專利名稱：可變頻率天線及包含該天線的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)線電通信或無(wú)線電廣播所用的可變頻率天線以及包含所述天線的設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖12簡(jiǎn)單地示出日本未審專利申請(qǐng)公開(kāi)JP 2002-158529中描述的一種天線結(jié)構(gòu)。這種天線結(jié)構(gòu)40包括介電基體41；設(shè)在所述介電基體41上的發(fā)射電極42；設(shè)在基板(即通信設(shè)備的電路板)43上的送電線圖樣44；以及匹配電路45。
發(fā)射電極42呈環(huán)形，它的一端處的開(kāi)口42K與另一端處的送電端42Q之間有間隙。當(dāng)把介電基體41表面安裝在電路板的設(shè)定位置時(shí)，所述送電線圖樣44與設(shè)在介電基體41上的發(fā)射電極42的送電端42Q相連，從而使發(fā)射電極42與通信設(shè)備為通信用的高頻電路46相連。例如，當(dāng)把無(wú)線電傳輸信號(hào)從高頻電路46傳送到送電線圖樣44時(shí)，就使所述無(wú)線電傳輸信號(hào)從送電線圖樣44送至發(fā)射電極42。被送給的信號(hào)激發(fā)發(fā)射電極42，以便按無(wú)線方式傳送或接收所述信號(hào)。
匹配電路45被設(shè)置于的送電線圖樣44中間。匹配電路45包括電容器和電感器，實(shí)現(xiàn)送電線圖樣44和發(fā)射電極42的輸入阻抗匹配。近來(lái)已對(duì)天線的小型化有所需求。如果響應(yīng)這種需求而使介電基體41小型化，就不可避免地會(huì)使發(fā)射電極42的物理長(zhǎng)度縮短。因此，在為無(wú)線電通信所設(shè)定的頻率下，可能會(huì)使發(fā)射電極42的電感變得非常大。設(shè)置匹配電路45，以應(yīng)對(duì)這種情況。也就是說(shuō)，通過(guò)采用匹配電路45，在所需頻率下實(shí)現(xiàn)送電線圖樣44和發(fā)射電極42之間的阻抗匹配，可使發(fā)射電極42和送電線圖樣44之間的連接部分處因信號(hào)反射所引起的損失受到抑制。
近年來(lái)，需要能夠適用于極寬頻帶下的通信，如數(shù)字地上波電視的頻率。但是，如果使天線本身小型化，Q值就會(huì)變大，同時(shí)帶寬變窄，這是不能適應(yīng)數(shù)字地上波電視的寬頻帶的。另外，如果用匹配電路45改變頻率，則增益會(huì)減小，并使電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，這都是不利的。
本發(fā)明提供一種可變頻率天線，它能適應(yīng)于寬頻帶下的通信，同時(shí)使增益的下降受到抑制，這種天線具有環(huán)形發(fā)射電極，本發(fā)明還提供一種包含這種天線的通信設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的可變頻率天線包括實(shí)現(xiàn)單極天線作用的發(fā)射電極。所述電極呈環(huán)形，發(fā)射電極一端處的送電端與另一端處的開(kāi)口面對(duì)，它們之間有間隙。沿著所述發(fā)射電極的環(huán)形路徑設(shè)置具有電抗分量以及電抗分量可變部分的電路。所述電路起變頻電路的作用，用以通過(guò)改變電抗分量來(lái)改變發(fā)射電極的電氣長(zhǎng)度，借以改變所述發(fā)射電極的諧振頻率。本發(fā)明的通信設(shè)備包含或者使用具有本文及附圖所示結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的可變頻率天線。
按照本發(fā)明，所述發(fā)射電極呈環(huán)形，與開(kāi)口端面對(duì)的送電端之間具有間隙，并在發(fā)射電極的環(huán)形路徑中設(shè)置變頻電路。所述變頻電路具有電抗分量以及電抗分量可變部分，而且該電路通過(guò)改變電抗分量來(lái)改變發(fā)射電極的電氣長(zhǎng)度，借以改變所述發(fā)射電極的諧振頻率。由于變頻電路能夠根據(jù)通信的頻率而改變發(fā)射電極的諧振頻率，所以，能夠使通信中可以使用的帶寬被加寬到整個(gè)發(fā)射電極的帶寬。
另外，由于在發(fā)射電極的環(huán)形路徑中設(shè)置變頻電路，所以，即使在變頻電路的電抗分量變化的情況下，也能抑制發(fā)射電極與通信設(shè)備的電路等之間匹配狀態(tài)的改變。相應(yīng)地，通過(guò)采用所述變頻電路，可以使發(fā)射電極的諧振頻率改變，同時(shí)使可變頻率天線增益的改變受到抑制。
因此，本發(fā)明的可變頻率天線和包含這種天線的通信設(shè)備可以使用較寬的帶寬，同時(shí)抑制增益的下降。
