專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此發(fā)明涉及一種主要用于便攜式無線裝置的天線裝置，特別是涉及一種包含在便攜式無線裝置中的天線裝置，用于即使在便攜式無線裝置接近人體使用的狀態(tài)下提供優(yōu)良的輻射特性。
背景技術(shù)：
近年來，諸如便攜式電話機(jī)的移動無線裝置的需求迅速增長，同時需要一種緊湊、質(zhì)輕和纖細(xì)的無線裝置。因此，迄今，固定型螺旋天線，板狀反向F天線等等已經(jīng)被用作天線和小尺寸天線系統(tǒng)，這種小尺寸天線系統(tǒng)具有優(yōu)良的可攜帶性且不會在被用于小尺寸無線裝置時帶來不方便。
圖19是在現(xiàn)有技術(shù)中被廣泛用于便攜式電話機(jī)天線的固定型螺旋天線的外部視圖。固定型螺旋天線單元21被設(shè)置在便攜式電話機(jī)主單元20上，從而提供一種緊湊和質(zhì)輕的天線系統(tǒng)。
圖20表示現(xiàn)有技術(shù)中被廣泛用作便攜式電話機(jī)內(nèi)部天線的板狀反向F天線的結(jié)構(gòu)。該天線能被容放在便攜式電話機(jī)主單元20內(nèi)，并且能夠靠近無線基板的頂部設(shè)置。作為天線，輻射元件22靠近并平行于無線基板23設(shè)置，該輻射元件22的一部分接地到一個接地點(diǎn)24，電源從饋電點(diǎn)25饋入一部分，從而提供了一種低輪廓天線，這種天線能夠設(shè)計出天線不突出便攜式電話機(jī)主單元之外的便攜式電話機(jī)。
然而，采用圖19所示的固定型螺旋天線和圖20所示的板狀反向F天線，許多地電流不僅流到天線單元，而且流到無線基板上，當(dāng)無線裝置在接近人體使用時，該天線受到手和頭部的影響，從而增益會大大降低；這是一個問題。
圖21表示現(xiàn)有技術(shù)中固定型螺旋天線的電流分布圖。在圖21中，以三維方式表示了電線26接近無線基板和天線單元，電源饋入天線時，流到電線26上的電流的絕對值分布27。在圖中也可以看到，許多接地電流不僅流到螺旋天線上，而且流到無線基板上。
圖22示出了在現(xiàn)有技術(shù)中代表固定型螺旋天線的輻射方向性的特性曲線。由于大的接地電流不僅流到天線上，而且流到無線基板的頂部，θ分量占主導(dǎo)。因此，在用戶攜帶該無線裝置并傾斜使用的狀態(tài)下，從基站而來的到達(dá)波的偏振波與無線天線不匹配，接收性能會大大降低。這是一個問題。
另外，如果每個天線都小型化并設(shè)置在無線裝置主單元中，它將受到外圍部分和無線基板的影響，變成窄帶，且增益也會大大降低。這是一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于實(shí)現(xiàn)一種均衡系統(tǒng)天線，其中如果天線接近人體使用時流在無線基板上的電流分量減少，增益降低得小，并提供一種小型、寬帶和高增益的天線裝置，如果該裝置靠近無線基板安裝，則該裝置能在寬帶工作，并能形成對到達(dá)波的輻射方向性響應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種天線裝置，該天線裝置包含在便攜式無線裝置主單元中，該天線裝置包括外形像矩形的環(huán)形天線單元，其短邊和長邊的比值為10或更大，其中該環(huán)形天線單元具有大致等于在第一頻率的一個波長的外周長，并靠近且平行于無線基板設(shè)置，環(huán)形天線單元與無線基板之間有一個間隔，該間隔與所述波長相比足夠小，該環(huán)形天線單元進(jìn)一步折起，從而短邊靠近饋電區(qū)域側(cè)。
因此，電流分布集中在環(huán)形天線單元上，在無線基板上流動的電流分量減少，且人體的影響也減少。另外，天線單元被折起，從而能夠小型化，同時具有寬帶特性，即使天線單元非?？拷鼰o線基板的頂部設(shè)置。
