專利名稱：天線及其制造方法以及使用了該天線的便攜無線終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向用戶提供多媒體服務(wù)的無線終端的天線，尤其涉及適合應(yīng)用于通過以不同頻率的電磁波為媒介的信息傳送來進(jìn)行多個服務(wù)的多媒體無線終端的對應(yīng)多模式的天線及其制造方法，并涉及使用了該天線的便攜無線終端。
背景技術(shù)：
近年來，以無線方式提供各種涉及信息傳達(dá)、信息提供的服務(wù)的多媒體服務(wù)日漸盛行，大量的無線終端被開發(fā)并投入使用。這些服務(wù)包括電話、電視、LAN(Local Area Network)等，日益多樣化，為了使用戶享受所有的服務(wù)，要有與各種服務(wù)對應(yīng)的無線終端。
為了使用戶更方便地享受這樣的服務(wù)，要無論何時何處都不使其意識到媒介的存在、即同時普遍存在(ubiquitous)地向用戶提供多媒體服務(wù)的行動已經(jīng)開始，以一個終端實現(xiàn)多個信息傳達(dá)服務(wù)的所謂多模式終端已部分實現(xiàn)。
通常的以無線方式進(jìn)行的同時普遍存在的信息傳送服務(wù)以電磁波為媒介，因此，在同一服務(wù)區(qū)域，通過每種服務(wù)使用一個頻率，來向用戶提供多個服務(wù)。因此，多媒體終端具有收發(fā)多個頻率的電磁波的功能。
在現(xiàn)有的多媒體終端中，例如采用準(zhǔn)備多個與單一頻率對應(yīng)的單模式天線，將它們安裝在一個無線終端上的方法。這種方法，為了使各個單模式天線獨立地工作，需要離開大約波長距離來安裝這些天線，通常在同時普遍存在的信息傳送的服務(wù)中所用的電磁波的頻率由于自由空間傳播特性的限制而被限定在幾百兆赫茲到幾千兆赫茲，因此，隔開天線的距離為幾十厘米至幾米，因此，終端尺寸變大，不便于用戶攜帶。另外，因為將對不同頻率有感度的天線隔開距離地配置，所以與天線耦合的高頻電路也需要按該頻率分離設(shè)置。
因此，難以應(yīng)用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)，從而不僅存在終端尺寸增大的問題，還存在導(dǎo)致高頻電路的成本高的問題。即使應(yīng)用集成電路技術(shù)將電路整體集成，也必須用高頻電纜耦合從高頻電路到各自有距離的天線?？蓱?yīng)用于用戶可攜帶的尺寸的終端的高頻電纜的軸徑是1mm左右。因此，此時該高頻電纜的傳送損耗達(dá)到幾dB/m。使用這樣的高頻電纜，導(dǎo)致產(chǎn)生以下問題即，高頻電路消耗的功率增加，引起提供同時普遍存在的信息服務(wù)的終端的使用時間顯著減少，或由電池體積的增大造成的終端重量的顯著增加，嚴(yán)重?fù)p害使用終端的用戶的便利性。
解決這樣的向用戶提供多個信息服務(wù)的多模式無線終端的諸多課題的重要因素之一，是對多個頻率的電磁波有感度的多模式天線?，F(xiàn)已提出了幾種多模式天線，天線結(jié)構(gòu)單一且有與多個頻率對應(yīng)的單一饋電點，能與多模式終端的高頻電路部進(jìn)行電耦合，收發(fā)自由空間和該高頻電路部之間的通信信號。
作為現(xiàn)有的多模式天線，例如有日本特開2003-101326號公報(文獻(xiàn)1)中所公開的2模式天線。該天線是如下結(jié)構(gòu)，即、除去導(dǎo)體平板的一部分形成“コ”形槽，在該“コ”形槽內(nèi)添加L形導(dǎo)體。“コ”形槽在第1頻率下工作，L形導(dǎo)體主要在第2頻率下工作。各頻率區(qū)域內(nèi)的電磁波的發(fā)射機(jī)構(gòu)由包括相互正交的各結(jié)構(gòu)的發(fā)射元件組成。
作為現(xiàn)有的2模式天線的另一例子，在日本特開2003-152430號公報(文獻(xiàn)2)中記載了這樣的天線，即、在有槽的導(dǎo)體內(nèi)部形成了2個對置的線狀導(dǎo)體。線狀導(dǎo)體也作為槽的饋電線路工作，用槽和饋電線路進(jìn)行不同頻率的電磁波的收發(fā)。其工作原理與上述文獻(xiàn)1相同。

發(fā)明內(nèi)容
在上述現(xiàn)有的多模式天線中，為了以不同的頻率向自由空間高效地發(fā)射電磁波，正交配置有相互干擾少、幾乎獨立工作的多個發(fā)射導(dǎo)體。并且，必須采用這樣的天線結(jié)構(gòu)，即、使槽和線狀導(dǎo)體為不同的結(jié)構(gòu)，在不同頻率下獨立工作。因此，隨著要發(fā)射的電磁波的頻率增多，獨立的結(jié)構(gòu)增加，作為整體將多模式天線的尺寸或體積抑制得很小是極為困難的。實際上，在上述文獻(xiàn)1、2中，未記載3模式或3模式以上的多模式天線。
本發(fā)明的目的在于，提供一種天線及其制造方法，并提供安裝該天線的便攜無線終端，其中，上述天線是用于實現(xiàn)廉價且小型的多媒體無線終端的小型多模式天線，尤其是不僅以2模式工作、還以3模式或3模式以上的多模式工作的天線。
用于達(dá)到上述目的的本發(fā)明的天線，其特征在于，包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。
