天線裝置以及使用該天線裝置的無線通信裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種天線裝置1，其具有安裝到印刷電路板20上的電容耦合元件10。條狀圖案21至23設(shè)置在限定于印刷電路板20的一個主表面上的接地凈空區(qū)域20A中。條狀圖案21在沿第一方向從與電容耦合元件10的連接點延伸之后連接到饋電線29。條狀圖案22在沿與第一方向相反的第二方向從連接點延伸之后連接到饋電線30。條狀圖案23在沿第三方向從連接點延伸之后連接到接地圖案24。電容耦合元件10布置成具有有朝向第一方向的偏移。條狀圖案21的長度短于條狀圖案22。
【專利說明】天線裝置以及使用該天線裝置的無線通信裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天線裝置和使用該天線裝置的無線通信裝置，并且特別地涉及一種雙頻天線的結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]智能手機和其他便攜式無線終端具有用于連接到通信線路的基本通信功能，以及各種其他通信功能，諸如GPS、W1-F1、藍牙和NFC。為了高效地將這些通信功能放在有限的空間內(nèi)，雙頻天線的使用是有效的。眾所周知，如果雙頻天線的兩個饋電點布置成彼此靠近，則發(fā)生相互干擾，導(dǎo)致天線特性的劣化。因此，在雙頻天線的情況下，需要防止與相互干擾相關(guān)聯(lián)的天線特性的劣化。例如，在日本專利申請公開第2008-252506號和日本專利第4，973，700號中所公開的天線中，使用次級諧振模式來解決上述問題。
[0003]然而，問題是使用次級諧振模式的傳統(tǒng)天線在尺寸上大于僅使用初級諧振模式的天線。通過對于在介電塊的表面上形成的輻射圖案采用折疊的圖案以保證該圖案的長度，可以減小天線的尺寸。然而，這種配置導(dǎo)致的天線輻射特性的劣化。因此，希望通過其他的方法來做出改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是提供抑制兩個天線之間的相互干擾以確保每個天線的期望的特性的天線裝置。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提供使用該天線裝置的無線通信裝置。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明的天線裝置包括:印刷電路板；以及安裝在印刷電路板上的電容耦合元件，其中電容耦合元件包括:由介電材料制成的襯底；以及設(shè)置在襯底中的第一和第二電容器，印刷電路板包括:限定在印刷電路板的一個主表面上的接地凈空區(qū)域，電容耦合元件安裝在接地凈空區(qū)域上；具有接地圖案的主電路區(qū)域；設(shè)置在接地凈空區(qū)域中的第一至第三條狀圖案；以及從主電路區(qū)域向接地凈空區(qū)域延長的第一和第二饋電線，第一條狀圖案具有與電容耦合元件的第一電容器的一個末端連接的一端以及與第一饋電線連接的另一端，第一條狀圖案沿第一方向從其一端向其另一端延伸，第二條狀圖案具有與電容耦合元件的第二電容器的一個末端連接的一端以及與第二饋電線連接的另一端，第二條狀圖案沿與第一方向相反的第二方向從其一端向其另一端延伸，第三條狀圖案具有與電容耦合元件的第一和第二電容器的另一個末端連接的一端以及與接地圖案連接的另一端，第三條狀圖案沿與第一和第二方向交叉的第三方向從其一端向其另一端延伸，電容耦合元件布置成沿與第一和第二方向平行的方向具有從接地凈空區(qū)域的中心部朝向第一方向的偏移，并且第一條狀圖案的長度短于第二條狀圖案。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，第一條狀圖案、電容耦合元件以及第三條狀圖案與接地圖案協(xié)同工作以作為高頻側(cè)天線運行。第二條狀圖案、電容耦合元件以及第三條狀圖案與接地圖案協(xié)同工作以作為低頻側(cè)天線運行。以這種方式，可制成雙頻天線。此外，即使兩個天線彼此相鄰地設(shè)置在接地凈空區(qū)域中，也可以抑制在具有靠近的諧振頻率的兩個天線之間的相互干擾，并且確保每個天線的期望的特性。因此，可以實現(xiàn)較小但絕緣較好并且輻射效率較高的雙頻天線。