該環(huán)形天線單元短邊的電流分布為零，因此靠近且平行的電流分量不會相互抵消而且可以執(zhí)行高效率工作；可以提供小型、高增益天線裝置。
因?yàn)樵摥h(huán)形天線單元連接到均衡饋電線，電流分布可以穩(wěn)定地集中在環(huán)形天線單元上。
一個或多個無源元件以與波長相比足夠小的間隔沿著環(huán)形天線單元設(shè)置，因此天線裝置可以具有寬帶特性并可以在寬帶中穩(wěn)定接收。
無源元件具有不同于第一頻率的諧振頻率，因此天線裝置能夠提供雙諧振或三諧振特性并能夠以多個頻率或在多個系統(tǒng)接收。
一部分或整個環(huán)形天線單元或無源元件的外形像一個板，因此頻帶被進(jìn)一步擴(kuò)寬，而天線裝置能夠在寬帶中穩(wěn)定的接收。
環(huán)形天線單元或無源元件在樹脂、陶器或印刷電路板的結(jié)構(gòu)上形成，因此能夠提供結(jié)實(shí)和穩(wěn)定的天線系統(tǒng)。
改變在環(huán)形天線單元頂部流動的電流和在無線基板頂部流動的高頻電流之間的比值，從而響應(yīng)工作環(huán)境或到達(dá)無線波的改變能夠形成最佳的輻射方向性，并且能夠提供高靈敏度的天線系統(tǒng)。作為改變高頻電流比的裝置，可以提供一種調(diào)整裝置，用于提供均衡饋電線提供的高頻信號之間的相位差，或者環(huán)形天線單元或無源元件相對饋電部分不對稱。


圖1是示出本發(fā)明天線裝置第一實(shí)施例的視圖；圖2是表示圖1天線裝置工作原理的視圖；圖3A和3B是圖1天線裝置的阻抗特性圖；圖4是表示圖1天線裝置輻射方向性的特性圖；圖5是圖1天線裝置的電流分布圖；圖6A到6G示出環(huán)形天線單元結(jié)構(gòu)的示例；圖7是示出本發(fā)明天線裝置第二實(shí)施例的視圖；圖8A和8B是圖7天線裝置的阻抗特性圖；圖9是示出本發(fā)明天線裝置第三實(shí)施例的視圖；圖10A和10B是圖9天線裝置的阻抗特性圖；圖11A到11F示出無源元件結(jié)構(gòu)的示例；圖12是示出本發(fā)明天線裝置第四實(shí)施例的視圖；圖13是表示圖12天線裝置輻射方向性的特性圖；圖14A和14B表示相位電路結(jié)構(gòu)的示例；圖15是示出本發(fā)明天線裝置第五實(shí)施例的視圖；圖16A和16B是圖15天線裝置的阻抗特性圖；圖17是表示圖15天線裝置在第一頻帶中的輻射方向性的特性圖；圖18是表示圖15天線裝置在第二頻帶中的輻射方向性的特性圖；圖19是現(xiàn)有技術(shù)中包含固定型螺旋天線的無線裝置的透視圖；圖20是示出現(xiàn)有技術(shù)中板狀反向F天線結(jié)構(gòu)的圖；圖21是示出現(xiàn)有技術(shù)中固定型螺旋天線的電流分布圖；以及圖22是示出現(xiàn)有技術(shù)中固定型螺旋天線輻射方向性的特性圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖(圖1到18)，其示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1表示本發(fā)明天線裝置的第一實(shí)施例。在該圖中，附圖標(biāo)記101代表無線基板，附圖標(biāo)記102代表無線電路，而附圖標(biāo)記103代表環(huán)形天線單元。環(huán)形天線單元103的一端連接到無線電路102，而另一端接地到無線基板101。該天線裝置容納在無線裝置的外殼中。
在圖1中，尺寸為0.77λ×0.23λ(λ是第一頻率的波長)的銅板用作無線基板101，但可以在印刷電路板上形成一圖案作為該無線基板。環(huán)形天線單元103具有通過將長邊為2W+2H-G，短邊為P的矩形折起提供的形狀，在矩形被折起之后，環(huán)形天線單元103的尺寸為橫向?qū)挾萕＝0.233λ，縱向?qū)挾萈＝0.0033，高度H＝0.067λ。環(huán)形天線單元103靠近且平行于無線基板101放置，它們之間的間隔S＝0.0067λ，該間隔與相對無線基板101的波長相比足夠小。電線直徑為0.005λ的銅線用作電線桿，但也可以形成一個帶狀的圖案。
