CN102035073A - 多谐振天线及通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术问题是提供一种在谋求小型化的同时使得高频侧的天线特性和低频侧的天线特性均衡的多谐振天线。第一天线电极(1)和第二天线电极(2)并列设置在电介质基体(3)上，一端共通地连接，另一端为自由端。第一天线电极(1)的从一端到另一端的长度比第二天线电极2的从一端到另一端的长度长，并且第一天线电极(1)折返。第二天线电极(2)被第一天线电极(1)的到折返为止的往路部分(101)和折返之后的返路部分(102)夹着。

Description

多谐振天线及通信装置

技术领域

本发明涉及多谐振天线及使用该多谐振天线的通信装置。

背景技术

多谐振天线在一个芯片上具备两个不同谐振频率的天线电极，虽然是一个芯片，但是能够应对两种不同频带。一般来说，各天线电极构成为λ/4单极天线，共享供电电路，并从供电电路分支。作为使用多谐振天线的设备的例子，可以举出具有GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的功能、蓝牙(Bluetooth：注册商标以下省略)功能的移动通信装置，例如便携式电话机。在GPS中，使用1.57GHz带的电波，在蓝牙中使用2.45GHz带的电波，要求能够应对这些频带的多谐振天线。

此外，随着信息技术的发展，在无线局域网中收发的数据中也包含图像等的信息量多的数据。因此，有时也分开使用频带，如用传送速度快的高频带(例如5.2GHz带)来收发在无线局域网中收发的信息中的信息量大的数据，用通讯距离长的低频带(例如2.45GHz带)来收发在无线局域网中收发的信息中的通常的数据。

作为面向上述用途的多谐振天线，例如在日本特开2005-167762号公报中公开了如下的天线，在该天线中，在直方体形状的电介质基体的表面上设置第一频带用的第一天线电极，在电介质基体的侧壁设置了第二频带用的第二天线电极。

但是，在这种多谐振天线中，基于组装该天线的移动通信装置的小型化、多功能化以及高密度安装化等要求，要求进一步的小型化。作为小型化的方式较有效的方式是使用相对介电常数高的材料来构成电介质基体。这是因为，随着电介质基体的相对介电常数变大，即使天线电极的物理长度保持一定，其电长度也会变长。

但是，在这种多谐振天线中，由于具有高频侧的天线电极和低频侧的天线电极，所以在以缩短低频侧的天线电极的电长度缩短为目的而使用高相对介电常数的电介质材料作为电介质基体的情况下，其也对高频侧的天线电极产生影响。即，高频侧的天线电极的物理长度变短，其天线特性比低频侧劣化，在低频侧和高频侧天线特性不均衡。

日本特开2005-167762号公报公开的技术不能解决这一问题。根据日本特开2005-167762号公报公开的结构，小型化取决于低频侧的天线电极的长度，很难使天线特性在低频侧和高频侧均衡的同时，使天线小型化。并且，由于低频侧的天线电极和高频侧的天线电极配置在相互构成90°的角度的不同面上，所以在被搭载到基板上时，还存在有特性恶化的问题。

发明内容

本发明的技术问题是提供一种在谋求小型化的同时、使得高频侧的天线特性和低频侧的天线特性均衡的多谐振天线。

为了解决上述技术问题，本发明的多谐振天线包括电介质基体、第一天线电极、第二天线电极。上述第一天线电极和上述第二天线电极并列设置在上述电介质基体上，一端共通地连接，另一端为自由端。上述第一天线电极的上述一端到上述另一端的长度比上述第二天线电极的一端到上述另一端的长度长，并且，上述第一天线电极折返。上述第二天线电极被上述第一天线电极的到上述折返为止的往路部分和折返之后的返路部分夹着。

在本发明的多谐振天线中，第一及第二天线电极并列设置在电介质基体上，一端共通地连接，另一端成为自由端，第一天线电极的从一端到另一端的长度比第二天线电极的从一端到另一端的长度长，所以能够实现将第一天线电极作为低频侧、将第二天线电极作为高频侧的单芯片多谐振天线。

并且，由于第一天线电极折返，所以能够在缩小电介质基体的外形尺寸、使整体形状小型化的同时，确保第一天线电极的必要的物理长度。

作为本发明的多谐振天线的特征性的结构，第二天线电极被第一天线电极的折返为止的往路部分和折返之后的返路部分夹着。根据该结构，能够在确保作为低频侧的第一天线电极的天线特性和作为高频侧的第二天线电极的天线特性的均衡的同时，确保较高的天线特性。