[0008]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，接地凈空區(qū)域具有基本上矩形的形狀，其具有第一、第二、第三和第四邊線，第一邊線與印刷電路板的邊緣對齊，第二和第三邊線基本上垂直于第一邊線并且彼此平行，第四邊線平行于第一邊線，當(dāng)從電容耦合元件觀察時第二和第三邊線分別位于第一和第二方向，第一饋電線從第二邊線向接地凈空區(qū)域延長，并且第二饋電線從第三邊線向接地凈空區(qū)域延長。在這種情況下，更優(yōu)選的是電容耦合元件與第一邊線之間的距離短于電容耦合元件與第四邊線之間的距離，并且第一和第二條狀圖案與第一邊線之間的距離短于第一和第二條狀圖案與第四邊線之間的距離。通過盡可能地抑制印刷電路板的主電路區(qū)域中設(shè)置的電路或部件的影響，這種配置改善了天線的特性。
[0009]在本實施方式中，優(yōu)選的是，第一條狀圖案的另一端經(jīng)由第一頻率調(diào)節(jié)元件連接到第一饋電線，并且第二條狀圖案的另一端經(jīng)由第二頻率調(diào)節(jié)元件連接到第二饋電線。這種配置使每個高頻側(cè)和低頻側(cè)天線的諧振頻率得到更精確的調(diào)節(jié)。
[0010]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，電容稱合兀件還包括第三電容器，其具有與第一電容器的一個末端連接的一個末端以及與第二電容器的一個末端連接的另一個末端。這種配置使高頻側(cè)和低頻側(cè)天線的阻抗匹配得到更精確的調(diào)節(jié)，從而抑制兩個天線之間的相互干擾。
[0011]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，印刷電路板還包括在印刷電路板的另一個主表面上設(shè)置的第四和第五條狀圖案，第四條狀圖案沿第一方向延伸并在平面圖中與第一條狀圖案重疊，第五條狀圖案沿第二方向延伸并在平面圖中與第二條狀圖案重疊，第一條狀圖案經(jīng)由穿過印刷電路板的第一通孔導(dǎo)體連接到第四條狀圖案，并且第二條狀圖案經(jīng)由穿過印刷電路板的第二通孔導(dǎo)體連接到第五條狀圖案。這種配置有助于進一步提高第一和第二條狀圖案的表觀體積，從而提高天線的輻射效率。
[0012]此外，本發(fā)明的無線通信裝置包括:以上所述的本發(fā)明的天線裝置；連接到天線裝置的無線電路部分；以及控制無線電路部分的通信控制部分，其中無線電路部分和通信控制部分設(shè)置在印刷電路板的主電路區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種具有雙頻天線的較小的、高性能的無線通信裝置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種可抑制兩個天線之間的相互干擾并且確保每個天線的期望的特性的天線裝置。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種使用天線裝置的較小的、高性能的無線通信裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]通過參考結(jié)合附圖的本發(fā)明的【具體實施方式】，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，其中:
