专利名称：天线结构和通信装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及天线结构和通信装置，具体而言，本发明涉及用于提高天线的空间效率的天线结构和通信装置。
背景技术：
由于移动电话的改进的性能，诸如移动电话等的传统通信装置，已经提出了适用于2G(第二代移动电话)、3G(第三代移动电话)等的天线(参照专利文献1日本专利特开No.11-340731)。
2G是指第二代移动电话，并且对应于使用数字技术的PDC(个人数字蜂窝)系统或者GSM(全球移动通信系统)系统等。第二代移动电话使用800到900MHz的频带。
3G是指第三代移动电话，并且对应于CDMA(码分多址)系统等。第三代移动电话中的一部分使用约1.5GHz的频带。
上述专利文献1提出了能够单独调节多个频率而在天线间只有很小的耦合损耗的非馈送天线。也就是说，非馈送天线是用于多个频率的内置天线，并节省空间。
具体而言，上述专利文献1给出了下面的配置。即，无线设备具有内置天线和设置在该无线设备外部的馈送天线。外部馈送天线发射和接收无线电波(电波)。内置天线也就是非馈送天线，包括两个天线即第一天线和第二天线，以及用于两者之间互连的馈线(feeder)。无线设备的馈送天线和非馈送天线中的第一天线，每一个都配置为环形天线。每一个天线被定位为彼此靠近，且处于稳定的电容耦合状态。因此，无线设备的天线和第一天线通过电容耦合的电磁感应向彼此传送无线电波(参照专利文献1的 段)。
另一种现有技术由衬底、设置在片(sheet)或片构件的正面和反面的一侧的第一天线元件以及设置在另一侧的第二天线元件形成(参照日本专利2申请特开No.2002-111348)。专利文献2提出了一种能够容易地提供宽频带的频率响应的小型天线。
如果上述的各代移动电话被合并为复合结构，那么就需要多个天线。在这种情况下，移动电话等的小型无线设备很难将两个或更多个天线合并到无线设备中，从而导致发展上的瓶颈。
即，应用天线的通信装置已经变得更小更薄。因此，在上述通信装置中，天线或通信装置将被缩小尺寸，以提高可实施性和操作效率。
本发明意在提供改进了空间效率和利用的天线结构和通信装置。
发明内容
根据本发明的天线结构包括具有天线面和平面衬底的天线元件。天线元件的天线面被定位为垂直于衬底平面。当对天线元件施加信号电压时，天线元件被共振频率激励。
在本发明中，衬底的导电图案也起到天线的作用。因此，不需要额外的天线，从而大大地节省了空间。
在根据本发明的天线结构中，多个天线元件被设置为每一个天线元件的天线面以预定间隔彼此相对。在这种情况下，当对一个天线元件施加信号电压时，所得到的感应电流将电流感应到另一个天线元件(非馈送元件)。因此，两个天线元件以固有共振频率被激励。
在根据本发明的天线结构中，如图22所示，天线元件100被这样设置，使得元件100的天线面100A垂直于衬底200的平面。在这种情况下，如果信号的频率被改变，那么天线元件100和衬底200之间的感应电场就会不同。因此，天线元件100到衬底200的电场矢量(图22中示出的箭头E1到E3)的长度就不一致。
在图22所示的天线结构中，一对天线元件100的天线面100A以预定间隔彼此相对。
如图23所示，天线元件101可以被设置为平行于衬底200。在天线的这种构造中，流向衬底200的电流方向与流向天线元件101的电流方向平行，并且它们之间的电场矢量(图22中示出的箭头E1到E3)的长度相同。即，在图23所示的天线结构中，天线元件101与衬底200之间的电场矢量的长度是一致的，并且对应于电场矢量(图22中示出的箭头E1到E3)的频率在衬底200与天线元件101之间也是一致的。
另一方面，在根据本发明的天线结构(例如图22所示的结构)中，当天线元件100被设置为离开衬底200更远时，衬底200与天线元件100之间的电场矢量E1到E3的长度变得更长。