環(huán)形天線單元103的兩端部分以橫向?qū)挾萕在垂直于無線基板101的方向折起，然后進(jìn)一步在高度H＝0.067λ內(nèi)折，以使環(huán)形天線單元103靠近饋電部分側(cè)。在圖1，在兩端折起的所述環(huán)形天線單元103被靠近直到形成一間距G＝0.067λ，但還可以進(jìn)一步向饋電部分側(cè)彎曲。
折起的環(huán)形天線具有外部周長L＝4W+4H-2G+2P＝1.07λ，該長度為大約一個波長的長度。圖中所示的環(huán)形天線單元103展開形成的原始矩形的短邊與長邊的比值為(2W+2H-G)/P＝161.5。
圖2是描述圖1天線裝置的工作原理的圖；從饋電部分提供的電流從點(diǎn)A流到點(diǎn)L。由于整個外周長大約為一個波長，電流分布的節(jié)和腹每四分之一波長交替出現(xiàn)，相位在節(jié)部分反向。在圖2，矩形短邊的C-D和I-J部分相應(yīng)于節(jié)，因此電流分布變成幾乎等于零；L-A和F-G部分相應(yīng)于腹，并從而電流分布變得幾乎為最大。相位關(guān)系在D-I和J-C相反，因此所有靠近且平行線路上的電流分布相位相反，而幅度相同。因此，靠近平行的電流分量不相抵消，并能夠執(zhí)行高效率的工作。
在所述C-D和I-J部分相應(yīng)于節(jié)的條件下，矩形的短邊長度應(yīng)當(dāng)小于長邊長度，通過使短邊和長邊的比值為10或者更大來提供這種電流分布。
在A-B和E-F部分以及g-H和K-L部分，電流分布相互相位相反幅度相同，并因此當(dāng)在遠(yuǎn)場觀察時，這些部分的輻射電場分量相互抵消為零。然而，在B-C，D-E，H-I，和J-K部分以及L-A和F-G部分中，幅度分布不同，雖然相位相反，特別是在L-A，F(xiàn)-G的中心部分電流分量大，因此該中心部分有效地作為輻射元件工作。
在圖2，饋電部分表示為均衡饋電類型。然而，即使饋電部分為具有單側(cè)接地和單側(cè)饋電的不均衡饋電類型，如果接地點(diǎn)和饋電點(diǎn)彼此接近且環(huán)形天線單元制成對稱形狀，則執(zhí)行具有相似電流分布的操作，從而能減少從接地點(diǎn)感應(yīng)到無線基板上的電流。
圖3A和3B示出圖1天線裝置的阻抗特性曲線圖。圖3A是史密斯圖。在圖3B，垂直軸表示VSWR(電壓駐波比)，而水平軸表示頻率。通常，靠近基板的環(huán)形天線為一個窄帶，但對于所示的環(huán)形天線，在作為諧振頻率的理想接收頻率2110MHz到2170MHz提供VSWR＜2.5，因此環(huán)形天線為一個寬帶。
圖4是表示圖1天線裝置輻射方向性的特性圖。在圖4(a)，(b)，和(c)中的輻射方向性圖案中，每條實(shí)線表示電場(Eθ)的θ分量，而每根虛線表示電場(Eφ)的φ分量。在圖4所示的坐標(biāo)系中，電場φ分量沿-x軸方向輻射，在通話狀態(tài)，如方向性圖案所示，更多的電磁波沿與人體相反的方向輻射；可以減少人體吸收的電磁波。在圖22所示的現(xiàn)有技術(shù)的固定型螺旋天線的輻射方向性中，在任何方向上θ分量占主導(dǎo)，而當(dāng)無線裝置傾斜時，偏振波與來自基站的偏振波不匹配。相反，在圖4(b)，在通話狀態(tài)期間，天線在Y-Z平面傾斜60度時，θ分量變得靠近豎直偏振波，從而易于接收來自基站到達(dá)波的主偏振波的豎直偏振波，增強(qiáng)在實(shí)際無線波環(huán)境中的接收性能。