[0015]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的天線裝置I的配置的示意性透視圖；
[0016]圖2是示出根據(jù)本實施方式的天線裝置的配置的示意性的放大透視圖；
[0017]圖3是示出電容耦合元件10的配置的一個實例、示出安裝在印刷電路板20上的電容稱合元件10的示意性透視圖；
[0018]圖4是圖3中所示的電容耦合元件10的三個正投影圖；
[0019]圖5是天線裝置I的等效電路圖；
[0020]圖6是示出電容耦合元件10的配置的另一個實例、示出安裝在印刷電路板20上的電容耦合元件10的示意性透視圖；
[0021]圖7是圖6中所示的電容耦合元件10的三個正投影圖；
[0022]圖8是示出天線裝置I的S參數(shù)特性的圖；
[0023]圖9是本實施方式的天線裝置I的輻射效率與單頻天線結(jié)構(gòu)的輻射效率進行比較的圖；
[0024]圖1OA和1B是示出當(dāng)電容耦合元件10的安裝位置沿接地凈空區(qū)域20A的縱向移動時的天線裝置I的特性的圖；并且
[0025]圖1OC至1E是示出當(dāng)電容耦合元件10的安裝位置沿接地凈空區(qū)域20A的縱向移動時的天線裝置I的平面圖。

【具體實施方式】
[0026]在下文中將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細說明。
[0027]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的天線裝置I的配置的示意性透視圖。圖2是示出根據(jù)本實施方式的天線裝置的配置的示意性的放大透視圖。
[0028]如圖1和圖2所示，本實施方式的天線裝置I包括電容耦合元件10，以及電容耦合元件10被安裝在其上的印刷電路板20。電容耦合元件10安裝在接地凈空區(qū)域20A中，接地凈空區(qū)域20A設(shè)置在印刷電路板20的一個主表面上。電容耦合元件10連接到第一至第三條狀圖案21至23，第一至第三條狀圖案21至23設(shè)置在接地凈空區(qū)域20A中。
[0029]從接地凈空區(qū)域20A中，幾乎消除天線部件以外的任何元件，特別是接地圖案。接地凈空區(qū)域20A的外圍由印刷電路板20的邊緣或印刷電路板20上的接地圖案包圍。在本實施方式中，接地凈空區(qū)域20A的形狀基本上是矩形:接地凈空區(qū)域20A的一側(cè)與印刷電路板20的邊緣20e接觸，并且另外三側(cè)由印刷電路板20上的接地圖案24的邊線包圍。更具體地，接地凈空區(qū)域20A包括第一邊線ELl，其與印刷電路板20的邊緣20e對齊；第二和第三邊線EL2和EL3，其垂直于第一邊線ELl并且彼此平行；以及第四邊線EL4，其平行于第一邊線ELI。在圖2中，第二和第三邊線EL2和EL3分別位于電容耦合元件10的左側(cè)和右側(cè)。
[0030]在印刷電路板20的主表面上，在接地凈空區(qū)域20A以外由虛線指示的區(qū)域是安裝有制作無線通信裝置所需的電路或部件的主電路區(qū)域20B。在主電路區(qū)域20B中，接地圖案24設(shè)置在任意位置。接地圖案的布局根據(jù)無線通信裝置的電路如何設(shè)計而改變。然而，接地圖案通常形成于印刷電路板20的大范圍內(nèi)。雖然將在后面給出細節(jié)，本實施方式的天線裝置I不僅通過使用電容耦合元件10來執(zhí)行天線操作，而且還通過使用與電容耦合元件10協(xié)同工作的印刷電路板20上的接地圖案24來執(zhí)行天線操作。
