专利名称：天线装置、无线装置以及电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个天线的天线装置、利用该天线装置的无线装置以及利用该无线装置的电子装置。
背景技术：
最近几年，无线通信功能不仅装备在诸如计算机的信息处理设备和诸如蜂窝电话和PDA(个人数字助理)的通信终端设备上，而且装备在诸如声频设备、视频设备、摄像设备、打印机和娱乐机器人的各种消费类电子设备上。此外，无线通信功能还装备在无线LAN(局域网)接入点和小型辅助卡上。辅助卡是具有存储功能和无线通信功能的无线卡模块。被称为无线卡模块的有例如PCMCIA(个人计算机存储卡国际协会)型卡、CF卡(compact flash card)(注册商标)、微型PCI(外围部件互连)卡。
由于无线通信功能安装在各种设备上，所以需要用于接收和发射无线电波的天线具有各种形状和特性。例如，需要可以选择辐射偏振波的天线。
在无线装置的实际工作环境下，例如，因为建筑和物体反射无线电波，所以无线电波以各种平面偏振波传播。为了解决该问题，建议了所谓偏振分集，通过改变天线的偏振以实现最佳数据传输速率和吞吐量，该偏振分集发射和接收无线电波(例如，第2002-92576号日本未决专利公开)。
图13是示出采用两个偶极天线的偏振分集无线装置的平面图。偶极天线102a和102b分别设置在衬底101a和101b上。衬底101a和101b设置在该装置上，以正交排列偶极天线102a和102b。通过平衡-不平衡变换器(balun)103a，偶极天线102a连接到转换器104的端子104c。通过平衡-不平衡变换器(balun)103b，偶极天线102b连接到转换器104的端子104b。将射频施加到转换器104的端子104a。
图14是示出采用两个齐柏(Zepp)天线的偏振分集无线装置的平面图。齐柏天线112a和112b分别设置在衬底111a和111b上。衬底111a和111b设置在该装置上，以正交排列偶极天线112a和112b。齐柏天线112a连接到转换器113的端子113c。齐柏天线112b连接到转换器113的端子113b。将射频施加到转换器113的端子113a。
图15是示出采用两个单极天线的偏振分集无线装置。单极天线122a和122b和底板123a和123b分别设置在衬底121a和121b上。衬底121a和121b设置在该装置上，以正交排列单极天线122a和122b。单极天线122a连接到转换器124的端子124c。单极天线122b连接到转换器124的端子124b。底板123a和123b接地。将射频施加到转换器124的端子124a。
在图13至图15所示的偏振分集无线装置上，当一个天线的接收电平变低时，利用转换器104、113和124选择另一个天线，以防止收到的信号质量发生恶化。
如上所述，为了以理想方式对传播多个偏振波进行处理，在一个装置上设置对应于偏振波的各方向的多个天线。然而，在该方法中，需要正交排列该多个天线。因此，天线占据的面积大。结果，装置的尺寸变大。如果在小占据面积上紧密设置各天线，则各天线之间互相干扰。因此，天线的辐射图产生失真。
为了解决上述问题，设想利用圆形偏振波微带天线代替正交排列的直线式偏振波天线。在这种方法中，利用一个天线，可以选择性地辐射偏振波。然而，微带天线的频带通常窄。例如，偶极天线的带宽约为10％，而微带天线的带宽是百分之几或者更小。尽管利用寄生单元可以加宽微带天线的频带，但是它们将使装置的尺寸增大。
如上所述，按照惯例，难以减小偏振分集无线装置的多个天线的面积，而且难以抑制因为它们之间的干扰导致的天线特性恶化。因为存在这些困难，偏振分集无线装置与当前使无线装置小型化而且在各种消费类设备上装备无线通信功能的设计趋势不符。
因此，本发明的目的是提供一种具有多个天线的通信装置，该天线发射和/或者接收垂直偏振波，紧密设置该天线，而且该天线抑制因为天线之间的干扰导致的特性恶化，本发明还提供一种无线装置以及具有该天线装置的电子装置。
发明内容
为了解决上述问题，第一发明是天线装置，它包括衬底；以及多个天线图形，设置在该衬底上，以发射和/或者接收互相正交的偏振波，其中衬底由固体电解质构成，以及其中天线图形由导电塑料构成。
在第一发明中，该衬底通常是平板形的，而且多个天线通常设置在衬底的两个主面上。通常设置多个天线，以使衬底插在它们之间。
在第一发明中，天线图形通常是直线天线。该直线天线通常是齐柏天线。在第一发明中，多个天线图形通常是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线。直线天线通常是齐柏天线。该直线天线通常设置在缝隙天线的缝隙内。在第一发明中，多个天线图形通常是两个直线天线和一个缝隙天线。
