專利名稱：天線裝置、無線裝置以及電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有多個天線的天線裝置、利用該天線裝置的無線裝置以及利用該無線裝置的電子裝置。
背景技術(shù)：
最近幾年，無線通信功能不僅裝備在諸如計算機的信息處理設(shè)備和諸如蜂窩電話和PDA(個人數(shù)字助理)的通信終端設(shè)備上，而且裝備在諸如聲頻設(shè)備、視頻設(shè)備、攝像設(shè)備、打印機和娛樂機器人的各種消費類電子設(shè)備上。此外，無線通信功能還裝備在無線LAN(局域網(wǎng))接入點和小型輔助卡上。輔助卡是具有存儲功能和無線通信功能的無線卡模塊。被稱為無線卡模塊的有例如PCMCIA(個人計算機存儲卡國際協(xié)會)型卡、CF卡(compact flash card)(注冊商標(biāo))、微型PCI(外圍部件互連)卡。
由于無線通信功能安裝在各種設(shè)備上，所以需要用于接收和發(fā)射無線電波的天線具有各種形狀和特性。例如，需要可以選擇輻射偏振波的天線。
在無線裝置的實際工作環(huán)境下，例如，因為建筑和物體反射無線電波，所以無線電波以各種平面偏振波傳播。為了解決該問題，建議了所謂偏振分集，通過改變天線的偏振以實現(xiàn)最佳數(shù)據(jù)傳輸速率和吞吐量，該偏振分集發(fā)射和接收無線電波(例如，第2002-92576號日本未決專利公開)。
圖13是示出采用兩個偶極天線的偏振分集無線裝置的平面圖。偶極天線102a和102b分別設(shè)置在襯底101a和101b上。襯底101a和101b設(shè)置在該裝置上，以正交排列偶極天線102a和102b。通過平衡-不平衡變換器(balun)103a，偶極天線102a連接到轉(zhuǎn)換器104的端子104c。通過平衡-不平衡變換器(balun)103b，偶極天線102b連接到轉(zhuǎn)換器104的端子104b。將射頻施加到轉(zhuǎn)換器104的端子104a。
圖14是示出采用兩個齊柏(Zepp)天線的偏振分集無線裝置的平面圖。齊柏天線112a和112b分別設(shè)置在襯底111a和111b上。襯底111a和111b設(shè)置在該裝置上，以正交排列偶極天線112a和112b。齊柏天線112a連接到轉(zhuǎn)換器113的端子113c。齊柏天線112b連接到轉(zhuǎn)換器113的端子113b。將射頻施加到轉(zhuǎn)換器113的端子113a。
圖15是示出采用兩個單極天線的偏振分集無線裝置。單極天線122a和122b和底板123a和123b分別設(shè)置在襯底121a和121b上。襯底121a和121b設(shè)置在該裝置上，以正交排列單極天線122a和122b。單極天線122a連接到轉(zhuǎn)換器124的端子124c。單極天線122b連接到轉(zhuǎn)換器124的端子124b。底板123a和123b接地。將射頻施加到轉(zhuǎn)換器124的端子124a。
在圖13至圖15所示的偏振分集無線裝置上，當(dāng)一個天線的接收電平變低時，利用轉(zhuǎn)換器104、113和124選擇另一個天線，以防止收到的信號質(zhì)量發(fā)生惡化。
如上所述，為了以理想方式對傳播多個偏振波進行處理，在一個裝置上設(shè)置對應(yīng)于偏振波的各方向的多個天線。然而，在該方法中，需要正交排列該多個天線。因此，天線占據(jù)的面積大。結(jié)果，裝置的尺寸變大。如果在小占據(jù)面積上緊密設(shè)置各天線，則各天線之間互相干擾。因此，天線的輻射圖產(chǎn)生失真。
為了解決上述問題，設(shè)想利用圓形偏振波微帶天線代替正交排列的直線式偏振波天線。在這種方法中，利用一個天線，可以選擇性地輻射偏振波。然而，微帶天線的頻帶通常窄。例如，偶極天線的帶寬約為10％，而微帶天線的帶寬是百分之幾或者更小。盡管利用寄生單元可以加寬微帶天線的頻帶，但是它們將使裝置的尺寸增大。
如上所述，按照慣例，難以減小偏振分集無線裝置的多個天線的面積，而且難以抑制因為它們之間的干擾導(dǎo)致的天線特性惡化。因為存在這些困難，偏振分集無線裝置與當(dāng)前使無線裝置小型化而且在各種消費類設(shè)備上裝備無線通信功能的設(shè)計趨勢不符。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有多個天線的通信裝置，該天線發(fā)射和/或者接收垂直偏振波，緊密設(shè)置該天線，而且該天線抑制因為天線之間的干擾導(dǎo)致的特性惡化，本發(fā)明還提供一種無線裝置以及具有該天線裝置的電子裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，第一發(fā)明是天線裝置，它包括襯底；以及多個天線圖形，設(shè)置在該襯底上，以發(fā)射和/或者接收互相正交的偏振波，其中襯底由固體電解質(zhì)構(gòu)成，以及其中天線圖形由導(dǎo)電塑料構(gòu)成。
在第一發(fā)明中，該襯底通常是平板形的，而且多個天線通常設(shè)置在襯底的兩個主面上。通常設(shè)置多個天線，以使襯底插在它們之間。
在第一發(fā)明中，天線圖形通常是直線天線。該直線天線通常是齊柏天線。在第一發(fā)明中，多個天線圖形通常是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線。直線天線通常是齊柏天線。該直線天線通常設(shè)置在縫隙天線的縫隙內(nèi)。在第一發(fā)明中，多個天線圖形通常是兩個直線天線和一個縫隙天線。
根據(jù)第一發(fā)明，多個由導(dǎo)電塑料構(gòu)成的天線圖形設(shè)置在固體電解質(zhì)上，以發(fā)射和/或者接收正交偏振波。因此，當(dāng)在多個天線圖形之間施加DC電壓時，可以使離子從襯底摻雜到具有一個電位的天線圖形，而不使離子從另一個具有另一個電位的天線圖形摻雜到襯底。換句話說，利用天線圖形之間的電位差，具有一個電位的天線圖形可以變成導(dǎo)體，而具有另一個電位的天線圖形可以變成絕緣體。