[0031]接地凈空區(qū)域20A不僅設(shè)置在印刷電路板20的一個主表面上，而且還設(shè)置在另一主表面上。在多層板的情況下，接地凈空區(qū)域20A也設(shè)置在內(nèi)層中。也就是說，在印刷電路板的一個主表面上出現(xiàn)的接地凈空區(qū)域20A的正下方，空間展開，從該空間消除天線部件以外的任何元件(特別是接地圖案)。以這種方式，接地凈空區(qū)域20A在空間上被固定。因此，可以穩(wěn)定天線特性并且提高天線的輻射效率。
[0032]電容耦合元件10是包含至少兩個電容器的表面安裝芯片部件。電容耦合元件10盡可能地設(shè)置于靠近接地凈空區(qū)域20A的第一邊線ELl ;第一邊線ELl與上述印刷電路板20的邊緣20e對齊。也就是說，從電容耦合元件10到第一邊線ELl的距離Dl比從電容耦合元件10到第四邊線EL4的距離D2更小。如果電容耦合元件10設(shè)置于鄰近印刷電路板20的邊緣20e，大約有一半的空間是開放的空間(自由空間)，其中當(dāng)從電容耦合元件10觀察時無襯底材料(導(dǎo)體圖案)存在。因此，可以提高天線的輻射效率。
[0033]電容耦合元件10設(shè)置在比基本上矩形的接地凈空區(qū)域20A的縱向上的中間點更靠近第二邊線EL2的位置。從電容耦合元件10到第二邊線EL2的距離D3比從電容耦合元件10到第三邊線EL3的距離D4更小。如后所述，這種配置旨在創(chuàng)建不同長度的第一條狀圖案21和第二條狀圖案22，從而實現(xiàn)具有諧振頻率不同的兩個天線的雙頻天線。
[0034]在接地凈空區(qū)域20A中，設(shè)置第一至第三條狀圖案21至23。第一至第三條狀圖案21至23的每一個的一端被連接到電容耦合元件10。優(yōu)選的是，第一條狀圖案21和第二條狀圖案22是線性的并且寬度相等。優(yōu)選的是，第三條狀圖案23是線性的。第三條狀圖案23的寬度優(yōu)選等于第一條狀圖案21和第二條狀圖案22的寬度。然而當(dāng)需要時，第三條狀圖案23的寬度可以變化。
[0035]第一條狀圖案21的一端連接到電容耦合元件10 ;第一條狀圖案21的另一端從與電容耦合元件10的連接點朝向接地凈空區(qū)域20A的第二邊線EL2基本上直線延伸，并且連接到位于直線的延伸部分的第一饋電線29。第一饋電線29從第二邊線EL2側(cè)延長到接地凈空區(qū)域20A中。第一條狀圖案21的另一端經(jīng)由第一頻率調(diào)節(jié)元件31和第一饋電線29連接到第一饋電點33。進一步地，第一阻抗調(diào)節(jié)元件35平行地連接到第一饋電線29。
[0036]第二條狀圖案22的一端連接到電容耦合元件10 ;第二條狀圖案22的另一端從與電容耦合元件10的連接點朝向接地凈空區(qū)域20A的第三邊線EL3基本上直線延伸，并且連接到位于直線的延伸部分的第二饋電線30。第二饋電線30從第三邊線EL3側(cè)延長到接地凈空區(qū)域20A中。第二條狀圖案22的另一端經(jīng)由第二頻率調(diào)節(jié)元件32和第二饋電線30連接到第二饋電點34。進一步地，第二阻抗調(diào)節(jié)元件36平行地連接到第二饋電線30。
[0037]在本實施方式中，從印刷電路板20的邊緣20e觀察到的電容耦合元件10的安裝位置向后設(shè)置，使得比第一條狀圖案21和第二條狀圖案22的位置更靠近板的內(nèi)部。換句話說，第一條狀圖案21和第二條狀圖案22布置成比電容耦合元件10更靠近印刷電路板20的邊緣20e ;第一條狀圖案21和第二條狀圖案22設(shè)置成平行于邊緣20e而延伸。電容耦合元件10優(yōu)選安裝成盡可能靠近印刷電路板20的邊緣20e。然而，考慮到安裝過程中的精度，難以將電容耦合元件10安裝在邊緣20e的緊靠的附近。同時，導(dǎo)體圖案的布局的自由度和加工精度比用于表面安裝部件的那些更高。因此，導(dǎo)體圖案可以靠近印刷電路板20的邊緣20e設(shè)置。在本實施方式中，第一條狀圖案21和第二條狀圖案22以及電容耦合元件10沒有排列在一條線上。第一條狀圖案21和第二條狀圖案22比電容耦合元件10更靠近邊緣20e設(shè)置。因此，可以提高輻射效率。
