专利名称：天线以及移动体通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在移动体通信中使用的天线以及具备该天线的移动体通信装置。
背景技术：
例如在专利文献I中公开了作为设置在移动体通信装置的框体内并安装在安装基板上的天线。图I是表示专利文献I的天线构造的立体图。如该图I所示，放射电极3，其一端侧3A与形成在基板2的表面或背面的导体部连接，一边以与导体部连接的一端侧(基板连接端部)3A为起点在从导体部离开的方向上膨胀，一边通过包围基板端缘2T的环状的路径隔开间隔沿着与上述起点相反一侧的基板面而形成，放射电极3的另一端侧3B形成为与导体部隔开间隔而配置的开放端部。一般，如果天线相对于安装基板的高度较低，则天线特性会劣化，但是如图I所·示，通过使放射电极3从基板2的一方的基板面侧向另一方基板面侧环绕而形成，从而放射电极3的电气长度变长。由此，能够在具有设定的谐振频率的同时使放射电极3小型薄型化。此外，由于能够增加由基板2和放射电极3包围的空间的大小，所以能够增加优势并宽带化。在先技术文献专利文献专利文献I JP特开2004-128605号公报
发明内容
发明要解决的课题如图I所示，通过在安装基板的两面配置放射电极，与在单面配置的情况相比，能够增大电极。但是，需要在安装基板的端部使放射电极环绕，需要配置放射电极的空间，这一点本身没有改变。此外，由于近年的便携式电话终端等移动体通信装置变得薄型化，所以在夹着安装基板而在两面配置电极的情况下，与安装基板放射电极的距离变近，天线特性会劣化。因此，本发明目的在于提供一种能够配置在有限空间内且得到高放射效率的天线以及具有该天线的通信性能高的移动体通信装置。用于解决课题的手段本发明的天线的特征在于，在基体上具备放射电极，如果设上述基体的长边方向的长度(尺寸)为L，设使用频率范围中最低的频率在上述基体上的波长为λ，则存在L< λ/5的关系，上述放射电极具备供电部(供电端)和开放端，在从上述供电部至上述开放端之间配置相位控制元件。上述基体例如是电介质材料的成型体。此外，上述基体例如是电介质陶瓷材料和树脂材料的复合成形体。上述放射电极可以不是仅仅由供电放射电极构成，也可以由供电放射电极和无供电放射电极构成。本发明的移动体通信装置的特征在于，包括在基体上具备放射电极的天线；安装该天线的基板；以及收容该基板的框体，如果设上述基体的长边方向的长度(尺寸)为L，使用频率在基体上的波长为λ，则存在L< λ/5的关系，上述放射电极具备供电部(供电端)和开放端，在从上述供电部至上述开放端之间配置相位控制元件。发明的效果根据本发明，通过相位控制元件来控制从供电部至开放端之间的放射电极上的相位，能够任意控制电流最大点(主要是供电部)和电场最大点(主要是放射电极开放端)中的电流的相位差。由此，即使是在有限的空间内配置的放射电极，也由于能够最优化电流的相位差，所以能够改善天线的放射效率。
图I是表示专利文献I的天线构造的立体图。图2(A)是安装第一实施方式涉及的天线101的安装基板30的立体图。图2 (B)是将该安装基板30配置在框体41、42内的移动体通信装置201的概略剖面图。图3是安装在安装基板30上的天线101的立体图。 图4是表示调查了不改变放射电极的形状，而使放射电极上的相位控制元件11的相位量发生变化时的Ι/Qr的变化的结果。图5是表示与图3所示的天线101等价的大致相同特性的天线IOlE的立体图。图6是表示在安装基板30上安装第二实施方式涉及的天线102的状态的立体图。图7是表示在安装基板30上安装第三实施方式涉及的天线103的状态的立体图。
具体实施例方式《第一实施方式》参照图2 图5来说明第一实施方式涉及的天线以及移动体通信装置。图2(A)是安装了天线101的安装基板30的立体图。图2(B)是在框体41、42内配置了该安装基板30的移动体通信装置201的概略剖面图。天线101由长方体形状的电介质基体(电介质块)20、形成在其外面的规定图案的导体构成。安装基板构成用于实现移动体通信装置所需的功能的电路。在该安装基板上对天线101进行了表面安装的状态下，供电电路与天线101的供电端子电极连接。如图2(B)所示，为了使移动体通信装置201薄型化，需要天线101薄型。图3是安装在安装基板30上的天线101的立体图。在天线101的电介质基体20的下表面(相对于安装基板30的安装面)形成供电端子电极。在电介质基体20的近前的面上形成从供电端子电极延伸的导体图案E11。