根据第一发明，多个由导电塑料构成的天线图形设置在固体电解质上，以发射和/或者接收正交偏振波。因此，当在多个天线图形之间施加DC电压时，可以使离子从衬底掺杂到具有一个电位的天线图形，而不使离子从另一个具有另一个电位的天线图形掺杂到衬底。换句话说，利用天线图形之间的电位差，具有一个电位的天线图形可以变成导体，而具有另一个电位的天线图形可以变成绝缘体。
第二发明是一种连接到设备的主体而且还对该设备提供无线功能的无线装置，该无线装置包括衬底；
多个天线图形，设置在该衬底上，以发射和/或者接收互相正交的偏振波；以及转换器，用于从多个天线图形中选择两组天线图形，以利用在多个天线图形之间施加的DC电压，使第一组具有一个电位，而使第二组具有另一个电位，其中天线图形由导电塑料构成；以及其中衬底由固体电解质构成。
在第二发明中，该衬底通常是平板形的，而且多个天线通常设置在衬底的两个主面上。通常设置多个天线，以使衬底插在它们之间。
在第二发明中，天线图形通常是直线天线。直线天线通常是齐柏天线。在第一发明中，多个天线图形通常是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线。直线天线通常是齐柏天线。直线天线通常设置在缝隙天线的缝隙内。在第一发明中，多个天线图形通常是两个直线天线和一个缝隙天线。
根据第二发明，多个由导电塑料构成的天线图形设置在固体电解质上，以发射和/或者接收正交偏振波。因此，当在多个天线图形之间施加DC电压时，可以使离子从衬底掺杂到具有一个电位的天线图形，而不使离子从另一个具有另一个电位的天线图形掺杂到衬底。换句话说，利用天线图形之间的电位差，具有一个电位的天线图形可以变成导体，而具有另一个电位的天线图形可以变成绝缘体。
第三发明是一种具有无线通信功能、可以发射和接收信息的电子装置，该电子装置包括衬底；多个天线图形，设置在该衬底上，以发射和/或者接收互相正交的偏振波，电压源，用于在多个天线图形之间施加DC电压；以及转换器，用于从多个天线图形中选择两组天线图形，以利用在多个天线图形之间施加的DC电压，使第一组具有一个电位，而使第二组具有另一个电位，
其中天线图形由导电塑料构成；以及其中衬底由固体电解质构成。
在第三发明中，该衬底通常是平板形的，而且多个天线通常设置在衬底的两个主面上。通常设置多个天线，以使衬底插在它们之间。
在第三发明中，天线图形通常是直线天线。直线天线通常是齐柏天线。在第一发明中，多个天线图形通常是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线。直线天线通常是齐柏天线。直线天线通常设置在缝隙天线的缝隙内。在第一发明中，多个天线图形通常是两个直线天线和一个缝隙天线。
根据第三发明，多个由导电塑料构成的天线图形设置在固体电解质上，以发射和/或者接收正交偏振波。因此，当在多个天线图形之间施加DC电压时，可以使离子从衬底掺杂到具有一个电位的天线图形，而不使离子从另一个具有另一个电位的天线图形掺杂到衬底。换句话说，利用天线图形之间的电位差，具有一个电位的天线图形可以变成导体，而具有另一个电位的天线图形可以变成绝缘体。
如上所述，根据本发明，当在多个天线图形之间施加DC电压时，可以使离子从衬底掺杂到具有一个电位的天线图形，而不使离子从另一个具有另一个电位的天线图形掺杂到衬底。换句话说，利用天线图形之间的电位差，具有一个电位的天线图形可以变成导体，而具有另一个电位的天线图形可以变成绝缘体。因此，可以紧密设置多个用于发射和/或者接收正交偏振波的天线，而且可以抑制因为它们之间的干扰而恶化特性。
图1是示出对其安装了根据本发明第一实施例的无线装置的电子装置的例子的透视图；图2是示出设置在外壳内的无线装置的例子的透视图；图3是示出根据本发明第一实施例的天线装置的平面图；图4是示出根据本发明第一实施例的天线装置的结构例子的剖视图；
图5是示出用于控制根据本发明第一实施例的天线装置的天线装置控制电路的结构例子的电路图；图6是用于说明根据本发明第一实施例的无线装置的运行过程的例子的剖视图；图7是用于说明根据本发明第一实施例的无线装置的运行过程的例子的剖视图；图8是示出根据本发明第二实施例的天线装置的一个主面的平面图；图9是示出用于控制根据本发明第二实施例的天线装置的天线装置控制电路的结构例子的电路图；图10是示出根据本发明第二实施例的天线装置的电场的方向(偏振波的方向)的原理图；图11是示出根据本发明第三实施例的天线装置的结构例子和用于控制该天线装置的天线装置控制电路的电路图；图12是用于说明根据本发明第三实施例的无线装置的运行过程的例子的剖视图；图13是示出采用偶极天线的分解无线装置的平面图；图14是示出采用直线天线的分解无线装置的平面图；以及图15是示出采用单极天线的分解无线装置的平面图。
具体实施例方式
接着，参考附图，说明本发明的实施例。在该实施例的所有附图中，利用同样或者相应的参考编号表示同样或者相应的单元。