圖5是第一實(shí)施例天線裝置的電流分布圖；在圖5中，電線10接近無線基板和天線單元，當(dāng)電源饋入天線時，用三維方式表示流到電線10上的電流的絕對值分布11?？梢钥闯?，均衡的電流流在環(huán)形天線單元103上，因此大的接地電流不會流到無線基板的頂部。從電流分布能夠看出流在無線基板上的電流與圖21所示現(xiàn)有技術(shù)的固定型螺旋天線的電流分布相比非常小。如果在無線基板上的電流與在圖21中的差不多，基板也會作為天線的一部分工作，并從而當(dāng)用戶攜帶它時，電流分布會變化很大，導(dǎo)致天線阻抗發(fā)生變化和輻射效率降低。然而，如圖5所示，通過減少無線基板上的電流，可以減小人體的影響。當(dāng)無線裝置靠近人體的頭部時，無線基板上的電流引起局部吸收功率的發(fā)生，本發(fā)明的天線裝置也可以減少SAR(特定吸收率)。
圖6A到6G示意地示出環(huán)形天線單元103的結(jié)構(gòu)示例。圖6A表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103具有平行于無線基板101的環(huán)形開口表面，兩端部分如圖1所示向饋電部分彎曲兩次，從而環(huán)形天線單元103能被小型化同時具有寬帶特性。圖6B表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103具有垂直于無線基板101的環(huán)形開口表面，兩端部分向饋電部分相對于無線基板101彎曲兩次。環(huán)形天線單元103能在寬度方向上變細(xì)同時具有寬帶特性。圖6C表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103的彎制成平滑；由于電流平頂流動，所以能夠抑制效率的降低。任何點(diǎn)都可以光滑彎曲。圖6D表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103進(jìn)一步在尖端部分向饋電部分彎曲，即，兩端部分總共彎曲三次。環(huán)形天線單元103能夠進(jìn)一步小型化。圖6E表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103在第一次彎曲之后又被彎曲成一個曲柄形狀，且兩端部分都總共彎曲三次。環(huán)形天線單元103能夠進(jìn)一步小型化。圖6F表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103形成一個板狀，從而頻帶進(jìn)一步被擴(kuò)寬，并能夠在寬帶穩(wěn)定的接收。形成板狀的部分可以是一部分。圖6G表示一種結(jié)構(gòu)，其中環(huán)形天線單元103在樹脂，陶瓷，印刷電路板等結(jié)構(gòu)107上形成圖案；它具有一種實(shí)心結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定地以高精度制成。另外，如果無線基板101由印刷電路板制成，那么無線基板101和環(huán)形天線單元103能夠很容易地通過表面安裝來裝配。
因此環(huán)形天線單元103的周長被制成大約一個波長，使得在無線基板101上流動的接地電流能被減小。該天線靠近無線基板101，從而無線裝置能夠被模制成纖細(xì)的形狀，也能夠?qū)⑻炀€安裝在無線裝置的印刷電路板上，并減少基板方向上的輻射分量。另外，通常靠近金屬板的環(huán)形天線將變成低阻抗和窄帶，但是由于采用了環(huán)形天線單元103的尖端部分被彎曲并且離開無線基板101的結(jié)構(gòu)，所以能獲得寬帶。
(實(shí)施例2)圖7表示本發(fā)明天線裝置的第二實(shí)施例。在該天線裝置中，以均衡的方式饋電環(huán)形天線單元103，從而電流分布穩(wěn)定集中在環(huán)形天線單元上。如圖7所示，除了在均衡系統(tǒng)中從無線電路102經(jīng)平衡-不平衡變換器105和均衡饋電線104進(jìn)行對環(huán)形天線單元103進(jìn)行饋電外，其它的都與第一實(shí)施例相同。
