天線、天線裝置以及無線裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種天線、天線裝置以及無線裝置（例如，便攜電話等便攜無線機(jī)）?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 以往，已知如下一種技術(shù)：通過切換饋電點(diǎn)的連接目的地，來控制天線的指向性。 例如專利文獻(xiàn)1中公開了一種天線，該天線具備通過使饋電點(diǎn)與輻射導(dǎo)體的兩個(gè)端點(diǎn)中的 某一方接觸來切換輻射導(dǎo)體的指向性的開關(guān)。
[0003] 另一方面，如專利文獻(xiàn)2那樣，提出了一種使饋電元件與無饋電元件非接觸地耦 合來實(shí)現(xiàn)多頻率化的天線。
[0004] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2012-186562號公報(bào)
[0005] 專利文獻(xiàn)2 :日本特許4422767號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明要解決的問題
[0007] 然而，在如專利文獻(xiàn)2所公開的天線那樣使與饋電點(diǎn)連接的饋電元件與輻射元件 (無饋電元件）非接觸地耦合來進(jìn)行饋電的結(jié)構(gòu)中，難以控制天線的指向性。例如，在考慮 如專利文獻(xiàn)1那樣通過切換從饋電元件向輻射元件的連接點(diǎn)來控制指向性的情況下，由于 需要使饋電元件與輻射元件非接觸地耦合，因此無法進(jìn)行如開關(guān)動作那樣的切換。另外，存 在以下問題：為了避免在切換連接點(diǎn)時(shí)在不想耦合的位置耦合，饋電元件的配置、形狀等的 限制變多。
[0008] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在饋電元件與輻射元件非接觸地耦合的狀 態(tài)下控制天線的指向性的天線、天線裝置以及無線裝置。
[0009] 用于解決問題的方案
[0010] 為了達(dá)到上述目的，提供一種天線、天線裝置以及無線裝置，該天線具備：
[0011] 饋電元件，其與饋電點(diǎn)連接；
[0012] 第一輻射元件，其與所述饋電元件分離配置，通過與所述饋電元件進(jìn)行電磁場耦 合來被饋電，該第一輻射元件作為輻射導(dǎo)體而發(fā)揮功能；
[0013] 第二輻射元件，其與所述饋電元件分離配置，通過與所述饋電元件進(jìn)行電磁場耦 合來被饋電，該第二輻射元件作為輻射導(dǎo)體而發(fā)揮功能；
[0014] 第一控制元件，其經(jīng)由阻抗可變單元與所述饋電元件連接，且該第一控制元件配 置成使所述饋電元件與所述第一輻射元件的電磁場耦合隨著在所述第一輻射元件的諧振 頻率下該阻抗可變單元的阻抗下降而減弱，從而使所述第一輻射元件的作為輻射導(dǎo)體的功 能下降；
[0015] 第二控制元件，其經(jīng)由阻抗可變單元與所述饋電元件連接，且該第二控制元件配 置成使所述饋電元件與所述第二輻射元件的電磁場耦合隨著在所述第二輻射元件的諧振 頻率下該阻抗可變單元的阻抗下降而減弱，從而使所述第二輻射元件的作為輻射導(dǎo)體的功 能下降；以及
[0016] 控制單元，其對所述饋電元件與所述第一控制元件的連接以及所述饋電元件與所 述第二控制元件的連接中的阻抗可變單元進(jìn)行控制。
[0017] 另外，為了達(dá)到上述目的，提供一種天線、天線裝置以及無線裝置，該天線具備：
[0018] 饋電元件，其與饋電點(diǎn)連接；
[0019] 第一輻射元件，其與所述饋電元件分離配置，通過與所述饋電元件進(jìn)行電磁場耦 合來被饋電，該第一輻射元件作為輻射導(dǎo)體而發(fā)揮功能；
[0020] 第二輻射元件，其與所述饋電元件分離配置，通過與所述饋電元件進(jìn)行電磁場耦 合來被饋電，該第二輻射元件作為輻射導(dǎo)體而發(fā)揮功能；
[0021] 第一控制元件，其經(jīng)由阻抗可變單元與所述饋電元件連接；
[0022] 第二控制元件，其經(jīng)由阻抗可變單元與所述饋電元件連接；以及