对应于电场矢量(图22中示出的箭头E1)的频率高于对应于电场矢量(图22中示出的箭头E2或E3)的频率。即，对应于电场矢量的频率随着无线电信号的频率而改变，即变得更高或更低。因此，在根据本发明的天线结构中，与图23中示出的天线结构相比，频率响应(天线特性)的频带更宽。
根据本发明，可以在天线元件的天线面被设置为垂直于衬底平面的简单结构中实现宽频带通信。例如，根据本发明，在通信中，单个天线可以被应用于第二代移动电话的800到900MHz的频带，以及第三代移动电话的1.5GHz的频带。
同样，在根据本发明的天线结构中，天线元件被设置为垂直于衬底，在通信装置的外壳中用于天线元件的有效空间可以足够大。即，在根据本发明的天线结构中，可以提高空间效率。因此，可以节省天线空间并实现高效率的天线结构。
结果，因为在根据本发明的天线结构中，天线元件的天线面被设置为垂直于衬底的平面，所以在将天线存放在外壳中时可以节省空间，同时天线响应的频带被展宽。
根据本发明的通信装置包括具有天线面和平面衬底的天线元件。天线元件的天线面被设置为垂直于衬底表面。与在根据本发明的天线结构中一样，在根据本发明的通信装置中可以提高空间效率，所以可以实现节省天线空间的通信装置。
结合附图并参照下面对本发明的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，在附图中图1A是沿着根据本发明第一实施例的天线结构的长度方向的侧视图；图1B是在与图1A中所示天线结构的长度方向垂直的方向上的侧视图；图1C示出了根据图1A的天线结构的底部；图2是沿着图1A中示出的线I-I的横截面图；图3是沿着图1A中示出的线II-II的横截面图；图4示出了被设置并存放在无线设备中的图1所示天线的概念；图5示出了变化形式的天线的概念以及被设置并存放在无线设备中的图1所示天线结构的应用；图6A是沿着图5中所示天线的长度方向的侧视图；图6B是在与图6A所示天线结构的长度方向相垂直的方向上的侧视图；图6C示出了图6A中所示天线结构的底部；图7是沿着图6A中所示线I-I的横截面图；图8是沿着图6A中所示线II-II的横截面图；图9示出了变化形式的天线的概念以及被设置并存放在无线设备中的图5所示天线结构的应用；图10是沿着图9中所示线I-I的横截面图；图11是沿着图9中所示线II-II的横截面图；图12A是沿着根据第二实施例的天线的长度方向的侧视图；图12B是在与图12A所示天线结构的长度方向相垂直的方向上的侧视图；图12C示出了图12A中所示天线结构的底部；图13是沿着图12A中所示线I-I的横截面图；图14是沿着图12A中所示线II-II的横截面图；图15示出了被设置并存放在无线设备中的根据第三实施例的天线的概念；图16A是沿着根据第四实施例的天线的长度方向的侧视图；图16B是在与图16A所示天线结构的长度方向相垂直的方向上的侧视图；图16C示出了图16A中所示天线结构的底部；图17是沿着图16A中所示线I-I的横截面图；图18是沿着图16A中所示线II-II的横截面图；图19示出了被设置并存放在无线设备中的根据第五实施例的天线的概念；图20示出了被设置并存放在无线设备中的根据第六实施例的天线的概念；图21示出了变化形式的天线的概念以及图1A所示天线结构的应用；图22示出了根据本发明的天线响应的概念；以及图23示出了当天线元件被设置为平行于衬底时的天线响应的概念。
具体实施例方式
参照附图详细地说明了根据本发明的天线结构和通信装置的实施例。图1到图22示出了根据本发明的天线结构和通信装置的实施例。根据该实施例的通信装置是例如移动电话等的小型无线设备。
(基本配置)根据该实施例的天线是小型无线设备中的内置天线。天线由具有多个天线元件和导电图案(电路图案)的平面衬底配置。对多个天线元件(参照图3和图4)中的一个施加信号电压。天线元件的表面起到天线面的作用。根据该实施例，可以只有一个天线元件。
