所使用的频带是f3，控制部19就按S13、S16、S17的顺 序进行处理，使天线部10以共振频率f3进行动作。如上所述，可对天线部10进行控制，使其适合特定的通信应用程中使用的频带。S卩，接收到包含频率指定信息的电波之后，天线部10可以先不开始进行动作，而 是首先对天线部10进行控制，使其能够在特定频域进行通信，然后再开始发送以及接收电 波，从而进行通信。
在此，由控制部19执行的通信应用程序并不限于GPS应用程序，此外还可以是无 线LAN (Local Area Network 局域网)、电视广播、蓝牙(Bluetooth ；注册商标)等的通信应 用程序。 通过控制天线部10使得能够在特定频域进行通信，然后开始进行电波的发送以 及接收的这种方法并不限于执行上述通信应用程时，也可以应用于执行语音通话或者数据 通信的处理。在进行语音通话时，如果用户按压了设在便携式电话机1的操作部57上的通话 开始按键(未图示)，就由控制部19进行如图19所示的通信处理，并开始信息收发处理。另 夕卜，如果检测出用户进行了电话号码输入操作，由控制部19通过对该输入的电话号码所使 用的频率进行特定来进行如图19所示的通信处理，并开始信息收发处理。在进行数据通信时，如果用户按压了设在便携式电话机1的操作部57上的数据取 得按键(未图示)，就控制部19进行如图19所示的通信处理，并对天线部10进行控制，其后 开始信息收发。另外，天线部50的应用并不限于便携式电话机1，也可以应用于其他的无线通 信设备，即无线终端。具体是，例如天线装置50可应用于个人电脑、基站、PDA (Personal Digital Assistant 个人数字助理)、游戏机等。(在通信系统中的应用)
以下，说明将本实施方式的天线装置50应用于各通信系统中的实施例。S卩，以下将说 明将天线装置50应用于各无线通信方式中采用的频带的实施例。(实施例7)
首先，根据图20、图21以及图22，来说明将天线元件11、12的频率应用于采用GSM (Global System for Mobile Communications 全球移动通信系统)频带、PCS (Personal Communication Service 个人通信服务)、W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址)频带的通信系统时的情况。在此例中将具体说明，PIN 二极管16为 导通状态时，使天线元件11、12的共振频率分别应用于GSM频带、PCS频带，而在PIN 二极 管16为切断状态时，使天线元件11、12的共振频率分别应用于W-CDMA方式的频带I、频带 XI的情况。图20是表示本实施方式的天线装置50的一实施例的侧视图。在图20的说明中， 以箭头P31的方向作为天线基座9的顶面方向，以箭头P32的方向作为天线基座9的正面 方向。(天线元件以及天线基座的结构)
天线元件11、12由板状的导电性部件构成，其宽度为1.5mm。另外，天线基座9由介电 常数为2左右的电介质构成。在本实施例中，如图20所示，天线元件11、12被设在天线基座上。天线元件11包括6个直线部分K21a K21f。另夕卜，在本实施例中，直线部分K21a K21f长度分别为12mm、7mm、20mm、8mm、 15mm、6mm。因此，天线元件 11 的全长 Ll 为 Ll=12+7+20+8+15+6=68mm。关于其他特征点，与图7所示的天线元件11相同，因此省略其说明。而天线元件12包括3个直线部分K22a K22c。关于直线部分K22a K22c的结构，从作为天线元件12的先端的直线部分K22a起，至与作为天线元件12的根部的天线连 接部42相连接的直线部分K22c，各部分串联连接。直线部分K22c被配置在天线基座9的正面，即，直线部分K22和天线连接部42之 间。直线部分K22a、K22b被配置在天线基座9的顶面，直线部分22a和22b直角连接 构成“L”字形状。另外，直线部分K22a、K22b以及K22c的长度分别为14mm、7mm以及6mm。因此，天 线元件12的全长L2为L2=14+7+6=27mm。(电路的结构)