第二發(fā)明是一種連接到設(shè)備的主體而且還對該設(shè)備提供無線功能的無線裝置，該無線裝置包括襯底；
多個天線圖形，設(shè)置在該襯底上，以發(fā)射和/或者接收互相正交的偏振波；以及轉(zhuǎn)換器，用于從多個天線圖形中選擇兩組天線圖形，以利用在多個天線圖形之間施加的DC電壓，使第一組具有一個電位，而使第二組具有另一個電位，其中天線圖形由導(dǎo)電塑料構(gòu)成；以及其中襯底由固體電解質(zhì)構(gòu)成。
在第二發(fā)明中，該襯底通常是平板形的，而且多個天線通常設(shè)置在襯底的兩個主面上。通常設(shè)置多個天線，以使襯底插在它們之間。
在第二發(fā)明中，天線圖形通常是直線天線。直線天線通常是齊柏天線。在第一發(fā)明中，多個天線圖形通常是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線。直線天線通常是齊柏天線。直線天線通常設(shè)置在縫隙天線的縫隙內(nèi)。在第一發(fā)明中，多個天線圖形通常是兩個直線天線和一個縫隙天線。
根據(jù)第二發(fā)明，多個由導(dǎo)電塑料構(gòu)成的天線圖形設(shè)置在固體電解質(zhì)上，以發(fā)射和/或者接收正交偏振波。因此，當(dāng)在多個天線圖形之間施加DC電壓時，可以使離子從襯底摻雜到具有一個電位的天線圖形，而不使離子從另一個具有另一個電位的天線圖形摻雜到襯底。換句話說，利用天線圖形之間的電位差，具有一個電位的天線圖形可以變成導(dǎo)體，而具有另一個電位的天線圖形可以變成絕緣體。
第三發(fā)明是一種具有無線通信功能、可以發(fā)射和接收信息的電子裝置，該電子裝置包括襯底；多個天線圖形，設(shè)置在該襯底上，以發(fā)射和/或者接收互相正交的偏振波，電壓源，用于在多個天線圖形之間施加DC電壓；以及轉(zhuǎn)換器，用于從多個天線圖形中選擇兩組天線圖形，以利用在多個天線圖形之間施加的DC電壓，使第一組具有一個電位，而使第二組具有另一個電位，
其中天線圖形由導(dǎo)電塑料構(gòu)成；以及其中襯底由固體電解質(zhì)構(gòu)成。
在第三發(fā)明中，該襯底通常是平板形的，而且多個天線通常設(shè)置在襯底的兩個主面上。通常設(shè)置多個天線，以使襯底插在它們之間。
在第三發(fā)明中，天線圖形通常是直線天線。直線天線通常是齊柏天線。在第一發(fā)明中，多個天線圖形通常是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線。直線天線通常是齊柏天線。直線天線通常設(shè)置在縫隙天線的縫隙內(nèi)。在第一發(fā)明中，多個天線圖形通常是兩個直線天線和一個縫隙天線。
根據(jù)第三發(fā)明，多個由導(dǎo)電塑料構(gòu)成的天線圖形設(shè)置在固體電解質(zhì)上，以發(fā)射和/或者接收正交偏振波。因此，當(dāng)在多個天線圖形之間施加DC電壓時，可以使離子從襯底摻雜到具有一個電位的天線圖形，而不使離子從另一個具有另一個電位的天線圖形摻雜到襯底。換句話說，利用天線圖形之間的電位差，具有一個電位的天線圖形可以變成導(dǎo)體，而具有另一個電位的天線圖形可以變成絕緣體。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)在多個天線圖形之間施加DC電壓時，可以使離子從襯底摻雜到具有一個電位的天線圖形，而不使離子從另一個具有另一個電位的天線圖形摻雜到襯底。換句話說，利用天線圖形之間的電位差，具有一個電位的天線圖形可以變成導(dǎo)體，而具有另一個電位的天線圖形可以變成絕緣體。因此，可以緊密設(shè)置多個用于發(fā)射和/或者接收正交偏振波的天線，而且可以抑制因為它們之間的干擾而惡化特性。


圖1是示出對其安裝了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線裝置的電子裝置的例子的透視圖；圖2是示出設(shè)置在外殼內(nèi)的無線裝置的例子的透視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線裝置的平面圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)例子的剖視圖；
圖5是示出用于控制根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線裝置的天線裝置控制電路的結(jié)構(gòu)例子的電路圖；圖6是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線裝置的運行過程的例子的剖視圖；圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線裝置的運行過程的例子的剖視圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置的一個主面的平面圖；圖9是示出用于控制根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置的天線裝置控制電路的結(jié)構(gòu)例子的電路圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置的電場的方向(偏振波的方向)的原理圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)例子和用于控制該天線裝置的天線裝置控制電路的電路圖；圖12是用于說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的無線裝置的運行過程的例子的剖視圖；圖13是示出采用偶極天線的分解無線裝置的平面圖；圖14是示出采用直線天線的分解無線裝置的平面圖；以及圖15是示出采用單極天線的分解無線裝置的平面圖。
具體實施例方式
接著，參考附圖，說明本發(fā)明的實施例。在該實施例的所有附圖中，利用同樣或者相應(yīng)的參考編號表示同樣或者相應(yīng)的單元。