當(dāng)把所述變頻電路設(shè)置在發(fā)射電極的環(huán)形路徑中電流分布較大的所述供電端附近時(shí)，在電流分布較大的部分，通過(guò)改變電抗分量，可以使發(fā)射電極的諧振頻率發(fā)生較大的改變。在這種情況下，可變頻率天線的帶寬比把變頻電路設(shè)置在發(fā)射電極的環(huán)形路徑中的其它部分情況下的帶寬還要寬。
當(dāng)所述變頻電路包括一個(gè)含有電感器和可變電抗器的并聯(lián)電路時(shí)，這樣的變頻電路的電路結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單的。于是，就可以避免所述可變頻率天線的復(fù)雜化。
當(dāng)所述包含電感器和可變電抗器的并聯(lián)電路具有多個(gè)被依次或者被分散地設(shè)置于所述發(fā)射電極的環(huán)形路徑中的并列電路時(shí)，并且當(dāng)所述多個(gè)并列電路形成變頻電路時(shí)，所述變頻電路包括包含多個(gè)電感器。在這種情況下，每個(gè)電感器的電感都比所述變頻電路只包含一個(gè)電感器情況下的電感小。這減小了電流對(duì)電感器的集中，并可使電能的損失減低，并因此而使天線的效率得以被提高。
當(dāng)所述變頻電路包含一對(duì)可變電抗器時(shí)，其中由相同的控制電壓控制具有互為相同極性接點(diǎn)的各接線端和分別與各可變電抗器并聯(lián)連接的電感器，以及所述一對(duì)可變電抗器的電容分量。這有利于使電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。
當(dāng)把發(fā)射電極和變頻電路都設(shè)置于介電基板上，以便形成一個(gè)單獨(dú)的表面安裝天線組件時(shí)，可以通過(guò)增大介電基板的介電常數(shù)，使發(fā)射電極具有預(yù)定的電氣長(zhǎng)度，而可以縮短發(fā)射電極的物理長(zhǎng)度。相應(yīng)地，可使介電基板小型化，并能使可變頻率天線和包含這種天線的通信設(shè)備小型化。
當(dāng)把發(fā)射電極和變頻電路都設(shè)置于一個(gè)板形介電基板上，形成單獨(dú)一個(gè)板形部件時(shí)，并且在該板形部件用作一個(gè)豎直天線而被直立地設(shè)置在電路板上時(shí)，會(huì)明顯地減小該天線在電路板上所占的面積。相應(yīng)地，隨著天線所占電路板的面積的減小，也就可以使包含這樣的豎直天線的通信設(shè)備得以被小型化。
在環(huán)形發(fā)射電極中，由圍繞一個(gè)區(qū)域的發(fā)射電極的并聯(lián)設(shè)置部分所發(fā)射的電場(chǎng)的位相相反，并因此而互相抵消。特別是當(dāng)所述發(fā)射電極被設(shè)置在介電基板上時(shí)，該介電基板縮短產(chǎn)生相反位相電場(chǎng)的發(fā)射電極的各并聯(lián)設(shè)置部分之間的電氣距離。因此，使被抵消的電場(chǎng)的量增大。按照本發(fā)明，可以電氣的方式使所述產(chǎn)生相反位相電場(chǎng)的發(fā)射電極的各并聯(lián)設(shè)置部分之間的距離增大，從而通過(guò)在由環(huán)形發(fā)射電極所圍繞的介電基板處提供低介電常數(shù)部分，減小被抵消的電場(chǎng)的量。相應(yīng)地，就可使天線的效率得以被提高。
當(dāng)把發(fā)射電極直接設(shè)置在電路板上時(shí)，可以低成本制成天線。
當(dāng)所述發(fā)射電極具有呈外向的環(huán)形時(shí)，該發(fā)射電極的開(kāi)口端相對(duì)于送電端位于外側(cè)。于是，位于該開(kāi)口端附近的導(dǎo)體減小，從而很容易從該開(kāi)口端向外發(fā)射電場(chǎng)。相應(yīng)地，能使可變頻率天線以及包含這種天線通信設(shè)備的效率得以被提高。
在包含本發(fā)明可變頻率天線用作接收各種電視信號(hào)天線和電話所用天線的通信設(shè)備中，分開(kāi)設(shè)置這樣的天線，本發(fā)明的可變頻率天線可以容易地改變所述發(fā)射電極的諧振頻率。因此，可以很容易地將發(fā)射電極的諧振頻率設(shè)定為與電話所用天線諧振頻率的諧振頻率差。相應(yīng)地，可以防止接收各種電視信號(hào)天線和電話所用天線的之間的互相干涉，從而可以抑制通信可靠性的變差。


圖1a是簡(jiǎn)單地表示第一實(shí)施例可變頻率天線的透視圖；圖1b是說(shuō)明第一實(shí)施例可變頻率天線中所設(shè)置的變頻電路的示意圖；圖1c是圖1b所示變頻電路的等效電路圖；圖2是說(shuō)明第一實(shí)施例可變頻率天線頻帶的示意圖；圖3是表示發(fā)射電極的電流和電壓分布的一種示例曲線；圖4a是表示具有呈外向環(huán)形之發(fā)射電極一種示例的模擬視圖；圖4b是表示具有呈向內(nèi)環(huán)形之發(fā)射電極一種示例的模擬視圖；圖5是說(shuō)明第二實(shí)施例可變頻率天線的示意圖；圖6a是表示第二實(shí)施例可變頻率天線中所包含的發(fā)射電極一種改型的模擬視圖；圖6b是表示所述發(fā)射電極另一種改型的模擬視圖；圖7是說(shuō)明第三實(shí)施例可變頻率天線的模擬視圖；圖8是說(shuō)明第四實(shí)施例可變頻率天線的模擬視圖；圖9是表示所述變頻電路另一種電路結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖10是表示所述變頻電路又一種電路結(jié)構(gòu)的等效電路圖；圖11是表示具有電視功能和便攜式電話功能之通信設(shè)備一種示例的模擬視圖；圖12是表示對(duì)比文件1中所述可變頻率天線的模擬視圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。
