天线装置及电子设备的制作方法
【专利摘要】基板(10)的非接地区域(NGZ)中形成有U字型的辐射元件(21)。辐射元件(21)的第二端与接地导体(11)之间连接有在第二频带(HF频带)下等效为短路状态的第一电抗器元件(电抗器(L1))。辐射元件(21)的第一端与接地导体(11)之间连接有在第一频带(UHF频带)下等效为短路状态的第二电抗器元件(电容器(C1))。在UHF频带中，辐射元件(21)以及接地导体(11)起到有助于电场辐射的倒F型天线的作用。在HF频带中，由辐射元件(21)以及接地导体(11)构成的环部起到有助于磁场辐射的环形天线的作用。
【专利说明】天线装置及电子设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及在使用频带不同的通信信号的通信系统中兼用的天线装置以及具备该天线装置的电子设备。
【背景技术】
[0002]伴随着近年来的高性能化，不仅内置了通话用的天线，还开始内置GPS、无线LAN、地面数字广播等各种各样的通信(广播)系统用的天线。
[0003]例如专利文献I公开了一种在使用频带不同的通信信号的通信系统中兼用的天线装置。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开2007 - 194995号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0005]另一方面，为了应对移动电话终端等小型通信终端装置的伴随小型化、薄型化而带来的机械强度的劣化，开始推进壳体的“金属化”，例如在以往用树脂制成的壳体的整个表面上镀敷金属等。然而，若将天线内置于金属化的壳体的内侧，则从天线输出的信号会被金属屏蔽，因此存在无法通信的问题。因此，通常采用使壳体的一部分非金属化并在其附近安装天线的结构。
[0006]然而近年来，也越来越多地开始内置NFC(Near Field Communicat1n:近场通信)等HF频带的RFID系统。若将该HF频带RFID系统中使用的天线线圈也配置在上述非金属部，则很难确保天线所需的空间。
[0007]S卩，存在如何构成以及如何组装应用多个频带的天线的问题。
[0008]上述情况并不限于通信用、广播接收用的天线，在具备功率传输用天线(功率收发部)的电子设备中也同样会遇到该问题。
[0009]本发明的目的在于提供一种能在频带不同的多个系统中兼用的小型天线装置以及具备该天线装置的电子设备。
解决技术问题所采用的技术方案
[0010]本发明的天线装置的结构如下。
[0011](I)包括电场型天线的辐射元件、以及与所述辐射元件相对配置的接地导体，其特征在于，
所述辐射元件与所述接地导体之间连接有至少一个第一电抗器元件，由所述辐射元件、所述第一电抗器元件、以及所述接地导体构成磁场型天线的环部。
[0012]根据上述结构，福射元件在第一频带(例如UHF频带)下起到原本的电场福射元件的作用，在第二频带(例如HF频带)下，所述辐射元件的全部或一部分兼用作环部的一部分，从而起到磁场辐射元件的作用。因此，能在适用第一频带的系统与使用第二频带的系统中兼用，能实现天线装置的小型化。
[0013](2)优选为，所述辐射元件是第一频带用的天线元件，所述环部是比所述第一频带要低的第二频带用的天线元件。
[0014](3)优选为，所述第一电抗器元件是阻抗在第二频带下比第一频带更接近短路状态、在第一频带下比第二频带更接近开路状态的元件，且设置于在接近所述短路状态的状态下、与所述辐射元件以及所述接地导体一起构成所述环部的位置。由此，第一电抗器元件不会对第一频带下的天线动作造成影响，且能使所述环部起到第二频带下的天线的作用。
[0015](4)优选为，所述第一电抗器元件是在所述第一频带下为容性、在所述第二频带下为感性的电感器。利用该结构，从而能在第一频带(UHF频带)的使用频带下将第一电抗器元件用作谐振电路的电容，在第二频带(HF频带)下用作谐振电路的电感。
[0016](5)优选为，包括与所述第一电抗器元件、所述辐射元件以及所述接地导体串联连接的第二电抗器元件，