首先，說明本發(fā)明的第一實施例。圖1示出對其安裝了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線裝置的電子裝置的例子。無線裝置1包括無線裝置主體3和設(shè)置在無線裝置主體3的一端上的天線裝置2。無線裝置1是具有例如存儲功能和無線通信功能的無線卡模塊。例如，該無線卡模塊是PCMCIA卡、CF卡(compact flash card)(注冊商標(biāo))或者微型PCI卡。本發(fā)明適合應(yīng)用于天線裝置、無線裝置以及執(zhí)行偏振分集或者MIMO(多輸入多輸出)傳輸?shù)牡碾娮友b置。
無線裝置1具有可以自由安裝到設(shè)置在諸如個人計算機的電子裝置11的插槽12上并可以自由從其卸下的結(jié)構(gòu)。具體地說，如圖1所示，無線裝置1安裝在插槽12內(nèi)，因此，無線裝置主體3上具有天線裝置2的一端從電子裝置11凸出。利用無線裝置1，還可以對電子裝置11設(shè)置預(yù)定擴充功能和無線通信功能。此外，無線裝置1具有存儲功能，該存儲功能可以與電子裝置11交換數(shù)據(jù)等。
圖2是示出設(shè)置在外殼內(nèi)的無線裝置1的例子的透視圖。如圖2所示，無線裝置主體3包括主體襯底31，從主面的上方觀看是矩形的；連接端32，設(shè)置在該矩形的一側(cè)；以及電路部分33，設(shè)置在無線裝置1的中心部分。連接端32是基于例如PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)的連接器部分。通過將無線裝置1的連接端32插入電子裝置11的插槽12內(nèi)，連接端32和設(shè)置在該插槽12內(nèi)的相應(yīng)連接端連接在一起。因此，還對電子裝置11提供了無線功能。例如，電路部分33具有天線控制電路、信號處理電路、存儲功能存儲器件等。
天線裝置2主要具有平板天線襯底21和多個設(shè)置在天線襯底21的兩個主面上的直線(linear)天線22。天線裝置2設(shè)置在連接端32的對側(cè)。天線裝置2的形狀接近正方形。該正方形每邊的長度稍許小于主體襯底31的寬度。該正方形每邊的長度稍許大于電子裝置11的插槽12的開口的高度。此外，天線裝置2具有用于連接天線裝置2和主體襯底31的連接部分。
圖3A是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線裝置2的一個主面例子的平面圖。圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線裝置2的另一個主面例子的平面圖。在天線裝置2的一個主面S1上設(shè)置直線天線22a。在天線裝置2的另一個主面S2上設(shè)置直線天線22b，以使直線天線22b垂直于直線天線22a，而且天線襯底21插在它們之間。因此，直線天線22a和直線天線22b的電場(偏振波)的方向互相正交。直線天線22a和22b具有同樣的形狀，而且例如，其天線長度約為λ/2。在直線天線22a和22b的各單一端設(shè)置由銅等構(gòu)成的電極25a和25b。電極25a和25b電連接到電路部分33。
直線天線22a和22b對應(yīng)于不同的頻帶。例如，該頻帶是5GHz頻帶、2.4GHz頻帶、多波頻帶、微波頻帶、UHF(超高頻)頻帶等。例如，直線天線22a和22b是齊柏天線。
圖4是示出天線襯底21的結(jié)構(gòu)例子的剖視圖。在圖4中，天線襯底21包括以該順序?qū)盈B的固體電解質(zhì)24b、分隔物(seperator)23以及固體電解質(zhì)24a。直線天線22a和直線天線22b分別設(shè)置在固體電解質(zhì)層24a和24b上。
直線天線22a和22b由導(dǎo)電塑料構(gòu)成。如果對導(dǎo)電塑料摻雜離子，則它就變成類似金屬的導(dǎo)電樹脂。如果不對該導(dǎo)電塑料進行摻雜，則它變成絕緣樹脂。例如，已知的可用導(dǎo)電塑料有聚乙炔、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設(shè)置直線天線22a和22b。一種方法是，在要求的直線天線的固體電解質(zhì)層24a和24b上涂布熔融導(dǎo)電塑料，然后，使該熔融導(dǎo)電塑料固化。另一種方法是，以要求的天線圖形成形并固化熔融導(dǎo)電塑料后，將它們設(shè)置到固體電解質(zhì)層24a和24b上。另一種方法是，利用電解質(zhì)聚合作用形成膜式導(dǎo)電塑料。然后，將該導(dǎo)電塑料切割為或者沖壓成要求的形狀，然后，將它設(shè)置在固體電解質(zhì)層24a和24b上。
優(yōu)選將直線天線22a和22b分別穩(wěn)定固定在固體電解質(zhì)層24a和24b上。穩(wěn)定固定方法的例子是，利用粘合劑將直線天線22a和22b分別粘合到固體電解質(zhì)層24a和24b上。另一個例子是，利用片覆蓋直線天線22a和22b。另一個例子是，在固體電解質(zhì)層24a和24b上分別形成對應(yīng)于直線天線22a和22b的形狀的凹形部分。直線天線22a和22b與凹形部分擬和。另一個例子是，利用固定件等，將直線天線22a和22b的幾個位置固定到固體電解質(zhì)層24a和24b上。另一個例子是，這些方法組合在一起。在利用粘合劑將直線天線22a和22b粘合到固體電解質(zhì)層24a和24b上時，需要降低粘合劑的厚度，以使離子輕而易舉地遷移。此外，優(yōu)選利用粘合劑在幾個位置將直線天線22a和22b與固體電解質(zhì)層24a和24b粘合在一起，以便不妨礙離子遷移。此外，優(yōu)選在幾個位置，將直線天線22a和22b與固體電解質(zhì)層24a和24b粘合在一起，以便不妨礙離子在固體電解質(zhì)層24a和24b與直線天線22a和22b之間遷移。在利用固定件等將直線天線22a和22b固定到固體電解質(zhì)層24a和24b上時，優(yōu)選固定直線天線22a和22b的容易脫落部分。此外，覆蓋直線天線22a和22b的片的材料優(yōu)選是不惡化其無線電波特性而且具有柔性的材料。例如，該片的材料是聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或者聚酰亞胺。