圖1a以示意的方式表示第一實(shí)施例可變頻率天線的透視圖。按照第一實(shí)施例的可變頻率天線1包括發(fā)射電極2和變頻電路3。第一實(shí)施例的可變頻率天線1被設(shè)置在具有地上波數(shù)字電視信號(hào)接收功能的通信設(shè)備中(如電視機(jī)或便攜式電話)，因此，它用于接收地上波數(shù)字電視信號(hào)。
設(shè)置第一實(shí)施例可變頻率天線1的通信設(shè)備包含電路板4。電路板4的一個(gè)端部被確定為非接地區(qū)Z(設(shè)置一個(gè)區(qū)域，在那里不接地)，電路板4的其它部分被確定為接地區(qū)G。在第一實(shí)施例中，可變頻率天線1的發(fā)射電極2起單極天線作用。發(fā)射電極2被構(gòu)造成一個(gè)導(dǎo)體圖樣，直接形成于電路板4的非接地區(qū)Z中。發(fā)射電極2的一個(gè)端部2Q用作送電端，與設(shè)在電路板4的接地區(qū)G中的接收電路10相連，另一端2K用作開(kāi)口端。發(fā)射電極2呈環(huán)形，所述開(kāi)口端2K面對(duì)送電端2Q，其間有間隙。必要時(shí)，可在發(fā)射電極2的送電端2Q與接收電路10之間設(shè)置匹配電路。
變頻電路3具有電抗分量以及電抗分量可變部分。將變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的中間，通過(guò)改變電抗分量來(lái)改變發(fā)射電極2的電氣長(zhǎng)度，借以改變所述發(fā)射電極2的諧振頻率。圖1b表示變頻電路3電路結(jié)構(gòu)的一種示例。本例中的芯片電容器6和芯片電感器7與發(fā)射電極2串聯(lián)連接，并且由所述芯片電容器6和芯片電感器7組成的串聯(lián)連接部分與一可變電抗器8(可變電抗二極管)并聯(lián)連接。這些芯片電容器6，芯片電感器7以及可變電抗器8構(gòu)成變頻電路3。圖1c是所示變頻電路3的等效電路圖。圖1b和圖1c中的參考標(biāo)號(hào)9限定一個(gè)用作扼流圈的電感器。將電感器9設(shè)計(jì)為使其阻抗在預(yù)先設(shè)定的頻率下變大，而在直流下變小，以致處于短路狀態(tài)。
可變電抗器8具有電容分量，該分量的值隨所加電壓而變。給變頻電路3提供控制電壓引入單元Vct1，用以引入控制電壓，以控制加給可變電抗器8的電壓。在并入有第一實(shí)施例可變頻率天線1的通信設(shè)備中，于電路板4的接收電路10中設(shè)置接收頻率控制單元11。所述接收頻率控制單元11與變頻電路3的控制電壓引入單元Vct1相連，以便通過(guò)控制電壓引入單元Vct1，將可變電抗器8的控制電壓從接收頻率控制單元11加給變頻電路3。
從接收頻率控制單元11加給的可變電抗器8的控制電壓變化引起加給可變電抗器8的電壓改變，這改變了可變電抗器8的電容分量。相應(yīng)地，圖1b和1c所示變頻電路3電抗改變。附帶地，變頻電路3的電容器6是隔直電容器。
通過(guò)在發(fā)射電極2的中間設(shè)置變頻電路3，可使發(fā)射電極2的電氣長(zhǎng)度因變頻電路3的電抗變化而改變，從而有如上述那樣，使發(fā)射電極2的諧振頻率變化。
在第一實(shí)施例中，使用變頻電路3，可使發(fā)射電極2的諧振頻率由圖2所示的頻率F3變成頻率F1，F(xiàn)2，F(xiàn)4或F5。當(dāng)不設(shè)置變頻電路3時(shí)，可變頻率天線1的頻帶寬度就如同發(fā)射電極2的頻帶寬度h一樣窄(見(jiàn)圖2)。另一方面，在第一實(shí)施例中，由變頻電路3所實(shí)現(xiàn)的發(fā)射電極2的可變諧振頻率，隨著發(fā)射電極2的諧振頻率寬度的變化，可以使可變頻率天線1具有通信所用的頻帶寬度H。相應(yīng)地，可以易于加寬可變頻率天線1的帶寬。由于可變電抗器8的電容分量寬度的變化是固定的，所以，發(fā)射電極2的諧振頻率寬度的變化與可變電抗器8的電容分量寬度變化有關(guān)。
另外，由于通過(guò)連續(xù)改變控制電壓，而使可變電抗器8的電容分量連續(xù)變化，所以，可使發(fā)射電極2的諧振頻率連續(xù)變化。結(jié)果，可以容易地將發(fā)射電極2的諧振頻率設(shè)定為所需的頻率。