用于達(dá)到上述目的的本發(fā)明的天線，其特征在于，包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，當(dāng)多個頻率是2個頻率時，上述多個傳送線路包括，一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路，和與上述分支點連接的傳送線路，當(dāng)多個頻率是3個或3個以上頻率時，上述多個傳送線路包括，一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路，和連接在分支點間的傳送線路，以及與分支點連接的傳送線路，設(shè)定上述多個傳送線路各自的長度，使得能在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。
具有作為構(gòu)成要素的多個傳送線路的本發(fā)明的天線，包括以多個頻帶共同地向自由空間發(fā)射電磁波的傳送線路，并且，這些多個傳送線路，形成針對單一的饋電點在多模式的各工作頻率下實現(xiàn)阻抗匹配的分布常數(shù)匹配電路。
考慮從該傳送線路向自由空間發(fā)射的電磁波能量是由傳送線路構(gòu)成的分布常數(shù)電路損失的能量，通過將其考慮為損失，可擴(kuò)展通常的分布常數(shù)電路理論，設(shè)計在多模式天線的各工作頻率下針對單一的饋電點的阻抗匹配條件。本發(fā)明的天線，并不像現(xiàn)有的天線那樣，在小體積中安裝在不同頻率下工作的多個天線結(jié)構(gòu)，而是從由多個傳送線路構(gòu)成的結(jié)構(gòu)整體，非局部地在要工作的各頻帶發(fā)射電磁波能量。并且，用傳送線路的電抗成分進(jìn)行自由空間和高頻電路部的阻抗匹配，上述高頻電路部與天線饋電部耦合。
將在不同頻率下工作的多個天線結(jié)構(gòu)一體化成為小體積的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，就各頻率發(fā)射電磁波的主要部分局部存在，因此，必須在小體積中相互干擾少地配置發(fā)射多個電磁波的多個發(fā)射導(dǎo)體。因此，不能避免作為天線整體的體積增加。
另一方面，本發(fā)明的天線基本工作原理為在要工作的各頻帶非局部地從天線向自由空間發(fā)射電磁波，因此，不必考慮像以往那樣配置多個發(fā)射導(dǎo)體，使之不因電磁波的發(fā)射現(xiàn)象相互干擾，由線狀導(dǎo)體或窄幅的條狀導(dǎo)體構(gòu)成作為本發(fā)明的天線的要素的傳送線路，可將其簡單地配置在小體積中或小尺寸中。
在本發(fā)明的多模式天線中，電磁波能量在各頻率非局部地從多個傳送線路發(fā)射，因此，與現(xiàn)有的上述文獻(xiàn)2那樣的、具有在各頻率以不同模式(例如偶極(dipole)模式和環(huán)形(loop)模式)共振的結(jié)構(gòu)的天線相比，特征在于在電磁波被發(fā)射時對發(fā)射幾乎沒有貢獻(xiàn)的天線結(jié)構(gòu)的部分少。
由于長波效應(yīng)，多模式天線中對發(fā)射有貢獻(xiàn)的導(dǎo)體部的電流路徑的全長或尺寸越短，作為天線的重要特性之一的阻抗匹配帶域就越寬。天線的阻抗匹配，可由傳送線路表現(xiàn)。傳送線路的電特性，能用光速c、頻率f、線路長L以及傳播常數(shù)β以式(1)所示的函數(shù)描述。
tanβL=tan2πcfL----(1)]]>并且，表示其頻率依賴性的傳送線路的電特性的頻率微分，如式(2)所示。
aaftan2πcfL=2πcLsec22πcfL----(2)]]>如式(2)所示，傳送線路的電特性的頻率微分與線路長L成正比。因此，線路長L越大，在天線共振頻帶的阻抗相對于頻率的變化越劇烈，結(jié)果，在該頻帶的阻抗匹配帶域變窄。即、由于長波效應(yīng)匹配帶域變窄。
在本發(fā)明中，從構(gòu)成天線的傳送線路以各頻率非局部地發(fā)射電磁波，因此，與現(xiàn)有技術(shù)的多模式天線不同，特定的傳送線路對共同地發(fā)射多個頻率沒有貢獻(xiàn)，該共通部分的存在對導(dǎo)體部的電流路徑的全長或尺寸的減少有貢獻(xiàn)，上述導(dǎo)體部對多模式天線的發(fā)射有貢獻(xiàn)。因此，與現(xiàn)有技術(shù)的多模式天線相比，上述電流路徑的全長或尺寸短，所以本發(fā)明的天線可在寬帶域工作。
本發(fā)明的多模式天線的工作原理，用圖16進(jìn)行以下說明。設(shè)多模式天線的模式數(shù)為n，使用的電磁波的波長如式(3)定義。
λ1＜λ2＜λ3＜…λn-1＜λn…(3)天線的匹配條件，可通過消除在饋電點的電納成分來實現(xiàn)。為了在式(3)的多個波長下進(jìn)行設(shè)計使在饋電點的電納為零，使圖16的Si(i＝1，2，…n-1)如式(4)那樣。
Si=λi4,i=1,2,···n-1----(4)]]>由此，在設(shè)計波長λi的饋電點的阻抗匹配時，因為能夠使Li和Si的交點的電位為零，所以不必考慮Li+1～Ln、Si+1～Sn-1的傳送線路。
為了使在λ1饋電點的電納為零，只要使L1＝S1即可。用于使在λ2饋電點的電納為零的L2，可通過式(5)求得。這里，βi＝2π/λi。
cotβ2L2＝tanβ2L1+tanβ2S1…(5)根據(jù)式(4)和L1＝S1的條件，式(5)的右邊為正，結(jié)果，可得式(6)。