所述第二电抗器元件是阻抗在第二频带下比第一频带更接近开路状态、在第一频带下比第二频带更接近短路状态的元件(电容器)。
[0017]利用上述结构，能在第一频带(例如UHF频带)的使用频率下将第二电抗器元件用作接地端，在第一频带下将所述辐射元件用作一端接地的辐射元件。
[0018](6)优选为，在上述(5)中，所述第二电抗器元件是在所述第一频带下为感性、在所述第二频带下为容性的电容器。利用该结构，能将该电容器用作第二频带(例如HF)下的谐振电路的电容，并能决定该谐振电路的谐振频率。此外，能将所述电容器与所述辐射元件之间(第二电抗器元件的两端)用作第二频带通信信号的供电部。
[0019](7)优选为，在所述第一电抗器元件(电抗)、所述第二电抗器元件(电容)、以及所述第二电抗器元件的两端以一个高频模块的方式构成有提供所述第二频带的通信信号的供电电路。利用该结构，减少了要安装的元器件数量，并能简化辐射元件的结构。
[0020](8)优选为，包括第三电抗器元件，该第三电抗器元件与对所述辐射元件提供所述第一频带的通信信号的供电点相连(连接在与所述第一频带的通信信号的供电电路之间)，且在所述第二频带下与所述第一频带相比阻抗较高。利用该结构，第一频带的通信信号的供电电路与第一频带的通信信号的供电点之间连接有第三电抗器元件，该第三电抗器元件用作对第二频带的信号的解耦用的元件。因此，不会在第二频带通信时对第一频带的供电电路造成不良影响。
[0021](9)优选为，包括供电线圈，该供电线圈连接有所述第二频带的通信信号的供电电路，并与所述环部磁场耦合。利用该结构，从而无需直接向辐射元件供电的电路，能简化供电结构以及供电电路的结构。此外，在供电线圈起RFID天线作用的情况下，能将所述环部用作RFID天线的谐振增益器。
[0022](10)例如所述辐射元件是蜂窝通信用的天线，所述环部是HF频带RFID系统用的天线。
[0023](11)优选为所述第一电抗器元件由多个电抗器元件串联连接而构成。利用该结构，即使在多个电抗器元件分别因寄生分量而自谐振的情况下，在各个谐振频率下也为开路状态。因此，辐射元件在这些谐振频率下起到天线的作用，因此能实现宽频带。
[0024](12)本发明的电子设备包括上述(I)所示的天线装置、向该天线装置提供第一频带的通信信号的第一供电电路、提供第二频带的通信信号或功率的第二供电电路。
发明效果
[0025]根据本发明，辐射元件在第一频带中用作电场辐射元件，在第二频带中用作磁场辐射元件，因此能在使用第一频带的通信系统和使用第二频带的通信系统中兼用，能实现天线装置的小型化。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是实施方式I的天线装置101的主要部分的俯视图。
图2是两个频带下的天线装置101的等效电路图。
图3是实施方式I的天线装置101的集总参数元件的等效电路图。
图4是在第二供电电路32的输入输出部中设有低通滤波器LPF时的等效电路图。
图5是实施方式2的天线装置102的主要部分的俯视图。
图6是实施方式2的天线装置的HF频带下的等效电路图。
图7是实施方式3的天线装置103的主要部分的俯视图。
图8是两个频带下的、实施方式3的天线装置的等效电路图。
图9是表示实施方式4的天线装置、特别是其辐射元件21的结构的图。
图10是实施方式5的天线装置105的主要部分的俯视图。
图11是实施方式6的天线装置106的主要部分的俯视图。
图12是表示供电线圈33与辐射元件21的磁场耦合的方式的图。
图13是实施方式6的天线装置的HF频带下的等效电路图。
图14是实施方式7的天线装置107的主要部分的俯视图。
图15是两个频带下的、实施方式7的天线装置的等效电路图。
图16是具备实施方式8的天线装置的通信终端装置201的、在卸下下部壳体的状态下的俯视图。
图17是具备实施方式9的天线装置的通信终端装置202的、在卸下下部壳体的状态下的俯视图。
图18是实施方式10的通信终端装置203的、在卸下下部壳体的状态下的俯视图。
图19是实施方式11的天线装置111的主要部分的俯视图。
图20是表示从供电电路观察到的第一电抗器元件的插入损耗(S21)的频率特性的图。
