天线装置以及使用该天线装置的无线通信装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种天线装置1，其具有安装到印刷电路板20上的电容耦合元件10。条状图案21至23设置在限定于印刷电路板20的一个主表面上的接地净空区域20A中。条状图案21在沿第一方向从与电容耦合元件10的连接点延伸之后连接到馈电线29。条状图案22在沿与第一方向相反的第二方向从连接点延伸之后连接到馈电线30。条状图案23在沿第三方向从连接点延伸之后连接到接地图案24。电容耦合元件10布置成具有有朝向第一方向的偏移。条状图案21的长度短于条状图案22。
【专利说明】天线装置以及使用该天线装置的无线通信装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天线装置和使用该天线装置的无线通信装置，并且特别地涉及一种双频天线的结构。
【背景技术】
[0002]智能手机和其他便携式无线终端具有用于连接到通信线路的基本通信功能，以及各种其他通信功能，诸如GPS、W1-F1、蓝牙和NFC。为了高效地将这些通信功能放在有限的空间内，双频天线的使用是有效的。众所周知，如果双频天线的两个馈电点布置成彼此靠近，则发生相互干扰，导致天线特性的劣化。因此，在双频天线的情况下，需要防止与相互干扰相关联的天线特性的劣化。例如，在日本专利申请公开第2008-252506号和日本专利第4，973，700号中所公开的天线中，使用次级谐振模式来解决上述问题。
[0003]然而，问题是使用次级谐振模式的传统天线在尺寸上大于仅使用初级谐振模式的天线。通过对于在介电块的表面上形成的辐射图案采用折叠的图案以保证该图案的长度，可以减小天线的尺寸。然而，这种配置导致的天线辐射特性的劣化。因此，希望通过其他的方法来做出改善。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的是提供抑制两个天线之间的相互干扰以确保每个天线的期望的特性的天线装置。
[0005]本发明的另一目的是提供使用该天线装置的无线通信装置。
[0006]为了解决上述问题，本发明的天线装置包括:印刷电路板；以及安装在印刷电路板上的电容耦合元件，其中电容耦合元件包括:由介电材料制成的衬底；以及设置在衬底中的第一和第二电容器，印刷电路板包括:限定在印刷电路板的一个主表面上的接地净空区域，电容耦合元件安装在接地净空区域上；具有接地图案的主电路区域；设置在接地净空区域中的第一至第三条状图案；以及从主电路区域向接地净空区域延长的第一和第二馈电线，第一条状图案具有与电容耦合元件的第一电容器的一个末端连接的一端以及与第一馈电线连接的另一端，第一条状图案沿第一方向从其一端向其另一端延伸，第二条状图案具有与电容耦合元件的第二电容器的一个末端连接的一端以及与第二馈电线连接的另一端，第二条状图案沿与第一方向相反的第二方向从其一端向其另一端延伸，第三条状图案具有与电容耦合元件的第一和第二电容器的另一个末端连接的一端以及与接地图案连接的另一端，第三条状图案沿与第一和第二方向交叉的第三方向从其一端向其另一端延伸，电容耦合元件布置成沿与第一和第二方向平行的方向具有从接地净空区域的中心部朝向第一方向的偏移，并且第一条状图案的长度短于第二条状图案。
[0007]根据本发明，第一条状图案、电容耦合元件以及第三条状图案与接地图案协同工作以作为高频侧天线运行。第二条状图案、电容耦合元件以及第三条状图案与接地图案协同工作以作为低频侧天线运行。以这种方式，可制成双频天线。此外，即使两个天线彼此相邻地设置在接地净空区域中，也可以抑制在具有靠近的谐振频率的两个天线之间的相互干扰，并且确保每个天线的期望的特性。因此，可以实现较小但绝缘较好并且辐射效率较高的双频天线。
[0008]在本发明中，优选的是，接地净空区域具有基本上矩形的形状，其具有第一、第二、第三和第四边线，第一边线与印刷电路板的边缘对齐，第二和第三边线基本上垂直于第一边线并且彼此平行，第四边线平行于第一边线，当从电容耦合元件观察时第二和第三边线分别位于第一和第二方向，第一馈电线从第二边线向接地净空区域延长，并且第二馈电线从第三边线向接地净空区域延长。在这种情况下，更优选的是电容耦合元件与第一边线之间的距离短于电容耦合元件与第四边线之间的距离，并且第一和第二条状图案与第一边线之间的距离短于第一和第二条状图案与第四边线之间的距离。通过尽可能地抑制印刷电路板的主电路区域中设置的电路或部件的影响，这种配置改善了天线的特性。