接下来，说明本实施方式的天线控制部8的电路结构。首先说明匹配电路14的结构。图21是表示匹配电路14的电路结构的一个例子 的电路图。如图21所示，作为匹配电路14采用了具备有芯片线圈26和芯片电容器27的电 路。芯片线圈26相对于供电线路13并联，而芯片电容器27与供电线路13串联。另外，作为芯片线圈26使用4. 3nH的芯片线圈。作为芯片电容器27使用5. OpF 的芯片电容器。根据上述结构，匹配电路14的芯片线圈26兼备图1中扼流线圈21的可传送直流 电流的功能，并且，匹配电路14的芯片电容器27兼备图1中DC切断器22的截断直流电流 的功能。短路部15a、15b包括基板上的导电性图案和板簧。在二极管控制电路17中，使用了 1ΚΩ的电阻器23、100nH的扼流线圈24、1000pF 的DC截流元件25。在使PIN 二极管16成为导通状态时，控制部19向二极管控制电路17以及PIN 二 极管16施加3V的顺方向电压。在此，在导通状态下，假设在PIN 二极管16中发生0. 8V的电位降时，由于在电阻 器23的两端出现2. 2V的电位降，根据欧姆定律，PIN 二极管16中流过2. 2mA的直流电流。 另外，供电线路的宽度为1. 5mm。(回波损耗特性)
以下，根据图22，说明具有上述结构的天线装置50的回波损耗特性。图22是表示本实 施例的天线装置50的回波损耗特性的曲线图。在该图中，实线表示PIN 二极管16为导通状态时的回波损耗特性，虚线表示PIN 二极管16为切断状态时的回波损耗特性。如图22所示，在PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11以GSM频带(fl)进行 共振，天线元件12以PCS频带(f2)进行共振。在此，fl为900MHz，f2为1920MHz。在此，本实施例中的天线元件11、12的长度L1、L2和共振频率fl、f2和波长λ 1、 λ 2具有以下的关系。首先，天线元件11作为1/4波长天线进行动作，因此，λ l/4=c/4fl N 83mm。 根据上述数学式(1)，L1=X 1/4，但是Ll=68mm。但严密地说，Ll= λ 1/4不成立。另夕卜，由于天线元件11作为1/4波长天线进行动作，因此，λ 2/4=c/4fl N 39mm。
根据上述数学式(1)，1^2=人2/4，但是1^2=27讓。但严密的说，L2= λ 2/4不成立。如上所述，Ll= λ 1/4和L2= λ 21/4在严密意义上无法成立的原因是由电介质构成 的天线基座9所致的波长缩短效果，以及匹配电路14的特性所造成的影响。如图22所示，在PIN 二极管16为切断状态时，天线元件11以W-CDMA方式的频带 I (f4:2000MHz)进行共振，而天线元件12以W-CDMA方式的频带XI (f3:1480MHz)进行共 振。 如上所述，随着PIN 二极管16从导通状态切换为切断状态，天线元件11的共振频 率发生如箭头C所示的变化，S卩，从Π成为f4。在此，f4是Π的大致2倍。由此，天线元 件11的共振频率从GSM频带变化为W-CDMA方式的频带I。另外，随着PIN 二极管16从导通状态切换为切断状态，天线元件12的共振频率发 生如箭头D所示的变化，S卩，从f2成为f3。在此，f3是比f2低的频率。由此，天线元件12 的共振频率从PCS频带变化为W-CDMA方式的频带XI。(效果)
如上所述，通过切换PIN 二极管16的导通/切断状态，可共计获得4种共振频率，并 且，该4种共振频率可应用于使用GSM方式、W-CDMA方式(频带I以及频带XI)、PCS方式的 3种通信系统中(4种通信频域)。(实施例8)
接下来，根据图23、图24以及图25，说明使天线元件11、12的共振频率应用于使用GSM 频带、GPS频带、PCS频带的通信系统的情况。在此例中具体说明，在PIN 二极管16为导通 状态时，将天线元件11、12的共振频率分别应用于GSM频带、PCS频带，而在PIN 二极管16 为切断状态时，将天线元件12的共振频率应用于GPS频带的情况。图23是表示本实施方式的天线装置50的一实施例的侧视图。在说明图23时，以 箭头P41的方向作为天线基座9的顶面方向，以箭头42的方向作为天线基座9的正面方向。(天线元件的结构)