在設(shè)置上述可變頻率天線1的通信設(shè)備中，有如下述那樣控制可變頻率天線1的通信頻率。譬如，預(yù)先對(duì)設(shè)有可變頻率天線1并且具有接收地上波數(shù)字電視信號(hào)功能的通信設(shè)備給予分配給各個(gè)電視頻道的與有關(guān)數(shù)據(jù)相關(guān)的頻率和用于加給變頻電路3之可變電抗器8的控制電壓。所述接收頻率控制單元11按照根據(jù)所述有關(guān)數(shù)據(jù)所要接收的電視頻道的頻率信息，計(jì)算所要加給變頻電路3的控制電壓，并且通過(guò)所述控制電壓引入單元Vct1，將所計(jì)算的控制電壓加給變頻電路3。相應(yīng)地，將發(fā)射電極2的諧振頻率設(shè)定為所要接收的所需電視頻道相適應(yīng)的頻率，從而能夠接收該電視頻道的信號(hào)。
圖3是表示發(fā)射電極2的電流和電壓分布的曲線。有如從該曲線所能看出的，在發(fā)射電極2中的送電端2Q處，電流分布為最高。本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，與電抗分量在其它部分改變的情況相比，當(dāng)電抗分量在電流分布為最高的送電端2Q處改變時(shí)，發(fā)射電極2的諧振頻率變化的寬度較寬。換句話說(shuō)，在電抗分量改變的量相同的情況下，與把變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的其它部分的情況相比，當(dāng)把變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的送電端2Q時(shí)，發(fā)射電極2的諧振頻率變化的寬度較寬。因此，如果需要簡(jiǎn)單地使發(fā)射電極2的諧振頻率變化的寬度被加寬，就應(yīng)該將變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的送電端2Q處。
但是，當(dāng)把變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的送電端2Q時(shí)，發(fā)射電極2的輸入阻抗會(huì)隨著變頻電路3的電抗分量的變化而改變，這將引起增益的改變。換句話說(shuō)，當(dāng)把變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的送電端2Q時(shí)，發(fā)射電極2的送電端2Q處的阻抗會(huì)因變頻電路3的電抗分量的變化而改變一個(gè)較大的量，這樣，就會(huì)使發(fā)射電極2與接收電路10一側(cè)之間的匹配狀態(tài)發(fā)生改變。于是，會(huì)因變頻電路3的電抗分量的變化而引起增益的改變。增益的這種改變引出一個(gè)問(wèn)題，也就是會(huì)使每個(gè)電視頻道的接收靈敏度改變。
另一方面，當(dāng)把變頻電路3設(shè)在發(fā)射電極2的環(huán)形路徑上除發(fā)射電極2的送電端2Q以外的部分時(shí)，即使變頻電路3的電抗分量變化，發(fā)射電極2的送電端處的阻抗也不會(huì)改變很大的量，因此，可以使可變頻率天線1的增益改變受到抑制。于是，可使發(fā)射電極2的諧振頻率改變，同時(shí)使增益改變受到抑制。換句話說(shuō)，可以在使增益保持在一個(gè)良好狀態(tài)的同時(shí)，改變發(fā)射電極2的諧振頻率。
在第一實(shí)施例中，通過(guò)考慮上面所述的事情和下述事實(shí)，將變頻電路3置于除了發(fā)射電極2的送電端2Q處但靠近發(fā)射電極2的環(huán)形路徑中送電端的部分，其中所說(shuō)的事實(shí)即通過(guò)改變電流分布相對(duì)較大的發(fā)射電極部分的電抗分量，可使發(fā)射電極2的諧振頻率變化寬度加寬。于是，在第一實(shí)施例中，可以給出的可變頻率天線1，它能夠容易地實(shí)現(xiàn)較寬的帶寬，同時(shí)抑制增益的變差，并且它有呈環(huán)形的發(fā)射電極2。如果發(fā)射電極2的諧振頻率變化寬度可以較窄，則可將變頻電路3設(shè)置在發(fā)射電極2的中心，或者在所屬開(kāi)口端附近的部分。按照這種方式，通過(guò)考慮各種條件，如變頻電路3的各分量的配置，以及所需發(fā)射電極2的諧振頻率的變化寬度，而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定變頻電路3位置。
附帶地，把發(fā)射電極2的送電端2Q與開(kāi)口端2K面對(duì)并且其間有間隙的環(huán)形形狀分類成為圖4a的模擬視圖所示的外向環(huán)形和圖4b的模擬視圖所示的內(nèi)向環(huán)形。在第一實(shí)施例中，二者中的任何一種形狀都適用于所述的發(fā)射電極2。應(yīng)予說(shuō)明的是，當(dāng)內(nèi)向環(huán)形適于發(fā)射電極2時(shí)，該發(fā)射電極2的開(kāi)口端2K被發(fā)射電極2其它部分的導(dǎo)體所圍繞，并與地有一間隔。于是，從該開(kāi)口端2K向著開(kāi)口端2K附近的導(dǎo)體引出所發(fā)射的電場(chǎng)(無(wú)線電波)E(電場(chǎng)閉合)，使該電場(chǎng)難于被向外發(fā)射(見(jiàn)圖4b)。與此相比，當(dāng)外向環(huán)形適于發(fā)射電極2時(shí)，發(fā)射電極2的開(kāi)口端2K開(kāi)在電路板4的外部邊緣。采用這種結(jié)構(gòu)，所述電場(chǎng)(無(wú)線電波)E易于從開(kāi)口端2K向外發(fā)射，從而可以易于提高天線的效率。為此，在圖1所示的舉例中，發(fā)射電極2具有外向環(huán)形，并且發(fā)射電極2的開(kāi)口端2K關(guān)于送電端2Q位于外側(cè)。