[0009]在本实施方式中，优选的是，第一条状图案的另一端经由第一频率调节元件连接到第一馈电线，并且第二条状图案的另一端经由第二频率调节元件连接到第二馈电线。这种配置使每个高频侧和低频侧天线的谐振频率得到更精确的调节。
[0010]在本发明中，优选的是，电容稱合兀件还包括第三电容器，其具有与第一电容器的一个末端连接的一个末端以及与第二电容器的一个末端连接的另一个末端。这种配置使高频侧和低频侧天线的阻抗匹配得到更精确的调节，从而抑制两个天线之间的相互干扰。
[0011]在本发明中，优选的是，印刷电路板还包括在印刷电路板的另一个主表面上设置的第四和第五条状图案，第四条状图案沿第一方向延伸并在平面图中与第一条状图案重叠，第五条状图案沿第二方向延伸并在平面图中与第二条状图案重叠，第一条状图案经由穿过印刷电路板的第一通孔导体连接到第四条状图案，并且第二条状图案经由穿过印刷电路板的第二通孔导体连接到第五条状图案。这种配置有助于进一步提高第一和第二条状图案的表观体积，从而提高天线的辐射效率。
[0012]此外，本发明的无线通信装置包括:以上所述的本发明的天线装置；连接到天线装置的无线电路部分；以及控制无线电路部分的通信控制部分，其中无线电路部分和通信控制部分设置在印刷电路板的主电路区域中。根据本发明，可以提供一种具有双频天线的较小的、高性能的无线通信装置。
[0013]根据本发明，可以提供一种可抑制两个天线之间的相互干扰并且确保每个天线的期望的特性的天线装置。此外，根据本发明，可以提供一种使用天线装置的较小的、高性能的无线通信装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过参考结合附图的本发明的【具体实施方式】，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中:
[0015]图1是示出根据本发明的第一实施方式的天线装置I的配置的示意性透视图；
[0016]图2是示出根据本实施方式的天线装置的配置的示意性的放大透视图；
[0017]图3是示出电容耦合元件10的配置的一个实例、示出安装在印刷电路板20上的电容稱合元件10的示意性透视图；
[0018]图4是图3中所示的电容耦合元件10的三个正投影图；
[0019]图5是天线装置I的等效电路图；
[0020]图6是示出电容耦合元件10的配置的另一个实例、示出安装在印刷电路板20上的电容耦合元件10的示意性透视图；
[0021]图7是图6中所示的电容耦合元件10的三个正投影图；
[0022]图8是示出天线装置I的S参数特性的图；
[0023]图9是本实施方式的天线装置I的辐射效率与单频天线结构的辐射效率进行比较的图；
[0024]图1OA和1B是示出当电容耦合元件10的安装位置沿接地净空区域20A的纵向移动时的天线装置I的特性的图；并且
[0025]图1OC至1E是示出当电容耦合元件10的安装位置沿接地净空区域20A的纵向移动时的天线装置I的平面图。
【具体实施方式】
[0026]在下文中将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
[0027]图1是示出根据本发明的第一实施方式的天线装置I的配置的示意性透视图。图2是示出根据本实施方式的天线装置的配置的示意性的放大透视图。
[0028]如图1和图2所示，本实施方式的天线装置I包括电容耦合元件10，以及电容耦合元件10被安装在其上的印刷电路板20。电容耦合元件10安装在接地净空区域20A中，接地净空区域20A设置在印刷电路板20的一个主表面上。电容耦合元件10连接到第一至第三条状图案21至23，第一至第三条状图案21至23设置在接地净空区域20A中。
[0029]从接地净空区域20A中，几乎消除天线部件以外的任何元件，特别是接地图案。接地净空区域20A的外围由印刷电路板20的边缘或印刷电路板20上的接地图案包围。在本实施方式中，接地净空区域20A的形状基本上是矩形:接地净空区域20A的一侧与印刷电路板20的边缘20e接触，并且另外三侧由印刷电路板20上的接地图案24的边线包围。更具体地，接地净空区域20A包括第一边线ELl，其与印刷电路板20的边缘20e对齐；第二和第三边线EL2和EL3，其垂直于第一边线ELl并且彼此平行；以及第四边线EL4，其平行于第一边线ELI。在图2中，第二和第三边线EL2和EL3分别位于电容耦合元件10的左侧和右侧。