【具体实施方式】
[0027]《实施方式I》
图1是实施方式I的天线装置101的主要部分的俯视图。该天线装置101构成在基板10上。基板10上包括接地导体11的形成区域、以及不形成接地导体的非接地区域NGZ。非接地区域NGZ中形成有U字型的辐射元件21。即，该辐射元件21由与接地导体11的端边平行的部分以及从该平行部分向接地导体方向延伸的部分构成。辐射元件21的第一端与接地导体11之间安装并电连接有贴片电容器(电容器)C1。辐射元件21的第二端与接地导体11之间安装并电连接有贴片电感器LI。电感器LI相当于本发明的第一电抗器元件、电容器Cl相当于本发明的第二电抗器元件。
[0028]基板10上分别设有由UHF频带(第一频带)用IC构成的第一供电电路31以及由HF频带(第二频带)RFID用IC构成的第二供电电路32。
[0029]第一供电电路31的输入输出部经由电容器C3与辐射元件21的规定的供电点相连。第二供电电路32的输入输出部经由电容器C2连接到辐射元件21的第一端附近。
[0030]图2是两个频带下的天线装置101的等效电路图。图2中，等效电路EC11、EC12是UHF频带下的等效电路图，等效电路EC20是HF频带下的等效电路图。
[0031]图1所示的电容器Cl在UHF频带下为低阻抗而等效为短路状态，因此如图2的等效电路ECll中接地端SP所示那样，辐射元件21的第一端接地连接到接地导体11。此外，图1所示的电感器LI在UHF频带下为高阻抗而等效为开路状态，因此如图2的等效电路ECll中开放端OP所示那样，辐射元件21的第二端开路。电容器Cl在UHF频带下起支配作用的是元件的感性阻抗，因此能如图2的等效电路EC12所示那样表示为经由等效的电感器Le接地。此外，电感器LI在UHF频带下起支配作用的是元件的容性阻抗，因此能如图2的等效电路EC12所示那样表示为在辐射元件21的开路端与接地之间连接有等效的电容器Ce。
[0032]第一供电电路31向福射元件21规定的供电点提供电压。UHF频带下，以福射元件21的开路端的电场强度最大、接地端SP的电流强度最大的方式谐振。换言之，确定辐射元件21的长度、等效电感器Le以及电容器Ce的值等，从而在UHF频带下谐振。其中，该辐射元件21在700MHz?2.4GHz的频带的低频带中以基波模式谐振，在高频带中以高次模式谐振。由此，在UHF频带中，辐射元件21以及接地导体11起到有助于电场辐射的倒F型天线的作用。另外，这里举了倒F型天线的例子，但也同样能应用于单极天线等。此外，也同样能应用于板状倒F天线(PIFA)等贴片天线。
[0033]另一方面，在HF频带中，如图2的等效电路EC20所示，由辐射元件21、与该辐射元件21相对的接地导体11的端边、电感器LI的电感以及电容器Cl的电容构成LC谐振电路。第二供电电路32经由电容器C2向电容器Cl的两端提供第二频率的通信信号。
[0034]上述LC谐振电路在HF频带下谐振，谐振电流流入福射元件21以及接地导体11的端边。换言之，确定辐射元件21的长度、电感器LI以及电容器Cl的值等，从而在HF频带下谐振。由此，在HF频带中，由福射元件21以及接地导体11构成的环部起到有助于磁场辐射的环形天线的作用。
[0035]图1所示的电容器C3在HF频带(第二频带)下为高阻抗，变为未等效连接第一供电电路31的状态，因此第一供电电路31不会对HF频带的通信造成影响。而在UHF频带(第一频带)下，辐射元件21的第一端等效接地，或经由低电感接地，因此第二供电电路32中没有UHF频带的通信信号流过，第二供电电路32不会对UHF频带的通信造成影响。
[0036]由此，天线装置101起到使用UHF频带(第一频带)的通信用天线以及使用HF频带(第二频带)的通信用天线的作用。
[0037]图3是实施方式I的天线装置101的集总参数元件的等效电路图。图3中，等效电路ECl是UHF频带下的等效电路图，等效电路EC2是HF频带下的等效电路图。图3中，用电感器L21A、L21B来表示辐射元件21，用电感器Lll来表示接地导体11。