在电介质基体20的上表面形成从导体图案Ell连续的导体图案E12、E13、E14。由这些导体图案E11、E12、E13、E14构成放射电极。在导体图案E12的中途串联连接有相位控制元件11。天线101配置(面安装)在安装基板30的接地电极(安装基板的电极部分)之上。经由供电线将来自供电电路的供电电压施加在放射电极的供电端(供电端子电极)。由导体图案E11、E12、E13、E14构成的放射电极，其前端部作为开放端起作用，其基端部作为供电端起作用。在连接供电端子电极的安装基板上的连接电极和供电线之间安装有进行供电电路和天线101之间的阻抗匹配的匹配元件19。相位控制元件11控制放射电极的电场最大点的位置和电流最大点的位置。以往以来，结果上，电场最大点的位置和电流最大点的位置由放射电极的长度和配置来控制。这里，图5示出表示与图3所示的天线101等价的大致相同特性的天线IOlE的立体图。该天线IOlE在电介质基体20的近前的面上形成从供电端子电极延伸的导体图案E11，在电介质基体20的上表面，形成从导体图案Ell连续的导体图案E12、E13、E14、E15、E16。由这些导体图案Ell E16构成放射电极。在天线IOlE的放射电极的导体图案Ell E16中，如图中实线箭头所示，从供电端向开放端方向(以及其相反方向)流过电流Ir，在放射电极的电场最大点即开放端和安装基板的接地电极间产生位移电流(displacement current) Id,由此向安装基板的供电点 附近的方向(以及其相反方向)在接地电极上流过电流Ig。这一系列的电流的流动为了将安装基板作为放射器来利用是重要的。在天线的基体20的最大边的长度L和使用的频率范围中最低的频率在基体上的波长λ存在L< λ/5的关系那样的小型天线中，为了得到需要的天线放射特性，将安装基板的接地电极(是安装基板的电极部分，在将基板认为是一片金属电极时，与该电极相当)作为放射器来利用是重要的。即，如果基体20的最大边的长度L比λ/4短，则由于必要的放射电极的长度比沿基体20的长边方向的边的长度长，所以放射电极成为在基体的上表面折叠的形状。但是，由于也能够利用基体的垂直面，所以如果基体20的最大边的长度L实质上比λ /5短，则放射电极成为在基体的上表面至少折叠一次的形状。为了将安装基板作为放射器而充分利用，天线电极中的电场最大点的位置和电流最大点的位置是重要的。以往以来，通过使电极的形状和安装基板之间的距离(与天线高度相当)等发生变化，来使电流最大点和电场最大点的相对位置和电气长度这些量进行变化，从而使电气上的长度发生变化。由此，为了得到天线特性，需要某程度的电极的大小和距安装基板的高度。对于图3所示的天线101，在放射电极的导体图案Ell Ε14中，如图中实线的箭头所示，从供电端向开放端方向(以及其相反方向)流过电流Ir，在放射电极的电场最大点即开放端和安装基板的接地电极间产生位移电流Id，由此向安装基板的供电点附近的方向(以及其相反方向)在接地电极上流过电流Ig。由于天线的小型化和电极形状的限制、薄型化，在电场最大点的位置和电流最大点的位置不是最佳的情况下，由放射电极上的相位控制元件11来控制流过放射电极的电流的相位，由此控制以供电点附近为起点的环上的电流的流动方式以及量。这样即使电场最大点的位置和电流最大点的位置发生变化，通过相位控制元件11，也能够使电场最大点的位置和电流最大点的位置最优化。由此，关于从始于电场最大点的位移电流开始至安装基板上的电流的电流的流动方式，实质上能够不受电极形状变化的影响。其结果是，能够将安装基板作为放射器来充分利用，得到与图5所示的天线IOlE同等的天线特性。在相位控制元件为电感元件的情况下，其电感越大，则放射电极所需的全长的缩短效果越高，此外，越接近电流分布大的供电部附近，则缩短效果越高。考虑到这些情况来决定相位控制元件的电感以及向放射电极上的安装位置即可。但是，相位控制元件不限于电感元件。相位控制元件例如是由电感器和电容器构成的电路，是在信号通过时能够使其相位任意变化的电路。此外，为了将安装基板作为放射元件来利用，安装基板中的天线的安装位置也是重要的因素。能够通过天线的电场最大点的位置和电流最大点的位置来补正该位置造成的影响。通过该效果，能够增加安装位置的自由度。图4是表示调查了不改变放射电极的形状，而使放射电极上的相位控制元件11的相位量发生变化时的Ι/Qr的变化的结果。Ι/Qr是与放射能力相对应的指标，其值越大，放射能力越高。这样，通过改变相位值，不使放射电极变化就能够控制1/Qr。《第二实施方式》