固體電解質(zhì)層24a和24b的形狀接近正方形。固體電解質(zhì)包括固體電解質(zhì)層24a和24b，它含有摻入導(dǎo)電塑料內(nèi)的離子(摻雜劑)。這些離子是陽離子或者陰離子。固體電解質(zhì)包括固體電解質(zhì)層24a和24b，例如，它是用于諸如鋰離子電池組單元電池(鋰聚合物電池組單元電池)的電池組單元電池和燃料電池組單元電池的固體電解質(zhì)。
具體地說，固體電解質(zhì)包括固體電解質(zhì)層24a和24b，它可以是無機電解質(zhì)、共聚物電解質(zhì)或者凝膠型電解質(zhì)，該凝膠型電解質(zhì)是與高聚合度化合物混合的電解質(zhì)。例如，凝膠型電解質(zhì)包括塑化劑，該塑化劑含有鋰鹽和2％至30％的母體(matrix)聚合物。此時，酯基、醚基、碳酸基(carbonate group)等可以用作塑化劑，或者塑化劑的一種成分。
作為固體電解質(zhì)的聚合材料，例如，可以采用硅膠、丙烯酸膠、多糖基聚合物、丙烯腈膠、聚磷腈變性聚合物、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧丙烷、它們的復(fù)合聚合物、它們的交聯(lián)聚合物、它們的變性聚合物或者它們的氟化聚合物，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們的混合物。
例如，電解質(zhì)鹽是鋰鹽或者鈉鹽。例如，鋰鹽是用于普通電池組單元電池的電解質(zhì)溶液的普通鋰鹽。例如，鋰鹽如下，但是并不局限于此。
例如，鋰鹽是氯化鋰、溴化鋰、碘化鋰、氯酸鋰、高氯酸鋰、溴酸鋰、碘酸鋰、硝酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、乙酸鋰、二(三氟甲磺酸)亞胺鋰(bis(trifluoro methane sulfonyl))、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6等?？梢允褂眠@些鋰化合物中的一種化合物或者一種或者多種化合物的混合物。
與固體電解質(zhì)層24a和24b相同，分隔物23的形狀接近正方形。分隔物23用于分隔固體電解質(zhì)層24a和24b。作為分隔物23，可以使用對于普通電池組單元電池而眾所周知的分隔物23。具體地說，例如，分隔物23是由諸如聚丙烯或者聚乙烯的聚烯烴類材料構(gòu)成的多孔膜；由諸如陶瓷材料的無紡物的無機材料構(gòu)成的多孔膜；或者兩種或者更多種這些材料的層疊?？紤]到天線襯底21的強度，優(yōu)選設(shè)置分隔物23。然而，可以省略分隔物23。
圖5是示出用于控制根據(jù)本發(fā)明第一實施例的天線裝置2的天線裝置控制電路的結(jié)構(gòu)例子的電路圖。如圖5所示，天線裝置控制電路主要具有轉(zhuǎn)換器件42、43和44以及偏置電路46。
在平板天線襯底21的主面S1上設(shè)置直線天線22a。在另一個主面S2上設(shè)置直線天線22b。通過電極25a，設(shè)置在主面S1上的直線天線22a連接到轉(zhuǎn)換器件44的端子44a。轉(zhuǎn)換器件44的端子44c接地。轉(zhuǎn)換器件44的端子44b連接到轉(zhuǎn)換器件43的端子43c。通過電極25b，設(shè)置在主面S2上的直線天線22b連接到轉(zhuǎn)換器件42的端子42a。轉(zhuǎn)換器件42的端子42c接地。轉(zhuǎn)換器件42的端子42b連接到轉(zhuǎn)換器件43的端子43b。通過偏置電路46，轉(zhuǎn)換器件43的端子43a連接到電壓源(未示出)。射頻電路模塊41也連接到轉(zhuǎn)換器件43的端子43a。將射頻信號從射頻電路模塊41送到轉(zhuǎn)換器件43的端子43a。
偏置電路46將電壓穩(wěn)定施加到天線裝置2上。轉(zhuǎn)換器件42、43和44選擇直線天線22a和22b之一起用于接收和發(fā)射無線電波的天線的作用。具體地說，利用轉(zhuǎn)換器件42、43和44，選擇直線天線22a和22b之一，以使DC電壓VDC施加到選擇的直線天線，并使選擇的直線天線的電位變成高。此外，利用這些轉(zhuǎn)換器件，選擇直線天線22a和22b之一，以使射頻波施加到選擇的天線圖形。利用例如電子裝置11提供的控制信號，控制轉(zhuǎn)換器件42、43和44。為了使包括轉(zhuǎn)換器件42、43和44的整個天線裝置小型化，轉(zhuǎn)換器件42、43和44優(yōu)選是半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換器IC(集成電路))或者RF-MEMS(微電子機械系統(tǒng))轉(zhuǎn)換器。
接著，將說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線裝置1的運行過程。
圖6和圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的無線裝置1的運行過程的例子的剖視圖。接著，將參考圖5、6和7說明無線裝置1的運行過程的例子。在該例子中，假定摻入直線天線22a和22b的例子是陰離子。
首先，在圖5所示的天線裝置控制電路上，端子42a、43a和44a分別連接到端子42b、43b和44c。因此，DC電壓VDC施加到直線天線22a，以使設(shè)置在主面S1上的直線天線22a的電位變成低，而使設(shè)置在主面S2上的直線天線22b的電位變成高。
在施加該電壓時，如圖6所示，直線天線22a的離子遷移到固體電解質(zhì)層24a。相反，固體電解質(zhì)層24b上的離子遷移到直線天線22b。因此，直線天線22a變成絕緣體，而直線天線22b變成導(dǎo)體。換句話說，僅摻入了離子的直線天線22b起天線的作用。使無線電波從射頻電路模塊(未示出)施加到設(shè)置在主面S2上的直線天線22b上。
