阻抗转换比设定方法、阻抗转换电路以及通信终端装置与流程

文档序号:13717274阅读:330来源:国知局
技术领域本发明涉及适用于天线装置的阻抗转换电路的阻抗转换比设定方法、阻抗转换电路及具备该阻抗转换电路的通信终端装置。

背景技术:
随着移动电话终端等无线通信设备的小型化,天线小型化,其阻抗存在变低的趋势。因此,若利用电抗元件使供电电路、及与该供电电路相比阻抗非常低的天线进行匹配,则频带会变窄。另一方面,利用1个天线来应对多个通信系统的情况较多。在应对低频段(例如800MHz频带)和高频段(例如2GHz频带)的通信系统的情况下,利用1个辐射元件的基本谐振模式和高次谐振模式。然而,由于辐射元件的阻抗因频率而不同,因此,产生如下问题:若设置与一方的频带匹配的匹配电路,则在另一方的频率下无法进行匹配。为了解决上述问题,如专利文献1所示,提出有在匹配电路中使用变压器电路的阻抗转换电路。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第4761009号公报

技术实现要素:
发明所要解决的技术问题随着天线及阻抗转换电路的小型化的要求,构成阻抗转换电路的变压器的1次线圈及2次线圈的电感非常小,为数nH。因此,存在无法确保足够的线圈匝数而磁通不集中的问题、变压器的输入输出部中产生的电感相对于整体电感的比例变大而耦合系数的有效值变小的问题。为了使线圈较小且获得规定(较大)耦合系数,配置成使1次线圈和2次线圈的形状为相同形状(接近于全等的形状)且彼此重叠是有效的。然而,若使1次线圈和2次线圈为相同形状,则几乎没有分别对1次线圈和2次线圈确定电感用的自由度。阻抗转换比根据变压器的1次线圈和2次线圈的电感来确定,因此,基于上述理由,获得规定阻抗比是非常困难的。因此,本发明的目的在于解决上述问题,提供一种小型并维持高耦合系数、且确定规定阻抗转换比的阻抗转换比设定方法、阻抗转换电路及包括该阻抗转换电路的通信终端装置。解决技术问题的技术方案(1)本发明的阻抗转换比的设定方法为阻抗转换电路的阻抗转换比的设定方法,该阻抗转换电路在层叠多个基材层的层叠体上包括由彼此进行电磁场耦合的1次侧线圈元件和2次侧线圈元件构成的第1变压器、及由彼此进行电磁场耦合的1次侧线圈元件和2次侧线圈元件构成的第2变压器,其特征在于,所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)、所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)、所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)及所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)各自的线圈开口在从层叠方向俯视时重叠,将所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)和所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)并联连接,将所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)和所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)并联连接,根据所述层叠体内所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)和所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)的层叠顺序、以及所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)和所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)的层叠顺序,确定所述第1变压器及所述第2变压器的阻抗转换之比。