如果無線電路102在不均衡系統(tǒng)中連接到饋電線，平衡-不平衡變換器105就設(shè)置在不均衡系統(tǒng)和均衡系統(tǒng)中間。如果無線電路102的輸出最初由均衡系統(tǒng)形成，那么無線電路102和環(huán)形天線單元103就可以直接通過饋電線104連接而不通過平衡-不平衡變換器105。例如，此實(shí)施例的平衡-不平衡變換器105使用1∶4阻抗轉(zhuǎn)換器。無線電路102具有50[Ω]的輸出阻抗；均衡饋電線104和環(huán)形天線單元103每個有200[Ω]的輸入阻抗。該200[Ω]的環(huán)形天線承受1∶4阻抗轉(zhuǎn)換，從而以寬帶工作。執(zhí)行對環(huán)形天線單元103的均衡饋電，從而環(huán)形天線單元103能夠穩(wěn)定地以均衡方式工作。
圖8A和8B是圖7天線裝置的阻抗特性圖；圖8A是史密斯圖，圖8B中的垂直軸表示VSWR，而水平軸線表示頻率。當(dāng)使用平衡-不平衡變換器105時，應(yīng)用圖中的阻抗，用200[Ω]歸一化?？梢钥闯雠c圖3的阻抗特性相比這里的頻帶為一個更寬的頻帶。天線裝置的輻射方向性、電流分布等等的基本特性與第一實(shí)施例的天線裝置的這些特性相同。
(實(shí)施例3)圖9表示本發(fā)明天線裝置的第三實(shí)施例。如圖9所示，除了天線裝置進(jìn)一步包含一個或者多個無源元件106，從而在一個更寬的頻帶工作之外，以及除了無源元件106沿著環(huán)形天線單元103以與波長相比足夠小的間隔設(shè)置之外，第三實(shí)施例與第二實(shí)施例相同。
無源元件106具有橫向?qū)挾萕′＝0.233λ，縱向?qū)挾萈′＝0.0132λ，并且靠近并幾乎平行于無線基板101以一個間隔S′＝0.0067設(shè)置，該間隔與波長相比足夠小。無源元件106的兩端部分在垂直于無線基板101的方向折起，并進(jìn)一步在高度H1′＝0.067λ處內(nèi)折。在圖9中，在兩端折起的無源元件106靠近到間距G′＝0.067，并且在H2′＝0.033λ處再一次內(nèi)折。彎曲的無源元件106具有全長L′＝2W′+2H1′-G′+2H2′＝0.599λ，這是相對于第一頻率波長的0.6倍的長度，該長度也是相應(yīng)于雙諧振第二頻率波長一半的長度。
因此，無源元件106具有相應(yīng)于與環(huán)形天線單元103的第一頻率不同的第二頻率自諧振的特性，且靠近所述環(huán)形天線單元103，從而它們電磁耦合，使得天線裝置能夠工作在多個頻帶。
如果無源元件106被設(shè)置成其中心來到環(huán)形天線單元103的電流達(dá)到最大值的中心附近，耦合程度也達(dá)到最大。
在圖9中，無源元件106在距離環(huán)形天線單元103DI′＝0.0132λ處平行設(shè)置。由于電磁耦合程度能夠響應(yīng)距離和位置關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此可以產(chǎn)生使得任何想要的寬帶特性或雙重諧振特性。
在圖9的天線裝置中，通過使用平衡-不平衡變換器105的均衡饋電線104進(jìn)行饋電。然而，即使所述饋電為不均衡饋電，如果在天線上形成均衡的電流分布，也可以獲得類似的優(yōu)點(diǎn)。
圖10A和10B是圖9天線裝置的阻抗特性圖；圖10A是史密斯圖。圖10B的垂直軸表示VSWR，而水平軸表示頻率。當(dāng)使用平衡-不平衡變換器105時，應(yīng)用圖中的阻抗，用200歐姆歸一化。在該天線裝置中，在第一頻帶2110MHz到2170MHz和第二頻帶1920MHz到1980MHz都獲得VSWR＜2.5，可以看出天線裝置在多個頻帶中工作。