天线元件是平面的，并且设置在沿着无线设备外壳的长度方向的末端。天线元件被设置为使得所述面面向末端的壁表面。天线元件被设置为使得所述面垂直于衬底平面。多个天线元件的天线面彼此平行，并被设置为彼此靠近。这时，天线面被设置为使得重叠区域可以更大。
可以用树脂固定多个天线元件。在这种情况下，因为天线元件的形状是固定的，所以天线元件之间的间隔可以是不变的。根据另一个实施例，每一个天线元件的形状可以沿着外壳的内壁形成，并且天线元件可以被设置为接近外壳的内壁。
可以通过将天线元件平板的一部分形成为弹簧类型，来提供作为馈送装置的馈送终端。馈送终端还可以是弹簧连接器。在这种情况下，天线元件通过弹簧连接器被连接到无线电路的连接部分。
馈送终端还可以是安装在衬底上的接触连接器。接触连接器将无线电路连接到天线元件。因此，提供连接单元用于在天线元件侧的连接。
而且，两个天线元件之一或者两者可以是迂回的或者做成U形转弯。可以使用双面胶带将天线粘附到外壳。
此外，可以在外壳和天线元件之间插入缓冲垫。在这种情况下，当天线元件被存放在外壳中时，天线元件被该垫挤压。通过这种配置，天线元件可以被牢固地固定在外壳中。
下面更详细地描述第一到第六实施例。
(第一实施例的配置)图1A到图11示出了本发明的第一实施例。图1A到图4示出了第一实施例中天线的配置的例子。图5到图11示出了根据第一实施例的应用或变化的例子。
如图1A和图1B所示，根据第一实施例的天线元件具有两个天线元件，即第一天线元件1和第二天线元件2。在该实施例中，只对两个天线元件1和2中的天线元件1施加信号电压。
作为馈送装置、用于提供信号电压的馈送终端11被配置在一个天线元件1中。使用平面天线元件1的金属板的一部分形成弹簧形的馈送终端11。馈送终端11的尖端被弯曲成具有V形横截面。
馈送终端11被连接到衬底20的无线电路(未在附图中示出)的连接单元。因此，信号电压(无线电发射信号)从无线电路被供应到馈送终端11，或者由衬底20与天线元件1之间的电场耦合产生的无线电波的频率的信号被提供给无线电路。
根据该实施例，因为馈送终端11是弹簧形的且弯曲为V形，所以馈送终端11推向(urge to)衬底20的连接单元。馈送终端11可以被正确地连接到衬底20的连接单元。
天线元件1和2是平面的(板形的) (参照图1A和图4)。如图3所示，在垂直于天线元件1和2长度方向(沿着被截短的无线元件的方向)的方向上的长度D1(参照图1C)，大约是外壳30厚度方向上的长度的一半。
如图3和图4所示，天线元件1和2被内置在沿着通信装置外壳30的长度方向的末端30A中。天线元件被这样合并，使得例如天线元件1和2的天线面1A和2A可以被设置为平行于末端30A的平面壁表面30B和沿着衬底20的长度方向的末端20A。即，天线元件2被设置为使得天线元件2的天线面2A面向壁表面30B。此外，天线元件1被设置离开衬底20的末端20A预定间隔L1。基于实验结果，预定间隔L1可以是例如1到10mm。
天线元件1和2的形状取决于期望的和可用的频率，例如800到900MHz或者1.5GHz等。天线元件1和2被设置为通过天线面1A和2A表面的更大重叠区域，来保证天线元件1和2之间的电容耦合。
如在图2中所示，两个天线元件1和2被设置为平行且具有预定间隔L2。基于实验结果，预定间隔L2可以是例如1到5mm。
天线元件1和2通过例如支撑块的支撑装置(在附图中未示出)被放置在外壳30中。根据该实施例，天线元件和沿着衬底长度方向的末端之间的间隔、天线元件之间的间隔、天线元件的形状等等，都取决于可用频率。
在该实施例中，其中安装有多个电子部件的衬底20也被用作天线的组件。平面(板形)衬底20具有层结构，该层结构包括例如接地层、电源层等的导电图案，并且导电图案起到天线的作用。
衬底20被配置为如图4所示，使得衬底20的平面形状与外壳30的平面形状相一致。如图3所示，进行设置使得衬底20的平面可以在垂直于外壳30长度方向的方向上面向并靠近壁表面30D。衬底20通过未在附图中示出的固定装置而被放置在外壳30中。