[0030]在印刷电路板20的主表面上，在接地净空区域20A以外由虚线指示的区域是安装有制作无线通信装置所需的电路或部件的主电路区域20B。在主电路区域20B中，接地图案24设置在任意位置。接地图案的布局根据无线通信装置的电路如何设计而改变。然而，接地图案通常形成于印刷电路板20的大范围内。虽然将在后面给出细节，本实施方式的天线装置I不仅通过使用电容耦合元件10来执行天线操作，而且还通过使用与电容耦合元件10协同工作的印刷电路板20上的接地图案24来执行天线操作。
[0031]接地净空区域20A不仅设置在印刷电路板20的一个主表面上，而且还设置在另一主表面上。在多层板的情况下，接地净空区域20A也设置在内层中。也就是说，在印刷电路板的一个主表面上出现的接地净空区域20A的正下方，空间展开，从该空间消除天线部件以外的任何元件(特别是接地图案)。以这种方式，接地净空区域20A在空间上被固定。因此，可以稳定天线特性并且提高天线的辐射效率。
[0032]电容耦合元件10是包含至少两个电容器的表面安装芯片部件。电容耦合元件10尽可能地设置于靠近接地净空区域20A的第一边线ELl ;第一边线ELl与上述印刷电路板20的边缘20e对齐。也就是说，从电容耦合元件10到第一边线ELl的距离Dl比从电容耦合元件10到第四边线EL4的距离D2更小。如果电容耦合元件10设置于邻近印刷电路板20的边缘20e，大约有一半的空间是开放的空间(自由空间)，其中当从电容耦合元件10观察时无衬底材料(导体图案)存在。因此，可以提高天线的辐射效率。
[0033]电容耦合元件10设置在比基本上矩形的接地净空区域20A的纵向上的中间点更靠近第二边线EL2的位置。从电容耦合元件10到第二边线EL2的距离D3比从电容耦合元件10到第三边线EL3的距离D4更小。如后所述，这种配置旨在创建不同长度的第一条状图案21和第二条状图案22，从而实现具有谐振频率不同的两个天线的双频天线。
[0034]在接地净空区域20A中，设置第一至第三条状图案21至23。第一至第三条状图案21至23的每一个的一端被连接到电容耦合元件10。优选的是，第一条状图案21和第二条状图案22是线性的并且宽度相等。优选的是，第三条状图案23是线性的。第三条状图案23的宽度优选等于第一条状图案21和第二条状图案22的宽度。然而当需要时，第三条状图案23的宽度可以变化。
[0035]第一条状图案21的一端连接到电容耦合元件10 ;第一条状图案21的另一端从与电容耦合元件10的连接点朝向接地净空区域20A的第二边线EL2基本上直线延伸，并且连接到位于直线的延伸部分的第一馈电线29。第一馈电线29从第二边线EL2侧延长到接地净空区域20A中。第一条状图案21的另一端经由第一频率调节元件31和第一馈电线29连接到第一馈电点33。进一步地，第一阻抗调节元件35平行地连接到第一馈电线29。
[0036]第二条状图案22的一端连接到电容耦合元件10 ;第二条状图案22的另一端从与电容耦合元件10的连接点朝向接地净空区域20A的第三边线EL3基本上直线延伸，并且连接到位于直线的延伸部分的第二馈电线30。第二馈电线30从第三边线EL3侧延长到接地净空区域20A中。第二条状图案22的另一端经由第二频率调节元件32和第二馈电线30连接到第二馈电点34。进一步地，第二阻抗调节元件36平行地连接到第二馈电线30。
[0037]在本实施方式中，从印刷电路板20的边缘20e观察到的电容耦合元件10的安装位置向后设置，使得比第一条状图案21和第二条状图案22的位置更靠近板的内部。换句话说，第一条状图案21和第二条状图案22布置成比电容耦合元件10更靠近印刷电路板20的边缘20e ;第一条状图案21和第二条状图案22设置成平行于边缘20e而延伸。电容耦合元件10优选安装成尽可能靠近印刷电路板20的边缘20e。然而，考虑到安装过程中的精度，难以将电容耦合元件10安装在边缘20e的紧靠的附近。同时，导体图案的布局的自由度和加工精度比用于表面安装部件的那些更高。因此，导体图案可以靠近印刷电路板20的边缘20e设置。在本实施方式中，第一条状图案21和第二条状图案22以及电容耦合元件10没有排列在一条线上。第一条状图案21和第二条状图案22比电容耦合元件10更靠近边缘20e设置。因此，可以提高辐射效率。