天线元件11包括6个直线部分K31a K31f。在本实施例中，直线部分K3Ia K31 f的长度分别是9mm、7mm、21mm、8mm、14mm、 6匪。因此，天线元件11的全长Ll为Ll=9+7+21+8+14+6=65mm。关于其他特征点，与图7所示的天线元件11相同，因此省略其说明。而天线元件12包括4个直线部分K32a K32c。在本实施例中，直线部分K32a、K32b以及K32c的长度分别是13mm、7mm以及6mm。 因此,天线元件12的全长L2为L2=13+7+6=26mm。关于其他特征点，与图20所示的天线元件12相同，因此省略其说明。(电路的结构)
接下来，说明本实施方式的天线控制部8的电路结构。首先参照图24来说明匹配电路14的结构。图24是表示匹配电路14的电路结构 的一个例子的电路图。如图24所示，在此使用具备有相对于供电线路13并联连接的芯片线圈28的匹配 电路14。作为芯片线圈28，使用3. 3nH的线圈。其中，通过将匹配电路14的芯片线圈28 配置在相比DC截流元件22更接近天线侧的位置，能够使得兼备图1中的扼流线圈21的可传送直流电流的功能。另外，作为DC截流元件22，使用IOOOpF的截流元件。匹配电路14以及DC截流元件22之外的结构与图20中的结构相同，因此省略其 说明。(回波损耗特性) 以下，根据图25，说明具有上述结构的天线装置50的回波损耗特性。图25是表示本实 施例的天线装置50的回波损耗特性的曲线图。在该图中，实线表示PIN 二极管16为导通状态时的回波损耗特性，虚线表示PIN 二极管16为切断状态时的回波损耗特性。如图22所示，在PIN 二极管16为导通状态时，天线元件11以GSM频带(fl)进行 共振，天线元件12以PCS频带(f2)进行共振。如图25所示，在PIN 二极管16为切断状态时，天线元件12以GPS频带(f3)进行 共振。此时，天线元件11在2150MHz附近(f4)进行共振，但是，在该频带附近并不存在可 利用的通信系统。因此，天线元件11并不参与通信。如上所述，随着PIN 二极管16从导通状态切换为切断状态，天线元件11的共振频 率发生如箭头E所示的变化，即，从f 1成为f4。在此，f4是f 1的大致2倍。由此，天线元件11的共振频率从GSM频带变化到不存在通信系统的频域。另外，随着PIN 二极管16从导通状态切换为切断状态，天线元件12的共振频率发 生如箭头F所示的变化，S卩，从f2成为f3。在此，f3是比f2低的频率域。由此，天线元件 12的共振频率从PCS频带变化为GPS频带。(效果)
如上所述，通过切换PIN 二极管16的导通/切断状态，可共计获得4种共振频率，并能 够将其中3种共振频率应用于GSM方式、GPS方式、PCS方式的3种通信系统。(变形例)
如上所述，通过变更天线元件11、12的尺寸、配置或者通过变更匹配电路14的结构等 要素，能够分别在PIN 二极管16为导通状态以及切断状态时，调整天线元件11、12的共振频率。根据本实施方式，天线元件11、12在PIN 二极管16为导通/切断状态下分别能够 获得2种共振频率。即，通过2个天线元件共计能够获得4种共振频率。因此，能够减少天 线元件个数以及实现电路结构的小型化。另外，可应用的通信系统并不限于GSM、GPS、PCS、W_CDMA。通过调整天线元件11、 12的尺寸、配置或者整匹配电路14的结构等，能够应用于所希望的通信系统。S卩，上述实施例7说明了在天线装置50中使得在PIN 二极管16为导通/切断状 态时所获得的4种共振频率全部应用于规定的通信系统的例子。另外，上述实施例8说明 了在天线装置50中使得在PIN 二极管16为导通/切断状态时所获得的4种共振频率中的 3种共振频率应用于规定的通信系统的例子。如上所述，在天线装置50中，能够使获得的多个共振频率的一部分或者全部应用 于规定的通信系统。在本实施方式中，作为开关使用了 PIN 二极管16，但并不限定于此，例如，还可以使用FET或者SPDT (Single Pole Double Throw 单刀双掷)等开关切换单元。另外，在以上的 例子中说明了为了使2个天线元件11、12作为1/4波长天线进行 动作，而形成近似“L”字形的天线的情况。