(2)本发明的阻抗转换电路的特征在于,该阻抗转换电路在层叠多个基材层的层叠体上包括由彼此进行电磁场耦合的1次侧线圈元件和2次侧线圈元件构成的第1变压器、及由彼此进行电磁场耦合的1次侧线圈元件和2次侧线圈元件构成的第2变压器,所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)、所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)、所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)及所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)各自的线圈开口在从层叠方向俯视时重叠,所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)和所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)并联连接,所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)和所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)并联连接,所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)和所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)在所述层叠体内沿层叠方向相邻,所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)和所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)在所述层叠体内沿层叠方向相邻。(3)如上述(2)所述的本发明的阻抗转换电路,其特征在于,在所述层叠体内所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)和所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)的层叠顺序与在所述层叠体内所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)和所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)的层叠顺序相同。(4)如上述(2)所述的本发明的阻抗转换电路,其特征在于,在所述层叠体内所述第1变压器的所述1次侧线圈元件(L1)和所述第1变压器的所述2次侧线圈元件(L2)的层叠顺序与在所述层叠体内所述第2变压器的所述1次侧线圈元件(L3)和所述第2变压器的所述2次侧线圈元件(L4)的层叠顺序相反。(5)如上述(2)~(4)中的任一项所述的本发明的阻抗转换电路,其特征在于,包括供电端子、天线端子及接地端子,所述供电端子与所述第1变压器的所述1次侧线圈(L1)的第1端及所述第2变压器的所述1次侧线圈(L3)的第1端连接,所述天线端子与所述第1变压器的所述1次侧线圈(L1)的第2端、所述第2变压器的所述1次侧线圈(L3)的第2端、所述第1变压器的所述2次侧线圈(L2)的第1端及所述第2变压器的所述2次侧线圈(L4)的第1端连接,所述接地端子与所述第1变压器的所述2次侧线圈(L2)的第2端及所述第2变压器的所述2次侧线圈(L4)的第2端连接。(6)本发明的通信终端装置包括收发高频信号的天线、及对所述天线的供电电路,其特征在于,在所述供电电路与所述天线之间包括上述阻抗转换电路。发明效果根据本发明的阻抗转换比设定方法及阻抗转换电路,可为小型并维持高耦合系数,且确定为规定阻抗转换比。此外,可构成具有规定阻抗转换比的阻抗转换电路的通信终端装置。附图说明图1是实施方式1的阻抗转换电路101的内部透视立体图。图2是表示在阻抗转换电路101的各基材层上形成的导体图案和电流路径的图。图3是图1、图2所示的阻抗转换电路101的电路图。图4(A)是阻抗转换电路101的简化电路图。图4(B)是阻抗转换电路101的进一步简化电路图。图4(C)是阻抗转换电路101的等效电路图。图5是表示第1变压器T1的1次侧线圈(第1线圈元件L1)和第2变压器T2的1次侧线圈(第3线圈元件L3)的层叠顺序、以及第1变压器T1的2次侧线圈(第2线圈元件L2)和第2变压器T2的2次侧线圈(第4线圈元件L4)的层叠顺序不同的4种阻抗转换电路的示例的图。图6是表示线圈元件L1、L2、L3、L4的层叠顺序导致的1次线圈和2次线圈的电感差异的图。