并且，由于使得第一天线电极折返来扩展了其物理长度，所以没有必要大幅加大电介质基体的相对介电常数。这一点在使得高频侧的天线特性和低频侧的天线特性均衡的方面也有作用。

作为本发明的多谐振天线的一实施方式，第一天线电极和第二天线电极被设置在电介质基体的同一面上。也可以与此不同，往路部分和返路部分分别设在电介质基体的相互不同的面上，例如表面或侧壁上。

本发明还公开了采用了上述的多谐振天线的通信装置。该通信装置包括多谐振天线、低频通信部和高频通信部，多谐振天线与上述低频通信部及高频通信部连接。

发明的效果：

如上所述，根据本发明，能够得到如下所述的效果。

(a)能够提供一种将第一天线电极作为低频侧、将第二天线电极作为高频侧的单芯片的多谐振天线，以及使用了该多谐振天线的通信装置。

(b)能够提供一种缩小了电介质基体的外形尺寸、使得整体形状小型化的多谐振天线，以及使用了该多谐振天线的通信装置。

(c)能够提供一种在确保与低频侧对应的第一天线电极的天线特性和与高频侧对应的第二天线电极的天线特性的均衡的同时，具有较高的天线特性的多谐振天线，以及使用了该多谐振天线的通信装置。

参照附图，对本发明的其他目的、结构及优点进行更加详细的说明。附图仅仅是一种示例。

附图说明

图1是示出本发明的多谐振天线的一实施方式的立体图。

图2是图1中的II-II线截面图。

图3是图1中的III-III线截面图。

图4是在本发明的多谐振天线中能够使用的FPC的截面图。

图5是示出在电路基板上搭载了本发明的多谐振天线的状态的立体图。

图6是示出本发明的多谐振天线的另一实施方式的立体图。

图7是示出本发明的多谐振天线的再另一实施方式的立体图。

图8是针对本发明的多谐振天线和比较例，将其低频侧的天线电极的频率——效率特性进行对比来示出的模拟数据。

图9是针对本发明的多谐振天线和比较例，将其高频侧的天线电极的频率——效率特性进行对比来示出的模拟数据。

图10是图8和图9的比较例的多谐振天线的立体图。

图11是图8和图9的另一比较例的多谐振天线的立体图。

图12是采用了本发明的多谐振天线的通信装置的框图。

具体实施方式

首先，参照图1，则本发明的多谐振天线包括第一天线电极1、第二天线电极2以及电介质基体3。电介质基体3最好由混合了合成树脂和电介质陶瓷粉末而成的复合电介质材料来构成。作为合成树脂的一例，能够使用ABS树脂(Acrylonitrile butadiene styrene：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂)或PC树脂(Polycarbonate：聚碳酸酯树脂)等。作为电介质陶瓷粉末能够使用钛酸钡系的陶瓷粉末或者氧化钛系的陶瓷粉末。使用这种复合电介质材料的优点是，能够调整电介质基体3的相对介电常数，能够应用成形技术来将电介质基体3成形为要求的形状，以及通过颜料的混入能够对电介质基体3进行着色等等。

电介质基体3也可以为实心的块状，也可以是内部大部分被掏空而具有外壁的形状。在该实施方式中，选择后一形状，具有顶面31和4侧壁32～35，成为与顶面31相对的底面开口的六面体外形。外形不一定限于六面体状，可以采用其他形状。

第一天线电极1和第二天线电极2并列设置于电介质基体3上。第一天线电极1和第二天线电极2分别构成为λ/4单极天线，共享供电电极4，从供电电极4分支。在实施方式中，第一天线电极1和第二天线电极2在电介质基体3的顶面31的表面上，相互隔着间隔并列设置。第一天线电极1和第二天线电极2的一端共通地连接，另一端为自由端。共通地连接的一端与供电电极4连接。

第一天线电极1的从一端到另一端的长度L1比第二天线电极2的从一端到另一端的长度L2长，且被折返，具有从一端到折返为止的往路部分101和折返之后的返路部分102。往路部分101和返路部分102通过折返部分103连续。第一天线电极1的长度L1是沿着通过宽度中心的中心线计测的尺寸。

第二天线电极2被第一天线电极1的往路部分101和折返之后的返路部分102夹着。即，第二天线电极2的一侧边隔着间隔与第一天线电极1的往路部分101平行，前端边隔着间隔与第一天线电极1的折返部分103相面对，另一侧边隔着间隔与第一天线电极1的返路部分102平行。