首先，说明本发明的第一实施例。图1示出对其安装了根据本发明第一实施例的无线装置的电子装置的例子。无线装置1包括无线装置主体3和设置在无线装置主体3的一端上的天线装置2。无线装置1是具有例如存储功能和无线通信功能的无线卡模块。例如，该无线卡模块是PCMCIA卡、CF卡(compact flash card)(注册商标)或者微型PCI卡。本发明适合应用于天线装置、无线装置以及执行偏振分集或者MIMO(多输入多输出)传输的的电子装置。
无线装置1具有可以自由安装到设置在诸如个人计算机的电子装置11的插槽12上并可以自由从其卸下的结构。具体地说，如图1所示，无线装置1安装在插槽12内，因此，无线装置主体3上具有天线装置2的一端从电子装置11凸出。利用无线装置1，还可以对电子装置11设置预定扩充功能和无线通信功能。此外，无线装置1具有存储功能，该存储功能可以与电子装置11交换数据等。
图2是示出设置在外壳内的无线装置1的例子的透视图。如图2所示，无线装置主体3包括主体衬底31，从主面的上方观看是矩形的；连接端32，设置在该矩形的一侧；以及电路部分33，设置在无线装置1的中心部分。连接端32是基于例如PCMCIA标准的连接器部分。通过将无线装置1的连接端32插入电子装置11的插槽12内，连接端32和设置在该插槽12内的相应连接端连接在一起。因此，还对电子装置11提供了无线功能。例如，电路部分33具有天线控制电路、信号处理电路、存储功能存储器件等。
天线装置2主要具有平板天线衬底21和多个设置在天线衬底21的两个主面上的直线(linear)天线22。天线装置2设置在连接端32的对侧。天线装置2的形状接近正方形。该正方形每边的长度稍许小于主体衬底31的宽度。该正方形每边的长度稍许大于电子装置11的插槽12的开口的高度。此外，天线装置2具有用于连接天线装置2和主体衬底31的连接部分。
图3A是示出根据本发明第一实施例的天线装置2的一个主面例子的平面图。图3B是示出根据本发明第一实施例的天线装置2的另一个主面例子的平面图。在天线装置2的一个主面S1上设置直线天线22a。在天线装置2的另一个主面S2上设置直线天线22b，以使直线天线22b垂直于直线天线22a，而且天线衬底21插在它们之间。因此，直线天线22a和直线天线22b的电场(偏振波)的方向互相正交。直线天线22a和22b具有同样的形状，而且例如，其天线长度约为λ/2。在直线天线22a和22b的各单一端设置由铜等构成的电极25a和25b。电极25a和25b电连接到电路部分33。
直线天线22a和22b对应于不同的频带。例如，该频带是5GHz频带、2.4GHz频带、多波频带、微波频带、UHF(超高频)频带等。例如，直线天线22a和22b是齐柏天线。
图4是示出天线衬底21的结构例子的剖视图。在图4中，天线衬底21包括以该顺序层叠的固体电解质24b、分隔物(seperator)23以及固体电解质24a。直线天线22a和直线天线22b分别设置在固体电解质层24a和24b上。
直线天线22a和22b由导电塑料构成。如果对导电塑料掺杂离子，则它就变成类似金属的导电树脂。如果不对该导电塑料进行掺杂，则它变成绝缘树脂。例如，已知的可用导电塑料有聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺或者聚薁(polyazulen)。
例如，可以利用下面的方法之一设置直线天线22a和22b。一种方法是，在要求的直线天线的固体电解质层24a和24b上涂布熔融导电塑料，然后，使该熔融导电塑料固化。另一种方法是，以要求的天线图形成形并固化熔融导电塑料后，将它们设置到固体电解质层24a和24b上。另一种方法是，利用电解质聚合作用形成膜式导电塑料。然后，将该导电塑料切割为或者冲压成要求的形状，然后，将它设置在固体电解质层24a和24b上。
优选将直线天线22a和22b分别稳定固定在固体电解质层24a和24b上。稳定固定方法的例子是，利用粘合剂将直线天线22a和22b分别粘合到固体电解质层24a和24b上。另一个例子是，利用片覆盖直线天线22a和22b。另一个例子是，在固体电解质层24a和24b上分别形成对应于直线天线22a和22b的形状的凹形部分。直线天线22a和22b与凹形部分拟和。另一个例子是，利用固定件等，将直线天线22a和22b的几个位置固定到固体电解质层24a和24b上。另一个例子是，这些方法组合在一起。在利用粘合剂将直线天线22a和22b粘合到固体电解质层24a和24b上时，需要降低粘合剂的厚度，以使离子轻而易举地迁移。此外，优选利用粘合剂在几个位置将直线天线22a和22b与固体电解质层24a和24b粘合在一起，以便不妨碍离子迁移。此外，优选在几个位置，将直线天线22a和22b与固体电解质层24a和24b粘合在一起，以便不妨碍离子在固体电解质层24a和24b与直线天线22a和22b之间迁移。在利用固定件等将直线天线22a和22b固定到固体电解质层24a和24b上时，优选固定直线天线22a和22b的容易脱落部分。此外，覆盖直线天线22a和22b的片的材料优选是不恶化其无线电波特性而且具有柔性的材料。例如，该片的材料是聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或者聚酰亚胺。