β2L2<π2,L2<λ24----(6)]]>用于使在λ3饋電點的電納為零的L3，可通過式(7)求得。
cotβ3L3=tanβ3L1+tanβ3S1+tanβ3L21-(tanβ3L1+tanβ3S1)tanβ3L2tanβ3S2----(7)]]>式(7)的右邊第1項的關(guān)于傳播常數(shù)的微分為式(8)，因此總為正。
L1sec2β3L1+S1sec2β3S1+L2sec2β3L2{1-(tanβ3L1+tanβ3S1)tanβ3L2}2+]]>tan2β3L2(L1sec2β3L1+S1sec2β3S1){1-(tanβ3L1+tanβ3S1)tanβ3L2}2+]]>(tanβ3L1+tanβ3S1)2L2sec2β3L2{1-(tanβ3L1+tanβ3S1)tanβ3L2}2----(8)]]>式(8)在β3＝0時為零。
因此，式(7)的第1項為正，第2項也為正，因此得到式(9)。
β3L3<π2,L3<λ34----(9)]]>這里，引入以式(7)的右邊第1項為初項的式(10)的遞推公式。
F2(β)=tanβL1+tanβS1+tanβL21-(tanβL1+tanβS1)tanβL2,Fi+1(β)=Fi(β)+tanβSi+tanβLi+11-{Fi(β)+tanβSi}tanβLi+1----(10)]]>式(10)的遞推公式的微分為式(11)。
F′i(β)+Sisec2βSi+Lisec2βLi+1{1-(Fi(β)+tanβSi)tanβLi+1}2+]]>tan2βLi+1(F′i(β)+Sisec2βSi){1-(Fi(β)+tanβSi)tanβLi+1}2+]]>(Fi(β)+tanβSi)2Lisec2βLi+1{1-(Fi(β)+tanβSi)tanβLi+1}2----(11)]]>如果考慮式(10)的初項，可知式(11)總為正。
通過使用式(10)的遞推公式可得確定Li的式(12)。
cotβiLi=Fi-2(βi)+tanβiSi-2+tanβiLi-11-{Fi-2(βi)+tanβiSi-2)tanβiLi-1+tanβiSi-1----(12)]]>式(12)的右邊總為正。
因此，式(13)成立，圖16的本發(fā)明的多模式天線的全長T能以式(14)表現(xiàn)。
βiLi<π2,Li<λi4,i=1,2···n----(13)]]>T<λ12+λ22+λ32+···+λn-12+λn4----(14)]]>從式(13)可知，在本發(fā)明的多模式天線中，多模式頻率的電磁波的最長波長的四分之一波長結(jié)構(gòu)和其他波長的半波長結(jié)構(gòu)決定最大尺寸。
現(xiàn)有的多模式天線，在天線結(jié)構(gòu)內(nèi)實現(xiàn)這樣的具有在各頻率產(chǎn)生共振的長度的不同結(jié)構(gòu)的情況下，必須離開必要的距離，以不使這些不同的結(jié)構(gòu)發(fā)生電磁耦合，但本發(fā)明不必如此，可連續(xù)配置。因此，本發(fā)明的天線，比現(xiàn)有的天線尺寸小，因此，具有能擴(kuò)大阻抗匹配的頻帶的效果。式(13)是不等式，多數(shù)情況下，本發(fā)明的天線，能根據(jù)上述的最大尺寸條件，以小的尺寸實現(xiàn)多模式天線，尺寸減小、匹配帶域擴(kuò)大的效果更明顯。
上述說明是以圖16的布局(網(wǎng)結(jié)構(gòu))為基礎(chǔ)進(jìn)行的。這里，當(dāng)采用圖17A和圖17B的2種結(jié)構(gòu)時，其電納Yi分別由式(15)和式(16)表示。
Yin=jY0tanβLa+tanβSa+tanβLb1-(tanβLa+tanβSa)tanβLb----(15)]]>Yin＝j(luò)Y0(tanβSa1+tanβSa2+tanβSa3)…(16)由此，電納為零的條件，在圖17A和圖17B的2種結(jié)構(gòu)中是相同的。
因此，不僅限于圖16的結(jié)構(gòu)，顯然，例如在相當(dāng)于Si的部分耦合多個頂端開放傳送線路的布局，也能應(yīng)用本發(fā)明。
圖18所示的布局，是按照圖16的工作原理說明圖所構(gòu)成的3模式天線的例子。另外，圖19所示的布局，是用圖17A和圖17B所示的原理修改了圖16的原理結(jié)構(gòu)的4模式天線的例子。
從與天線耦合的高頻電路側(cè)，當(dāng)存在關(guān)于天線的輸入阻抗的實部的特殊要求(例如，安裝于高頻基板的前端(front end)部的半導(dǎo)體器件的特征阻抗特別高或特別低時，要求天線的輸入阻抗的實部與該特征阻抗一致等)的情況下，如圖20所示的布局那樣，對圖18所示的3模式用的布局附加傳送線路是有效的，上述傳送線路針對多模式的各頻率微調(diào)饋電點的實部。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能實現(xiàn)以3模式或3模式以上的多模式工作的天線。即、用可視為傳送線路的窄幅帶狀導(dǎo)體、線狀導(dǎo)體或窄幅的條狀導(dǎo)體，根據(jù)分布常數(shù)電路理論，可設(shè)計3模式或3模式以上的多模式天線。另外，也不會發(fā)生如現(xiàn)有的多個天線結(jié)構(gòu)的一體化中所出現(xiàn)的因發(fā)射導(dǎo)體干擾而降低的問題，因此，能實現(xiàn)小型的多模式天線，并且在作為天線的重要特性之一的頻帶擴(kuò)大方面能得到顯著的效果。