[0038]第三条状图案23的一端连接到电容耦合元件10 ;第三条状图案23的另一端从与电容耦合元件10的连接点朝向接地净空区域20A的第四边线EL4直线延伸，并且连接到接地图案24。第三条状图案23并不必然是线性的，也可以是例如L形的图案。第三条状图案23优选设置成在与第一条状图案21和第二条状图案22垂直的方向上延伸。所需的是第三条状图案23至少与第一条状图案21和第二条状图案22交叉(cross)。
[0039]在印刷电路板20的另一个主表面上的接地净空区域20A中，设置第四条状图案25和第五条状图案26。第四条状图案25是第一条状图案21的内衬图案。第四条状图案25的形状与第一条状图案21的形状基本上相同。在平面图中，第四条状图案25与第一条状图案21重叠。第四条状图案25经由多个穿过印刷电路板20的通孔导体27连接到第一条状图案21。第五条状图案26是第二条状图案22的内衬图案。第五条状图案26的形状与第二条状图案22的形状基本上相同。在平面图中，第五条状图案26与第二条状图案22重叠。第五条状图案26经由多个穿过印刷电路板20的通孔导体28连接到第二条状图案22。通过有效利用接地净空区域20A，这种配置进一步提高了第一条状图案21和第二条状图案22的表观体积。因此，可以增加天线的辐射效率。
[0040]如上所述，电容耦合元件10在接地净空区域20A中的布置朝向第二边线EL2偏移。因此，第一条状图案21的长度短于第二条状图案22的长度。第一条状图案21和第二条状图案22以及第三条状图案23和接地净空区域20A周围的接地图案24作为双频天线的辐射电极起作用。因此，由第一条状图案21形成的天线的谐振频率相对较高，并且由第二条状图案22形成的天线的谐振频率相对较低。
[0041]从第一馈电线29供应的电流流经由第一条状图案21、第三条状图案23以及接地图案24的第四边线EL4和第二边线EL2所包围的环路。结果，通过高频侧天线发射电磁波。从第二馈电线30供应的电流流经由第二条状图案22、第三条状图案23以及接地图案24的第四边线EL4和第三边线EL3所包围的环路。结果，通过低频侧天线发射电磁波。在每一种情况下，环路的尺寸越大，辐射效率将会越高。
[0042]在本实施方式中，第三条状图案23由构成高频侧天线的第一条状图案21以及构成低频侧天线的第二条状图案22共用。为此目的，使用电容耦合元件10。如果分别设置不同的第三条状图案23用于高频侧天线和低频侧天线，并且每个图案形成为独立的L形图案天线，并且省略电容耦合元件10，则电流广泛地分布到接地净空区域20A中，使电流流入板中。结果，天线的效率趋向于变低。然而，将电容耦合元件放置在T形图案的连接点使得接地净空区域内电流的浓度减小，从而导致天线辐射效率提高。
[0043]以下详细说明使用印刷电路板20上的导体图案来形成电磁场的原因。
[0044]例如，在蓝牙天线的情况下，谐振频率f等于2.442GHz (在真空中的波长λ等于122.77mm)，并且所需的部分带宽BW为3.4%。如果使用具有2.00X 1.25X 1.0Omm尺寸的衬底来制造天线长度La在衬底的纵向上为2mm的蓝牙天线，则天线长度的波长比(a)为:a=2 Ji La/λ = 0.1023。如果辐射效率(η)为0.5 ( η = 0.5 ;辐射效率50 % )，则Q因子(Q)为 Q= n (l+3a2)/a3(l+a2) = 476.8365。此外，如果 VSWR(S)为 2 (S = 2)，带宽(Bff)计算为=BW = (S-1) X100/( V sXQ) [% ]。结果，BW = 0.1%。也就是说，如果天线长度La = 2，则以上的带宽3.4%不能得到满足。
[0045]以这种方式，在天线长度La小于λ/2π的超小芯片天线中，对于单个电容耦合元件，在理论上不可能实现比上式所得更多的天线特性。因此，在超小芯片天线的情况下，通过利用流经印刷电路板20上的导体图案的电流而高效地操作天线是非常重要的。
[0046]图3是示出电容耦合元件10的配置的一个实例、示出安装在印刷电路板20上的电容耦合元件10的示意性透视图。图4是图3中所示的电容耦合元件10的三个正投影图。