[0038]如图3所示，在UHF频带下，等效电路ECl中流过箭头所示的电流，起到倒F型天线的作用。在HF频带下，等效电路EC2中流过箭头所示的电流，起到环形天线的作用。
[0039]图4是在第二供电电路32的输入输出部中设有低通滤波器LPF时的等效电路图。在图4的示例中，在由RFID用IC构成的供电电路32与电容器C2之间设有由电感器L4以及电容器C4构成的低通滤波器LPF。其它结构与图3的等效电路ECl所示的结构相同。低通滤波器LPF将从RFID用IC输出的高频噪音分量去除。由此抑制了噪音分量对使用UHF频带的通信以及使用HF频带的通信造成的影响。
[0040]《实施方式2》
实施方式2示出了第二供电电路向天线进行平衡供电的示例。
[0041]图5是实施方式2的天线装置102的主要部分的俯视图。该天线装置102构成在基板10上。基板10上包括接地导体11的形成区域、以及不形成接地导体的非接地区域NGZo非接地区域NGZ中形成有U字型的辐射元件21。辐射元件21的第一端与接地导体11之间构成有包含多个贴片元器件以及第二供电电路32的电路。辐射元件21的第二端与接地导体11之间连接有贴片电感器LI。其他结构与图1所示的结构相同。
[0042]图6是实施方式2的天线装置102的HF频带下的等效电路图。图6中，用电感器L21来表示辐射元件21，用电感器Lll来表示接地导体11。由这些电感器L21、LI 1、LI以及电容器C1A、ClB构成了 LC谐振电路。
[0043]第二供电电路32与电容器C2A、C2B之间构成有由电感器L4A、L4B以及电容器C4A、C4B构成的低通滤波器。第二供电电路32经由上述低通滤波器以及电容器C2A、C2B向电容器C1A、C1B的两端平衡地提供第二频率的通信信号。由此也能应用平衡供电电路。
[0044]《实施方式3》
图7是实施方式3的天线装置103的主要部分的俯视图。该天线装置103构成在基板10上。基板10上包括接地导体11的形成区域、以及不形成接地导体的非接地区域NGZ。非接地区域NGZ中形成有U字型的辐射元件21。辐射元件21的第一端直接接地连接到接地导体11。辐射元件21的第二端与接地导体11之间串联连接有贴片电感器LI以及贴片电容器Cl。
[0045]基板10上分别设有由UHF频带用IC构成的第一供电电路31以及由HF频带RFID用IC构成的第二供电电路32。
[0046]第一供电电路31的输入输出部经由电容器C3与辐射元件21的规定的供电点相连。第二供电电路32的输入输出部经由电容器C2连接到电感器LI与电容器Cl的连接部。
[0047]上述电感器L1、电容器C1、C2以及第二供电电路32构成为一个RF模块41，该RF模块41安装在基板10上。
[0048]图8是两个频带下的天线装置103的等效电路图。图8中，等效电路EC11、EC12是UHF频带下的等效电路图，等效电路EC20是HF频带下的等效电路图。
[0049]图7所示的电容器Cl在UHF频带下为低阻抗而等效为短路状态，但图7所示的电感器LI在UHF频带下为高阻抗而等效为开路状态。因此，如图8的等效电路ECll中开路端OP所示，辐射元件21的第二端开路。若用等效电容器Ce表示UHF频带下的电容器Cl以及电感器LI的电容分量，则能如图8的等效电路EC12所示，在辐射元件21的开路端与接地之间连接有等效的电容器Ce。
[0050]第一供电电路31向福射元件21上规定的供电点提供电压。UHF频带下，以福射元件21的开路端的电场强度最大、接地端SP的电流强度最大的方式谐振。换言之，确定辐射元件21的长度、等效电容器Ce的值等，从而在UHF频带下谐振。由此，在UHF频带中，福射元件21以及接地导体11起到有助于电场辐射的倒F型天线的作用。
[0051]另一方面，在HF频带中，如图8的等效电路EC20所示，由辐射元件21、与该辐射元件21相对的接地导体11的端边、电感器LI的电感以及电容器Cl的电容构成LC谐振电路。第二供电电路32经由电容器C2向电容器Cl的两端提供第二频率的通信信号。