圖1是用于說明本發(fā)明的天線的第1實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是用于說明本發(fā)明的第2實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的第3實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是用于說明本發(fā)明的第4實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖5A是用于說明本發(fā)明的第5實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖5B是用于說明本發(fā)明的第5實施方式的透視圖。
圖6A是用于說明本發(fā)明的第6實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖6B是用于說明本發(fā)明的第6實施方式的透視圖。
圖7A是用于說明本發(fā)明的第7實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖7B是用于說明本發(fā)明的第7實施方式的透視圖。
圖8是用于說明本發(fā)明的第8實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是用于說明本發(fā)明的第9實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的第10實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的第11實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的第12實施方式的結(jié)構(gòu)圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的第12實施方式的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖14A是用于說明本發(fā)明的第13實施方式的主視圖。
圖14B是用于說明本發(fā)明的第13實施方式的組裝圖。
圖15A是用于說明本發(fā)明的第14實施方式的第1制造工序的結(jié)構(gòu)圖。
圖15B是用于說明本發(fā)明的第14實施方式的第2制造工序的結(jié)構(gòu)圖。
圖15C是用于說明本發(fā)明的第14實施方式的第3制造工序的結(jié)構(gòu)圖。
圖16是用于說明本發(fā)明的天線的原理的結(jié)構(gòu)圖。
圖17A是用于說明本發(fā)明的天線的一部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖17B是用于說明本發(fā)明的天線的其它部分的結(jié)構(gòu)圖。
圖18是用于說明本發(fā)明的天線的布局(網(wǎng)結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)圖。
圖19是用于說明本發(fā)明的天線的其它布局(網(wǎng)結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)圖。
圖20是用于說明本發(fā)明的天線的另一其它布局(網(wǎng)結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖所示的幾個實施方式，更詳細(xì)地說明本發(fā)明的天線及其制造方法、以及使用了該天線的便攜無線終端。
圖1表示本發(fā)明的第1實施方式。本實施方式是3模式天線，天線1是將接地導(dǎo)體(接地部)2，分支部31、32，以及傳送線路41、42、51、61、62每一個一體化后的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行功率供給的饋電點7在傳送線路41的一端和接地導(dǎo)體2的一部分之間形成。另外，本實施方式的天線1由一體的金屬板構(gòu)成。
第一傳送線路41從饋電點7向與接地導(dǎo)體2垂直的方向延伸，在上述第一傳送線路41上連接作為雙分支的第一分支部31，在第一分支部31的一端與接地導(dǎo)體2平行地配置連接第1頂端開放傳送線路61，在另一端與接地導(dǎo)體2平行地配置連接第2傳送線路42。進(jìn)一步，從該第1分支部31延伸的第二傳送線路42的端部連接作為雙分支的第二分支部32，在第2分支部32的一端和接地導(dǎo)體2之間連接頂端短路傳送線路51，在另一端連接與接地導(dǎo)體2平行地配置的第二頂端開放傳送線路62。
構(gòu)成本發(fā)明的天線1的傳送線路41、42、頂端短路傳送線路51、頂端開放傳送線路61、62，是分布常數(shù)電路元件。因此，本發(fā)明的天線1是由分布常數(shù)電路構(gòu)成的分布常數(shù)電路網(wǎng)。
本發(fā)明的天線1，確定傳送線路41、42、頂端短路傳送線路51、頂端開放傳送線路61、62各自的尺寸，使得在該分布常數(shù)電路網(wǎng)中在不同的3個頻帶共振，由此來實現(xiàn)3模式工作。