[0047]如图3和图4所示，电容耦合元件10包括:衬底11，其是基本上为长方体形状的电介质；以及多个电极层(电极图案)，其在衬底11的内部形成。衬底11优选是多个电介质片的堆叠体。附带地，电容耦合元件10的上下方向基于电容耦合元件10如何安装在印刷电路板20上而定义。衬底11的底表面是当安装衬底11时与印刷电路板20接触的表面。
[0048]虽然衬底11的材料没有特别限制，但特别优选的是衬底11由LTCC(低温共烧陶瓷)制成。关于LTCC，低温烧制可以在1，000摄氏度或更低的温度。因此，低融点的金属材料，例如Ag和Cu，其电阻低并且高频特性优异，可以用作内部电极。因此，可以实现具有较小电阻损耗的电极图案。此外，电极图案可以在多层结构的内层形成。因此，高性能的LC电路的尺寸可以做得更小。另一个特征是，相对介电常数不同的电介质片可以堆叠并同时煅烧。衬底11的介电常数需要设定成使得内置电容器具有预定的电容。衬底11的介电常数越高，电容将会越大。
[0049]在衬底11的底表面上，设置第一至第三端电极12a至12c。第一端电极12a和第三端电极12c设置在衬底11的底表面的纵向的两端；第一端电极12a和第三端电极12c形成为与底表面的短边接触。第二端电极12b设置在第一端电极12a与第三端电极12c之间。根据本实施方式，第二端电极12b被分成多个电极。第一至第三端电极12a至12c的平面布局相对于底表面的纵向和宽度方向具有线对称关系。
[0050]在衬底11的内部形成的电极层包括位于衬底11的底部内层(第一层)上的第一至第三板电极13a至13c;位于中间内层(第二层)上的第四和第五板电极14a和14b;以及位于顶部内层(第三层)上的第六板电极15。优选的是，这些电极层形成在衬底11的高度方向的基本上中间的位置，并且在其上层和下层设置的电介质层厚到一定程度。根据这种配置，电容耦合元件内部的电容器的电容不太可能受到印刷电路板上的导体图案的影响。因此，这种配置有助于稳定电容值。
[0051]第一板电极13a位于第一端电极12a上,并且经由第一通孔导体16a连接到第一端电极12a。第二板电极13b位于第二端电极12b上，并且经由多个第二通孔导体16b连接到第二端电极12b。第三板电极13c位于第三端电极12c上，并且经由第三通孔导体16c连接到第三端电极12c。
[0052]第四板电极14a是从衬底11的纵向上的一端向中心部延伸的条状图案；第四板电极14a的一个端部经由第四通孔导体17a连接到第一板电极13a，并且在平面图中另一个端部与第二板电极13b重叠。因此，第四板电极14a和第二板电极13b，或一对平行板电极，构成第一电容器Cl。
[0053]第五板电极14b是从衬底11的纵向上的另一端向中心部延伸的条状图案；第五板电极14b的一个端部经由第五通孔导体17b连接到第三板电极13c，并且在平面图中另一个端部与第二板电极13b重叠。因此，第五板电极14b和第二板电极13b，或一对平行板电极，构成第二电容器C2。
[0054]第六板电极15的平面形状为H形。第六板电极15包括:第一电极部15a，其是平行于第四板电极14a的线图案；第二电极部15b，其是平行于第四板电极14a的线图案；以及第三电极部15c，第一和第二电极部15a和15b的纵向中心部经由其连接在一起。在平面图中第四板电极14a的另一端部与第六板电极15的第一电极部重叠。在平面图中第五板电极14b的另一端部与第六板电极15的第二电极部重叠。因此，电容器C31形成于第四板电极14a与第六板电极15之间，并且电容器C32形成于第五板电极14b与第六板电极15之间。结果，形成第三电容C3:第三电容器C3由串联的两个电容器C31和C32组成。也就是说，第四板电极14a和第五板电极14b构成第三电容器C3。
[0055]在本实施方式中,第六板电极15的第三电极部15c是与第一电极部15a和第二电极部15b垂直的细线图案。因此，与第二板电极13b的底层重叠的第三电极部15c的面积非常小。结果，在第六板电极15与第二板电极13b之间产生的杂散电容较小，导致天线特性的提闻。
[0056]图5是天线装置I的等效电路图。