固体电解质层24a和24b的形状接近正方形。固体电解质包括固体电解质层24a和24b，它含有掺入导电塑料内的离子(掺杂剂)。这些离子是阳离子或者阴离子。固体电解质包括固体电解质层24a和24b，例如，它是用于诸如锂离子电池组单元电池(锂聚合物电池组单元电池)的电池组单元电池和燃料电池组单元电池的固体电解质。
具体地说，固体电解质包括固体电解质层24a和24b，它可以是无机电解质、共聚物电解质或者凝胶型电解质，该凝胶型电解质是与高聚合度化合物混合的电解质。例如，凝胶型电解质包括塑化剂，该塑化剂含有锂盐和2％至30％的母体(matrix)聚合物。此时，酯基、醚基、碳酸基(carbonate group)等可以用作塑化剂，或者塑化剂的一种成分。
作为固体电解质的聚合材料，例如，可以采用硅胶、丙烯酸胶、多糖基聚合物、丙烯腈胶、聚磷腈变性聚合物、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、它们的复合聚合物、它们的交联聚合物、它们的变性聚合物或者它们的氟化聚合物，例如，聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯四氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯三氟丙烯共聚物或者它们的混合物。
例如，电解质盐是锂盐或者钠盐。例如，锂盐是用于普通电池组单元电池的电解质溶液的普通锂盐。例如，锂盐如下，但是并不局限于此。
例如，锂盐是氯化锂、溴化锂、碘化锂、氯酸锂、高氯酸锂、溴酸锂、碘酸锂、硝酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、乙酸锂、二(三氟甲磺酸)亚胺锂(bis(trifluoro methane sulfonyl))、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6等。可以使用这些锂化合物中的一种化合物或者一种或者多种化合物的混合物。
与固体电解质层24a和24b相同，分隔物23的形状接近正方形。分隔物23用于分隔固体电解质层24a和24b。作为分隔物23，可以使用对于普通电池组单元电池而众所周知的分隔物23。具体地说，例如，分隔物23是由诸如聚丙烯或者聚乙烯的聚烯烃类材料构成的多孔膜；由诸如陶瓷材料的无纺物的无机材料构成的多孔膜；或者两种或者更多种这些材料的层叠。考虑到天线衬底21的强度，优选设置分隔物23。然而，可以省略分隔物23。
图5是示出用于控制根据本发明第一实施例的天线装置2的天线装置控制电路的结构例子的电路图。如图5所示，天线装置控制电路主要具有转换器件42、43和44以及偏置电路46。
在平板天线衬底21的主面S1上设置直线天线22a。在另一个主面S2上设置直线天线22b。通过电极25a，设置在主面S1上的直线天线22a连接到转换器件44的端子44a。转换器件44的端子44c接地。转换器件44的端子44b连接到转换器件43的端子43c。通过电极25b，设置在主面S2上的直线天线22b连接到转换器件42的端子42a。转换器件42的端子42c接地。转换器件42的端子42b连接到转换器件43的端子43b。通过偏置电路46，转换器件43的端子43a连接到电压源(未示出)。射频电路模块41也连接到转换器件43的端子43a。将射频信号从射频电路模块41送到转换器件43的端子43a。
偏置电路46将电压稳定施加到天线装置2上。转换器件42、43和44选择直线天线22a和22b之一起用于接收和发射无线电波的天线的作用。具体地说，利用转换器件42、43和44，选择直线天线22a和22b之一，以使DC电压VDC施加到选择的直线天线，并使选择的直线天线的电位变成高。此外，利用这些转换器件，选择直线天线22a和22b之一，以使射频波施加到选择的天线图形。利用例如电子装置11提供的控制信号，控制转换器件42、43和44。为了使包括转换器件42、43和44的整个天线装置小型化，转换器件42、43和44优选是半导体转换器(转换器IC(集成电路))或者RF-MEMS(微电子机械系统)转换器。
接着，将说明根据本发明第一实施例的无线装置1的运行过程。
图6和图7是用于说明根据本发明第一实施例的无线装置1的运行过程的例子的剖视图。接着，将参考图5、6和7说明无线装置1的运行过程的例子。在该例子中，假定掺入直线天线22a和22b的例子是阴离子。
首先，在图5所示的天线装置控制电路上，端子42a、43a和44a分别连接到端子42b、43b和44c。因此，DC电压VDC施加到直线天线22a，以使设置在主面S1上的直线天线22a的电位变成低，而使设置在主面S2上的直线天线22b的电位变成高。