圖11A到11F示意地示出無源元件106的結(jié)構(gòu)示例。圖11A表示一種結(jié)構(gòu)，其中無源元件106由導(dǎo)線一樣的導(dǎo)體形成，并垂直于和平行于無線基板101彎曲兩次；無源元件106在類似于環(huán)形天線單元103的方向上折起，從而無源元件106能夠小型化，同時保持電磁耦合程度。圖11B表示一種結(jié)構(gòu)，其中圖11A中的無源元件106進(jìn)一步向內(nèi)側(cè)彎曲，兩端部分總共都彎曲三次；無源元件106能夠比圖11A更小型化。圖11C表示一種結(jié)構(gòu)，其中無源元件106的彎曲點(diǎn)制得很圓滑；由于電流平順流動，所以能夠抑制效率惡化。任何彎曲點(diǎn)都被光滑地彎曲。圖11D到11F示出的各種結(jié)構(gòu)中，其中圖11A和11B表示的無源元件每個都形成板狀，使得頻帶進(jìn)一步被擴(kuò)寬，從而在寬帶中能進(jìn)行穩(wěn)定的接收。
如果每個無源元件106在樹脂、陶瓷、印刷電路板等結(jié)構(gòu)107上形成圖案，如圖6G所示與環(huán)形天線單元集成，這可以制造的很結(jié)實(shí)，且環(huán)形天線單元103和無源元件106之間的位置關(guān)系能夠保持高的精度，從而能夠可靠地制造出來。
(實(shí)施例4)圖12示出本發(fā)明天線裝置的第四實(shí)施例。在該天線裝置中，相位差提供在均衡饋電線供給的電動力之間，從而改變了在環(huán)形天線單元103頂部流動的電流和在無線基板101頂部流動的電流，使得能夠形成適合于工作環(huán)境和到達(dá)無線波的輻射方向性。相位電路108設(shè)置在均衡饋電線104和平衡-不平衡變換器105之間，如圖12中所示。其它結(jié)構(gòu)點(diǎn)類似于第二實(shí)施例的天線裝置。
相位電路108改變了用于饋入環(huán)形天線單元103的各平衡饋線之間電動電壓間的相位差，并具有通過一固定值或一調(diào)整電路使環(huán)形天線單元103上的電流分布失去均衡的功能。相位電路108可設(shè)置在平衡-不平衡變換器105中或者可以采用一個在任何想要的頻率下具有任意相位差的平衡-不平衡變換器，以獲得類似的效果。
圖13是表示圖12天線裝置輻射方向性的特性圖；在圖13(a)，(b)，和(c)中的輻射方向性圖案中，每條實(shí)線表示電場(Eθ)θ分量，每條虛線表示電場(Eφ)的φ分量。圖13表示當(dāng)相位電路108工作時的輻射方向性圖案。輻射方向性圖案變?yōu)槊黠@不同于圖4的方向性，變成類似圖22所示現(xiàn)有技術(shù)中螺旋天線輻射方向性的輻射方向性圖案。原因如下當(dāng)相位電路108的相位差增加，狀態(tài)從均衡狀態(tài)變成不均衡狀態(tài)時，接地電流流到無線基板101上，從而天線就如不均衡系統(tǒng)的天線一樣工作。
由此，調(diào)整相位電路108，從而使得能夠在均衡狀態(tài)和不均衡狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換狀態(tài)，或者提供一個響應(yīng)工作環(huán)境和到達(dá)的無線波的處于中間的狀態(tài)，這樣一個天線系統(tǒng)能夠形成多個輻射方向性圖案。因此，通過執(zhí)行多樣接收技術(shù)或方向性控制接收技術(shù)可以獲得高靈敏度的天線系統(tǒng)，該技術(shù)采用了本發(fā)明天線裝置能夠改變輻射方向性的功能。
圖14A和14B表示相位電路108的結(jié)構(gòu)示例。在圖14A中，微帶線109用于相位電路中，當(dāng)PIN二極管110導(dǎo)通時，就能夠設(shè)定均衡狀態(tài)，而當(dāng)PIN二極管110截止時，就能夠設(shè)定不均衡狀態(tài)；能夠轉(zhuǎn)換兩種輻射方向性。在圖14(b)中，電容器110用于相位電路中，并當(dāng)PIN二極管111導(dǎo)通時，就能夠設(shè)定非均衡狀態(tài)，當(dāng)PIN二極管111截止時，就能夠設(shè)定均衡狀態(tài)。在圖14(b)中，變?nèi)荻O管可用于替代PIN二極管110；通過這樣做，能夠連續(xù)地改變相位差和連續(xù)地轉(zhuǎn)換輻射方向性。