在本實施方式中，作為3個頻率的例子，選擇最小波長λ1＝129.9mm、中間波長λ2＝178.0mm、最大波長λ3＝451.1mm，設(shè)定為傳送線路41＝20mm、傳送線路42＝40mm、傳送線路51＝40mm、傳送線路61＝80mm、傳送線路62＝80mm。傳送線路的全長為260mm，這比λ1/2+λ2/2+λ3/4＝266.8mm小，滿足式(14)。
以上的傳送線路，如圖1所示，由窄幅的帶狀導(dǎo)體構(gòu)成。除此之外，這些傳送線路可由線狀導(dǎo)體或窄幅的條狀線路構(gòu)成。
圖2表示第2實施方式。圖2的天線11，是將圖1的天線1中的頂端開放傳送線路62換成了頂端短路傳送線路52的結(jié)構(gòu)的3模式天線。通過該結(jié)構(gòu)，與第一實施方式相比，有增加結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度的效果。
在本實施方式中，作為3個頻率的例子，選擇最小波長λ1＝85.2mm、中間波長λ2＝134.8mm、最大波長λ3＝235.3mm，設(shè)定為傳送線路41＝10mm、傳送線路42＝20mm、傳送線路51＝20mm、傳送線路61＝50mm、傳送線路62＝50mm。傳送線路的全長為150mm，這比λ1/2+λ2/2+λ3/4＝168.8mm小，滿足式(14)。
圖3表示本發(fā)明的第3實施方式。圖3的天線12是3模式天線，其結(jié)構(gòu)為將圖1的天線1中作為雙分支的第一分支部31換成作為三分支的分支部33，在該分支部33連接新的頂端開放傳送線路63，增加了構(gòu)成天線的元件數(shù)。
通過這種增加元件數(shù)的結(jié)構(gòu)，能夠增加分布常數(shù)電路網(wǎng)的參數(shù)，由此，除了圖1的天線1的效果之外，還能微調(diào)饋電點的天線輸入阻抗的實部。
在本實施方式中，作為3個頻率的例子，選擇最小波長λ1＝104.7mm、中間波長λ2＝219.8mm、最大波長λ3＝322.6mm，設(shè)定為傳送線路41＝10mm、傳送線路42＝20mm、傳送線路51＝20mm、傳送線路61＝40mm、傳送線路62＝40mm、傳送線路63＝70mm。傳送線路的全長為200mm，這比λ1/2+λ2/2+λ3/4＝243mm小，滿足式(14)。
圖4表示本發(fā)明的第4實施方式。圖4的天線13是3模式天線，其結(jié)構(gòu)為在接地導(dǎo)體2的一部分構(gòu)成溝8，在溝8收容有頂端開放傳送線路63。
在圖4中，第一傳送線路41從饋電點7向與接地導(dǎo)體2垂直的方向延伸，在上述第一傳送線路41連接作為雙分支的第一分支部31，在該第一分支部31的一端和接地導(dǎo)體2之間形成頂端短路傳送線路52，在另一端與接地導(dǎo)體2平行地連接第二傳送線路42。進(jìn)一步，從該第一分支部31延伸的第二傳送線路42的頂端連接作為雙分支的第二分支部32，在第二分支部的一端與接地導(dǎo)體2平行地連接第一頂端開放傳送線路62，在另一端連接第二頂端開放傳送線路63，該第二頂端開放傳送線路63向著接地導(dǎo)體沿垂直方向延伸，并且收容在接地導(dǎo)體2的溝8中，比第一頂端開放傳送線路62的尺寸長。
在本實施方式中，作為3個頻率的例子，選擇最小波長λ1＝80.4mm、中間波長λ2＝103.8mm、最大波長λ3＝397.4mm，設(shè)定為傳送線路41＝10mm、傳送線路42＝20mm、傳送線路52＝30mm、傳送線路62＝40mm、傳送線路63＝60mm。傳送線路的全長為160mm，這比λ1/2+λ2/2+λ3/4＝191.5mm小，滿足式(14)。
通過該結(jié)構(gòu)，當(dāng)頂端開放傳送線路63的尺寸長時，與包圍天線全體地配置頂端開放傳送線路63相比，有增加天線本身的機(jī)械強(qiáng)度的效果。
另外，在頂端短路傳送線路也發(fā)生同樣的情況時，與本發(fā)明的天線13的頂端開放傳送線路63相同地，連接該頂端短路傳送線路以使其收容在接地導(dǎo)體的溝內(nèi)，也能取得同樣的效果。
圖5A、圖5B表示本發(fā)明的第5實施方式。圖5A、圖5B的3模式天線14，是以電介質(zhì)層支承一體的金屬板的天線結(jié)構(gòu)并在該一體的金屬板的背面部形成有條狀導(dǎo)體圖案的結(jié)構(gòu)的3模式天線。其結(jié)構(gòu)為將圖1的天線1中連接在作為雙分支的第一分支部31的一端的第一頂端開放傳送線路61換成比該第一頂端開放傳送線路61尺寸長的頂端開放傳送線路64，為此，使用設(shè)置于電介質(zhì)層9的通孔100，由電介質(zhì)層9的一面和另一面形成頂端開放傳送線路64。
通過該結(jié)構(gòu)，利用電介質(zhì)層的介電常數(shù)的波長縮短效應(yīng)，有縮短天線尺寸的效果。
圖6A、圖6B表示本發(fā)明的第6實施方式。圖6A、圖6B的天線15是3模式天線，其結(jié)構(gòu)為以電介質(zhì)層9支承圖4的本發(fā)明的天線13，進(jìn)而使用從天線13的接地導(dǎo)體2的端部貫穿電介質(zhì)層9到達(dá)天線13的背面部的多個通孔100，將構(gòu)成于電介質(zhì)層9的另一面的第二接地導(dǎo)體21與天線13的接地導(dǎo)體2連接起來。