在施加该电压时，如图6所示，直线天线22a的离子迁移到固体电解质层24a。相反，固体电解质层24b上的离子迁移到直线天线22b。因此，直线天线22a变成绝缘体，而直线天线22b变成导体。换句话说，仅掺入了离子的直线天线22b起天线的作用。使无线电波从射频电路模块(未示出)施加到设置在主面S2上的直线天线22b上。
接着，在图5所示的天线装置控制电路上，端子42a、43a和44a分别连接到端子42c、43c和44b。因此，将DC电压VDC施加到天线装置2，以使设置在主面S1上的直线天线22a的电位变成高，而使设置在主面S2上的直线天线22b的电位变成低。
在施加该电压时，如图7所示，直线天线22b的离子迁移到固体电解质层24b。相反，固体电解质层24a的离子迁移到直线天线22a。因此，直线天线22b变成绝缘体，而直线天线22a变成导体。换句话说，只有掺入了离子的直线天线22a起天线的作用。无线电波从射频电路模块(未示出)施加到设置在主面S1上的直线天线22a上。
根据本发明的第一实施例，可以获得下面的效果。
天线装置2具有分隔物23；固体电解质层24a和24b，设置在分隔物23的两面上；以及直线天线22a和22b，由导电聚合物构成，而且分别设置在固体电解质层24a和24b上。当在直线天线22a和22b之间施加DC电压VDC时，离子可以掺入直线天线22a和22b之一内，但是不能从之另一掺入离子。
换句话说，利用直线天线22a和22b的电位差，直线天线22a和22b之一可以变成导体，而之另一可以变成绝缘体。因此，在紧密设置了两个直线天线22a和22b的天线装置2上，即，在具有没有无线电波屏蔽特性而且非常薄的天线衬底21的天线装置2上，设置在天线衬底21的两面上的直线天线22a和22b不互相干扰。因此，可以抑制因为直线天线22a和22b的干扰而导致的恶化天线装置2的特性。因此，可以显著减小直线天线22a和22b的面积。此外，还可以显著提高天线装置2的设计自由度。换句话说，可以提供选择偏振波而且被小型化的天线装置。
此外，由于由导电塑料构成的直线天线22a和22b分别设置在固体电解质层24a和24b上，而且利用DC电流从一个直线天线到另一个直线天线有效选择直线天线22a和22b。所以与多个直线天线有金属构成的情况不同，即使多个直线天线22a和22b紧密设置在一起，仍可以抑制因为直线天线22a和22b的干扰而导致的恶化直线天线的特性。
此外，可以紧密设置多个用于对应于例如毫米波(milli-wave)带、IEEE 802.11a/b/g、DTV(数字电视)调谐器等的直线天线22a和22b。因此，可以提供可以处理多个频带、被小型化的天线装置2、采用该天线装置2的无线装置1以及采用该无线装置1的电子装置。
此外，与由硬金属构成的直线天线不同，由于该直线天线22a和22b由聚合物构成，所有它们具有柔性。因此，可以将直线天线22a和22b设置在可佩戴设备(wearable device)上。因此，可以提高设计这种设备的柔性度。
此外，利用转换器件42、42和44，可以选择直线天线22a和22b之一起作用。此外，根据要求的频率特性，可以自由控制设置在天线衬底21上的多个直线天线22a和22b。
此外，在偏振分集和MIMO(多输入多输出)传输中，由于在空间上可以选择传播信道，所以可以提高通信性能。此外，由于在同一个衬底21上可以紧密设置用于不同偏振波的天线22a和22b，所以可以减小占用的面积。
接着，说明本发明的第二实施例。根据第一实施例，直线天线22a和22b设置在天线装置2的各主面上。然而，根据第二实施例，直线天线和缝隙天线设置在天线装置2的一个主面上。
图8A是示出根据本发明第二实施例的天线装置的一个主面例子的平面图。图8B是示出根据本发明第二实施例的天线装置的另一个主面例子的平面图。在天线装置2的主面S1上设置缝隙天线26和直线天线27。在天线装置2的另一个主面S2上设置馈线(微带线)28。
与天线衬底21相同，缝隙(slot)天线26的形状接近正方形。缝隙天线26在中心具有微带缝隙26a。缝隙26a的宽度约为例如λ/2。此外，在缝隙26a的纵向上的一端形成具有直线切割形状的切割部分26b。切割部分26b的宽度优选是0.1mm或者更小。
在缝隙26a内，设置其形状对应于缝隙天线26的直线天线27，以使直线天线27不接触缝隙天线26。例如，直线天线27是其天线长度接近约λ/2的齐柏天线。
通过切割部分26b延伸到天线装置2的外部周边的细线部分27a与直线天线27的一端相连，以使该细线部分27a不接触缝隙天线26。换句话说，在直线天线27的纵向以细线形状延伸的细线部分27a与直线天线27的一端相连。细线部分27a设置在切割部分26b上，以使细线部分27a不接触缝隙天线26。细线部分27a的宽度优选是0.1mm或者更小。电极26c设置在缝隙天线26上。电极27b设置在直线天线27上。电极26c和27b连接到天线装置控制电路，后面说明该天线装置控制电路。电极26c和27b由例如铜的金属构成。