接著，在圖5所示的天線裝置控制電路上，端子42a、43a和44a分別連接到端子42c、43c和44b。因此，將DC電壓VDC施加到天線裝置2，以使設(shè)置在主面S1上的直線天線22a的電位變成高，而使設(shè)置在主面S2上的直線天線22b的電位變成低。
在施加該電壓時，如圖7所示，直線天線22b的離子遷移到固體電解質(zhì)層24b。相反，固體電解質(zhì)層24a的離子遷移到直線天線22a。因此，直線天線22b變成絕緣體，而直線天線22a變成導(dǎo)體。換句話說，只有摻入了離子的直線天線22a起天線的作用。無線電波從射頻電路模塊(未示出)施加到設(shè)置在主面S1上的直線天線22a上。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，可以獲得下面的效果。
天線裝置2具有分隔物23；固體電解質(zhì)層24a和24b，設(shè)置在分隔物23的兩面上；以及直線天線22a和22b，由導(dǎo)電聚合物構(gòu)成，而且分別設(shè)置在固體電解質(zhì)層24a和24b上。當(dāng)在直線天線22a和22b之間施加DC電壓VDC時，離子可以摻入直線天線22a和22b之一內(nèi)，但是不能從之另一摻入離子。
換句話說，利用直線天線22a和22b的電位差，直線天線22a和22b之一可以變成導(dǎo)體，而之另一可以變成絕緣體。因此，在緊密設(shè)置了兩個直線天線22a和22b的天線裝置2上，即，在具有沒有無線電波屏蔽特性而且非常薄的天線襯底21的天線裝置2上，設(shè)置在天線襯底21的兩面上的直線天線22a和22b不互相干擾。因此，可以抑制因為直線天線22a和22b的干擾而導(dǎo)致的惡化天線裝置2的特性。因此，可以顯著減小直線天線22a和22b的面積。此外，還可以顯著提高天線裝置2的設(shè)計自由度。換句話說，可以提供選擇偏振波而且被小型化的天線裝置。
此外，由于由導(dǎo)電塑料構(gòu)成的直線天線22a和22b分別設(shè)置在固體電解質(zhì)層24a和24b上，而且利用DC電流從一個直線天線到另一個直線天線有效選擇直線天線22a和22b。所以與多個直線天線有金屬構(gòu)成的情況不同，即使多個直線天線22a和22b緊密設(shè)置在一起，仍可以抑制因為直線天線22a和22b的干擾而導(dǎo)致的惡化直線天線的特性。
此外，可以緊密設(shè)置多個用于對應(yīng)于例如毫米波(milli-wave)帶、IEEE 802.11a/b/g、DTV(數(shù)字電視)調(diào)諧器等的直線天線22a和22b。因此，可以提供可以處理多個頻帶、被小型化的天線裝置2、采用該天線裝置2的無線裝置1以及采用該無線裝置1的電子裝置。
此外，與由硬金屬構(gòu)成的直線天線不同，由于該直線天線22a和22b由聚合物構(gòu)成，所有它們具有柔性。因此，可以將直線天線22a和22b設(shè)置在可佩戴設(shè)備(wearable device)上。因此，可以提高設(shè)計這種設(shè)備的柔性度。
此外，利用轉(zhuǎn)換器件42、42和44，可以選擇直線天線22a和22b之一起作用。此外，根據(jù)要求的頻率特性，可以自由控制設(shè)置在天線襯底21上的多個直線天線22a和22b。
此外，在偏振分集和MIMO(多輸入多輸出)傳輸中，由于在空間上可以選擇傳播信道，所以可以提高通信性能。此外，由于在同一個襯底21上可以緊密設(shè)置用于不同偏振波的天線22a和22b，所以可以減小占用的面積。
接著，說明本發(fā)明的第二實施例。根據(jù)第一實施例，直線天線22a和22b設(shè)置在天線裝置2的各主面上。然而，根據(jù)第二實施例，直線天線和縫隙天線設(shè)置在天線裝置2的一個主面上。
圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置的一個主面例子的平面圖。圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置的另一個主面例子的平面圖。在天線裝置2的主面S1上設(shè)置縫隙天線26和直線天線27。在天線裝置2的另一個主面S2上設(shè)置饋線(微帶線)28。
與天線襯底21相同，縫隙(slot)天線26的形狀接近正方形?？p隙天線26在中心具有微帶縫隙26a?？p隙26a的寬度約為例如λ/2。此外，在縫隙26a的縱向上的一端形成具有直線切割形狀的切割部分26b。切割部分26b的寬度優(yōu)選是0.1mm或者更小。
在縫隙26a內(nèi)，設(shè)置其形狀對應(yīng)于縫隙天線26的直線天線27，以使直線天線27不接觸縫隙天線26。例如，直線天線27是其天線長度接近約λ/2的齊柏天線。
通過切割部分26b延伸到天線裝置2的外部周邊的細線部分27a與直線天線27的一端相連，以使該細線部分27a不接觸縫隙天線26。換句話說，在直線天線27的縱向以細線形狀延伸的細線部分27a與直線天線27的一端相連。細線部分27a設(shè)置在切割部分26b上，以使細線部分27a不接觸縫隙天線26。細線部分27a的寬度優(yōu)選是0.1mm或者更小。電極26c設(shè)置在縫隙天線26上。電極27b設(shè)置在直線天線27上。電極26c和27b連接到天線裝置控制電路，后面說明該天線裝置控制電路。電極26c和27b由例如銅的金屬構(gòu)成。
饋線28設(shè)置在主面S2上，以使饋線28垂直于直線天線27，而且天線襯底電極21插在它們之間。電極28a設(shè)置在饋線28的一端。電極28a由例如銅的金屬構(gòu)成。
縫隙天線26、直線天線27以及饋線28由導(dǎo)電塑料構(gòu)成。例如，該導(dǎo)電塑料與在第一實施例中使用的導(dǎo)電塑料相同。
圖9是示出用于控制根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置2的天線裝置控制電路的結(jié)構(gòu)例子的電路圖。如圖9所示，天線裝置控制電路主要具有轉(zhuǎn)換器件42、43、44和45以及偏置電路46。