通過該結(jié)構(gòu)，利用構(gòu)成電路基板的電介質(zhì)材質(zhì)的介電常數(shù)的波長縮短效應(yīng)，有縮短天線尺寸且使接地導(dǎo)體面積增大，使天線的工作穩(wěn)定的效果。
圖7A、圖7B表示本發(fā)明的第7實施方式。圖7A、圖7B的天線16是3模式天線，其結(jié)構(gòu)為用形成于電介質(zhì)層的側(cè)面的電鍍層72，連接在電介質(zhì)層9的一面構(gòu)成的圖4的天線13的接地導(dǎo)體2和在電介質(zhì)層9的另一面構(gòu)成的接地導(dǎo)體21。
通過該結(jié)構(gòu)，有如下效果，即、節(jié)省制做第6實施方式所采用的通孔的勞動時間，能以更少的制造成本得到與第6實施方式同樣的效果。
圖8表示本發(fā)明的第8實施方式。本實施方式是圖1的天線1的結(jié)構(gòu)整體具有圓度地彎曲了的結(jié)構(gòu)。本實施方式的結(jié)構(gòu)，首先用一體的金屬板通過沖壓加工制作圖1的天線結(jié)構(gòu)，然后通過壓彎加工即可以低成本制作。
本實施方式的天線結(jié)構(gòu)，當(dāng)安裝天線的無線終端的框體內(nèi)部形狀是曲面時，能夠在實質(zhì)上使天線能占有的該框內(nèi)的體積變大，因此天線設(shè)計的自由度提高，結(jié)果，產(chǎn)生能縮短設(shè)計工時的效果。
圖9表示本發(fā)明的第9實施方式。本實施方式是3模式天線，在圖9中，圖1的天線結(jié)構(gòu)的傳送線路41變長。為了確保傳送線路41的長度，沿接地導(dǎo)體2的周圍形成該傳送線路。另外，頂端開放傳送線路61、62被設(shè)置在形成于接地導(dǎo)體內(nèi)的蛇形的溝81、82中。
通過本實施方式的結(jié)構(gòu)，當(dāng)作為天線的構(gòu)成要素的傳送線路的全長較長時，可在小尺寸內(nèi)實現(xiàn)這些傳送線路。當(dāng)然，本技術(shù)也可應(yīng)用于頂端短路傳送線路的情況。
圖10表示本發(fā)明的第10實施方式。與圖9的實施方式的不同點在于用于在接地導(dǎo)體內(nèi)實現(xiàn)頂端開放傳送線路的溝83、84的形狀是方形螺旋形狀。通過做成螺旋形狀，電感成分增加，能等效地減少該頂端開放傳送線路的物理長度。由此，接地導(dǎo)體的面積增加，能使天線工作的穩(wěn)定性提高。
圖11表示本發(fā)明的第11實施方式。與圖10的實施方式的不同點在于用于在接地導(dǎo)體內(nèi)實現(xiàn)頂端開放傳送線路的溝85、86的形狀是圓形螺旋形狀。與方形螺旋形狀相比，圓形螺旋形狀的結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性小，因此能減小該螺旋形狀的相對于尺寸精度的電特性變化。因此，能使制造出產(chǎn)率提高，結(jié)果，產(chǎn)生降低天線產(chǎn)品的制造成本的效果。
圖12表示本發(fā)明的第12實施方式。本實施方式用同軸電纜供電。如圖12所示，圖1的天線1的饋電點7連接同軸電纜71，能通過同軸電纜71進(jìn)行功率供給。
同軸電纜具有在高頻帶的傳送損失少的特性，因此，有高效地向天線進(jìn)行功率供給的效果。另外，通過使用同軸電纜，能與處于離開天線的部位的通信模塊等連接，有擴(kuò)大天線的設(shè)置位置自由度的效果。
圖13表示在圖1的天線1中設(shè)置了同軸饋電線71的圖12的天線的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一個例子。圖13的天線，作為構(gòu)成要素包括圖12所示的同軸饋電線，除了該同軸饋電線和天線饋電部的耦合部，由薄的電介質(zhì)片72層疊天線整體。作為電介質(zhì)片，可使用例如聚酰亞胺類的材料。同軸饋電線和天線饋電部的耦合部，最好為該同軸線路外導(dǎo)體與天線的接地導(dǎo)體部、該同軸線路內(nèi)導(dǎo)體與天線的包含饋電點的傳送線路可在后面的工序中通過軟釬焊等電連接的程度，使構(gòu)成天線的導(dǎo)體露出，天線的其它導(dǎo)體部，為了防止由外部原因造成的劣化，最好盡量用電介質(zhì)片覆蓋。
本實施方式，通過圖13所示的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，來防止天線在無線終端框體內(nèi)與其它電子、電氣部件接觸，并且，防止構(gòu)成天線的一體的金屬板因外部原因而被腐蝕、劣化，從而有使天線特性的時間穩(wěn)定性(抗老化性)提高的效果。
圖14A、圖14B表示本發(fā)明的第13實施方式。在圖14A、圖14B中，130是內(nèi)置了圖1的本發(fā)明的多模式天線1的便攜電話(便攜無線終端)，142是便攜電話130的揚聲器。
在圖14B中，配置有在便攜電話130的正面殼131和背面殼132之間配置的電路基板140。在該電路基板140和背面殼132之間，在主體的揚聲器142的后方、即主體上側(cè)的位置設(shè)置本發(fā)明的多模式天線1，在電路基板140中設(shè)置高頻電路的饋電部141，該饋電部141和本發(fā)明的多模式天線1的饋電部7連接。