馈线28设置在主面S2上，以使馈线28垂直于直线天线27，而且天线衬底电极21插在它们之间。电极28a设置在馈线28的一端。电极28a由例如铜的金属构成。
缝隙天线26、直线天线27以及馈线28由导电塑料构成。例如，该导电塑料与在第一实施例中使用的导电塑料相同。
图9是示出用于控制根据本发明第二实施例的天线装置2的天线装置控制电路的结构例子的电路图。如图9所示，天线装置控制电路主要具有转换器件42、43、44和45以及偏置电路46。
通过电极26c，缝隙天线26连接到转换器件45的端子45a。转换器件45的端子45c接地。转换器件45的端子45b连接到电压源(未示出)。通过电极27c，直线天线27的窄线部分27b连接到转换器件44的端子44a。转换器件44的端子44c接地。转换器件44的端子44b连接到转换器件43的端子43c。通过电极28a，馈线28连接到转换器件42的端子42a。转换器件42的端子42c接地。转换器件42的端子42b连接到转换器件43的端子43b。通过偏置电路46，转换器件43的端子43a连接到电压源(未示出)。射频电路模块41也连接到转换器件43的端子43a。将射频信号从射频信号电路模块41送到转换器件43的端子43a。
接着，说明根据本发明第二实施例的无线装置1的运行过程。
图10是示出根据本发明第二实施例的天线装置2的电场(偏振波)方向的原理图。接着，参考图9和图10，说明无线装置1的运行过程。
首先，端子42a、43a、44a和45a分别连接到端子42b、43b、44c和45b。因此，对天线装置2施加DC电压VDC，以使缝隙天线26和馈线28的电位变成高，而使直线天线22b的电位变成低。
在施加该电压时，直线天线27的离子迁移到固体电解质层24a。相反，固体电解质层24a和24b的离子迁移到缝隙天线26和馈线28。因此，直线天线27变成绝缘体，而缝隙天线26和馈线28变成导体。换句话说，缝隙天线26掺杂了离子，仅缝隙天线26器天线的作用。此外，馈线变成导体，对它施加射频信号。此时，在图10A所示的方向产生电场(偏振波)。
接着，端子42a、43a、44a和45a分别连接到端子42c、43c、44b和45c。因此，DC电压VDC施加到天线装置2，以使缝隙天线26和馈线28的电位变成低，而使直线天线22b的电位变成高。
在施加该电压时，缝隙天线26和馈线28的离子迁移到固体电解质层24a和24b。相反，固体电解质层24a的离子迁移到直线天线27。因此，直线天线27变成导体，而缝隙天线26和馈线28变成绝缘体。换句话说，直线天线27掺杂了离子，只有直线天线27器天线的作用。直线天线27变成导体，对它施加射频波。此时，在图10B所示的方向产生电场(偏振波)。
由于第二实施例的无线装置1的其余运行过程与第一实施例的运行过程几乎相同，所以省略说明它们。
根据本发明的第二实施例，可以实现下面的效果。
分隔物23、固体电解质层24a、缝隙天线26顺序层叠在固体电解质层24b的一个主面上。直线天线27设置在缝隙天线26的缝隙26a内，以使直线天线27不接触缝隙天线26。馈线28设置在固体电解质层24b的另一个主面上。当在缝隙天线26与直线天线27之间施力DC电压VDC时，可以将离子掺杂到缝隙天线26和直线天线27之一内，而且不从之另一掺杂离子。换句话说，利用缝隙天线26与直线天线27之间的电位差，缝隙天线26和直线天线27之一可以变成导体，而之另一可以变成绝缘体。因此，可以显著减小缝隙天线26和直线天线27的面积，而不因为缝隙天线26与直线天线27的干扰而恶化天线装置2的天线。因此，更容易地在电子装置等上设置缝隙天线26和直线天线27。第二实施例的其它效果与第一实施例的效果相同。
接着，说明本发明的第三实施例。在第一和第二实施例中，说明了在天线装置2上设置两个天线图形的例子。相反，根据第三实施例，将说明在天线装置2上设置3个或者更多个天线图形的例子。
图11示出根据本发明第三实施例的天线装置2的结构例子和用于控制天线装置2的天线装置控制电路的电路图。如图11所示，天线装置2主要包括衬底51，是立方形的；以及3个天线图形(pattern)71a、71b和71c，设置在衬底51的表面上。为了方便，衬底51是立方形的，在衬底51上设置3个天线图形71a、71b和71c。然而，应该明白，本发明可以应用于在衬底51上具有4个或者更多个天线图形71的情况。例如，在衬底21的各表面上设置6个天线图形71。
天线图形71a设置在衬底51的表面S11上。天线图形71b设置在与表面S11对着的平面S12上。具体地说，设置天线图形71b，以使它垂直于天线图形71a的电场方向(偏振波的方向)。