通過電極26c，縫隙天線26連接到轉(zhuǎn)換器件45的端子45a。轉(zhuǎn)換器件45的端子45c接地。轉(zhuǎn)換器件45的端子45b連接到電壓源(未示出)。通過電極27c，直線天線27的窄線部分27b連接到轉(zhuǎn)換器件44的端子44a。轉(zhuǎn)換器件44的端子44c接地。轉(zhuǎn)換器件44的端子44b連接到轉(zhuǎn)換器件43的端子43c。通過電極28a，饋線28連接到轉(zhuǎn)換器件42的端子42a。轉(zhuǎn)換器件42的端子42c接地。轉(zhuǎn)換器件42的端子42b連接到轉(zhuǎn)換器件43的端子43b。通過偏置電路46，轉(zhuǎn)換器件43的端子43a連接到電壓源(未示出)。射頻電路模塊41也連接到轉(zhuǎn)換器件43的端子43a。將射頻信號從射頻信號電路模塊41送到轉(zhuǎn)換器件43的端子43a。
接著，說明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的無線裝置1的運行過程。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的天線裝置2的電場(偏振波)方向的原理圖。接著，參考圖9和圖10，說明無線裝置1的運行過程。
首先，端子42a、43a、44a和45a分別連接到端子42b、43b、44c和45b。因此，對天線裝置2施加DC電壓VDC，以使縫隙天線26和饋線28的電位變成高，而使直線天線22b的電位變成低。
在施加該電壓時，直線天線27的離子遷移到固體電解質(zhì)層24a。相反，固體電解質(zhì)層24a和24b的離子遷移到縫隙天線26和饋線28。因此，直線天線27變成絕緣體，而縫隙天線26和饋線28變成導(dǎo)體。換句話說，縫隙天線26摻雜了離子，僅縫隙天線26器天線的作用。此外，饋線變成導(dǎo)體，對它施加射頻信號。此時，在圖10A所示的方向產(chǎn)生電場(偏振波)。
接著，端子42a、43a、44a和45a分別連接到端子42c、43c、44b和45c。因此，DC電壓VDC施加到天線裝置2，以使縫隙天線26和饋線28的電位變成低，而使直線天線22b的電位變成高。
在施加該電壓時，縫隙天線26和饋線28的離子遷移到固體電解質(zhì)層24a和24b。相反，固體電解質(zhì)層24a的離子遷移到直線天線27。因此，直線天線27變成導(dǎo)體，而縫隙天線26和饋線28變成絕緣體。換句話說，直線天線27摻雜了離子，只有直線天線27器天線的作用。直線天線27變成導(dǎo)體，對它施加射頻波。此時，在圖10B所示的方向產(chǎn)生電場(偏振波)。
由于第二實施例的無線裝置1的其余運行過程與第一實施例的運行過程幾乎相同，所以省略說明它們。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，可以實現(xiàn)下面的效果。
分隔物23、固體電解質(zhì)層24a、縫隙天線26順序?qū)盈B在固體電解質(zhì)層24b的一個主面上。直線天線27設(shè)置在縫隙天線26的縫隙26a內(nèi)，以使直線天線27不接觸縫隙天線26。饋線28設(shè)置在固體電解質(zhì)層24b的另一個主面上。當(dāng)在縫隙天線26與直線天線27之間施力DC電壓VDC時，可以將離子摻雜到縫隙天線26和直線天線27之一內(nèi)，而且不從之另一摻雜離子。換句話說，利用縫隙天線26與直線天線27之間的電位差，縫隙天線26和直線天線27之一可以變成導(dǎo)體，而之另一可以變成絕緣體。因此，可以顯著減小縫隙天線26和直線天線27的面積，而不因為縫隙天線26與直線天線27的干擾而惡化天線裝置2的天線。因此，更容易地在電子裝置等上設(shè)置縫隙天線26和直線天線27。第二實施例的其它效果與第一實施例的效果相同。
接著，說明本發(fā)明的第三實施例。在第一和第二實施例中，說明了在天線裝置2上設(shè)置兩個天線圖形的例子。相反，根據(jù)第三實施例，將說明在天線裝置2上設(shè)置3個或者更多個天線圖形的例子。
圖11示出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的天線裝置2的結(jié)構(gòu)例子和用于控制天線裝置2的天線裝置控制電路的電路圖。如圖11所示，天線裝置2主要包括襯底51，是立方形的；以及3個天線圖形(pattern)71a、71b和71c，設(shè)置在襯底51的表面上。為了方便，襯底51是立方形的，在襯底51上設(shè)置3個天線圖形71a、71b和71c。然而，應(yīng)該明白，本發(fā)明可以應(yīng)用于在襯底51上具有4個或者更多個天線圖形71的情況。例如，在襯底21的各表面上設(shè)置6個天線圖形71。
天線圖形71a設(shè)置在襯底51的表面S11上。天線圖形71b設(shè)置在與表面S11對著的平面S12上。具體地說，設(shè)置天線圖形71b，以使它垂直于天線圖形71a的電場方向(偏振波的方向)。
在與表面S11和表面S12相鄰的表面S13上設(shè)置天線圖形71c。具體地說，設(shè)置天線圖形71c，以使它垂直于天線圖形71a和71b的電場方向(偏振波的方向)。換句話說，天線圖形71a、71b和71c的電場方向(偏振波的方向)互相正交。
襯底51有固體電解質(zhì)構(gòu)成。該固體電解質(zhì)與第一實施例中的固體電解質(zhì)相同。例如，天線圖形71a、71b和71c是直線天線和縫隙天線。例如，直線天線是齊柏天線。天線圖形71a、71b和71c可以是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線的組合。例如，天線圖形71a、71b和71c中的兩個天線圖形可以是直線天線，而另一個天線可以是縫隙天線。