但是，并不限定于此，天线元件11、12也可以是 近似“F”字形的天线等其他形状的天线。并且，通过切换PIN 二极管16的导通/切断状态，可由2个天线元件11、12获得4 种共振频率，此外，也可通过采用具有能够激起递增波的形状的天线，获得比4种更多的共 振频率。另外，为了使2个天线元件11、12以不同的频率进行共振，对两者设定了不同长 度，但并不限定于此，也可以采用相同的长度。在此情况下，例如在PIN 二极管16为导通状态时，由于天线元件11、12以相 同的频率进行共振，因此能够使天线元件11、12作为可获得偏振分集(Polarization diversty)效果的天线进行动作。相反，在PIN 二极管16为切断状态时，天线元件11、12则 以不同的频率进行共振，因此可以将天线元件11、12应用于利用2个频带的通信系统。此外，天线元件11、12分别通过供电连接部15a、15b接收来自供电线路13的供 电，但并不限定于此，天线元件11、12也可以分别从不同的供电线路接收供电。另外，在使PIN 二极管16成为切断状态时，优选是向PIN 二极管16施加逆方向电 压。其理由如下。首先，辐射发送波时，有时会有非意图性的较大高频电流流向PIN二极管16。即使 施加于PIN二极管16的顺方向电压为0，在此情况下，如果有非意图性的较大高频率电流流 向PIN 二极管16，就有可能使PIN 二极管16成为导通状态。另外，在如上述非意图性的情况下，如果PIN 二极管16成为导通状态，可能无法在 天线/电路中实现所希望的特性以及符合设计的特性。并且，如果PIN 二极管以上述形式被切换成导通状态，由于PIN 二极管16的非线 性特性，将导致高次谐波畸变增大，从而在辐射发送波时，可能会发生2次谐波、3次谐波等 不需要的辐射。对此，通过向PIN二极管16施加逆方向的电压，能够确定偏压，从而能够防止二极 管因感应电位等而成为导通状态。此外，在PIN 二极管16为导通状态的期间内辐射发送波时，优选是向PIN 二极管 16提供与辐射的发送波的发送电力大小成比例的电流。由此，能够抑制PIN 二极管16的非 线性所致的高次谐波畸变。例如具体是，在通过传送2 3mA的直流电流来使PIN 二极管16成为导通状态的 情况下，PIN 二极管16的动作特性成为非线性，从而导致高次谐波畸变增大。而辐射发送 波时的发送电力越大，就越容易发生2次谐波或3次谐波等不需要的辐射。相对而言，在通过传送IOmA的直流电流来使PIN 二极管16成为导通状态的情况 下，PIN 二极管16的动作特性成为线形，从而能够抑制高次谐波畸变。以下，根据图26说明用于对提供给PIN 二极管16的直流电流进行控制的二极管 控制电路(直流电流提供单元)170的例子。图26是表示二极管控制电路17的电路结构的 变形例的电路图。图26所示的二极管控制电路170区别于图5所示的二极管控制电路17之处在于其中设有相对于电阻23并联的电阻47。其他结构与图5的结构相同，因此省略其说明。由于二极管控制电路170中设有电阻47，因此，电阻23和电阻47的总电阻48小 于电阻23。从而，能够使流向PIN 二极管16的直流电流成为大于只设有电阻23时的情况。

另外，电阻47可具备导通/切断状态根据发送电力的大小而切换的开关(未图 示)，从而能够通过开关来控制流向PIN 二极管16的直流电流的大小。另外，在二极管控制电路170的结构中，还可以相对于电阻23并联配置多个具备 有开关的电阻，其中，该开关的导通/切断状态根据发送电力的大小而切换。在采用这种结 构的情况下，在所配置的电阻中，由于开关的导通/切断根据发送电力的大小而切换，因此 能够自由调整流向PIN 二极管16的直流电流的大小。(实施方式2)
以下，参照图27 图29来说明本发明的天线装置的其他实施方式。在本实施方式 中，就可根据PIN 二极管16的导通/切断状态的切换来调整匹配电路的阻抗匹配的情况进 行说明。作为一例，以下将说明一种能够通过上述调整功能来使共振频率应用于采用GSM 频带、GPS频带、DCS频带(Digital Cellular System 数字蜂窝系统用频带)、PCS频带、 W-CDMA频带、ISM频带(Industry-Science-Medical 工科医用频带)等6种频域的各系统 的天线装置。(关于天线装置的电路结构)