图7是表示实施方式2的移动电话终端等通信终端装置的结构的图。具体实施方式以下,参照附图,举出几个具体示例,表示用于实施本发明的多个方式。在各图中,对于相同部位标注相同标号。各实施方式为例示,当然可进行不同实施方式所示的结构的局部置换或组合。《实施方式1》图1是实施方式1的阻抗转换电路101的内部透视立体图。其中,去除形成这些导体图案的电介质的基材层来描绘。此外,考虑层叠结构的易于理解性,将层叠方向的尺寸夸张表示。实际尺寸中,例如安装面为1.6×0.8mm,高度为0.6mm。如图1所示,在层叠体10内形成有8个线圈导体LP1~LP8。各线圈导体LP1~LP8在规定位置由过孔V11、V12、V21、V22、V23、V31、V32、V41、V42、V43等进行层间连接。在层叠体10的外表面分别形成有作为外部端子的供电端子P1、天线端子P2、接地端子P3及空置端子NC。具体而言,分别在层叠体10的第1侧面形成有供电端子P1,在与第1侧面相对的第2侧面形成有天线端子P2。分别在第3侧面形成有接地端子P3,在与第3侧面相对的第4侧面形成有空置端子NC。分别在层叠体10的下表面及上表面分别形成有与侧面的外部端子连接的供电端子P1、天线端子P2、接地端子P3及空置端子NC。图2是表示在阻抗转换电路101的各基材层上形成的导体图案和电流路径的图。分别在基材层15上形成有第1线圈导体LP1,在基材层14上形成有第2线圈导体LP2,在基材层13上形成有第3线圈导体LP3,在基材层12上形成有第4线圈导体LP4。分别在基材层16上形成有第5线圈导体LP5,在基材层17上形成有第6线圈导体LP6,在基材层18上形成有第7线圈导体LP7,在基材层19上形成有第8线圈导体LP8。线圈导体LP1、LP2构成第1线圈元件L1的一部分。线圈导体LP3、LP4构成第2线圈元件L2的一部分。由该第1线圈元件L1和第2线圈元件L2构成第1变压器T1,由第3线圈元件L3和第4线圈元件L4构成第2变压器T2。第1变压器T1和第2变压器T2中,各线圈导体的层叠顺序在层叠方向上相反,为上下对称形。因此,主要对第1变压器T1进行说明。第1线圈导体LP1由导体图案L1A、L1B1构成。导体图案L1A的端部与供电端子P1导通。第2线圈导体LP2由导体图案L1C、L1B2构成。第3线圈导体LP3由导体图案L2B2、L2C构成。导体图案L2C的端部与天线端子P2导通。第4线圈导体LP4由导体图案L2A、L2B1构成。导体图案L2A的端部与接地端子P3导通。作为第1线圈导体LP1的一部分的导体图案L1B1及作为第2线圈导体LP2的一部分的导体图案L1B2经由过孔V11、V12并联连接。导体图案L1C的端部经由过孔V21与导体图案L2C串联连接。作为第3线圈导体LP3的一部分的导体图案L2B2及作为第4线圈导体LP4的一部分的导体图案L2B1经由过孔V22、V23并联连接。如图1、图2所示,本实施方式的阻抗转换电路101的线圈导体LP1~LP8各自实质上构成1匝的线圈。第1线圈导体LP1所形成的线圈开口与第2线圈导体LP2所形成的线圈开口在从层叠体的层叠方向俯视时重叠。第3线圈导体LP3所形成的线圈开口与第4线圈导体LP4所形成的线圈开口在从层叠体的层叠方向俯视时重叠。并且,各线圈导体LP1~LP4所形成的线圈导体的线圈开口在从层叠体的层叠方向俯视时重叠。对于线圈导体LP5~LP8也同样,它们所形成的线圈开口在从层叠体的层叠方向俯视时重叠。对于线圈导体LP1~LP8整体也同样,它们所形成的线圈开口在从层叠体的层叠方向俯视时重叠。图2中,在第1线圈导体LP1及第2线圈导体LP2中,电流流过以下路径:供电端子P1→导体图案L1A→导体图案(L1B1+L1B2)→导体图案L1C→天线端子P2。在第3线圈导体LP3及第4线圈导体LP4中,电流流过以下路径:天线端子P2→导体图案L2C→导体图案(L2B2+L2B1)→导体图案L2A→接地端子P3。如上所述,第2变压器T2的结构除线圈导体的层叠顺序不同以外,与第1变压器T1相同。因此,阻抗转换电路101是如下电路:第1变压器T1的1次侧线圈(第1线圈元件L1)和第2变压器T2的1次侧线圈(第3线圈元件L3)并联连接,且第1变压器T1的2次侧线圈(第2线圈元件L2)和第2变压器T2的2次侧线圈(第4线圈元件L4)并联连接。基材层11~20为电介质(绝缘体)或磁性体的层。例如,可使用电介质陶瓷的生片,将它们进行层叠压接并烧成来构成层叠体10,也可以将树脂片材进行压接来构成层叠体10。