[0023] 控制單元，其對所述饋電元件與所述第一控制元件的連接以及所述饋電元件與所 述第二控制元件的連接中的阻抗可變單元進(jìn)行控制，
[0024] 其中，所述第一控制元件配置成：使得在所述第一輻射元件的諧振頻率下所述第 一控制元件的成為高阻抗的部位與所述第一福射元件的成為低阻抗的部位相接近，
[0025] 所述第二控制元件配置成：使得在所述第二輻射元件的諧振頻率下所述第二控制 元件的成為高阻抗的部位與所述第二輻射元件的成為低阻抗的部位相接近。
[0026] 發(fā)明的效果
[0027] 能夠保持饋電元件與輻射元件非接觸來控制指向性。
【附圖說明】
[0028] 圖1是示出天線的分析模型的一例的立體圖
[0029] 圖2是示意性地示出天線的各結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系的一例的圖
[0030] 圖3是示出控制單元的一例的圖 [0031] 圖4是示出天線的指向性的圖 [0032] 圖5是示出天線的指向性的圖
[0033] 圖6是示出匹配電路的效果的S11特性圖
[0034] 圖7是示出具備多個(gè)天線的天線裝置的分析模型的一例的立體圖
[0035] 圖8是示出天線的分析模型的一例的立體圖
[0036] 圖9是示意性地示出天線的各結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系的一例的圖
[0037] 圖10是示出天線的指向性的圖
[0038] 圖11是示出天線的指向性的圖
[0039] 圖12是示出匹配電路的效果的S11特性圖
[0040] 圖13是示出具備多個(gè)天線的天線裝置的分析模型的一例的立體圖
[0041] 圖14是示出S11、S22和相關(guān)系數(shù)的圖
[0042] 圖15是示出Sll、S22和相關(guān)系數(shù)的圖
[0043] 圖16是示出Sll、S22和相關(guān)系數(shù)的圖
[0044] 圖17是示出Sll、S22和相關(guān)系數(shù)的圖
[0045] 圖18是示出天線的指向性的圖
[0046] 圖19是示出天線的指向性的圖
[0047] 圖20是示出天線的指向性的圖
[0048] 圖21是示出天線的指向性的圖
[0049] 圖22是示出天線的指向性的圖
[0050] 圖23是示出天線的指向性的圖
[0051] 圖24是示出天線的指向性的圖
[0052] 圖25是示出天線的指向性的圖
[0053] 圖26是示出天線的分析模型的一例的立體圖
[0054] 圖27是圖26的S11特性圖
[0055] 圖28是示出天線的分析模型的一例的立體圖
[0056] 圖29是示出控制單元的一例的圖
[0057] 圖30是示出指向性的連續(xù)變化的圖
[0058] 圖31是示意性地示出天線裝置的一例的俯視圖
[0059] 圖32是示意性地示出天線裝置的一例的俯視圖
【具體實(shí)施方式】
[0060] 〈天線1的結(jié)構(gòu)〉
[0061] 圖1是示出用于對作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的天線1的動作進(jìn)行分析的計(jì)算機(jī) 上的模擬模型的立體圖。使用了MicrowaveStudio(注冊商標(biāo)）（CST公司）作為電磁場模 擬器。
[0062] 天線1具備饋電點(diǎn)11、接地平面70、饋電元件20、第一輻射元件30、第二輻射元 件40、第一饋電部35、第二饋電部45、第一控制元件50、第二控制元件60以及阻抗控制部 120。下面，將第一輻射元件30、第二輻射元件40、第一饋電部35、第二饋電部45、第一控制 元件50、第二控制元件60分別僅記載為輻射元件30、輻射元件40、饋電部35、饋電部45、控 制元件50、控制元件60。饋電部35是針對福射元件30單體的饋電部位，饋電部45是針對 輻射元件40單體的饋電部位，不是作為天線1的饋電部位。作為天線1的饋電部位是饋電 點(diǎn)11。
[0063] 饋電點(diǎn)11是利用了接地平面70的與規(guī)定的傳輸線路、饋電線等連接的饋電部位。 作為規(guī)定的傳輸線路的具體例子，能夠列舉微帶線、帶狀線、帶接地平面的共平面波導(dǎo)（在 與導(dǎo)體面相反的一側(cè)的表面配置了接地平面的共平面波導(dǎo)：coplanarwaveguide)等。作 為饋電線，能夠列舉饋電線、同軸電纜。饋電點(diǎn)11例如設(shè)置于接地平面70的外緣部71的 中央部。