(實(shí)施例5)圖15表示本發(fā)明天線裝置的第五實(shí)施例。在該天線裝置中，環(huán)形天線單元或無源元件被制成相對饋電區(qū)域不對稱，以便有意增加無線基板101上的電流分量。如圖15所示，環(huán)形天線單元103開口面的一側(cè)從尖端部分蓋住了T＝0.03λ。其它結(jié)構(gòu)點(diǎn)類似于第三實(shí)施例的天線裝置。
相應(yīng)地，在由環(huán)形天線單元103調(diào)諧的第一頻帶中，不均衡電流流到無線基板101的頂部，該電流引起的分量在輻射方向性圖案上增加。然而，無源元件106相對一饋電點(diǎn)對稱設(shè)置，并從而在由無源元件106調(diào)諧的第二頻帶中，由于均衡操作而沒有電流流到無線基板101的頂部，且輻射方向性圖案與第一實(shí)施例中的相同。作為使環(huán)形天線單元103相對饋電區(qū)域不對稱的方法，以及用于改變從饋電區(qū)域到折起端左右長度的方法，除了這種蓋住開口面一部分的方法外，從中心改變饋電區(qū)域的位置，局部改變寬度P或者高度H，將開口面的一部分用二極管短路等類似的方法都是可能的。如果采用了上述任何方法，都能夠達(dá)到類似的效果。作為使無源元件106相對饋電區(qū)域不對稱的方法，以及用于使與環(huán)形天線單元103的位置關(guān)系不對稱的方法，可以采用改變左右長度等。在這種情形下，在無源元件106提供的第二頻帶中，進(jìn)行不均衡操作，且改變輻射方向性圖案。
圖16A和16B為圖15天線裝置的阻抗特性圖。圖16A為史密斯圖。圖16B的垂直軸代表VSWR，而水平軸線代表頻率。頻帶與圖10的阻抗特性圖相比稍微有些窄，但是VSWR＜2.5在兩個頻帶都能獲得，即第二頻帶1920MHz到1980MHz，第一頻帶2110MHz到2170MHz，能夠看出，天線裝置在多個頻帶中工作。
圖17和18為圖16天線裝置輻射方向性的特性圖。圖17表示第一頻帶的輻射方向性圖案，而圖18表示第二頻帶的輻射方向性圖案。圖18中，(a2)、(b2)和(c2)表示當(dāng)天線裝置進(jìn)行均衡操作時所應(yīng)用的輻射方向性圖案，就如圖4所示第一實(shí)施例天線裝置的輻射方向性一樣，但可以看出，圖17的(C1)中θ分量(Eθ)在X-Z平面上增加了，而天線裝置進(jìn)行輕微的不均衡操作。在圖17的(c1)中，由于θ分量(Eθ)在X-Z平面上增加，φ分量(Eφ)相應(yīng)的減小，在環(huán)形天線單元103上的電流和無源元件106上的電流減小，導(dǎo)致所述的方向性。從而，天線裝置的一部分形成一種不對稱的結(jié)構(gòu)，從而均衡系統(tǒng)和不均衡系統(tǒng)天線能共存，并響應(yīng)工作環(huán)境，到達(dá)無線波，和工作頻帶差形成最佳的輻射方向性，從而能夠獲得高靈敏度的天線系統(tǒng)。
從上述說明能夠看出，采用本發(fā)明的天線裝置，在內(nèi)含所述天線裝置的無線裝置的基板頂部的電流分量減小，從而當(dāng)該無線裝置靠近人體使用時，增益惡化得以抑制。設(shè)置彎折結(jié)構(gòu)和通道元件，從而通常具有窄帶的均衡系統(tǒng)天線能夠用于寬帶。另外，增加了在均衡和不均衡之間的轉(zhuǎn)換功能，使得輻射圖案響應(yīng)無線波環(huán)境和工作環(huán)境而形成。