此外,可使用磁性体陶瓷的生片,将它们进行层叠压接并烧成来构成层叠体10,也可以将使磁性体填料分散的树脂片材进行压接来构成层叠体10。此外,也可仅将要成为磁芯的层设为磁性体,其它层设为电介质。例如,在多个基材层中,将基材层13~19设为具有磁性体的层,将其它基材层设为非磁性体的层。这样,通过在具有磁性体的层叠体设置线圈元件L1~L4,第1线圈元件L1和第2线圈元件L2的耦合度变高,第3线圈元件L3和第4线圈元件L4的耦合度变高。因此,它们的互感增大。此外,获得规定的电感所需的线圈元件L1~L4的线圈导体长度变短,因此,阻抗转换电路101变为更小型。层叠体10为长方体形状,俯视时在2条短边的中央分别配置有供电端子P1和天线端子P2,在2条长边的中央分别配置有接地端子P3和空置端子NC。因此,在供电电路与天线之间的信号传输路径的中途,可容易配置阻抗转换电路101。特别是在供电电路与天线之间的信号传输路径为共面线路的情况下,将供电端子P1和天线端子P2连接到中心导体,可容易将接地端子P3和空置端子NC连接到电路基板的接地导体。即,无需设置用于连接各端子的走线图案或特别的连接盘图案,容易实现将阻抗转换电路101向电路基板的安装。图3是图1、图2所示的阻抗转换电路101的电路图。在阻抗转换电路101的供电端子P1连接有供电电路30,在天线端子P2连接有天线40。接地端子P3接地。图1、图2所示的阻抗转换电路101的第1线圈元件L1、第2线圈元件L2、第3线圈元件L3、及第4线圈元件L4分别由4个电感器构成。各线圈元件L1~L4中,中途的并联连接部(L1B1,L1B2)(L2B1,L2B2)(L3B1,L3B2)(L4B1,L4B2)的长度由过孔V11、V12、V22、V23、V31、V32、V42、V43的位置决定。此处,若将第1线圈导体LP1的导体图案L1A和第2线圈导体LP2的导体图案L1C的电感用L1A、L1C来表示,将第1线圈导体LP1的导体图案L1B1和第2线圈导体LP2的导体图案L1B2的电感用L1B1、L1B2来表示,则第1线圈元件L1的电感L1由下式表示。L1=L1A+L1C+L1B1·L1B2/(L1B1+L1B2)因此,不仅是上述1匝的线圈的大小,根据层间连接导体V11、V12的位置,也可决定并联连接部的电感L1B1·L1B2/(L1B1+L1B2)及串联连接部的电感L1A+L1C,因此,无需改变线圈开口,可利用层间连接导体V11、V12的位置,将第1线圈元件L1的合成电感决定为规定值。同样,第2线圈元件L2的电感L2由下式表示。L2=L2A+L2C+L2B1·L2B2/(L2B1+L2B2)因此,不仅是上述1匝的线圈的大小,根据层间连接导体V22、V23的位置,也可决定并联连接部的电感L2B1·L2B2/(L2B1+L2B2)及串联连接部的电感L2A+L2C,因此,无需改变线圈开口,可利用层间连接导体V22、V23的位置,将第2线圈元件L2的合成电感决定为规定值。同样,可利用层间连接导体V31、V32的位置,将第3线圈元件L3的合成电感决定为规定值,且可利用层间连接导体V42、V43的位置,将第4线圈元件L4的合成电感决定为规定值。图4(A)是阻抗转换电路101的简化电路图。图4(B)是阻抗转换电路101的进一步简化电路图。图4(C)是阻抗转换电路101的等效电路图。如图4(A)所示,第1变压器T1的1次侧线圈(第1线圈元件L1)和第2变压器T2的1次侧线圈(第3线圈元件L3)并联连接,第1变压器T1的2次侧线圈(第2线圈元件L2)和第2变压器T2的2次侧线圈(第4线圈元件L4)并联连接。图4(B)是用1个电感来表示并联连接的电感的电路图。利用1次侧线圈LA和2次侧线圈LB来构成自耦变压器型电路。如图4(C)所示,该自耦变压器型电路能等效变换成由三个电感元件Z1、Z2、Z3构成的T型电路。即,该T型电路由连接到供电电路30的供电端子P1、天线端子P2、接地端子P3、连接在供电端子P1与分岔点A之间的电感元件Z1、连接在天线端子P2与分岔点A之间的电感元件Z2、以及连接在接地端子P3与分岔点A之间的第3电感元件Z3构成。若用LA表示1次侧线圈LA的电感,用LB表示2次侧线圈LB的电感,则阻抗转换电路101的变压比为{(LA+M)+(LB+M)
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