以下描述第二實(shí)施例。在下面關(guān)于第二實(shí)施例的描述中，用相同的參考標(biāo)號(hào)表示與第一實(shí)施例相同的部件，并將省略關(guān)于相同部件的重復(fù)描述。
在第二實(shí)施例中，有如圖5的透視圖所示意表示的那樣，發(fā)射電極2和變頻電路3被設(shè)置于一個(gè)介電基體13(如氧化鋁類陶瓷制成的基板)上。在第二實(shí)施例中，發(fā)射電極2也為環(huán)形的，其中開(kāi)口端2K與送電端2Q面對(duì)，其間有間隙，并且該環(huán)形指向外面。變頻電路3在發(fā)射電極2的環(huán)形路徑中，位于送電端2Q附近。
在第二實(shí)施例中，發(fā)射電極2被設(shè)置在介電基體13的外側(cè)表面上，以便能夠易于向外發(fā)射電場(chǎng)。另外，在第二實(shí)施例中，在介電基體13中由環(huán)形發(fā)射電極2所圍繞的部分處設(shè)有孔16。這個(gè)孔16延伸穿過(guò)介電基體13，并且這里的介電常數(shù)比介電基體13其它部分的低。也就是說(shuō)，孔16的作用在于它是一個(gè)低介電常數(shù)的部分。將孔16設(shè)置為低介電常數(shù)部分的理由如下。例如，以圖5中所示發(fā)射電極的部分A為基礎(chǔ)的電場(chǎng)和以發(fā)射電極的部分B為基礎(chǔ)的電場(chǎng)具有相反的相位，并因此而互相抵消，這就降低了所述天線的效率。因此，在第二實(shí)施例中，在發(fā)射電極的電場(chǎng)相位相反的部分A和部分B之間設(shè)置低介電常數(shù)部分。采用這種低介電常數(shù)部分，使發(fā)射電極的部分A和部分B彼此電氣分隔，以減少所述電場(chǎng)抵消的量。相應(yīng)地，就避免了天線效率的下降。
上述發(fā)射電極2，變頻電路3以及介電基體13形成單獨(dú)一個(gè)部件，這個(gè)部件用作表面安裝天線元件，被表面安裝在電路板4上。在這種情況下，所述表面安裝天線元件被安裝在電路板4的非接地區(qū)Z中。
在電路板4的安裝所述天線元件的部分中設(shè)置布線圖樣14和15。布線圖樣14的一端與發(fā)射電極2的送電端2Q相連，它的另一端與接收電路10相連，使布線圖樣14用作連接發(fā)射電極2與接收電路10的導(dǎo)線。布線圖樣15的一端與變頻電路3的控制電壓引入單元Vct1相連，它的另一端與接收頻率控制單元11相連，使布線圖樣15用作連接變頻電路3與接收頻率控制單元11的導(dǎo)線。
除上面所述各部分，第二實(shí)施例的可變頻率天線1的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的相同。
在第二實(shí)施例中，將發(fā)射電極2和變頻電路3設(shè)置在與電路板4分開(kāi)的介電基體13中。由于電路板4構(gòu)成材料受到各種制約所限，難于在電路板4中得到大的介電常數(shù)。另一方面，由于介電基體13是所述可變頻率天線所用的一個(gè)部件，所以，有關(guān)介電基體13構(gòu)成材料的限制并不嚴(yán)格。因此，可由具有大介電常數(shù)(如相對(duì)介電常數(shù)為6或更大)的介電材料制成所述介電基體13。通過(guò)使用大介電常數(shù)的介電材料制成介電基體13，由大介電常數(shù)所得到的波長(zhǎng)縮短效應(yīng)，對(duì)于縮短發(fā)射電極2的物理長(zhǎng)度使與設(shè)定的諧振頻率相應(yīng)有所貢獻(xiàn)。相應(yīng)地，可使介電基體13小型化，并因此而使可變頻率天線1以及含有這種天線的通信設(shè)備得以小型化。
此外，與把發(fā)射電極2設(shè)置在電路板4上的情況相比，當(dāng)把發(fā)射電極2設(shè)置在介電基體13上時(shí)，發(fā)射電極2的開(kāi)口端2K和送電端2Q之間的介電常數(shù)較大。通過(guò)增大發(fā)射電極2的開(kāi)口端2K和送電端2Q之間的介電常數(shù)，可使天線的效率得到提高。
在第二實(shí)施例中，將發(fā)射電極2設(shè)置在介電基體13外側(cè)表面上。作為選擇，也可將發(fā)射電極2設(shè)置在介電基體13的頂部表面上。此外，有如圖6a所示，可使發(fā)射電極2沿著介電基體13的周緣表面延伸。作為選擇，有如圖6b所示，所述發(fā)射電極2可為環(huán)形的，同時(shí)在介電基體13的側(cè)表面或頂部表面上延伸。按照這種方式，在介電基體13上的發(fā)射電極2不受限制。