[0052]上述LC谐振电路在HF频带下谐振，谐振电流流入福射元件21以及接地导体11的端边。换言之，确定辐射元件21的长度、电感器LI以及电容器Cl的值等，从而在HF频带下谐振。由此，在HF频带中，由福射元件21以及接地导体11构成的环部起到有助于磁场辐射的环形天线的作用。
[0053]图7所示的电容器C3在HF频带(第二频带)下为高阻抗，变为未等效连接第一供电电路31的状态，因此第一供电电路31不会对HF频带的通信造成影响。而在UHF频带(第一频带)下，辐射元件21的第一端等效接地，或经由低电感接地，因此第二供电电路32中没有UHF频带的通信信号流过，第二供电电路32不会对UHF频带的通信造成影响。
[0054]由此，天线装置103起到使用UHF频带(第一频带)的通信用天线以及使用HF频带(第二频带)的通信用天线的作用。
[0055]《实施方式4》
图9是表示实施方式4的天线装置、特别是其辐射元件21的结构的图。
[0056]实施方式I?3中示出了在基板上设置有由导体图案构成的辐射元件的示例，但也可以如图9所示，辐射元件21由金属板构成。此外，接地导体11的面内也可以没有由辐射元件21以及接地导体形成的环部的环面，也可以不平行。可以如图9所示那样，环面与接地导体11的表面垂直。
[0057]关于接地导体11，也无需利用导体图案形成在基板上，可以由例如金属板构成。还可以将金属化壳体用作接地导体的一部分。
[0058]图9的示例中，在辐射元件21的第一端21E1、第二端21E2与接地导体11之间分别设有间隙。也可以在该部分设置例如图1所示的贴片电容器Cl、贴片电感器LI。
[0059]此外，在图9的示例中，在与接地导体11电气分离的电极12上突出设置有由弹簧销等构成的供电销FP，该供电销FP与辐射元件21的规定位置抵接并向其供电。
[0060]《实施方式5》
图10是实施方式5的天线装置105的主要部分的俯视图。基板10的非接地区域NGZ中形成有C字型的辐射元件21。该辐射元件21中与接地导体11的端边相对的部分的一端FP2与接地导体11之间串联连接有贴片电感器LI以及贴片电容器Cl。
[0061]基板10上分别设有由UHF频带用IC构成的第一供电电路31以及由HF频带RFID用IC构成的第二供电电路32。
[0062]第一供电电路31的输入输出部经由电容器C3与辐射元件21的规定的供电点FPl相连。第二供电电路32的输入输出部经由电容器C2连接到电感器LI与电容器Cl的连接部。
[0063]上述电感器L1、电容器C1、C2以及第二供电电路32构成为一个RF模块41，该RF模块41安装在基板10上。
[0064]从辐射元件21的上述供电点FPl到第一端21E1的线路长度、与从供电点FPl到第二端21E2的线路长度不同。该辐射元件21在700MHz?2.4GHz的频带中的低频带和高频带的两个频带下谐振。根据辐射元件21的第一端21E1与第二端21E2之间产生的电容，对上述两个谐振频率进行调整。
[0065]辐射元件21中的、UHF频带的供电点FPl与模块41的连接点FP2之间的部分构成HF频带用天线的环的一部分。
[0066]《实施方式6》
图11是实施方式6的天线装置106的主要部分的俯视图。基板10的非接地区域NGZ中形成有U字型的辐射元件21。辐射元件21的第一端与接地导体11之间连接有贴片电容器Cl，辐射元件21的第二端21与接地导体11之间连接有贴片电感器LI。
[0067]基板10上分别设有由UHF频带用IC构成的第一供电电路31以及由HF频带RFID用IC构成的第二供电电路32。
[0068]第一供电电路31的输入输出部经由电容器C3与辐射元件21的规定的供电点相连。供电电路32是平衡输入输出型的RFID用1C，其输入输出部经由电容器连接有供电线圈33。该供电线圈33是在铁氧体芯上卷绕有线圈的铁氧体贴片天线。供电线圈33以其线圈轴朝向辐射元件21 —侧的方式配置。也可以将供电电路32、电容器以及供电线圈33模块化，并将该模块安装在基板10上。
[0069]HF频带中，由辐射元件21以及接地导体11的端边、电感器L1、以及电容器Cl构成LC谐振环。供电线圈33与该环磁场耦合。