(第一实施例的操作)当信号电压从无线电路被供应到第一天线元件1时，感应电流也将电流感应到第二天线元件(非馈送元件)2。因此，天线元件1和2被固有共振频率激励。
另一方面，如图22所示，根据上述的该实施例，因为天线元件1和2的天线面1A和2A被放置为与衬底20的平面成90度，所以电流的取向分别沿着天线元件和衬底20，并且电场的取向从天线朝向衬底。因此，天线元件朝向衬底的电场矢量(图22中示出的箭头E1到E3)的长度不一致。
在图22所示的天线结构中，当天线元件100被设置为离开衬底200更远时，衬底200和天线元件100之间的电场矢量E1到E3的长度变得更长。
对应于电场矢量(图22中示出的箭头E1)的频率高于对应于电场矢量(图22中示出的箭头E2或E3)的频率。即，在上述天线结构中，与图23中示出的天线结构相比，频率响应(天线特性)的频带更宽。因此，在该实施例中，可以在天线元件的天线面被设置为垂直于衬底平面的简单结构中实现宽频带通信。
通常的移动通信装置是画像(portrait)类型的，这样用户可以容易地操作它。因此，在图4示出的天线结构中，天线元件1朝向衬底20的电场矢量的最大长度，几乎等于围绕沿着衬底20长度方向的另一末端20B的长度。即，与天线元件1和2被设置在垂直于衬底20长度方向的方向上的末端处的情况相比，当天线元件1和2被设置在沿着衬底20的长度方向的末端20A时，频率响应频带更宽。
(第一实施例的效果)根据该实施例，因为两个天线元件1和2被设置为彼此平行和彼此靠近，所以两个天线元件1和2之间的电容耦合可以很稳定。因此，根据该实施例，供应有信号电压的第一天线元件1的电流，可以作为感应电流被有效传输到作为非馈送元件的第二天线元件2。还是根据该实施例，两个天线元件1和2被设置为彼此平行且彼此靠近，从而节省了空间。
根据该实施例，天线元件1和2被设置为在外壳30末端30A处离开衬底20的末端20A预定间隔，天线元件1和2的天线面1A和2A可以被设定为垂直于衬底20的平面。
结果，在该实施例中，因为天线元件1和2被设置为垂直于衬底20的平面，所以可以容易地在外壳30中为天线元件保留有效空间。因此，根据该实施例，可以提高空间效率，并且，虽然为天线设定的空间很小，但是可以实现高效率的天线结构和通信装置。
当天线单元4设置在外壳30的末端30A处时，天线单元4不会挡路，可以节省空间。当衬底20的平面被设置为在外壳30的厚度方向上靠近壁表面30D时，天线单元4被设置在外壳30的末端30A，也可以节省空间。
图5示出了变化的例子。如图5、6A、7和8所示，两个天线元件1和2用树脂3固定，以使天线元件1和2彼此平行。树脂3是塑料、环氧树脂、丙烯酸树脂等。用树脂3固定的天线元件1和2可以形成为天线单元4。因此，天线元件1和2通过树脂3被固定到天线单元4中，并且外壳30中的内置天线单元4可以容易地进行安装。
如图5所示，外壳30的末端30A在外壳30外部被形成为弯曲形状。即，例如移动电话等的小型通信装置可以具有弯曲形状的外壳30的末端30A。图6B是在垂直于图6A所示天线结构的长度方向的方向上的侧视图，图6C示出了根据图6A的天线结构的底部。
图9中示出的变化示出了天线单元4，其中，天线元件1和2通过树脂3固定，并且沿着外壳30的末端30A具有弯曲形状。天线元件1和2被内置在外壳30的末端30A中，并且天线元件1和2的天线面1A和2A被设置为沿着末端30A的壁表面30B彼此靠近。当外壳30的壁表面30B比较粗糙(例如不平坦)时，天线元件1和2可以形成为仿效壁30B的粗糙表面。
当天线元件1的天线面1A更靠近衬底20的末端20A超过预定距离时，辐射阻抗(即电容损耗)增加。因此，众所周知，天线元件1和衬底20之间无线电波的发射和接收效率被降低。
在图9示出的变化中，关于天线元件1的天线面1A与衬底20的末端20A之间的距离，在沿着天线元件1和2长度方向的中央部分处的距离L3(参照图9和图10)比在沿着天线元件1和2长度方向的两个末端处的距离L1(参照图11)长。