[0057]如图5所示，在天线装置I中，第一条状图案21、第二条状图案22和第三条状图案23的每一个的一端连接到电路的每个终端，其中三个电容器Cl、C2和C3是三角接法。第一条状图案21的一端连接到电容耦合元件10的第一端电极12a，其为两个电容器Cl和C3的连接点。第二条状图案22的一端连接到电容耦合元件10的第三端电极12c，其为两个电容器C2和C3的连接点。第三条状图案23的一端连接到电容耦合元件10的第二端电极12b，其为电容器C2和Cl的连接点。
[0058]第一条状图案21的另一端经由作为第一频率调节元件31的电容器C4连接到第一馈电点33 (第一馈电线29)。第二条状图案22的另一端经由作为第二频率调节元件32的电容器C5连接到第二馈电点34 (第二馈电线30)，。第三条状图案23的另一端接地。
[0059]在本实施方式中，第一条状图案21、电容耦合元件10和第三条状图案23与接地净空区域20A周围的接地图案24协同工作以作为高频侧天线运行。第二条状图案22、电容耦合元件10和第三条状图案23与接地净空区域20A周围的接地图案24协同工作以作为低频侧天线运行。以这种方式，可以实现双频天线。此外，尽管事实是谐振频率彼此靠近的两个天线在接地净空区域20A中彼此相邻布置，可以抑制两个天线之间的相互干扰，并确保每个天线所需的特性。以这种方式，可以实现较小但是绝缘较好且辐射效率较高的双频天线。
[0060]图6是示出电容耦合元件10的配置的另一个实例、示出安装在印刷电路板20上的电容耦合元件10的示意性透视图。图7是图6中所示的电容耦合元件10的三个正投影图。
[0061]如图6和图7所示，电容耦合元件10的特征在于，电容器Cl的电容远小于电容器C2的电容，并且电容器C3被省略。因此，第四板电极14a不是从衬底11的纵向上的一端向中心部延伸的条状图案，并且在平面图中不与第二板电极13b重叠。结果，第四板电极14a和第二板电极13b不形成一对平行板电极,并且第一电容器Cl的电容非常小。
[0062]同时，第五板电极14b是从衬底11的纵向上的另一端向中心部延伸的条状图案，并且宽度非常宽。第五板电极14b的一个端部经由第五通孔导体17b连接到第三板电极13c,并且在平面图中另一端部与第二板电极13b重叠。第五板电极14b的宽度大于图3和图4中所示的宽度。因此，彼此重叠的板电极的面积较大，从而导致第二电容器C2的电容增加。
[0063]此外，在本实施方式中，不存在与第四板电极14a和第五板电极14b重叠的浮置电极(第六板电极15)。第七板电极18a仅经由第四通孔导体17a连接到第四板电极14a。第八板电极18b仅经由第五通孔导体17b连接到第五板电极14b。这意味着不存在第三电容器C3。
[0064]例如，优选将这种电容耦合元件10用于其中多频天线形成为具有谐振频率充分分开(例如，两倍或更多)的两个天线的情况，如用于W1-Fi的低频侧(2.45GHz)天线和高频侧(5.2GHz)天线。原因在于，在这种条件下，电容器Cl的电容越小，匹配调节越好，并且不需要电容器C3。以这种方式，在本发明的天线装置I中，通过适当地设定电容耦合元件10的电容器C1、C2和C3的电容，可以根据两个天线的谐振频率容易地进行该匹配。
[0065]图8是示出天线装置I的S参数特性的图:横轴表示频率，并且纵轴表示S参数的值(dB)。
[0066]如图8所示，当频率为约1.57GHz时，天线装置I的Sll特性(反射损耗)具有增益(gain)的最小值(约-16dB)的一个峰。当频率为约2.45GHz时，S22特性(反射损耗)具有增益的最小值(约-1ldB)的一个峰。当频率为约1.57GHz或约2.45GHz时，天线装置I的S21特性(插入损耗)具有增益的最大值(约-18dB)的两个峰。以这种方式，关于天线装置I的S21特性，增益小于或等于-15dB。这证明天线装置I绝缘较好。
[0067]图9是本实施方式的天线装置I的辐射效率与单频天线结构的辐射效率进行比较的图:横轴表示频率(GHz)，并且纵轴表示增益(dB)。在这种情况下，关于单频天线结构，由与第一馈电线29连接的第一条状图案21、电容耦合元件10和第三条状图案23构成的高频侧天线用作第一比较实例；由与第二馈电线30连接的第二条状图案22、电容耦合元件10和第三条状图案23构成的低频侧天线用作第二比较实例。
[0068]如图9所示，当频率为约1.57GHz时，本实施方式的天线装置I具有_3.5dB(粗线)的增益。此外，当频率为约2.45GHz时，天线装置I具有-3.5dB (粗线)的增益。