[0038]第三條狀圖案23的一端連接到電容耦合元件10 ;第三條狀圖案23的另一端從與電容耦合元件10的連接點朝向接地凈空區(qū)域20A的第四邊線EL4直線延伸，并且連接到接地圖案24。第三條狀圖案23并不必然是線性的，也可以是例如L形的圖案。第三條狀圖案23優(yōu)選設(shè)置成在與第一條狀圖案21和第二條狀圖案22垂直的方向上延伸。所需的是第三條狀圖案23至少與第一條狀圖案21和第二條狀圖案22交叉(cross)。
[0039]在印刷電路板20的另一個主表面上的接地凈空區(qū)域20A中，設(shè)置第四條狀圖案25和第五條狀圖案26。第四條狀圖案25是第一條狀圖案21的內(nèi)襯圖案。第四條狀圖案25的形狀與第一條狀圖案21的形狀基本上相同。在平面圖中，第四條狀圖案25與第一條狀圖案21重疊。第四條狀圖案25經(jīng)由多個穿過印刷電路板20的通孔導(dǎo)體27連接到第一條狀圖案21。第五條狀圖案26是第二條狀圖案22的內(nèi)襯圖案。第五條狀圖案26的形狀與第二條狀圖案22的形狀基本上相同。在平面圖中，第五條狀圖案26與第二條狀圖案22重疊。第五條狀圖案26經(jīng)由多個穿過印刷電路板20的通孔導(dǎo)體28連接到第二條狀圖案22。通過有效利用接地凈空區(qū)域20A，這種配置進一步提高了第一條狀圖案21和第二條狀圖案22的表觀體積。因此，可以增加天線的輻射效率。
[0040]如上所述，電容耦合元件10在接地凈空區(qū)域20A中的布置朝向第二邊線EL2偏移。因此，第一條狀圖案21的長度短于第二條狀圖案22的長度。第一條狀圖案21和第二條狀圖案22以及第三條狀圖案23和接地凈空區(qū)域20A周圍的接地圖案24作為雙頻天線的輻射電極起作用。因此，由第一條狀圖案21形成的天線的諧振頻率相對較高，并且由第二條狀圖案22形成的天線的諧振頻率相對較低。
[0041]從第一饋電線29供應(yīng)的電流流經(jīng)由第一條狀圖案21、第三條狀圖案23以及接地圖案24的第四邊線EL4和第二邊線EL2所包圍的環(huán)路。結(jié)果，通過高頻側(cè)天線發(fā)射電磁波。從第二饋電線30供應(yīng)的電流流經(jīng)由第二條狀圖案22、第三條狀圖案23以及接地圖案24的第四邊線EL4和第三邊線EL3所包圍的環(huán)路。結(jié)果，通過低頻側(cè)天線發(fā)射電磁波。在每一種情況下，環(huán)路的尺寸越大，輻射效率將會越高。
[0042]在本實施方式中，第三條狀圖案23由構(gòu)成高頻側(cè)天線的第一條狀圖案21以及構(gòu)成低頻側(cè)天線的第二條狀圖案22共用。為此目的，使用電容耦合元件10。如果分別設(shè)置不同的第三條狀圖案23用于高頻側(cè)天線和低頻側(cè)天線，并且每個圖案形成為獨立的L形圖案天線，并且省略電容耦合元件10，則電流廣泛地分布到接地凈空區(qū)域20A中，使電流流入板中。結(jié)果，天線的效率趨向于變低。然而，將電容耦合元件放置在T形圖案的連接點使得接地凈空區(qū)域內(nèi)電流的濃度減小，從而導(dǎo)致天線輻射效率提高。
[0043]以下詳細說明使用印刷電路板20上的導(dǎo)體圖案來形成電磁場的原因。