另外，在第二實(shí)施例中，孔16用作介電基體13的低介電常數(shù)部分。代替該孔，可以提供由具有比介電基體13其它部分低的介電常數(shù)的介電材料制成的部分作為這種低介電常數(shù)部分。
以下描述第三實(shí)施例。在下面關(guān)于第三實(shí)施例的描述中，用相同的參考標(biāo)號(hào)表示與第一和第二實(shí)施例相同的部件，并將省略關(guān)于相同部件的重復(fù)描述。
在第三實(shí)施例中，有如圖7的透視圖所表示的那樣，發(fā)射電極2和變頻電路3被設(shè)置在板形介電基體18的表面上。所述板形介電基體18被直立地設(shè)置在位于電路板4一端處的非接地區(qū)Z中。具體地說(shuō)，在板形介電基體18的下緣處向下設(shè)置多個(gè)接線端。在電路板4端部的非接地區(qū)Z中設(shè)置多個(gè)孔21，使這些孔21對(duì)應(yīng)于板形介電基體18的各接線端的位置。通過(guò)把介電基體18的接線端插入電路板4的孔21中，并利用比如焊劑等結(jié)合材料將各接線端20固定在電路板4上，使介電基體18直立地設(shè)置于電路板4的端部。在第三實(shí)施例中，介電基體18被直立地設(shè)置于電路板4的端部，使得由發(fā)射電極2所提供的表面指向外面，從而易于向外發(fā)射電場(chǎng)。另外，在第三實(shí)施例中，所述發(fā)射電極2，變頻電路3以及介電基體18形成一個(gè)單獨(dú)的板形部件。這個(gè)板形部件用作直立的天線部件。
在第三實(shí)施例中，所述各接線端20由導(dǎo)電材料制成。一個(gè)接線端20(20a)與發(fā)射電極2的送電端相連，而另一個(gè)接線端20(20b)與變頻電路3的控制電壓引入單元Vct1相連。在電路板4的側(cè)面，于分別與接線端20a和20b對(duì)應(yīng)的孔21a和21b的內(nèi)壁表面上設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電膜。另外，在各個(gè)孔21a和21b的開(kāi)口邊緣處設(shè)置電極墊片22a和22b，使各電極墊片22a和22b與各孔21的內(nèi)壁表面上的導(dǎo)電膜彼此發(fā)生聯(lián)系。電極墊片22a與接收電路10相連，而電極墊片22b與接收頻率控制單元11相連。采用這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)將介電基體18的接線端20插入電路板4的孔21中，以將所述介電基體18設(shè)置在電路板4上，借助接線端20a和電極墊片22a，使發(fā)射電極2與接收電路10相連，并且借助接線端20b和電極墊片22b，使變頻電路3與接收頻率控制單元11相連。
除了上述各部件外，第三實(shí)施例可變頻率天線的結(jié)構(gòu)與第一和第二實(shí)施例的相同。
第三實(shí)施例中的發(fā)射電極2和變頻電路3被設(shè)置在板形介電基體18上，并且該板形介電基體18被直立地設(shè)置在電路板4的端部處。采用這種結(jié)構(gòu)，可以使電路板4中設(shè)置天線的區(qū)域(即天線所占的區(qū)域)明顯地減小。這有利于通信設(shè)備的小型化。
另外，在有如第三實(shí)施例中那樣把發(fā)射電極2設(shè)置在板形介電基體18上的情況下，就像第二實(shí)施例中一樣，可以在發(fā)射電極2的環(huán)形路徑所圍繞的部分設(shè)置低介電常數(shù)區(qū)，那里的介電常數(shù)比所述介電基板其它部分的低。
以下描述第四實(shí)施例。在下面關(guān)于第四實(shí)施例的描述中，用相同的參考標(biāo)號(hào)表示與第一至第三實(shí)施例相同的部件，并將省略關(guān)于相同部件的重復(fù)描述。
在第四實(shí)施例中，有如圖8的透視圖所表示的那樣，將部分環(huán)形發(fā)射電極2設(shè)在介電基體24上，并將其它部分設(shè)置在電路板4上。除此而外的結(jié)構(gòu)與第一至第三實(shí)施例相同。
在第四實(shí)施例中，由于把部分發(fā)射電極2設(shè)置在介電基體24上，所以，可由介電基體24得到波長(zhǎng)縮短效應(yīng)，并因此而可以使發(fā)射電極2的電氣長(zhǎng)度增大。相應(yīng)地，可使與設(shè)定的諧振頻率對(duì)應(yīng)的發(fā)射電極2的物理長(zhǎng)度得以被縮短。結(jié)果，可使變頻率天線1以及含有這種天線的通信設(shè)備得以小型化。
本發(fā)明并不限于所述第一至第四實(shí)施例，其它各種改型都是可以適用的。例如，在第一至第四實(shí)施例中，變頻電路3包括電容器6和電感器7的串聯(lián)單元，該單元與可變電抗器8并聯(lián)連接。但所述變頻電路3可有多種其它結(jié)構(gòu)形式。比如圖9所示，所述變頻電路3可以包括多個(gè)連續(xù)并列的電路26，每個(gè)并列的電路包含有電容器6和電感器7的串聯(lián)單元，可變電抗器8與該單元并聯(lián)連接。或者作為選擇也可將所述多個(gè)并列的電路26分散地設(shè)置在發(fā)射電極2中，并且所述多個(gè)并列的電路26可以形成所述變頻電路3。圖9中的參考標(biāo)號(hào)25表示隔直電容器。