[0069]在比较实例I中，即使当频率为约2.45GHz (细线)时，高频率的单频天线具有-3.5dB的增益。在比较实例2中，当频率为约1.57GHz (细线)时，低频率的单频天线具有-3.5dB的增益。也就是说，作为双频天线的本实施方式的天线装置I的辐射效率，与单频天线结构相比具有优势，证明天线装置I的辐射效率优异。
[0070]图1OA至1E是示出当安装有电容耦合元件10的位置沿接地净空区域20A的纵向移动时的天线装置I的特性的图。特别地，图1OA是示出S参数的Sll特性的图，并且图1OB是示出VSWR特性的图。在这种情况下，关于电容耦合元件的位置，接地净空区域20A的纵向上的中心部被视为基准位置；电容耦合元件的位置被表示为从基准位置的偏移。也就是说，图1OA和1B中的“0mm”、“2mm”以及“4mm”是指电容耦合元件的偏移分别为0mm、2mm以及4mm，如图10CU0D和1E所示。随着电容耦合元件10的安装位置的变化，第一条状图案21和第二条状图案22的长度发生变化。在图1OC中，第一条状图案21的长度等于第二条状图案22的长度。在图1OD中，第一条状图案21比第二条状图案22短4mm。在图1OE中，第一条状图案21比第二条状图案22短8mm。
[0071]如图1OA和1B所示，关于具有Omm偏移的布局的天线装置(图10C)的Sll特性和VSWR特性，在1.67GHz和1.69GHz处存在峰，这意味着两个天线的谐振频率基本上相等。这一结果源于第一条状图案21和第二条状图案22的长度相等的事实。
[0072]关于具有2mm偏移的布局的天线装置(图10D)的Sll特性和VSWR特性，在
1.49GHz和1.96GHz处存在峰，这意味着两个天线的谐振频率之间的差值较大。谐振频率的差值归因于第一条状图案21和第二条状图案22之间的长度差。
[0073]关于具有4mm偏移的布局的天线装置(图10E)的Sll特性和VSWR特性，在1.42GHz和2.5GHz处存在峰，这意味着两个天线的谐振频率之间的差值更大。附带地，
2.47GHz处的峰是出现1.42GHz的低频侧谐振频率的高次谐波的结果。谐振频率的差值归因于第一条状图案21和第二条状图案22之间的长度差。
[0074]以这种方式，在本实施方式的天线装置I中，通过调节电容耦合元件10的安装位置并由此调节第一条状图案21和第二条状图案22的长度，可以容易地调节两个天线的谐振频率。
[0075]如上所述，本实施方式的天线装置I即使在谐振点靠近的两个电容耦合元件设置成彼此靠近时也可以抑制相互干扰，并且可以避免每个电容耦合元件的辐射特性的劣化。因此，可以实现较小但是绝缘较好并且辐射效率较高的双频天线。
[0076]虽然已经对本发明的优选实施方式进行了如上说明，但不用说，本发明决不局限于该实施方式，并且可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式来实施。
[0077]例如，在上述实施方式中，图3和图4中所示的电容耦合元件10的配置，以及图6和图7中所示的电容耦合元件10的配置被描述为实例。然而，电容耦合元件10的配置没有特别的限制，并且可以采用各种其他配置。此外，第四条状图案25和第五条状图案26并不必需，并且可以省略。
【权利要求】
1.一种天线装置，其包括: 印刷电路板；以及 安装在所述印刷电路板上的电容耦合元件，其中 所述电容稱合元件包括: 衬底，其由介电材料制成；以及 第一和第二电容器，其设置在所述衬底中， 所述印刷电路板包括: 接地净空区域，其限定在所述印刷电路板的一个主表面上，所述电容耦合元件安装在所述接地净空区域上； 主电路区域，其具有接地图案； 第一至第三条状图案，其设置在所述接地净空区域中；以及 第一和第二馈电线，其从所述主电路区域向所述接地净空区域延长， 所述第一条状图案具有与所述电容耦合元件的第一电容器的一个末端连接的一端以及与所述第一馈电线连接的另一端，所述第一条状图案沿第一方向从其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第二条状图案具有与所述电容耦合元件的第二电容器的一个末端连接的一端以及与所述第二馈电线连接的另一端，所述第二条状图案沿与所述第一方向相反的第二方向从其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第三条状图案具有与所述电容耦合元件的第一和第二电容器的另一个末端同时连接的一端以及与所述接地图案连接的另一端，所述第三条状图案沿与所述第一和第二方向交叉的第三方向从其所述一端向其所述另一端延伸， 所述电容耦合元件布置成沿与所述第一和第二方向平行的方向具有从所述接地净空区域的中心部朝向所述第一方向的偏移，并且 所述第一条状图案的长度短于所述第二条状图案。