[0044]例如，在藍牙天線的情況下，諧振頻率f等于2.442GHz (在真空中的波長λ等于122.77mm)，并且所需的部分帶寬BW為3.4%。如果使用具有2.00X 1.25X 1.0Omm尺寸的襯底來制造天線長度La在襯底的縱向上為2mm的藍牙天線，則天線長度的波長比(a)為:a=2 Ji La/λ = 0.1023。如果輻射效率(η)為0.5 ( η = 0.5 ;輻射效率50 % )，則Q因子(Q)為 Q= n (l+3a2)/a3(l+a2) = 476.8365。此外，如果 VSWR(S)為 2 (S = 2)，帶寬(Bff)計算為=BW = (S-1) X100/( V sXQ) [% ]。結(jié)果，BW = 0.1%。也就是說，如果天線長度La = 2，則以上的帶寬3.4%不能得到滿足。
[0045]以這種方式，在天線長度La小于λ/2π的超小芯片天線中，對于單個電容耦合元件，在理論上不可能實現(xiàn)比上式所得更多的天線特性。因此，在超小芯片天線的情況下，通過利用流經(jīng)印刷電路板20上的導(dǎo)體圖案的電流而高效地操作天線是非常重要的。
[0046]圖3是示出電容耦合元件10的配置的一個實例、示出安裝在印刷電路板20上的電容耦合元件10的示意性透視圖。圖4是圖3中所示的電容耦合元件10的三個正投影圖。
[0047]如圖3和圖4所示，電容耦合元件10包括:襯底11，其是基本上為長方體形狀的電介質(zhì)；以及多個電極層(電極圖案)，其在襯底11的內(nèi)部形成。襯底11優(yōu)選是多個電介質(zhì)片的堆疊體。附帶地，電容耦合元件10的上下方向基于電容耦合元件10如何安裝在印刷電路板20上而定義。襯底11的底表面是當(dāng)安裝襯底11時與印刷電路板20接觸的表面。
[0048]雖然襯底11的材料沒有特別限制，但特別優(yōu)選的是襯底11由LTCC(低溫共燒陶瓷)制成。關(guān)于LTCC，低溫?zé)瓶梢栽?，000攝氏度或更低的溫度。因此，低融點的金屬材料，例如Ag和Cu，其電阻低并且高頻特性優(yōu)異，可以用作內(nèi)部電極。因此，可以實現(xiàn)具有較小電阻損耗的電極圖案。此外，電極圖案可以在多層結(jié)構(gòu)的內(nèi)層形成。因此，高性能的LC電路的尺寸可以做得更小。另一個特征是，相對介電常數(shù)不同的電介質(zhì)片可以堆疊并同時煅燒。襯底11的介電常數(shù)需要設(shè)定成使得內(nèi)置電容器具有預(yù)定的電容。襯底11的介電常數(shù)越高，電容將會越大。
[0049]在襯底11的底表面上，設(shè)置第一至第三端電極12a至12c。第一端電極12a和第三端電極12c設(shè)置在襯底11的底表面的縱向的兩端；第一端電極12a和第三端電極12c形成為與底表面的短邊接觸。第二端電極12b設(shè)置在第一端電極12a與第三端電極12c之間。根據(jù)本實施方式，第二端電極12b被分成多個電極。第一至第三端電極12a至12c的平面布局相對于底表面的縱向和寬度方向具有線對稱關(guān)系。
[0050]在襯底11的內(nèi)部形成的電極層包括位于襯底11的底部內(nèi)層(第一層)上的第一至第三板電極13a至13c;位于中間內(nèi)層(第二層)上的第四和第五板電極14a和14b;以及位于頂部內(nèi)層(第三層)上的第六板電極15。優(yōu)選的是，這些電極層形成在襯底11的高度方向的基本上中間的位置，并且在其上層和下層設(shè)置的電介質(zhì)層厚到一定程度。根據(jù)這種配置，電容耦合元件內(nèi)部的電容器的電容不太可能受到印刷電路板上的導(dǎo)體圖案的影響。因此，這種配置有助于穩(wěn)定電容值。