在使用便攜電話時，使用者的手幾乎不會覆蓋到便攜電話的主體上側(cè)的主體背面?zhèn)取Ｒ虼耍ㄟ^將內(nèi)置天線的位置設(shè)為便攜電話的主體上側(cè)的主體背面，有減少由使用者的手造成的天線的收發(fā)靈敏度的劣化。
現(xiàn)在，在多媒體無線終端中，圖像服務(wù)逐步成為重要的應(yīng)用。伴隨著圖像服務(wù)的進(jìn)展，被使用于無線終端的液晶等的顯示器有大型化的傾向。尤其是在終端本身體積小的便攜移動無線電話中這種傾向尤為顯著。為了以小的體積實現(xiàn)大的圖像畫面，在多媒體終端中，正逐漸采用折疊形狀的框體。折疊的形狀，實質(zhì)上顯著地限制了安裝天線的空間的厚度方向，因此呈薄板形狀的本發(fā)明的多模式天線的適用性極高。通過采用本發(fā)明的多模式天線，可在具有大型顯示部的多媒體終端的折疊框體中，在其大型顯示部的背面安裝天線。
另外，在本實施方式的便攜電話中安裝了圖1的第1實施方式的多模式天線1，但不僅限于此，也可安裝第2～第12實施方式的任意一種天線。
圖15A～圖15C表示本發(fā)明的第14實施方式。在圖15A～圖15C中，示出本發(fā)明的多模式天線的制造方法的一個實施方式。本實施方式，采用的是作為天線的構(gòu)成要素的傳送線路不包括頂端短路傳送線路時、或頂端短路傳送線路和接地導(dǎo)體間的連接的物理強(qiáng)度不夠時的制造方法。
首先，如圖15A所示，在金屬沖壓工序與支承導(dǎo)體部73一體地制成天線結(jié)構(gòu)整體，上述支承導(dǎo)體部73用于確保一系列/一體的傳送線路部和接地導(dǎo)體的連接的物理強(qiáng)度。
接下來，如圖15B所示，在薄片加工工序，用薄的電介質(zhì)片72覆蓋除饋電部和該支承導(dǎo)體部之外的天線整體。
接下來，如圖15C所示，再通過金屬沖壓工序，切掉在本質(zhì)上對天線工作無用的支承導(dǎo)體部。最后，通過軟釬焊工序裝配同軸電纜，制造成作為產(chǎn)品的天線。
通過應(yīng)用本實施方式的技術(shù)，可高精度地處理接地導(dǎo)體和傳送線路的相對位置關(guān)系，結(jié)果，有提高產(chǎn)品產(chǎn)出率的效果。
以上，根據(jù)本發(fā)明，可在多個頻率下，以單一的饋電部，通過采用傳送線路進(jìn)行高頻電路部和自由空間的良好的阻抗匹配，能實現(xiàn)以3模式或3模式以上的多模式工作的天線。另外，因為能實現(xiàn)在多個頻率共用傳送線路的結(jié)構(gòu)，所以，在多模式天線的小型化和多模式天線的匹配帶域擴(kuò)大方面，能得到顯著的效果。
(工業(yè)可利用性)本發(fā)明的天線，適用于便攜式無線通信裝置，尤其適用于用多個頻率提供多媒體服務(wù)的系統(tǒng)的多媒體無線終端。
權(quán)利要求
1.一種天線，其特征在于，包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，上述多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于上述接地導(dǎo)體、上述饋電點以及上述多個傳送線路，由一體的金屬板形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于上述多個頻率是2個頻率時，上述多個傳送線路的全長，比第1頻率的電磁波的四分之一波長與第2頻率的電磁波的二分之一波長的和短，其中，上述第2頻率比第1頻率高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于上述多個頻率是3個頻率時，上述多個傳送線路的全長，比第1頻率的電磁波的四分之一波長與第2、第3頻率的電磁波的各二分之一波長的和短，其中，上述第2、第3頻率比第1頻率高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于上述多個頻率是n個頻率時，上述多個傳送線路的全長，比第1頻率的電磁波的四分之一波長與第2、第3、第4、...第n頻率的電磁波的各二分之一波長的和短，其中，上述第2、第3、第4、...第n頻率比第1頻率高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于上述接地導(dǎo)體位于上述多個傳送線路中的任一個傳送線路的單側(cè)。
7.一種天線，其特征在于，包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，上述多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，上述多個頻率是2個頻率時，上述多個傳送線路包括，一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路，和與上述分支點連接的傳送線路，上述多個頻率是3個或3個以上頻率時，上述多個傳送線路包括一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路；連接在分支點間的傳送線路；以及與上述分支點連接的傳送線路，設(shè)定上述多個傳送線路各自的長度，使得能在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于上述接地導(dǎo)體、上述饋電點以及上述多個傳送線路，由一體的金屬板形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于上述多個頻率是2個頻率時，上述多個傳送線路的全長，比第1頻率的電磁波的四分之一波長與第2頻率的電磁波的二分之一波長的和短，其中，上述第2頻率比第1頻率高。