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其中 所述接地净空区域具有基本上矩形的形状，其具有第一、第二、第三和第四边线， 所述第一边线与所述印刷电路板的边缘对齐， 所述第二和第三边线基本上与所述第一边线垂直并且彼此平行， 所述第四边线与所述第一边线平行， 当从所述电容耦合元件观察时，所述第二和第三边线分别位于所述第一和第二方向， 所述第一馈电线从所述第二边线向所述接地净空区域延长，并且 所述第二馈电线从所述第三边线向所述接地净空区域延长。
3.根据权利要求2所述的天线装置，其中 所述电容耦合元件与所述第一边线之间的距离短于所述电容耦合元件与所述第四边线之间的距离，并且 所述第一和第二条状图案与所述第一边线之间的距离短于所述第一和第二条状图案与所述第四边线之间的距离。
4.根据权利要求1所述的天线装置，其中 所述第一条状图案的另一端经由第一频率调节元件连接到所述第一馈电线，并且 所述第二条状图案的另一端经由第二频率调节元件连接到所述第二馈电线。
5.根据权利要求1所述的天线装置，其中所述电容耦合元件还包括第三电容器，其具有与所述第一电容器的所述一个末端连接的一个末端以及与所述第二电容器的所述一个末端连接的另一个末端。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线装置，其中 所述印刷电路板还包括在所述印刷电路板的另一个主表面上设置的第四和第五条状图案， 所述第四条状图案沿所述第一方向延伸并在平面图中与所述第一条状图案重叠， 所述第五条状图案沿所述第二方向延伸并在平面图中与所述第二条状图案重叠，所述第一条状图案经由穿过所述印刷电路板的第一通孔导体连接到所述第四条状图案，并且 所述第二条状图案经由穿过所述印刷电路板的第二通孔导体连接到所述第五条状图案。
7.一种无线通信装置，其包括: 天线装置； 连接到所述天线装置的无线电路部分；以及 控制所述无线电路部分的通信控制部分，其中 所述天线装置包括: 印刷电路板；以及 安装在所述印刷电路板上的电容耦合元件， 所述电容稱合元件包括: 衬底，其由介电材料制成；以及 第一和第二电容器，其设置在所述衬底中， 所述印刷电路板包括: 接地净空区域，其限定在所述印刷电路板的一个主表面上，所述电容耦合元件安装在所述接地净空区域上； 主电路区域，其具有接地图案； 第一至第三条状图案，其设置在所述接地净空区域中；以及 第一和第二馈电线，其从所述主电路区域向所述接地净空区域延长， 所述第一条状图案具有与所述电容耦合元件的第一电容器的一个末端连接的一端以及与所述第一馈电线连接的另一端，所述第一条状图案沿第一方向从其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第二条状图案具有与所述电容耦合元件的第二电容器的一个末端连接的一端以及与所述第二馈电线连接的另一端，所述第二条状图案沿与所述第一方向相反的第二方向从其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第三条状图案具有与所述电容耦合元件的第一和第二电容器的另一个末端同时连接的一端以及与所述接地图案连接的另一端，所述第三条状图案沿与所述第一和第二方向交叉的第三方向从其所述一端向其所述另一端延伸， 所述电容耦合元件布置成沿与所述第一和第二方向平行的方向具有从所述接地净空区域的中心部朝向所述第一方向的偏移， 所述第一条状图案的长度短于所述第二条状图案，并且 所述无线电路部分和所述通信控制部分设置在所述印刷电路板的主电路区域中。
【文档编号】H01Q1/38GK104347935SQ201410382542
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】后藤哲三, 歌川尚明, 郑永帅 申请人:Tdk株式会社, Tdk大连电子有限公司