考虑到作为对象的频率以及电介质基体3的相对介电常数，第一天线电极1的长度L1被设定为λ/4的电长度。第二天线电极2的长度L2也同样设定。例如，本发明的多谐振天线用于具有GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的功能和蓝牙功能的移动通信装置例如便携式电话机的情况下，在GPS中，使用1.57GHz带的电波，在蓝牙中使用2.45GHz带的电波。因此，考虑到电介质基体3的相对介电常数，第一天线电极1的长度L1被设定为与在GPS中使用的1.57GHz带的电波对应的尺寸，第二天线电极2的长度L2被设定为与在蓝牙中使用的2.45GHz带的电波对应的尺寸。

如图4所示，第一天线电极1和第二天线电极2最好被具有粘接层A的可挠性绝缘薄膜CF支撑，利用粘接层A的粘接力将可挠性绝缘薄膜CF粘接在电介质基体3上。在可挠性绝缘薄膜CF的表面上，具备成为天线电极的电极膜C。具体而言，使用在一面上具有形成为规定图案的第一天线电极1和第二天线电极2的FPC(Flexible Printed Circuits：可挠性印刷电路)，并利用附加在FPC的另一面上的粘接层A的粘接力，来粘贴到电介质基体3上。根据该结构，能够对电介质基体3迅速且高效率地附加第一天线电极1和第二天线电极2。

并且，由于可在可挠性绝缘薄膜CF上构图形成第一天线电极1和第二天线电极2，所以对于第一天线电极1和第二天线电极2，能够确保较高的图案精度。

并且，在第一天线电极1和第二天线电极2被具有可挠性绝缘薄膜CF支撑，所以即使在粘贴到电介质基体3的角部等上的情况下，也不会产生构成第一天线电极1和第二天线电极2的电极膜变薄等不良情况。

如上所述，在本发明的多谐振天线中，第一及第二天线电极1、2并列设置在电介质基体3上，其一端共通地连接，另一端成为自由端，第一天线电极1的从一端到另一端的长度比第二天线电极2的从一端到另一端的长度长，所以能够实现将第一天线电极1作为低频侧、将第二天线电极2作为高频侧的单芯片多谐振天线。

由于第一天线电极1折返，所以能够在缩小电介质基体3的外形尺寸并使整体形状小型化的同时，确保第一天线电极1的必要的物理长度L1。

作为本发明的多谐振天线的特征性的结构，第二天线电极2被第一天线电极1的折返为止的往路部分101和折返之后的返路部分102夹着。根据该结构，在确保作为低频侧的第一天线电极1的天线特性和作为高频侧的第二天线电极2的天线特性的均衡的同时，能够确保较高的天线特性。此外，天线特性中包含发送特性和接收特性。

并且，由于使得第一天线电极1折返并使其物理长度扩展，所以没有必要大幅增加电介质基体3的相对介电常数。这一点在使得高频侧的天线特性和低频侧的天线特性均衡的方面也有作用。

如图5所示，图1～图3所示的多谐振天线在电路基板5的一面上以使电介质基体3的底部相对的状态搭载。此外，使供电电极4与电路基板5上的导体图案51连接。侧壁32位于电路基板5的端部(角部)，通常在侧壁34侧搭载电子部件等，所以侧壁32朝向没有搭载电子部件的面，成为基板开放侧的面。

图1～图3所示的多谐振天线的第一天线电极1和第二天线电极2被设置在电介质基体3的同一面上。也可以与此不同，往路部分101和返路部分102分别设在电介质基体3的相互不同的面，例如表面或侧壁。图6和图7示出这样的实施方式的一例。

首先，参照图6，则第一天线电极1和第二天线电极2具有与图1～图3所示的实施方式相同的特征结构。因此，具有与图1～图3所示的实施方式相同的作用效果。

在图6的实施方式中，与图1～图3所示的实施方式不同，第一天线电极1的往路部分101被设置于侧壁32的表面上，该侧壁32与设有第二天线电极2的顶面31正交。如图5所示，若多谐振天线搭载到电路基板5上，则侧壁32的表面成为基板开放侧的面。根据该结构，能够改善高频侧的第二天线电极2的天线特性(发射特性)。

第一天线电极1从侧壁32延伸到顶面31，返路部分102被配置于顶面31上，所以通过侧壁32和顶面31之间的棱角部。在此，如参照图4所说明，在第一天线电极1和第二天线电极2被具有粘接层A的可挠性绝缘薄膜CF支撑的情况下，不会产生构成第一天线电极1和第二天线电极2的电极膜在棱角部变薄等不良情况。