在与表面S11和表面S12相邻的表面S13上设置天线图形71c。具体地说，设置天线图形71c，以使它垂直于天线图形71a和71b的电场方向(偏振波的方向)。换句话说，天线图形71a、71b和71c的电场方向(偏振波的方向)互相正交。
衬底51有固体电解质构成。该固体电解质与第一实施例中的固体电解质相同。例如，天线图形71a、71b和71c是直线天线和缝隙天线。例如，直线天线是齐柏天线。天线图形71a、71b和71c可以是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线的组合。例如，天线图形71a、71b和71c中的两个天线图形可以是直线天线，而另一个天线可以是缝隙天线。
此外，如图11所示，天线装置控制电路具有转换器件61、62、63和64以及偏置电路46。设置在表面S11上的天线图形71a连接到转换器件64的端子64a。转换器件64的端子64c接地。转换器件64的端子64b连接到转换器件61的端子61d。设置在表面S12上的天线图形71b连接到转换器件62的端子62a。转换器件62的端子62c接地。转换器件62的端子62b连接到转换器件61的端子61b。设置在表面S13上的天线图形71c连接到转换器件63的端子63a。转换器件63的端子63c接地。转换器件63的端子63b连接到转换器件61的端子61b。通过偏置电路46，转换器件61的端子61a连接到电压源(未示出)。此外，射频信号模块41也连接到转换器件61的端子61a。将射频信号送到转换器件61的端子61a。
转换器件61、62、63和64选择天线图形71a、71b和71c用作通过其发射和接收无线电波的天线。具体地说，利用转换器件61、62、63和64，选择天线图形71a、71b和71c，以将DC电压VDC送到选择的天线图形，而且使选择的天线图形的电位变成高。此外，利用这些转换器件，选择天线图形71a、71b和71c之一，以将射频波送到选择的天线图形。利用例如电子设备11提供的控制信号，控制转换器件61、62、63和64。为了使包括转换器件61、62、63和64的整个装置小型化，转换器件42、43和44优选是半导体转换器(转换器IC(集成电路))或者RF-MEMS(微电子机械系统)转换器。
接着，根据本发明第三实施例的无线装置1的运行过程。图12是用于说明根据本发明第三实施例的无线装置1的运行过程的例子的剖视图。在该例子中，假定天线图形71a、71b和71c中只有天线图形71a用作天线。接着，参考图11和12，说明无线装置1的运行过程的例子。在该例子中，假定掺入天线图形71a、71b和71c的例子是阴离子。
首先，图11所示的端子61a、62a、63a和64a分别连接到端子61d、62c、63c和64b。因此，DC电压VDC施加到天线装置2，以使天线图形71a的电位变成高，而天线图形71b和71c的电位变成低。
在施加该电压时，如图12所示，天线图形71b和71c的离子迁移到衬底51。衬底51的离子迁移到天线图形71a。因此，天线图形71b和71c变成绝缘体，而天线图形71a变成导体。换句话说，只有掺杂了离子的天线图形71a用作天线。射频信号施加到变成导体的天线图形71a。
由于第三实施例的天线装置2的其余运行过程与第一实施例的运行过程几乎相同，所以省略说明它们。
根据本发明的第三实施例，可以获得与第一实施例相同的效果。
尽管具体说明了本发明的第一实施例、第二实施例和第三实施例，但是应该明白，本发明并不局限于这些实施例，而且可以根据本发明的技术原理进行各种修改。
例如，第一实施例、第二实施例和第三实施例的数值和结构仅是例子。因此，如果需要，可以采用与这些数值和结构不同的数值和结构。
此外，根据第一实施例、第二实施例和第三实施例，固体电解质是例如平板形和立方形的。然而，固体电解质的形状并不局限于此。然而，例如，固体电解质可以具有球形或者多面体形的，例如，椭球体形或者立方体形。
此外，根据第三实施例，多个天线图形中仅一个天线图形掺杂离子，以使它用作天线。然而，多个天线图形中至少有两个天线图形可以掺杂离子，以使它们用作天线。在这种情况下，需要使多个天线图形成对而且分离开，以使它们不互相干扰。
此外，根据第一实施例、第二实施例和第三实施例，本发明可以应用于无线装置1，它可以自由安装到诸如个人计算机的电子装置11上和从诸如个人计算机的电子装置11卸下。当然，本发明可以应用于具有内置无线通信功能的电子装置。例如，本发明可以应用于具有内置无线功能的便携式信息设备。在这种情况下，由于天线装置2可以设置在任意位置，所以可以使诸如便携式信息设备的电子装置更小型化。
此外，根据本发明第一实施例、第二实施例和第三实施例的天线装置2可以粘合到诸如便携式信息终端的电子装置的正面上。在这种情况下，可以省略电子装置2的空间。因此，可以使电子装置更小型化。
此外，根据第一实施例、第二实施例和第三实施例，本发明可以应用于无线装置1。此外，本发明还可以应用于可佩戴设备。