因此，能夠獲得小型，寬帶和高增益的天線裝置，人體對該天線裝置引起的特性降低很小，同時也能用于寬帶無線通信系統(tǒng)中，能夠獲得高質(zhì)量和穩(wěn)定的移動通信。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，裝在便攜式無線裝置主單元內(nèi)，包括環(huán)形天線單元，該單元外形大致為矩形，該矩形短邊和長邊的比值為10或者更大，其中，該環(huán)形天線單元具有大致等于第一頻率的一個波長的外部周長，該環(huán)形天線單元靠近并平行于無線基板以與該波長相比足夠小的間隔設(shè)置，該環(huán)形天線折起，從而該短邊靠近饋電區(qū)域側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，環(huán)形天線單元短邊的電流分布為零。
3.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，環(huán)形天線單元連接到均衡饋電線。
4.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，還包括至少一個無源元件，該元件以一個與所述波長相比足夠小的間隔沿環(huán)形天線單元設(shè)置。
5.如權(quán)利要求4所述的天線裝置，其中，無源元件具有不同于第一頻率的諧振頻率。
6.如權(quán)利要求4所述的天線裝置，其中，至少一個環(huán)形天線單元和無源元件的至少一部分的形狀像一個板。
7.如權(quán)利要求4所述的天線裝置，其中，至少一個環(huán)形天線單元或無源元件在樹脂，陶瓷，和印刷電路板的其中一種結(jié)構(gòu)上形成。
8.如權(quán)利要求4所述的天線裝置，還包含用于改變在環(huán)形天線單元上流動的電流和在無線基板上流動的高頻電流的比值的單元。
9.如權(quán)利要求8所述的天線裝置，其中，天線單元連接到均衡饋電線，還包括用于提供均衡饋電線和天線單元之間的相位差的調(diào)整單元。
10.如權(quán)利要求8所述的天線裝置，其中，環(huán)形天線單元和無源元件的至少一個相對饋電區(qū)域不對稱。
11.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，至少一部分環(huán)形天線單元形狀像一個板。
12.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中，所述環(huán)形天線單元形成在樹脂，陶瓷，和印刷電路板其中一種結(jié)構(gòu)上。
13.如權(quán)利要求1所述的天線裝置，還包含用于改變在環(huán)形天線單元上流動的電流和在無線基板上流動的高頻電流的比值的單元。
14.如權(quán)利要求13所述的天線裝置，其中，天線單元連接到均衡饋電線，還包括用于提供在均衡饋電線和天線單元之間的相位差的調(diào)整單元。
15.如權(quán)利要求13所述的天線裝置，其中，環(huán)形天線單元相對饋電區(qū)域不對稱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種形狀像矩形的一個波長的環(huán)形天線單元(103),其靠近無線基板(101)設(shè)置,并在兩端部分向饋電區(qū)域進(jìn)一步彎折,從而形成電流在折起端為零的電流分布。電流集中在環(huán)形天線單元(103)上,從而在無線基板(101)頂部流動的電流分量減小,當(dāng)人體攜帶包含環(huán)形天線單元的天線的無線裝置時產(chǎn)生的影響受到抑制,形成響應(yīng)于到達(dá)波的方向性。
文檔編號H01Q1/22GK1335654SQ0112292
公開日2002年2月13日 申請日期2001年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月19日
發(fā)明者小柳芳雄, 森下久, 伊藤淳 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社