[0064] 饋電元件20是與以接地平面70為接地基準(zhǔn)的饋電點(diǎn)11連接的導(dǎo)體。饋電元件 20經(jīng)由饋電點(diǎn)11與例如安裝于基板80的饋電電路（例如，未圖示的1C芯片等集成電路） 連接。饋電元件20與饋電電路也可以經(jīng)由上述的多種不同的傳輸線路、饋電線進(jìn)行連接。
[0065] 饋電元件20是從輻射元件30和輻射元件40離開規(guī)定距離地配置的導(dǎo)體。例如， 與福射元件30和福射元件40隔開具有平行于Z軸的方向分量的間隔地配置饋電元件20。
[0066] 此外，在圖1的情況下，饋電元件20與輻射元件30和輻射元件40在以平行于Z 軸的方向俯視時(shí)是重疊的。然而，如果相距饋電元件20能夠?qū)椛湓?0和輻射元件40 非接觸地饋電的距離，則并不必須在以平行于Z軸的方向俯視時(shí)重疊。例如，也可以在以平 行于X軸或Y軸的方向等任意方向俯視時(shí)重疊。
[0067] 饋電元件20是能夠通過福射元件30的饋電部35對福射元件30非接觸地饋電、 且能夠通過輻射元件40的饋電部45對輻射元件40非接觸地饋電的導(dǎo)體。饋電元件20是 例如配置成在沿接地平面70的法線方向俯視時(shí)饋電元件20的至少一部分與接地平面70 不重疊的線狀導(dǎo)體。在圖1的情況下，接地平面70的法線方向是平行于Z軸的方向。
[0068] 饋電元件20是例如具有線狀的導(dǎo)體部分的線狀導(dǎo)體，該線狀的導(dǎo)體部分以饋電 點(diǎn)11為起點(diǎn)向從平行于XY平面的接地平面70的外緣部71離開的方向延伸到端部21。端 部21是饋電元件20的從外緣部71離開的方向上的前端部。圖1中例示了在與接地平面 70平行且與外緣部71成直角的方向上延伸的饋電元件20。在圖1的情況下，與接地平面 70平行且與外緣部71成直角的方向是平行于Y軸的方向。
[0069] 此外，圖1中示出了在饋電元件20中設(shè)置有匹配電路90的例子，但是也可以沒有 匹配電路90。在后面敘述關(guān)于匹配電路90的說明。
[0070] 饋電元件20以在沿接地平面70的法線方向俯視時(shí)接近輻射元件30的一個(gè)端部 33與輻射元件40的一個(gè)端部43之間的間隙130的方式從饋電點(diǎn)11延伸到端部21。饋電 元件20具有從輻射元件30的端部33和輻射元件40的端部43離開規(guī)定距離的端部21，端 部21位于間隙130的附近。
[0071] 圖1中例示了在XY平面內(nèi)配置的T字狀的饋電元件20,但是饋電元件20也可以 是L字狀、I字狀等其它形狀。另外，饋電元件20也可以是具有在XY平面內(nèi)延伸的導(dǎo)體部 分以及在不同于XY平面的平面內(nèi)延伸的導(dǎo)體部分的導(dǎo)體。
[0072] 輻射元件30具有一個(gè)端部33和另一個(gè)端部34,是從端部33直線狀地延伸到端部 34的輻射導(dǎo)體。端部33和端部34是沒有連接其它導(dǎo)體的開放端。輻射元件30是例如配 置成在沿接地平面70的法線方向俯視時(shí)輻射元件30的至少一部分與接地平面70不重疊 的線狀導(dǎo)體。
[0073] 輻射元件30是例如具有線狀的輻射導(dǎo)體部分的線狀導(dǎo)體，該線狀的輻射導(dǎo)體部 分配置成沿著接地平面70的外緣部71。輻射元件30例如具有導(dǎo)體部分31，該導(dǎo)體部分31 在相對于外緣部71與接地平面70相反的一側(cè)，以從外緣部71離開規(guī)定的最短距離的狀態(tài) 在平行于外緣部71的方向上延伸。在圖1的情況下，平行于外緣部71的方向是平行于X 軸的方向。輻射元件30具有沿著外緣部71的導(dǎo)體部分31，由此例如能夠容易地控制天線 1的指向性。
[0074] 圖1中例示了在XY平面內(nèi)配置的直線狀的輻射元件30,但是輻射元件30也可以 是L字狀等其它形狀（參照圖28。詳情在后面敘述）。另外，輻射元件30也可以是具有在 XY平面內(nèi)延伸的導(dǎo)體部分以及在不同于XY平面的平面內(nèi)延伸的導(dǎo)體部分的導(dǎo)體。