在图9示出的变化中，天线元件1的天线面1A与衬底20的末端20A之间的距离L3可以设定为比预定距离更长。因此，可以获得更高的频率响应。即，根据图9中示出的变化，外壳30的末端30A可以有效地用作天线空间。
(第二实施例)图12到14示出了根据本发明的第二实施例。根据第二实施例的馈送终端12使用弹簧连接器12A作为馈送终端12的一部分。天线元件1通过弹簧连接器12A被连接到衬底20的无线电路(参照图5)。其余配置和操作效果与根据图5所示实施例的那些配置和操作效果相同，这里省略了详细的说明。
(第三实施例)图15示出了本发明的第三实施例。在第三实施例中，形成馈送装置的一部分的馈送终端13被设置在天线元件1中。馈送终端13是平面的。衬底20设置有平面的馈送连接器14。馈送连接器14是弹簧形的，并且馈送连接器14的尖端弯曲成V形。
根据第三实施例，因为形成连接单元的一部分的馈送连接器14被连接到馈送终端13，所以衬底20的无线电路通过馈送连接器14被连接。馈送连接器14推向馈送终端13。其余配置和操作效果与根据图5所示实施例的那些配置和操作效果相同。因此，这里省略了详细的说明。
(第四实施例)图16A到16C、17和18示出了本发明的第四实施例。在第四实施例中，根据第一实施例的两个天线元件1和2之一或者两者是弯曲的。例如，在图16C所示的天线元件2中，天线元件2的平面图案是迂回的。
在第四实施例中，迂回的天线元件2使得能够设定期望频率。如图16C所示，当天线元件2以迂回的图案弯曲时，天线元件2的实际尺寸可以比图1C中所示的情况更长(更长的波长)，从而降低了频率。
在另一种改变中，天线元件可以以三维阵列形式弯曲。其余配置和操作效果与图5所示实施例的那些配置和操作效果相同。因此，这里省略了详细的说明。
(第五实施例)图19示出了本发明的第五实施例。在第五实施例中，包括用树脂3固定的两个天线元件1和2的天线单元4，作为粘附装置通过双面胶带15被粘附到外壳30的末端30A的壁表面30B上。
根据第五实施例，使用双面胶带15将天线单元4粘附到外壳30的末端30A。因此，可以容易地粘附天线单元4。其余配置和操作效果与图5所示实施例的那些配置和操作效果相同。因此，这里省略了详细的说明。
(第六实施例)图20示出了本发明的第六实施例。第六实施例是使用靠垫16将包括用树脂3固定的两个天线元件1和2的天线单元4固定到外壳30的末端30A的例子。根据第六实施例，在末端30A中形成接触天线单元4的一侧的凸起(projection)30C。
在第六实施例中，天线单元4的另一侧接触靠垫16，靠垫16将天线单元4挤靠在凸起30C上来进行固定。根据第六实施例，因为天线单元4通过靠垫16被固定到外壳30，所以天线单元4可以被坚固地定位。
天线单元4或靠垫16也可以使用例如粘接剂等的粘附装置被粘附到外壳30。其余配置和操作效果与图5所示实施例的那些配置和操作效果相同。因此，这里省略了详细的说明。
根据本发明，如图21所示，可以提供三个或四个天线元件。实际上，可以添加天线元件1和2、由实线指示的天线元件41或由虚线指示的天线元件42。
天线元件41或天线元件42具有不同的形状、尺寸等，以产生任意的共振频率。在这种情况下，作为馈送终端的馈送装置只被连接到一个天线元件1。
根据本发明，可以任意组合上述实施例，并且根据组合可以获得特定天线单元4的实施例(图9所示)，以及以迂回的形状来设置天线元件1的平面图案的例子(对应于第四实施例)，等等。在这种情况下，与外壳30的壁表面30B相对的天线元件2可以被设置为图1C所示的矩形板。组合的方式包括，例如组合两个或更多个实施例的方式。
此外，本发明的通信装置具有包括需要天线的装置的概念，所述需要天线的装置例如为移动电话、无线设备、个人计算机、PDA(个人数字助理)等。
权利要求