此外，如圖11所示，天線裝置控制電路具有轉(zhuǎn)換器件61、62、63和64以及偏置電路46。設(shè)置在表面S11上的天線圖形71a連接到轉(zhuǎn)換器件64的端子64a。轉(zhuǎn)換器件64的端子64c接地。轉(zhuǎn)換器件64的端子64b連接到轉(zhuǎn)換器件61的端子61d。設(shè)置在表面S12上的天線圖形71b連接到轉(zhuǎn)換器件62的端子62a。轉(zhuǎn)換器件62的端子62c接地。轉(zhuǎn)換器件62的端子62b連接到轉(zhuǎn)換器件61的端子61b。設(shè)置在表面S13上的天線圖形71c連接到轉(zhuǎn)換器件63的端子63a。轉(zhuǎn)換器件63的端子63c接地。轉(zhuǎn)換器件63的端子63b連接到轉(zhuǎn)換器件61的端子61b。通過偏置電路46，轉(zhuǎn)換器件61的端子61a連接到電壓源(未示出)。此外，射頻信號模塊41也連接到轉(zhuǎn)換器件61的端子61a。將射頻信號送到轉(zhuǎn)換器件61的端子61a。
轉(zhuǎn)換器件61、62、63和64選擇天線圖形71a、71b和71c用作通過其發(fā)射和接收無線電波的天線。具體地說，利用轉(zhuǎn)換器件61、62、63和64，選擇天線圖形71a、71b和71c，以將DC電壓VDC送到選擇的天線圖形，而且使選擇的天線圖形的電位變成高。此外，利用這些轉(zhuǎn)換器件，選擇天線圖形71a、71b和71c之一，以將射頻波送到選擇的天線圖形。利用例如電子設(shè)備11提供的控制信號，控制轉(zhuǎn)換器件61、62、63和64。為了使包括轉(zhuǎn)換器件61、62、63和64的整個裝置小型化，轉(zhuǎn)換器件42、43和44優(yōu)選是半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換器IC(集成電路))或者RF-MEMS(微電子機械系統(tǒng))轉(zhuǎn)換器。
接著，根據(jù)本發(fā)明第三實施例的無線裝置1的運行過程。圖12是用于說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的無線裝置1的運行過程的例子的剖視圖。在該例子中，假定天線圖形71a、71b和71c中只有天線圖形71a用作天線。接著，參考圖11和12，說明無線裝置1的運行過程的例子。在該例子中，假定摻入天線圖形71a、71b和71c的例子是陰離子。
首先，圖11所示的端子61a、62a、63a和64a分別連接到端子61d、62c、63c和64b。因此，DC電壓VDC施加到天線裝置2，以使天線圖形71a的電位變成高，而天線圖形71b和71c的電位變成低。
在施加該電壓時，如圖12所示，天線圖形71b和71c的離子遷移到襯底51。襯底51的離子遷移到天線圖形71a。因此，天線圖形71b和71c變成絕緣體，而天線圖形71a變成導(dǎo)體。換句話說，只有摻雜了離子的天線圖形71a用作天線。射頻信號施加到變成導(dǎo)體的天線圖形71a。
由于第三實施例的天線裝置2的其余運行過程與第一實施例的運行過程幾乎相同，所以省略說明它們。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，可以獲得與第一實施例相同的效果。
盡管具體說明了本發(fā)明的第一實施例、第二實施例和第三實施例，但是應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于這些實施例，而且可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)原理進行各種修改。
例如，第一實施例、第二實施例和第三實施例的數(shù)值和結(jié)構(gòu)僅是例子。因此，如果需要，可以采用與這些數(shù)值和結(jié)構(gòu)不同的數(shù)值和結(jié)構(gòu)。
此外，根據(jù)第一實施例、第二實施例和第三實施例，固體電解質(zhì)是例如平板形和立方形的。然而，固體電解質(zhì)的形狀并不局限于此。然而，例如，固體電解質(zhì)可以具有球形或者多面體形的，例如，橢球體形或者立方體形。
此外，根據(jù)第三實施例，多個天線圖形中僅一個天線圖形摻雜離子，以使它用作天線。然而，多個天線圖形中至少有兩個天線圖形可以摻雜離子，以使它們用作天線。在這種情況下，需要使多個天線圖形成對而且分離開，以使它們不互相干擾。
此外，根據(jù)第一實施例、第二實施例和第三實施例，本發(fā)明可以應(yīng)用于無線裝置1，它可以自由安裝到諸如個人計算機的電子裝置11上和從諸如個人計算機的電子裝置11卸下。當(dāng)然，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有內(nèi)置無線通信功能的電子裝置。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于具有內(nèi)置無線功能的便攜式信息設(shè)備。在這種情況下，由于天線裝置2可以設(shè)置在任意位置，所以可以使諸如便攜式信息設(shè)備的電子裝置更小型化。
此外，根據(jù)本發(fā)明第一實施例、第二實施例和第三實施例的天線裝置2可以粘合到諸如便攜式信息終端的電子裝置的正面上。在這種情況下，可以省略電子裝置2的空間。因此，可以使電子裝置更小型化。
此外，根據(jù)第一實施例、第二實施例和第三實施例，本發(fā)明可以應(yīng)用于無線裝置1。此外，本發(fā)明還可以應(yīng)用于可佩戴設(shè)備。
此外，根據(jù)第一實施例、第二實施例和第三實施例，還可以設(shè)置覆蓋天線裝置2的天線圖形的保護層。要求該保護層的材料是不惡化天線圖形的無線電波的特性的材料。利用該結(jié)構(gòu)，可以提高天線裝置2的耐久性。