接下来，参照图27来说明本实施方式的天线装置500的电路结构。图27是表示天线 装置500的电路结构的概略模式图。为了便于说明，对于与上述实施方式中说明的部件具有相同功能的部件付与相同 的符号，并省略其说明。接下来，就图4所示的天线装置50与图27所示的天线装置500的不同之处进行 说明。在图27所示的天线装置500中，匹配电路(阻抗匹配电路)141的内部结构与上述 实施方式有较大的不同，并且，通过信号线30来连接控制部19和匹配电路141的这一点也 与图4所示的天线装置50不同。其他结构与上述说明的内容相同，因此省略其说明。(关于匹配电路)
以下，参照图28来说明本实施方式的匹配电路141。图28是表示本实施方式的匹配电 路141的电路结构的电路图。如图28所示，匹配电路141包括二极管控制电路29、可变电抗元件34、芯片线圈 37。二极管控制电路29包括电阻31、扼流线圈32以及DC截流元件33。如图28所示，二极管控制电路29与信号线30相连接。并且，二极管控制电路29 还与可变电抗元件34相连接。另外，在二极管控制电路29内，在信号线30上，从控制部19侧开始按顺序串联连 接有电阻31和扼流线圈32，而DC截流元件33与信号线30并联连接。可变电抗元件34具备PIN 二极管35以及芯片电容器36。另外，可变电抗元件34 与二极管控制电路29相连接的同时与供电线路13并联连接。
此外，在可变电抗元件34内，二极管控制电路29连接于PIN 二极管35的阳极侧。 更具体是，二极管控制电路29的扼流线圈32被连接在可变电抗元件34的PIN 二极管35 的阳极侧和芯片电容器36之间。另外，芯片线圈37与供电线路13并联连接。(关于天线装置的动作)
如上所述，通过由控制部19控制施加于二极管控制电路17以及PIN 二极管16的电压 来切换PIN 二极管16的导通/切断。在本实施方式中，在切换PIN 二极管16的导通/切 断状态的同时，控制部19还通过信号线30向匹配电路141发送控制信号，从而调整匹配电 路141的阻抗匹配。更具体地说，控制部19通过向匹配电路141的二极管控制电路29发送控制信号 来调节流向PIN 二极管35的电流，并通过切换PIN 二极管35的导通/切断状态来调整阻 抗匹配。由此，能够获得如图29所示的回波损耗特性。图29是表示本实施方式的天线装 置500的回波损耗特性的曲线图。如图29所示，在天线装置500中，通过由控制部19对PIN 二极管16的导通/切 断状态的切换进行控制，同时对匹配电路141的阻抗匹配进行调整，从而在天线部10中获 得多个共振频率。在图29中，实线表示PIN 二极管16为导通状态时的回波损耗特性，虚线表示PIN 二极管16为切断状态且PIN 二极管35为导通状态时的回波损耗特性。点划线表示PIN 二 极管16为切断状态且PIN 二极管35也为切断状态时的回波损耗特性。以下，具体说明上 述各种情况。(PIN 二极管16为导通状态时)
控制部19通过二极管控制电路29向PIN 二极管35施加规定值以上的顺方向电压，使 PIN 二极管35成为导通状态。此时，天线元件11以GSM频带(fl)进行共振。另外，天线元件12因上述匹配电路 14所具备的芯片电容器36、芯片线圈37的并联共振，而在较广的频域进行共振(f2)。如图 29所示，天线元件12在DCS频带、PCS频带、W-CDMA频带等3个频带获得共振。即，天线装 置500能够与GSM方式、DCS方式、PCS方式、W-CDMA方式的通信系统进行通信。(PIN 二极管16为切断状态时)
接下来，参照图29说明在PIN二极管16为切断状态下PIN二极管35分别为导通状态、 切断状态的情况。(I)PIN 二极管35为导通状态时
PIN 二极管35为导通状态时，如图29所示，天线元件11在ISM频带(f4)获得共振。 另外，天线元件12在GPS频带(f3)获得共振。即，天线装置500能够与ISM方式以及GPS 方式的通信系统进行通信。在图29中以虚线表示的回波损耗特性与无法切换阻抗匹配的电路的回波损耗特 性大致相同。(2) PIN 二极管35为切断状态时