图6是表示将第二实施方式涉及的天线102安装在安装基板30上的状态的立体图。在天线102的电介质基体20的下表面(相对于安装基板30的安装面)形成供电端子电极。在电介质基体20的近前的面上形成从供电端子电极延伸的导体图案E11。在电介质基体20的上表面形成从导体图案Ell连续的导体图案E12、E13、E14。由这些导体图案E11、E12、E13、E14构成放射电极。在导体图案Ell的中途串联连接相位控制元件13，在导体图案E12的中途串联连接相位控制元件11，在导体图案E14的中途串联连接相位控制元件12。这样，也可以将多个相位控制元件与放射电极连接。通过分散配置多个相位控制元件，能够使放射电极上的电流分布整体上平稳，并且，能够增大所能控制的相位量。此外，通过将相位控制元件分为大致控制用和微小控制用，能够对制造偏差降低灵敏度，在批量生产时能够得到稳定的特性。《第三实施方式》图7是表示在安装基板30上安装第三实施方式涉及的天线I 03的状态的立体图。在天线103的电介质基体20的下表面(相对于安装基板30的安装面)形成供电端子电极。在电介质基体20的近前的面上形成从供电端子电极延伸的导体图案E11。在电介质基体20的上表面形成从导体图案Ell连续的导体图案E12、E13。由这些导体图案E11、E12、E13构成放射电极。在导体图案E13的中途串联连接相位控制元件12。此外，在电介质基体20的近前的面上形成从接地端子电极延伸的导体图案E21、E22、E23、E24。在电介质基体20的上表面形成从导体图案E24连续的导体图案E25、E26。由这些导体图案E21 E26构成无供电放射电极。由于无供电放射电极中特别是导体图案E25、E26与放射电极(供电放射电极)中的导体图案E12、E13并行，所以两者进行容量性耦合。通过具备这2个放射电极(供电放射电极和无供电放射电极)，来得到大的带宽特性。 这样，在具备无供电放射电极的天线中也能够应用。《其他实施方式》作为形成放射电极的基体，除了电介质陶瓷的成型体以外，也可以是电介质陶瓷材料和树脂材料的复合成形体。符号说明
E11、E12、E13、E14、E15、E16 导体图案E21、E22、E23、E24、E25、E26 导体图案Id位移电流Ig 电流Ir 电流11、12、13相位控制元件19匹配元件20 基体
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30安装基板41、42 框体101 天线IOlE 天线102、103 天线201移动体通信装置
权利要求
1.一种安装在基板上的天线，在基体上具备放射电极，该天线的特征在于， 如果设上述基体的长边方向的长度为L，设使用频率范围中最低的频率在上述基体上的波长为λ，则存在L < λ /5的关系， 上述放射电极具备供电部和开放端，在从上述供电部至上述开放端之间配置相位控制元件。
2.根据权利要求I所述的天线，其特征在于， 上述基体是电介质材料的成型体。
3.根据权利要求I所述的天线，其特征在于， 上述基体是电介质陶瓷材料和树脂材料的复合成形体。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的天线，其特征在于， 上述放射电极由供电放射电极和无供电放射电极构成。
5.一种移动体通信装置，包括在基体上具备放射电极的天线；安装该天线的基板；以及收容该基板的框体， 该移动体通信装置的特征在于， 如果设上述基体的长边方向的长度为L，设使用频率在基体上的波长为λ，则存在L< λ /5的关系， 上述放射电极具备供电部和开放端，在从上述供电部至上述开放端之间配置相位控制元件。
全文摘要
本发明提供一种天线以及移动体通信装置。在天线(101)的电介质基体(20)的下表面形成供电端子电极。在电介质基体(20)的近前的面上形成从供电端子电极延伸的导体图案(E11)。在电介质基体(20)的上表面形成从导体图案(E11)连续的导体图案(E12、E13、E14)。由这些导体图案(E11、E12、E13、E14)构成放射电极。在导体图案(E12)的中途串联连接有相位控制元件(11)。通过该构成，能够构成配置在有限空间内且得到高放射效率的天线以及具有该天线的通信性能高的移动体通信装置。
文档编号H01Q9/42GK102884677SQ20118001626
公开日2013年1月16日 申请日期2011年8月31日 优先权日2010年9月8日
发明者驹木邦宏, 向井刚, 后川祐之 申请人:株式会社村田制作所