此外，根据第一实施例、第二实施例和第三实施例，还可以设置覆盖天线装置2的天线图形的保护层。要求该保护层的材料是不恶化天线图形的无线电波的特性的材料。利用该结构，可以提高天线装置2的耐久性。
此外，根据第一实施例、第二实施例和第三实施例，可以紧密设置多个对应于不同频带的天线图形。然而，还可以紧密设置多个对应于同一个频带，而中心频率不同的天线图形，以加宽天线装置可以处理的频率。
权利要求
1.一种天线装置，包括衬底；以及多个天线图形，设置在该衬底上，以发射和/或者接收互相正交的偏振波，其中衬底由固体电解质构成，以及其中天线图形由导电塑料构成。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中该衬底是平板形的，而且其中多个天线设置在衬底的两个主面上。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中设置多个天线，以使衬底插在它们之间。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中天线图形是直线天线。
5.根据权利要求4所述的天线装置，其中直线天线是齐柏天线。
6.根据权利要求1所述的天线装置，其中多个天线图形是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线。
7.根据权利要求6所述的天线装置，其中直线天线是齐柏天线。
8.根据权利要求6所述的天线装置，其中直线天线设置在缝隙天线的缝隙内。
9.根据权利要求1所述的天线装置，其中多个天线图形是两个直线天线和一个缝隙天线。
10.一种连接到设备的主体而且还对该设备提供无线功能的无线装置，该无线装置包括衬底；多个天线图形，设置在该衬底上，以发射和/或者接收互相正交的偏振波；以及转换器，用于从多个天线图形中选择两组天线图形，以利用在多个天线图形之间施加的DC电压，使第一组具有一个电位，而使第二组具有另一个电位，其中天线图形由导电塑料构成；以及其中衬底由固体电解质构成。
11.根据权利要求10所述的无线装置，其中该衬底是平板形的，而且其中多个天线设置在衬底的两个主面上。
12.根据权利要求11所述的无线装置，其中设置多个天线，以使衬底插在它们之间。
13.根据权利要求10所述的无线装置，其中天线图形是直线天线。
14.根据权利要求13所述的无线装置，其中直线天线是齐柏天线。
15.根据权利要求10所述的无线装置，其中多个天线图形是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线。
16.根据权利要求15所述的无线装置，其中直线天线是齐柏天线。
17.根据权利要求15所述的无线装置，其中直线天线设置在缝隙天线的缝隙内。
18.根据权利要求10所述的无线装置，其中多个天线图形是两个直线天线和一个缝隙天线。
19.一种具有无线通信功能、可以发射和接收信息的电子装置，该电子装置包括衬底；多个天线图形，设置在该衬底上，以发射和/或者接收互相正交的偏振波，电压源，用于在多个天线图形之间施加DC电压；以及转换器，用于从多个天线图形中选择两组天线图形，以利用在多个天线图形之间施加的DC电压，使第一组具有一个电位，而使第二组具有另一个电位，其中天线图形由导电塑料构成；以及其中衬底由固体电解质构成。
20.根据权利要求19所述的电子装置，其中该衬底是平板形的，而且其中多个天线设置在衬底的两个主面上。
21.根据权利要求20所述的电子装置，其中设置多个天线，以使衬底插在它们之间。
22.根据权利要求19所述的电子装置，其中天线图形是直线天线。
23.根据权利要求22所述的电子装置，其中直线天线是齐柏天线。
24.根据权利要求19所述的电子装置，其中多个天线图形是至少一个直线天线和至少一个缝隙天线。
25.根据权利要求24所述的电子装置，其中直线天线是齐柏天线。
26.根据权利要求24所述的电子装置，其中直线天线设置在缝隙天线的缝隙内。
27.根据权利要求19所述的电子装置，其中多个天线图形是两个直线天线和一个缝隙天线。
全文摘要
本发明公开了一种天线装置(2)，该天线装置包括分隔物(23)；固体电解质层(24a，24b)，分别形成在分隔物(23)的任何一侧上；以及直线天线(22a，22b)，由导电聚合物构成，而且分别形成在固体电解质层(24a，24b)上。当在天线图形(22a，22b)之间施加直流电压时，利用离子掺杂天线图形(22a，22b)之一，而使离子离开之另一。即，使天线图形(22a，22b)之一变成导体，而使之另一变成绝缘体。
文档编号H01Q21/00GK1751416SQ20048000470
公开日2006年3月22日 申请日期2004年12月15日 优先权日2003年12月19日
发明者平林崇之 申请人:索尼株式会社