PIN 二极管35为切断状态时，只有芯片线圈37对天线元件11、12与供电线路13之间的阻抗匹配调整起到作用。由此，阻抗发生变化，如图所示，天线元件12在GPS频带(f5)获 得共振。在此，与PIN 二极管35为导通状态时的共振频率f3相比，f5时可获得更强的共 振，回波损耗特性也有提高。在图29中，天线元件11以2070MHz进行共振(f6)，因此可用于W-CDMA频带的通
fn °如上所述，由于存在比PIN 二极管16和PIN 二极管35均为导通状态时更能提高 W-CDMA频带中的回波损耗特性的频率f6，因此，当在W-CDMA频带进行通信时，可以将PIN 二极管16和PIN 二极管 35均切换成切断状态来进行通信。(效果)
如上所述，本实施方式的天线装置500通过2个天线元件11、12，可以在6个频域与通 信系统进行通信。由此，即使不增设新的天线元件或者收发电路，也能够获得更多的共振频率，从而 能够实现天线装置500的小型化。在本实施方式中，通过在并联连接的电容器36和负极(GND)之间配置PIN 二极管 35而构成了可变电抗元件34。此外，也可使用变容二极管等可变电抗元件来取代可变电抗 元件34。也可以使用FET或者SPDT等，采用与图28所示的可变电抗元件34不同的结构来 实现可变电抗元件。另外，由控制部19对匹配电路141的阻抗匹配进行调整从而可应用的对象通信系 统并不限于GSM方式、GPS方式、DCS方式、PCS方式、W-CDMA方式、ISM方式，还能够通过调 整阻抗匹配来应用于其他通信系统所使用的频带。(总结)
如上所述，上述各实施方式的天线装置50、500包括天线元件11和12、用于向天线元件 11和12供电的无线部20、用于切换天线元件11和无线部20之间的导通/非导通状态的 PIN 二极管16，天线元件11和12被设置在，当PIN 二极管16使上述天线元件11和无线部 20之间成为非导通状态时，天线元件11和12可相互进行静电容耦合的位置上。由此，通过2个天线元件至少能够获得3个共振频率。另外，本发明并不局限于上述各实施方式，在权利要求的范围内可进行种种变更， 通过对不同的实施方式所揭示的技术适宜进行组合而获得的实施方式也属于本发明的技 术范畴内。另外，对本发明可以作如下描述。即，本发明的天线装置包括第1天线元件、第2天 线元件、用于向上述第1天线元件以及上述第2天线元件分别供电的供电部、用于对上述第 1天线元件与上述供电部之间的导通/非导通状态进行切换的开关元件，并且，上述第1天 线元件和上述第2天线元件被设置在当上述开关元件使上述第1天线元件和上述供电部之 间成为非导通时上述第1天线元件和上述第2天线元件可相互进行静电容耦合的位置上。因此，通过第1天线元件和第2天线元件，至少能够获得3种共振频率。另外，在本发明的天线装置中，优选是，具备用于电连接上述第1天线元件和上述 供电部的第1供电径路、用于电连接上述第2天线元件和上述供电部的第2供电径路，上述 开关元件被设置在上述第1供电径路上，并且，将上述第1天线元件与上述第1供电径路的 连接部分、上述第2天线元件与上述第2供电径路的连接部分之间的距离配置成大于0且为上述第1天线元件的电长度为λ /4时的波长λ的15分之1以下即λ /15以下的值。上述结构是上述第1天线元件和上述第2天线元件能够进行电耦合的具体结构 例。S卩，如上述结构，通过构成上述第1天线元件与上述第1供电径路的连接部分、上 述第2天线元件与上述第2供电径路的连接部分之间的距离成为大于0且为上述第1天线 元件的电长度为λ/4时的波长λ的15分之1以下即λ/15以下的值的这种位置关系，能 够使上述第1天线元件和上述第2天线元件进行电耦合。在本发明的天线装置中，优选是，上述开关元件为半导体元件，其导通/非导通状 态根据规定值的顺方向电压施加而切换。。根据上述结构，通过对作为开关元件的半导体元件施加规定值的顺方向电压，可 切换上述第1天线元件和上述供电部之间的导通/非导通状态。即，对开关元件施加规定值 的顺方向电压时，上述供电线路被连接，而施加在开关元件上的顺方向电压为规定值以下 时，上述供电线路则被开放。如上所述，通过对施加在开关元件上的顺方向电压进行控制， 就能够对供电线路的连接/开放进行控制，而无需设置复杂的结构。