如上所述，當(dāng)使變頻電路3包括多個(gè)并列的電路26時(shí)，就提供了多個(gè)電感器7。在這種情況下，每個(gè)電感器7的電感比變頻電路3只包含一個(gè)電感器7情況下的電感小。如果電感器7的電感大，則電流集中于電感器7，這會(huì)加大電功率的損失。另一方面，提供多個(gè)電感器7，使每個(gè)電感器7的電感小，就可以減少電流對(duì)于電感器7的集中，并可使電功率損失的增大受到抑制。相應(yīng)地，就可以防止天線效率的變差。
例如，當(dāng)發(fā)射電極2所需諧振頻率的變化寬度較窄時(shí)，也可使變頻電路3的電抗分量的變化寬度變窄，并因此而可以采用電感小的電感器7。因此，即使變頻電路3只包含一個(gè)電感器7，上面所說(shuō)的對(duì)電感器7的電流集中也不會(huì)引發(fā)明顯的問(wèn)題。有鑒于此，在發(fā)射電極2所需諧振頻率的變化寬度較寬時(shí)，以及在必須使變頻電路3的電抗分量的變化寬度較寬時(shí)，變頻電路3的包含多個(gè)并列的電路26，以及因此而包含多個(gè)電感器7的結(jié)構(gòu)就是有效的。也就是說(shuō)，通過(guò)在變頻電路3設(shè)置多個(gè)電感器7，可以使發(fā)射電極2的諧振頻率的變化寬度較寬，以及使可變頻率天線1的帶寬較寬，從而抑制天線效率的變差。
如果采用具有大電感的電感器7，則由于可變電抗器8和電感器7的LC諧振，可能引起電感器7的不正常工作。另一方面，如果使用多個(gè)電感器7，可以減小每個(gè)電感器7的電感，從而可以防止這樣的問(wèn)題。
另外，變頻電路3可以具有圖10所示的電路結(jié)構(gòu)。圖10所示的電路包括一對(duì)可變電抗器27(27a和27b)，其中，相同極性的接線端彼此相連(圖中為各陰極相連)；串聯(lián)連接單元分別與可變電抗器27a和27b相連，每個(gè)單元包含一個(gè)電容器28和一個(gè)電感器29。通過(guò)連接圖10所示的各連接點(diǎn)Pa和Pb，連接到被分成兩部分的發(fā)射電極2的適宜位置，使變頻電路3與發(fā)射電極2串聯(lián)連接。控制電壓引入單元Vct1與接收頻率控制單元11相連。在圖10的變頻電路3中，所述一對(duì)可變電抗器27a和27b受接收頻率控制單元11加給相同控制電壓所控制。
采用上述電路結(jié)構(gòu)，所述變頻電路3包含多個(gè)電感器7。因此，可以得到上述通過(guò)使用多個(gè)電感器7所能獲得的優(yōu)點(diǎn)，而且可以由相同的控制電壓控制所述一對(duì)可變電抗器27。相應(yīng)地，控制電壓引入單元Vct1的數(shù)目少于所述可變電抗器27的數(shù)目，以使電路結(jié)構(gòu)不致變得復(fù)雜。圖10中的參考標(biāo)號(hào)L1，La和Lb表示扼流圈，用以阻止高頻電流，而參考標(biāo)號(hào)C1表示旁路電容，以切斷來(lái)自電源的噪聲成分。
在第一至第四實(shí)施例中，將變頻電路3構(gòu)造成使得通過(guò)用可變電抗器改變電感器的電感(電抗分量)而改變發(fā)射電極2的諧振頻率。不過(guò)，當(dāng)發(fā)射電極2的諧振頻率的變化寬度可能較窄時(shí)，可將變頻電路3構(gòu)造成通過(guò)改變可變電抗器的電容分量(電抗分量)，同時(shí)省去電感器，來(lái)改變發(fā)射電極2的諧振頻率。
另外，在第一至第四實(shí)施例中，在可變頻率天線1被設(shè)置在具有地上波數(shù)字電視信號(hào)接收功能的通信設(shè)備中。不過(guò)，也可將上述各例中的變頻電路3結(jié)合到具有地上波數(shù)字電視信號(hào)接收功能和便攜式電話功能的通信設(shè)備中。如圖11所示，在這些通信設(shè)備中，上述各例中的可變頻率天線1，地上波數(shù)字電視系統(tǒng)的接收電路10，電話天線31(如單極天線)，以及電話通信電路32設(shè)在電路板4上。在這種情況下，最好，可變頻率天線1的發(fā)射電極2的諧振頻率應(yīng)該不同于電話天線31的諧振頻率，以防止作為接收電視信號(hào)的可變頻率天線1與電話天線31之間的相互干擾。當(dāng)然，本發(fā)明的可變頻率天線并不限于接收地上波數(shù)字電視信號(hào)，而是能夠用作接收或發(fā)射其它通信信號(hào)的天線功能，或者用作接收或發(fā)射其它通信信號(hào)的天線。也就是說(shuō)，通過(guò)將所述可變頻率天線結(jié)合到那種沒(méi)有接收地上波數(shù)字電視信號(hào)國(guó)內(nèi)的通信設(shè)備中，而加以利用這種可變頻率天線。
工業(yè)上的應(yīng)用如上所述，本發(fā)明的可變頻率天線和包含這種天線的通信設(shè)備可以易于實(shí)現(xiàn)較寬度的頻率帶寬，而不會(huì)引起天線增益的降低，適由于需要寬頻帶的無(wú)線電通信。
權(quán)利要求