1.一种天线结构，包括具有天线面的天线元件；和具有电路图案的平面衬底；其中，所述天线面垂直于所述衬底的平面。
2.根据权利要求1所述的天线结构，其中提供有多个天线元件，所述多个天线元件具有垂直于所述衬底的所述平面的天线面，并且每一个所述天线元件的天线面以预定间隔彼此相对。
3.根据权利要求1或2所述的天线结构，其中所述天线元件被设置为以预定间隔离开沿着所述衬底的长度方向的末端。
4.如权利要求2所示的天线结构，还包括固定所述多个天线元件的树脂。
5.根据权利要求1或2所述的天线结构，其中所述天线元件以二维或三维阵列形式被弯曲。
6.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述天线元件和所述衬底被设置在空外壳中，所述衬底的平面形状被形成为与所述空外壳的平面形状一致，并且所述衬底被设置为面向形成为空的所述空外壳的内表面。
7.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述天线元件和所述衬底被设置在空外壳中，并且所述天线元件沿着所述空外壳的内表面的平面形状进行配置。
8.根据权利要求6或7所述的天线结构，其中所述天线元件被设置在沿着所述空外壳长度方向的末端。
9.根据权利要求6所述的天线结构，其中所述衬底被这样设置，使得所述衬底的所述平面在所述空外壳的厚度方向上靠近壁，并且所述天线元件被设置为靠近沿着所述空外壳的长度方向的末端。
10.如权利要求1所示的天线结构，还包括用于向所述天线元件馈送电压的馈送装置，其中所述馈送装置被连接到所述衬底的连接单元。
11.如权利要求10所示的天线结构，其中所述多个天线元件被设置为所述天线元件的所述天线面以预定间隔彼此相对，并且所述馈送装置被连接到所述多个天线元件中的一个。
12.根据权利要求10或11所述的天线结构，其中所述馈送装置被形成为推动结构。
13.根据权利要求10或11所述的天线结构，其中所述馈送装置被这样形成，使得所述天线元件的一部分可以是片簧。
14.根据权利要求10或11所述的天线结构，其中所述馈送装置是弹簧连接器。
15.根据权利要求10所述的天线结构，其中所述衬底的所述连接单元被形成为推动结构。
16.根据权利要求1所述的天线结构，其中所述天线元件通过缓冲装置被设置在空外壳中。
17.一种通信装置，包括具有天线面的天线元件；和具有电路图案的平面衬底；其中，所述天线面垂直于所述衬底的平面。
18.如权利要求17所述的通信装置，其中提供有多个天线元件，所述多个天线元件具有垂直于所述衬底的所述平面的天线面，并且每一个所述天线元件的天线面以预定间隔彼此相对。
19.如权利要求17所述的通信装置，其中所述衬底被这样设置，使得所述衬底的所述平面在所述空外壳的厚度方向上靠近壁，并且所述天线元件被设置为靠近沿着所述空外壳的长度方向的末端。
20.如权利要求17所述的通信装置，还包括用于向所述天线元件馈送电压的馈送装置，其中所述馈送装置被连接到所述衬底的连接单元。
全文摘要
本发明提供了一种天线结构和通信装置。其中，两个天线元件是平面的且被存放在外壳中。天线元件被设置为天线元件的天线面垂直于衬底的平面。天线元件的间隔、形状等都取决于可用频率。当天线元件更加远离衬底时，在衬底和天线元件之间生成的电场矢量的长度变得更长。对应于电场矢量的频率随着无线电信号的频率而改变，即变得更高或更低。即，在上述天线结构中，频率响应的频带更宽。因此，在上述天线结构中，在使用简单结构的外壳中存放天线时，可以增加频率响应频带，并且可以节省空间，其中所述简单结构中天线元件的天线面被设置为垂直于衬底平面。
文档编号H01Q9/04GK1577968SQ200410050188
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月25日 优先权日2003年6月30日
发明者原野信也 申请人:日本电气株式会社