在此，作为此类开关元件，例如能够使用PIN 二极管、FET (Field Effect Transistor 场效应晶体管)等。并且，可根据这些半导体元件来决定规定的顺方向电压。在本发明的天线装置中，优选是，上述开关元件根据施加逆方向电压来使上述第1 天线元件和上述供电部成为非导通的状态。如果施加在开关元件上的顺方向电压小于规定值，会成为非导通状态，但是在辐 射发送波时，有时会有非意图性的较大高频率电流流入开关元件。此时，在天线装置中，开 关元件可能会成为导通状态，从而可能无法获得所希望的特性、符合设计的特性。另外，如果开关元件在非意图性的情况下成为导通状态，由于关元件的非线性特 征，高次谐波畸变将增大，在辐射发送波时，有时可能发生2次谐波、3次谐波等不需要的辐 射。根据上述结构，由于是对开关元件施加逆方向电压，因此，能够确定偏压，并能够 防止因感应电位等而导致开关元件非意图性地成为导通状态。在本发明的天线装置中，优选是，具备直流电流提供单元，在上述第1天线元件和 上述供电部相导通时，由该直流电流提供单元向上述开关元件提供与从上述各天线元件辐 射出的发送波的发送电力大小成比例的直流电流。根据上述结构，能够抑制开关元件的非线性特征所致的高次谐波畸变。例如，在通过提供2 3mA的直流电流使开关元件成为导通状态时，由于开关元件 的动作特性成为非线性，因此导致高次谐波畸变增大。辐射发送波时的发送电力越大，就越 容易发生2次谐波或者3次谐波等不需要的辐射。相对而言，在通过提供IOmA的直流电流使开关元件成为导通状态的情况下，开关 元件的动作特性成为线性，因此能够抑制高次谐波畸变。在本发明的天线装置中，优选是，具备阻抗匹配电路，其根据由上述开关元件进行 切换的上述第1天线元件和上述供电部之间的导通/非导通状态来变更阻抗匹配值。 根据上述结构，能够根据阻抗匹配值的变化来调整共振程度、共振频率。在本发明的天线装置中，优选是，关于与上述波长λ相对应的共振频率f以及上述第2天线元件进行共振的频率f'，f与f'之比大致为2。关于与上述波长λ相对应的共振频率f以及上述第2天线元件的共振频率f ‘， 通过使f与f'的比值大致成为2，能够获得良好的天线特性。具体是，上述结构的天线装 置在回波损耗特性方面存在显示出良好特性的倾向。在本发明的天线装置中，优选是，上述第1天线元件和上述第2天线元件构成的角 为直角，在上述第1天线元件和上述供电部相导通时，上述第1天线元件和上述第2天线元 件具有相同的电长度。 根据上述结构，当上述开关元件使第1天线元件和第1供电线路相导通时，第1天 线元件和第2天线元件具有相同的电长度，因此，两者能够以相同的共振频率进行动作，并 且，两者被配置成构成直角的方式，因此能够获得偏振分集效果。另外，当上述开关元件使第1开关元件和第1供电线路相导通时，由于第1天线元 件以及第2天线元件以不同的频率进行共振，因此，天线装置能够在2个频域进行通信。在本发明的天线装置中，优选是，在上述第1天线元件和上述供电部之间导通/非 导通的前后，上述第1天线元件以及/或者上述第2天线元件进行共振的频率符合无线通 信方式中使用的不同频域。根据上述结构，在与上述供电部之间导通/非导通的前后，能够切换进行通信时 使用的无线通信方式。即，通过由开关元件进行切换，能够切换无线通信方式。作为无线通信方式(通信系统)的例子，可举出GSM (Global System for Mobile Communications 全球移动电i舌通 言系统)、PCS (Persnoal Communications Service 个 人通信服务)、W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access 宽带码分多址)、无 线 LAN (Local Area Network 局域网)、电视广播、Bluetooth (注册商标)、GPS (Global positioning system 全球定位系统)等。本发明的天线装置优选应用于无线通信终端。例如，通过将上述第1天线元件以 及/或者上述第2天线元件的共振频率应用于无线通信方式中使用的频带，能够使用各种 各样的无线通信方式进行通信。作为无线通信终端的例子，例如有便携式电话机、个人电脑、基站、PDA (Personal Digital Assistant 个人数字助理)、游戏机等。以上，在上述发明的实施方式部分中说明的具体实施方式