1.一種可變頻率天線，包括實(shí)現(xiàn)單極天線作用的發(fā)射電極；其中所述電極呈環(huán)形，發(fā)射電極一端處的送電端與另一端處的開(kāi)口面對(duì)，它們之間有間隙；沿著所述發(fā)射電極的環(huán)形路徑設(shè)置具有電抗分量以及電抗分量可變部分的電路；所述電路起變頻電路的作用，用以通過(guò)改變電抗分量來(lái)改變發(fā)射電極的電氣長(zhǎng)度，來(lái)改變所述發(fā)射電極的諧振頻率。
2.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述變頻電路設(shè)置在發(fā)射電極的環(huán)形路徑中電流分布較大的供電端附近。
3.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述變頻電路包括一個(gè)含有電感器和可變電抗器的并聯(lián)電路，該并聯(lián)電路與發(fā)射電極串聯(lián)連接。
4.如權(quán)利要求3所述可變頻率天線，其中，所述包含電感器和可變電抗器的變頻電路包括多個(gè)被依次或者被分散地設(shè)置于發(fā)射電極的環(huán)形路徑中的并列電路，這些并列電路形成變頻電路。
5.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述變頻電路包括一對(duì)可變電抗器，其中的接線端具有互為相同極性的接點(diǎn)，所述變頻電路還包括多個(gè)電感器，分別與各可變電抗器并聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述環(huán)形發(fā)射電極和變頻電路被設(shè)置在介電基體上，形成一個(gè)單獨(dú)的組件，該組件用作表面安裝天線組件，被表面安裝在電路板上。
7.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述環(huán)形發(fā)射電極和變頻電路被設(shè)置在板形介電基體的表面上，形成一個(gè)單獨(dú)的板形組件，該板形組件用作被直立地安裝在電路板上的直立天線組件.
8.如權(quán)利要求6所述可變頻率天線，其中，由低介電常數(shù)部分提供所述環(huán)形發(fā)射電極圍繞的介電基體部分，所述低介電常數(shù)部分的介電常數(shù)比該介電基體其它部分的介電常數(shù)低。
9.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述發(fā)射電極包括直接設(shè)置在電路板上的導(dǎo)體圖樣。
10.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，部分環(huán)形發(fā)射電極設(shè)置于介電基體上，該介電基體設(shè)在電路板上，發(fā)射電極的其它部分直接設(shè)置在電路板上。
11.如權(quán)利要求1所述可變頻率天線，其中，所述發(fā)射電極位于電路板的端部，具有外向的環(huán)形，并且具有外向環(huán)形之發(fā)射電極的開(kāi)口端位于關(guān)于送電端的外側(cè)。
12.一種通信設(shè)備，具有權(quán)利要求1的可變頻率天線。
13.如權(quán)利要求12所述的通信設(shè)備，其中，該通信設(shè)備至少具有便攜式電話功能和電視功能，它被提供有電話中無(wú)線電通信用的天線和接收電視信號(hào)用的天線，這些天線被分開(kāi)設(shè)置；所述可變頻率天線被提供用作為接收電視信號(hào)；所述可變頻率天線的發(fā)射電極的諧振頻率被控制成與電話天線的諧振頻率不同。
全文摘要
用作單極天線的發(fā)射電極(2)呈環(huán)形，它的開(kāi)口端(2K)與送電端(2Q)面對(duì)，其間有間隙。在發(fā)射電極(2)的環(huán)形路徑中設(shè)置變頻電路(3)。變頻電路(3)包括電抗分量和電抗分量可變部分，并且變頻電路(3)用作通過(guò)改變電抗分量而改變發(fā)射電極(2)的電氣長(zhǎng)度來(lái)改變發(fā)射電極(2)諧振頻率的電路。通過(guò)在發(fā)射電極(2)的環(huán)形路徑中除送電端(2Q)的部分設(shè)置變頻電路(3)，可以改變發(fā)射電極(2)的諧振頻率，同時(shí)在發(fā)射電極(2)與通信設(shè)備的電路之間保持良好的匹配狀態(tài)(同時(shí)抑制增益的下降)。通過(guò)按照通信所需的頻率改變發(fā)射電極(2)的諧振頻率，能使可變頻率天線(1)的帶寬加寬到它本身的發(fā)射電極(2)的整個(gè)帶寬范圍。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1778014SQ20048001051
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月4日
發(fā)明者湯淺敦之, 幾島見(jiàn)江, 伊澤正裕, 川端一也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所