[0070]图12是表示供电线圈33与辐射元件21的磁场耦合的方式的图。供电线圈33配置在接地导体11的边缘，通过供电线圈33的磁通以避开接地导体11的方式环绕，因此该磁通容易与基板10的非接地区域NGZ中形成的辐射元件21交链。
[0071]图13是天线装置106的HF频带下的等效电路图。图13中，用电感器L21来表示辐射元件21，用电感器Lll来表示接地导体11的端边。供电线圈33与电容器C1A、C1B的串联电路相连，构成LC谐振电路。第二供电电路32经由电容器C2A、C2B向该LC谐振电路提供HF频带的通信信号。
[0072]由辐射元件21以及接地导体11的端边、电感器LI以及电容器Cl构成的LC谐振环起到增益天线51的作用。
[0073]另外，也可以如图7所示，使辐射元件21的第一端接地，在第二端配置电感器和电容器，也可以使第二端接地，在第一端配置电感器和电容器。
[0074]该实施方式中，辐射元件21不与HF频带的供电电路直接连接，因此，供电线圈33的安装位置的自由度较高，还能简化形成在基板10上的图案。
[0075]《实施方式7》
图14是实施方式7的天线装置107的主要部分的俯视图。基板10的非接地区域NGZ中形成有U字型的辐射元件21。辐射元件21的第一端与接地导体11之间连接有贴片电感器LI，辐射元件21的第二端与接地导体11之间连接有贴片电感器L2。
[0076]基板10上分别设有由UHF频带用IC构成的第一供电电路31以及由HF频带RFID用IC构成的第二供电电路32。
[0077]第一供电电路31的输入输出部经由电容器C3与辐射元件21的规定的供电点相连。供电电路32的输入输出部经由电容器连接有供电线圈33。该供电线圈33是在铁氧体芯上卷绕有线圈的铁氧体贴片天线，且以其线圈轴朝向辐射元件21 —侧的方式配置。
[0078]图15是两个频带下的天线装置107的等效电路图。图15中，等效电路ECl是UHF频带下的等效电路图，等效电路EC2是HF频带下的等效电路图。UHF频带中，电感器L1、L2为高阻抗，因此辐射元件21的两端等效为开路，起到UHF频带的电场辐射天线的作用。
[0079]在辐射元件21不与HF频带的供电电路直接连接的情况下，也可以如该例那样，使福射元件21的两端经由电感器接地连接到接地导体11。于是，在HF频带中，由福射元件21以及接地导体11的端边、以及电感器L1、L2构成环部。供电线圈33与该环部磁场耦合。于是，上述环部起到增益天线的作用。
[0080]《实施方式8》
图16是具备实施方式8的天线装置的通信终端装置201的、在卸下下部壳体的状态下的俯视图。该通信终端装置201是本发明的“电子设备”的一个实施方式。通信终端装置201的大部分壳体由金属化壳体部90构成，两端部的非金属区域91、92上分别配置有由成型金属板构成的辐射元件21、20。金属化壳体部90中收纳有电池组52。基板10上安装有供电电路30、第一供电电路31、第二供电电路32、贴片电容器C1、C2、C3、贴片电感器L1、摄像模块53等。金属化壳体部90与基板10的接地部分电连接。上述各元件与辐射元件21的连接关系与图1所示相同。
[0081]在UHF频带中，辐射元件21以及接地导体11起到有助于电场辐射的倒F型天线的作用。在HF频带中，由福射元件21以及金属化壳体部90的端边构成的环部起到有助于磁场辐射的环形天线的作用。
[0082]另外，在图16所示的示例中，辐射元件20用作蜂窝通信用主天线，辐射元件21用作(UHF频带中)蜂窝通信用子天线。
[0083]《实施方式9》
图17是具备实施方式9的天线装置的通信终端装置202的、在卸下下部壳体的状态下的俯视图。该通信终端装置202是本发明的“电子设备”的一个实施方式。通信终端装置202的大部分壳体由金属化壳体部90构成，两端部的非金属区域91、92上分别配置有由成型金属板构成的辐射元件21、20。金属化壳体部90中收纳有电池组52。该通信终端装置202的基板10上安装有供电电路30、第一供电电路31、贴片电容器C3、RF模块41、摄像模块53等。金属化壳体部90与基板10的接地部分电连接。上述各元件与福射元件21的连接关系与图7所不相同。