以及实施例其目的仅在 于揭示本发明的技术内容，并不表示本发明的解释限定于上述具体例的狭小范围。可在本 发明的精神和权利要求的范围内进行各种变更来实施之。(工业上的可利用性)
根据本发明，通过2个天线元件可利用到3个共振频率，因此，能够应用于例如基站、便 携式终端、便携式电话机等进行无线通信的设备(无线通信终端)。
权利要求
1.一种天线装置，其特征在于包括第1天线元件；第2天线元件；供电部，用于向上述第1天线元件以及上述第2天线元 件分别供电；开关元件，用于对上述第1天线元件与上述供电部之间的导通/非导通状态进 行切换，并且，上述第1天线元件和上述第2天线元件被设置在，当上述开关元件使上述第1天 线元件和上述供电部之间成为非导通状态时，上述第1天线元件和上述第2天线元件可相 互进行静电容耦合的位置上。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于具备第1供电径路，用于电连接上述第1天线元件和上述供电部；第2供电径路，用于电连 接上述第2天线元件和上述供电部的，上述开关元件被设置在上述第1供电径路上，并且，将上述第1天线元件与上述第1供电径路的连接部分、上述第2天线元件与上述 第2供电径路的连接部分之间的距离配置成大于0且为上述第1天线元件的电长度为λ /4 时的波长λ的15分之1以下即λ /15以下的值。
3.根据权利要求1或者2所述的天线装置，其特征在于上述开关元件为半导体元件，其导通/非导通状态根据施加规定值的顺方向电压而切换。
4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于上述开关元件根据施加逆方向电压使上述第1天线元件和上述供电部之间成为非导 通状态。
5.根据权利要求3或者4所述的天线装置，其特征在于具备直流电流提供单元，在上述第1天线元件和上述供电部相导通时，由该直流电流 提供单元向上述开关元件提供与从上述各天线元件辐射出的发送波的发送电力大小成比 例的直流电流。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的天线装置，其特征在于具备阻抗匹配电路，根据由上述开关元件进行切换的上述第1天线元件和上述供电部 之间的导通/非导通状态来变更阻抗匹配值。
7.根据权利要求2至6中的任何一项所述的天线装置，其特征在于关于与上述波长λ相对应的共振频率f以及上述第2天线元件进行共振的频率f'， f与f'之比大致为2。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的天线装置，其特征在于上述第1天线元件和上述第2天线元件构成的角被配置成直角，在上述第1天线元件和上述供电部相导通时，上述第1天线元件和上述第2天线元件 具有相同的电长度。
9.根据权利要求1至8中的任何一项所示的天线装置，其特征在于在上述第1天线元件和上述供电部之间成为导通/非导通的前后，上述第1天线元件 以及/或者上述第2天线元件进行共振的频率适合于无线通信方式中使用的不同频域。
10.一种无线通信终端，其特征在于具备权利要求1至9中的任何一项所述的天线装置。
全文摘要
本发明提供一种通过2个天线元件至少可获得3种共振频率的天线装置，其包括天线元件(11)、(12)；用于向天线元件(11)、(12)供电的无线部(20)；用于切换天线元件(11)和无线部(20)之间的导通/非导通状态的PIN二极管(16)。并且，天线元件(11)、(12)被设置在当PIN二极管(16)使上述天线元件(11)和无线部(20)之间成为非导通状态时该天线元件(11)和(12)可相互进行静电容耦合的位置上。
文档编号H01Q9/30GK102138252SQ201080002458
公开日2011年7月27日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年7月27日
发明者仓元干雄, 武部裕幸, 近藤俊范 申请人:夏普株式会社