此外，根據(jù)第一實施例、第二實施例和第三實施例，可以緊密設(shè)置多個對應(yīng)于不同頻帶的天線圖形。然而，還可以緊密設(shè)置多個對應(yīng)于同一個頻帶，而中心頻率不同的天線圖形，以加寬天線裝置可以處理的頻率。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，包括襯底；以及多個天線圖形，設(shè)置在該襯底上，以發(fā)射和/或者接收互相正交的偏振波，其中襯底由固體電解質(zhì)構(gòu)成，以及其中天線圖形由導(dǎo)電塑料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中該襯底是平板形的，而且其中多個天線設(shè)置在襯底的兩個主面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其中設(shè)置多個天線，以使襯底插在它們之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中天線圖形是直線天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置，其中直線天線是齊柏天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中多個天線圖形是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線裝置，其中直線天線是齊柏天線。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線裝置，其中直線天線設(shè)置在縫隙天線的縫隙內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中多個天線圖形是兩個直線天線和一個縫隙天線。
10.一種連接到設(shè)備的主體而且還對該設(shè)備提供無線功能的無線裝置，該無線裝置包括襯底；多個天線圖形，設(shè)置在該襯底上，以發(fā)射和/或者接收互相正交的偏振波；以及轉(zhuǎn)換器，用于從多個天線圖形中選擇兩組天線圖形，以利用在多個天線圖形之間施加的DC電壓，使第一組具有一個電位，而使第二組具有另一個電位，其中天線圖形由導(dǎo)電塑料構(gòu)成；以及其中襯底由固體電解質(zhì)構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線裝置，其中該襯底是平板形的，而且其中多個天線設(shè)置在襯底的兩個主面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無線裝置，其中設(shè)置多個天線，以使襯底插在它們之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線裝置，其中天線圖形是直線天線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無線裝置，其中直線天線是齊柏天線。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線裝置，其中多個天線圖形是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線裝置，其中直線天線是齊柏天線。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的無線裝置，其中直線天線設(shè)置在縫隙天線的縫隙內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無線裝置，其中多個天線圖形是兩個直線天線和一個縫隙天線。
19.一種具有無線通信功能、可以發(fā)射和接收信息的電子裝置，該電子裝置包括襯底；多個天線圖形，設(shè)置在該襯底上，以發(fā)射和/或者接收互相正交的偏振波，電壓源，用于在多個天線圖形之間施加DC電壓；以及轉(zhuǎn)換器，用于從多個天線圖形中選擇兩組天線圖形，以利用在多個天線圖形之間施加的DC電壓，使第一組具有一個電位，而使第二組具有另一個電位，其中天線圖形由導(dǎo)電塑料構(gòu)成；以及其中襯底由固體電解質(zhì)構(gòu)成。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子裝置，其中該襯底是平板形的，而且其中多個天線設(shè)置在襯底的兩個主面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電子裝置，其中設(shè)置多個天線，以使襯底插在它們之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子裝置，其中天線圖形是直線天線。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的電子裝置，其中直線天線是齊柏天線。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子裝置，其中多個天線圖形是至少一個直線天線和至少一個縫隙天線。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電子裝置，其中直線天線是齊柏天線。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電子裝置，其中直線天線設(shè)置在縫隙天線的縫隙內(nèi)。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電子裝置，其中多個天線圖形是兩個直線天線和一個縫隙天線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天線裝置(2)，該天線裝置包括分隔物(23)；固體電解質(zhì)層(24a，24b)，分別形成在分隔物(23)的任何一側(cè)上；以及直線天線(22a，22b)，由導(dǎo)電聚合物構(gòu)成，而且分別形成在固體電解質(zhì)層(24a，24b)上。當(dāng)在天線圖形(22a，22b)之間施加直流電壓時，利用離子摻雜天線圖形(22a，22b)之一，而使離子離開之另一。即，使天線圖形(22a，22b)之一變成導(dǎo)體，而使之另一變成絕緣體。
文檔編號H01Q21/00GK1751416SQ20048000470
公開日2006年3月22日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者平林崇之 申請人:索尼株式會社