接着，若参照图7，则与图1～图3所示的实施方式不同，第一天线电极1的返路部分102被设置在侧壁32的表面上，该侧壁32与设有第二天线电极2的顶面31正交。因此，第一天线电极1的返路部分102的前端也位于作为基板开放侧的面的侧壁32的表面上。根据该结构，能够改善低频侧的第一天线电极1的天线特性(发射特性)。

第二天线电极2的宽度的一半位于顶面31上，剩下的一半位于侧壁32。因此，第二天线电极2的宽度的中心部附近位于顶面31和侧壁32上的棱角部上。在此，如图4所示，在第一天线电极1和第二天线电极2被具有粘接层A的可挠性绝缘薄膜CF支撑的情况下，不会产生构成第一天线电极1和第二天线电极2的电极膜在棱角部变薄等不良情况。

接着，参照图8及图9所示的模拟数据，将本发明的多谐振天线的频率-效率特性与作为现有例的比较例的频率-效率特性进行对比来说明。在图8及图9中，横轴作为频率(GHz)，纵轴作为效率(％)。图示的效率是放射效率，但是还反映到接收效率。

图8和图9是将本发明的多谐振天线用于具有GPS功能和蓝牙功能的移动通信装置(例如便携式电话机)中作为前提的模拟数据。在GPS中，采用1.57GHz带的电波，在蓝牙中，使用2.45GHz带的电波。因此，第一天线电极1(低频侧)对应于GPS，第二天线电极2(高频侧)对应于蓝牙。在图8及图9中，图8示出与GPS对应的第一天线电极1的特性，图9示出与蓝牙对应的第二天线电极2的特性。

首先，在图8中，曲线IN-11示出图1～图3所示的多谐振天线中的第一天线电极1的天线特性，曲线IN-12示出图6所示的多谐振天线中的第一天线电极1的天线特性，曲线IN-13示出图7所示的多谐振天线中的第一天线电极1的天线特性。曲线CP-11示出图10所示的多谐振天线中的第一天线电极1的天线特性，曲线CP-12示出图11所示的多谐振天线中的第一天线电极1的天线特性。

接着，在图9中，曲线IN-21示出图1～图3所示的多谐振天线中的第二天线电极2的天线特性，曲线IN-22示出图6所示的多谐振天线中的第二天线电极2的天线特性，曲线IN-23示出图7所示的多谐振天线中的第二天线电极2的天线特性。曲线CP-21示出图10所示的多谐振天线中的第二天线电极2的天线特性，曲线CP-22示出图11所示的多谐振天线中的第二天线电极2的天线特性。

图10及图11所示的多谐振天线，在第一天线电极1具有往路部分101、折返部分103及返路部分102的这一点上，与本发明的多谐振天线相同，但是在第二天线电极2没有被第一天线电极1的往路部分101和返路部分102所夹着、而是位于返路部分102的外侧(图10)或者往路部分101的外侧(图11)的这一点上，具有与本发明的多谐振天线相比的决定性的不同点。

在模拟时，设电介质基体3的长度为16mm、宽度为5mm、高度为5mm、相对介电常数为6.0。此外，用FPC来构成了第一及第二天线电极1、2。

首先，参照图8，则关于本发明的多谐振天线，作为GPS的频带的1.57～1.58GHz带的效率在特性IN-11下大约为41％，在特性IN-12下大约为37.5％，在特性IN-13下大约为38％。另一方面，关于作为比较例的多谐振天线，作为GPS的频带的1.57～1.58GHz带的效率在特性CP-11下大约为35％，在特性CP-12下大约为43％。

接着，参照图9，则关于本发明的多谐振天线，作为蓝牙的频带的2.4～2.5GHz带的效率在特性IN-21下大约为69％，在特性IN-22下大约为80％，在特性IN-23下大约为75％。另一方面，关于作为比较例的多谐振天线，作为蓝牙的频带的2.4～2.5GHz带的效率在特性CP-21下大约为70％，在特性CP-22下大约为48％。

总结以上结果，如下。

<关于本发明的多谐振天线>

(1)图1～图3所示的多谐振天线

第一天线电极1的效率约为41％(图8的特性IN-11)

第二天线电极2的效率约为69％(图9的特性IN-21)

(2)图6所示的多谐振天线

第一天线电极1的效率约为37.5％(图8的特性IN-12)

第二天线电极2的效率约为80％(图9的特性IN-22)