[0084]在UHF频带中，辐射元件21以及接地导体11起到有助于电场辐射的倒F型天线的作用。在HF频带中，由福射元件21以及金属化壳体部90的端边构成的环部起到有助于磁场辐射的环形天线的作用。
[0085]《实施方式10》
实施方式10是将包含两个辐射元件的环用作HF频带用的环天线的示例。
[0086]图18是实施方式10的通信终端装置203的、在卸下下部壳体的状态下的俯视图。该通信终端装置203的大部分壳体由金属化壳体部90构成，两端部的非金属区域91、92上分别配置有由成型金属板构成的辐射元件21、20。壳体内安装有供电电路30、第一供电电路31、第二供电电路32、贴片电容器Cl、C2、C3、以及贴片电感器LI等。图18中省略了基板的图示。
[0087]辐射元件21的第一端与金属化壳体部90之间连接有电容器Cl。辐射元件21的第二端与辐射元件20的第一端经由电感器、线路相连。辐射元件20的第二端与金属化壳体部90之间通过电感器LI相连。由此，辐射元件20、21、金属化壳体部90、上述电感器以及线路构成了环，由该环与电容器Cl构成了 LC谐振电路。第二供电电路32经由电容器C2向上述LC谐振电路供电。第一供电电路31经由电容器C3向辐射元件21的供电点供电。同样，供电电路30经由电容器向辐射元件20的供电点供电。
[0088]由此能构成环半径(环长)较大的HF频带用环天线。
[0089]《实施方式11》
连接在辐射元件与接地导体之间的第一电抗器元件在理想情况下是不会自谐振的元件，或优选为自谐振频率非常高。然而，实际的电抗器元件由于含有寄生分量，因此会产生自谐振。本实施方式示出以下示例:在第一电抗器元件的自谐振频率位于使用频带内的情况下，对以规定频带进行自谐振的电抗器元件进行组合，从而消除自谐振的问题。
[0090]图19是实施方式11的天线装置111的主要部分的俯视图。该天线装置111构成在基板10上。基板10上包括接地导体11的形成区域、以及不形成接地导体11的非接地区域NGZ。非接地区域NGZ中形成有U字型的辐射元件21。即，该辐射元件21由与接地导体11的端边平行的部分、以及从该平行部分向接地导体方向延伸的部分构成。辐射元件21的第一端与接地导体11之间安装并电连接有贴片电容器(电容器)C1。辐射元件21的第二端与接地导体11之间安装并电连接有贴片电感器Lla、Llb、Llc。贴片电感器Lla、Llb、Llc相当于本发明的第一电抗器元件、电容器Cl相当于本发明的第二电抗器元件。
[0091]与实施方式I中图1所示的天线装置101不同，利用多个电抗器元件的串联电路构成第一电抗器元件。该例中，利用三个贴片电感器Lla、Llb、Llc的串联电路构成第一电抗器元件。其他结构与实施方式I所示的天线装置101相同。
[0092]图20是表示从第一供电电路31观察到的第一电抗器元件的插入损耗(S21)的频率特性的图。图20所示的800MHz频带、2GHz频带、5GHz频带的插入损耗的波谷是因上述三个电感器Lla、Llb、Llc而产生的。即，能够将贴片电感器Lla、Llb、Llc视为各自的寄生分量即电容与电感器并联连接的电路。该例中，贴片电感器Lla、Llb、Llc各自的自谐振频率为800MHz、2GHz、5GHz。因此，贴片电感器Lla、Llb、Llc在各自的自谐振频率下为高阻抗(等效为开路状态)。因此，在各自的频带下，辐射元件21的第二端(设置有第一电抗器元件、即贴片电感器Lla、Llb、Llc的一侧)等效为开路。其结果，如图20所示，在UHF频带(第一频带)中，在各个频带下，第一电抗器元件不会妨碍辐射元件发挥天线的作用，因而福射元件21在宽频带下起到天线的作用。
[0093]通过如上述那样设置各自的自谐振频率不同的多个贴片电感器的串联电路作为第一电抗器元件，从而能扩大UHF频带(第一频带)中、发挥天线作用的频带。
[0094]另外，在图19所示的示例中设置了三个贴片电感器，但只要是至少在规定频率下自谐振的电抗器元件即可，其元件数可以是两个，也可以是四个以上。此外，作为电抗器元件的不限于贴片电抗器，只要是在规定频率下自谐振的电抗器元件都能适用。