[0075] 輻射元件40可以具有與輻射元件30同一或同樣的形狀，因此省略對其詳細(xì)結(jié)構(gòu) 的說明。輻射元件40具有一個(gè)端部43和另一個(gè)端部44,是從端部43直線狀地延伸到端部 44的天線導(dǎo)體。輻射元件40例如具有導(dǎo)體部分41，該導(dǎo)體部分41在相對于外緣部71與 接地平面70相反的一側(cè)，以從外緣部71離開規(guī)定的最短距離的狀態(tài)在平行于外緣部71的 方向上延伸。
[0076] 輻射元件30和輻射元件40是向互不相同的方向延伸的導(dǎo)體，是從饋電元件20向 彼此分離的方向延伸的導(dǎo)體。在圖1的情況下，輻射元件30和輻射元件40是配置在相互 相同的XY平面內(nèi)的導(dǎo)體，但是也可以是配置在互不相同的平面內(nèi)的導(dǎo)體。另外，在圖1的 情況下，輻射元件30和輻射元件40位于一條直線上，但是也可以位于互不相同的直線上。 例如，在圖1的情況下，也可以配置在沿平行于Z軸的方向俯視時(shí)相對于饋電元件20的端 部21處于離開接地平面70的一側(cè)和接近接地平面70的一側(cè)。
[0077] 控制元件50是從輻射元件30離開規(guī)定距離地配置的導(dǎo)體。例如，與輻射元件30 隔開具有平行于Z軸的方向分量的間隔地配置控制元件50?？刂圃?0經(jīng)由阻抗控制部 120與饋電元件20的端部21連接，從阻抗控制部120直線狀地延伸到端部51。端部51是 沒有連接其它導(dǎo)體的開放端?？刂圃?0是例如配置成在沿接地平面70的法線方向俯視 時(shí)控制元件50的至少一部分與接地平面70不重疊的線狀導(dǎo)體。
[0078] 控制元件50是例如具有線狀的導(dǎo)體部分的線狀導(dǎo)體，該線狀的導(dǎo)體部分配置成 沿著輻射元件30。圖1中例示了配置在XY平面內(nèi)的直線狀的控制元件50,但是控制元件 50也可以是L字狀等其它形狀（參照圖28。詳情在后面敘述）。另外，控制元件50也可 以是具有在XY平面內(nèi)延伸的導(dǎo)體部分以及在不同于XY平面的平面內(nèi)延伸的導(dǎo)體部分的導(dǎo) 體。
[0079] 控制元件60是從輻射元件40離開規(guī)定距離地配置的導(dǎo)體，可以具有與控制元件 50同一或同樣的形狀，因此簡化關(guān)于其詳細(xì)結(jié)構(gòu)的說明。控制元件60經(jīng)由阻抗控制部120 與饋電元件20的端部21連接，從阻抗控制部120直線狀地延伸到端部61。
[0080] 在圖1的情況下，控制元件50和控制元件60是配置在相互相同的XY平面內(nèi)的導(dǎo) 體，但是也可以是配置在互不相同的平面內(nèi)的導(dǎo)體。另外，在圖1的情況下，控制元件50和 控制元件60位于一條直線上，但是也可以位于互不相同的直線上。另外，在圖1的情況下， 控制元件50和控制元件60是配置在與饋電元件20相同的XY平面內(nèi)的導(dǎo)體，但是也可以 是配置在與饋電元件20不同的平面內(nèi)的導(dǎo)體。
[0081] 圖2是示意性地示出天線1的各結(jié)構(gòu)的Z軸方向的位置關(guān)系的圖。本發(fā)明的實(shí)施 方式所涉及的天線搭載于無線裝置（例如，人能夠攜帶的通信終端）。作為無線裝置的具體 例子，能夠列舉信息終端機(jī)、便攜電話、智能手機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、游戲機(jī)、電視機(jī)、音樂、影像 的播放機(jī)等電子設(shè)備。
[0082] 例如在圖2中，在天線搭載于具有顯示器的無線通信裝置100(無線裝置的一例） 的情況下，基板110例如可以是全面覆蓋顯示器的圖像顯示面的外罩玻璃，也可以是用于 固定基板80的殼體（特別是、表蓋、背蓋、側(cè)壁等）。外罩玻璃是用戶能夠視覺識別顯示于 顯示器的圖像這種程度的透明或半透明的電介體基板，是層疊配置在顯示器上的平板狀的 構(gòu)件。
[0083] 在將輻射元件30、40設(shè)置在外罩玻璃的表面的情況下，可以將銅、銀等導(dǎo)體膏涂 抹在外罩玻璃的表面并進(jìn)行