(3)图7所示的多谐振天线

第一天线电极1的效率约为38％(图8的特性IN-13)

第二天线电极2的效率约为75％(图9的特性IN-23)

<比较例的多谐振天线>

(1)图10所示的多谐振天线

第一天线电极1的效率约为35％(图8的特性CP-11)

第二天线电极2的效率约为70％(图9的特性CP-21)

(2)图11所示的多谐振天线

第一天线电极1的效率约为43％(图8的特性CP-12)

第二天线电极2的效率约为48％(图9的特性CP-22)

通常，在GPS的情况下，作为实际的要求基准，要求37％以上的效率，在蓝牙的情况下，则要求50％以上的效率，作为产品必须要满足这些基准。若将以上作为基准，则图10所示的比较例的多谐振天线中，第一天线电极1的效率约为35％，不满足基准，图11所示的多谐振天线中，第二天线电极2的效率约为48％，不满足基准。

相对于此，本发明的多谐振天线满足上述的实际的要求基准。即，在现有技术中，在低频侧和高频侧天线特性不均衡，而根据本发明，则能够消除这种不均衡。

进而，在图6所示的多谐振天线中，高频侧的第二天线电极2的效率约为80％(图9的特性IN-22)，此外，在图7所示的多谐振天线中，高频侧的第二特性电极2中的效率约为75％(图9的特性IN-23)，在任一方，高频侧的第二天线电极2的效率都得到改善。

本发明还公开了采用了上述的多谐振天线的通信装置。图12示出其一例。图示的通信装置包含本发明的多谐振天线7、低频通信部8以及高频通信部9。

多谐振天线7包含第一天线电极1和第二天线电极2。对于其详细内容，如以上所述。多谐振天线7的供电电路连接在低频通信部8及高频通信部9的输入输出侧。低频通信部8例如具有GPS功能，高频通信部9例如具有蓝牙功能。此外，低频和高频是相对的表现。低频通信部8和高频通信部9分别具备发送电路部81、91及接收电路部82、92。虽然未图示，当然附加了作为这种通信装置而必要的电路部分。

以上，参照优选实施例来具体说明了本发明的内容，但是本领域的技术人员当然可以根据本发明的基本技术思想和启示，得到各种变形方式。

Claims (10)

1.一种多谐振天线，包括电介质基体、第一天线电极和第二天线电极，其特征在于，

上述第一天线电极和上述第二天线电极并列设置在上述电介质基体上，一端共通地连接，另一端为自由端，

上述第一天线电极的上述一端到上述另一端的长度比上述第二天线电极的上述一端到上述另一端的长度长，并且，上述第一天线电极折返，

上述第二天线电极被上述第一天线电极的到上述折返为止的往路部分和折返之后的返路部分夹着。

2.根据权利要求1所述的多谐振天线，其特征在于，

上述第一天线电极和上述第二天线电极被设置在上述电介质基体的同一面上。

3.根据权利要求1所述的多谐振天线，其特征在于，

上述往路部分和上述返路部分分别设在上述电介质基体的相互不同的面上。

4.根据权利要求1所述的多谐振天线，其特征在于，

上述电介质基体是含有合成树脂和陶瓷粉末的复合电介质材料。

5.根据权利要求1所述的多谐振天线，其特征在于，

上述第一天线电极和上述第二天线电极被具有粘接性的可挠性绝缘薄膜支撑，上述可挠性绝缘薄膜粘接在上述电介质基体上。

6.一种通信装置，包括多谐振天线、低频通信部和高频通信部，其特征在于，

上述多谐振天线包括电介质基体、第一天线电极和第二天线电极，

上述第一天线电极和上述第二天线电极并列设置在上述电介质基体上，一端共通地连接，另一端为自由端，

上述第一天线电极的上述一端到上述另一端的长度比上述第二天线电极的上述一端到上述另一端的长度长，并且，上述第一天线电极折返，

上述第二天线电极被上述第一天线电极的到上述折返为止的往路部分和折返之后的返路部分夹着，

上述低频通信部及高频通信部与上述多谐振天线连接。

7.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述第一天线电极和上述第二天线电极被设置在上述电介质基体的同一面上。

8.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述往路部分和上述返路部分分别设在上述电介质基体的相互不同的面上。

9.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述电介质基体是含有合成树脂和陶瓷粉末的复合电介质材料。

10.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述第一天线电极和上述第二天线电极被具有粘接性的可挠性绝缘薄膜支撑，上述可挠性绝缘薄膜粘接在上述电介质基体上。

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