[0095]另外，在以上所述的各实施方式中，示出了在UHF频带用天线与HF频带用天线中兼用的天线装置，但本发明当然不限于该频带。例如也能应用于5GHz频带的W-LAN、FM广播、AM广播的接收用天线等、UHF、HF频带以外的频带。
[0096]此外，特别是由辐射元件、电抗器元件、以及接地导体构成的环部，并不限于通信用，也能应用于磁共振型无线充电器用的功率传输用的天线。
标号说明
[0097]Cl电容器(第二电抗器元件)
C3电容器(第三电抗器元件)
FP供电销
L1、Lla、Llb、Llc电感器(第一电抗器元件)
LPF低通滤波器
NGZ非接地区域
OP开路端
SP接地端
10基板
11接地导体
12电极
20、21福射元件
30供电电路
31第一供电电路
32第二供电电路
33供电线圈
41 RF模块
51增益天线
53摄像t吴块
90金属化壳体部
91,92非金属区域
101?107、111天线装置
201?203通信终端装置
【权利要求】
1.一种天线装置，该天线装置包括电场型天线的辐射元件、以及与所述辐射元件相对配置的接地导体，其特征在于， 所述辐射元件与所述接地导体之间连接有至少一个第一电抗器元件，由所述辐射元件、所述第一电抗器元件、以及所述接地导体构成磁场型天线的环部。
2.如权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述辐射元件为第一频带用的天线元件，所述环部是比所述第一频带要低的第二频带用的天线元件。
3.如权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一电抗器元件是阻抗在第二频带下比第一频带更接近短路状态、在第一频带下比第二频带更接近开路状态的元件，且设置于在接近所述短路状态的状态下、与所述辐射元件以及所述接地导体一起构成所述环部的位置。
4.如权利要求2或3所述的天线装置，其特征在于，所述第一电抗器元件是在所述第一频带下为容性、在所述第二频带下为感性的电感器。
5.如权利要求2至4的任一项所述的天线装置，其特征在于，包括与所述第一电抗器元件、所述辐射元件以及所述接地导体串联连接的第二电抗器元件， 所述第二电抗器元件是阻抗在第二频带下比第一频带更接近开路状态、在第一频带下比第二频带更接近短路状态的元件。
6.如权利要求5所述的天线装置，其特征在于，所述第二电抗器元件是在所述第一频带下为感性、在所述第二频带下为容性的电容器。
7.如权利要求5或6所述的天线装置，其特征在于，在所述第一电抗器元件、所述第二电抗器元件、以及所述第二电抗器元件的两端以一个高频模块的方式构成有提供所述第二频带的通信信号的供电电路。
8.如权利要求2至7的任一项所述的天线装置，其特征在于，包括第三电抗器元件，该第三电抗器元件与对所述辐射元件提供所述第一频带的通信信号的供电点相连，且在所述第二频带下与所述第一频带相比阻抗较高。
9.如权利要求2至8的任一项所述的天线装置，其特征在于，包括供电线圈，该供电线圈连接有所述第二频带的通信信号的供电电路，并与所述环部磁场耦合。
10.如权利要求1至9的任一项所述的天线装置，其特征在于，所述辐射元件为蜂窝通信用的天线，所述环部为HF频带RFID系统用的天线。
11.如权利要求1至10的任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一电抗器元件由多个电抗器元件串联连接而构成。
12.一种电子设备，包括天线装置、向该天线装置提供第一频带的通信信号的第一供电电路、以及向所述天线装置提供第二频带的通信信号或功率的第二供电电路，其特征在于， 所述天线装置包括电场型天线的辐射元件、与所述辐射元件相对配置的接地导体、以及至少一个电抗器元件， 所述电抗器元件连接在所述辐射元件与所述接地导体之间，且由所述辐射元件、所述电抗器元件以及所述接地导体构成磁场型天线的环部。
【文档编号】H01Q5/328GK104471789SQ201380037197
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】用水邦明 申请人:株式会社村田制作所