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于上述多個頻率是3個頻率時，上述多個傳送線路的全長，比第1頻率的電磁波的四分之一波長與第2、第3頻率的電磁波的各二分之一波長的和短，其中，上述第2、第3頻率比第1頻率高。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于上述多個頻率是n個頻率時，上述多個傳送線路的全長，比第1頻率的電磁波的四分之一波長與第2、第3、第4、...第n頻率的電磁波的各二分之一波長的和短，其中，上述第2、第3、第4、...第n頻率比第1頻率高。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于上述接地導(dǎo)體位于上述多個傳送線路中的任一個傳送線路的單側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于上述饋電點或上述分支點的至少任一個上，還連接阻抗調(diào)整用的傳送線路。
14.一種天線的制造方法，上述天線包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，上述多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配，上述制造方法的特征在于包括通過金屬板沖壓加工形成上述多個傳送線路和上述接地導(dǎo)體的工序。
15.一種天線的制造方法，上述天線包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，上述多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，上述多個頻率是2個頻率時，上述多個傳送線路包括，一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路，和與上述分支點連接的傳送線路，上述多個頻率是3個或3個以上頻率時，上述多個傳送線路包括一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路；連接在分支點間的傳送線路；以及與上述分支點連接的傳送線路，設(shè)定上述多個傳送線路各自的長度，使得能在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配，上述制造方法的特征在于包括通過金屬板沖壓加工形成上述多個傳送線路和上述接地導(dǎo)體的工序。
16.一種便攜無線終端，其特征在于在內(nèi)部安裝有天線，上述天線包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，上述多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。
17.一種便攜無線終端，其特征在于在內(nèi)部安裝有天線，上述天線包括具有接地電位的接地導(dǎo)體；以上述接地導(dǎo)體的一部分為一端的單一的饋電點；以及多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點的高頻功率，向空間發(fā)射多個頻率的電磁波，其中，上述多個傳送線路，包括將多個頻率的電磁波共同地向空間發(fā)射的傳送線路，當(dāng)上述多個頻率是2個頻率時，上述多個傳送線路包括，一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路，和與上述分支點連接的傳送線路，當(dāng)上述多個頻率是3個或3個以上頻率時，上述多個傳送線路包括一端與上述饋電點連接、另一端與分支點連接的傳送線路；連接在分支點間的傳送線路；以及與上述分支點連接的傳送線路，設(shè)定上述多個傳送線路各自的長度，使得能在上述饋電點針對上述多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于實現(xiàn)廉價且小型的多媒體無線終端的、尤其是以3或3以上模式的多模式工作的小型天線及其制造方法，以及安裝該天線的便攜無線終端。天線包括具有接地電位的接地導(dǎo)體(2)；以上述接地導(dǎo)體(2)的一部分為一端的單一的饋電點(7)；多個傳送線路，輸入供給到上述饋電點(7)的高頻功率，分別向空間發(fā)射3模式的3個頻率的電磁波。這些傳送線路包括一端連接上述饋電點(7)另一端連接分支點(31)的傳送線路(41)；連接在分支點(31)、(32)間的傳送線路(42)；連接上述分支點的傳送線路(51)、(61)、(62)，設(shè)定各傳送線路的長度，使得能在饋電點(7)對多個頻率進(jìn)行阻抗匹配。天線(1)由一體的金屬板形成。
文檔編號H01Q1/24GK1879256SQ200480033250
公開日2006年12月13日 申請日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者武井健, 小川智之, 池谷守彥, 福地圭介 申請人:日立電線株式會社