[0051]第一板電極13a位于第一端電極12a上,并且經(jīng)由第一通孔導(dǎo)體16a連接到第一端電極12a。第二板電極13b位于第二端電極12b上，并且經(jīng)由多個第二通孔導(dǎo)體16b連接到第二端電極12b。第三板電極13c位于第三端電極12c上，并且經(jīng)由第三通孔導(dǎo)體16c連接到第三端電極12c。
[0052]第四板電極14a是從襯底11的縱向上的一端向中心部延伸的條狀圖案；第四板電極14a的一個端部經(jīng)由第四通孔導(dǎo)體17a連接到第一板電極13a，并且在平面圖中另一個端部與第二板電極13b重疊。因此，第四板電極14a和第二板電極13b，或一對平行板電極，構(gòu)成第一電容器Cl。
[0053]第五板電極14b是從襯底11的縱向上的另一端向中心部延伸的條狀圖案；第五板電極14b的一個端部經(jīng)由第五通孔導(dǎo)體17b連接到第三板電極13c，并且在平面圖中另一個端部與第二板電極13b重疊。因此，第五板電極14b和第二板電極13b，或一對平行板電極，構(gòu)成第二電容器C2。
[0054]第六板電極15的平面形狀為H形。第六板電極15包括:第一電極部15a，其是平行于第四板電極14a的線圖案；第二電極部15b，其是平行于第四板電極14a的線圖案；以及第三電極部15c，第一和第二電極部15a和15b的縱向中心部經(jīng)由其連接在一起。在平面圖中第四板電極14a的另一端部與第六板電極15的第一電極部重疊。在平面圖中第五板電極14b的另一端部與第六板電極15的第二電極部重疊。因此，電容器C31形成于第四板電極14a與第六板電極15之間，并且電容器C32形成于第五板電極14b與第六板電極15之間。結(jié)果，形成第三電容C3:第三電容器C3由串聯(lián)的兩個電容器C31和C32組成。也就是說，第四板電極14a和第五板電極14b構(gòu)成第三電容器C3。
[0055]在本實施方式中,第六板電極15的第三電極部15c是與第一電極部15a和第二電極部15b垂直的細線圖案。因此，與第二板電極13b的底層重疊的第三電極部15c的面積非常小。結(jié)果，在第六板電極15與第二板電極13b之間產(chǎn)生的雜散電容較小，導(dǎo)致天線特性的提聞。
[0056]圖5是天線裝置I的等效電路圖。
[0057]如圖5所示，在天線裝置I中，第一條狀圖案21、第二條狀圖案22和第三條狀圖案23的每一個的一端連接到電路的每個終端，其中三個電容器Cl、C2和C3是三角接法。第一條狀圖案21的一端連接到電容耦合元件10的第一端電極12a，其為兩個電容器Cl和C3的連接點。第二條狀圖案22的一端連接到電容耦合元件10的第三端電極12c，其為兩個電容器C2和C3的連接點。第三條狀圖案23的一端連接到電容耦合元件10的第二端電極12b，其為電容器C2和Cl的連接點。
[0058]第一條狀圖案21的另一端經(jīng)由作為第一頻率調(diào)節(jié)元件31的電容器C4連接到第一饋電點33 (第一饋電線29)。第二條狀圖案22的另一端經(jīng)由作為第二頻率調(diào)節(jié)元件32的電容器C5連接到第二饋電點34 (第二饋電線30)，。第三條狀圖案23的另一端接地。
[0059]在本實施方式中，第一條狀圖案21、電容耦合元件10和第三條狀圖案23與接地凈空區(qū)域20A周圍的接地圖案24協(xié)同工作以作為高頻側(cè)天線運行。第二條狀圖案22、電容耦合元件10和第三條狀圖案23與接地凈空區(qū)域20A周圍的接地圖案24協(xié)同工作以作為低頻側(cè)天線運行。以這種方式，可以實現(xiàn)雙頻天線。此外，盡管事實是諧振頻率彼此靠近的兩個天線在接地凈空區(qū)域20A中彼此相鄰布置，可以抑制兩個天線之間的相互干擾，并確保每個天線所需的特性。以這種方式，可以實現(xiàn)較小但是絕緣較好且輻射效率較高的雙頻天線。
[0060]圖6是示出電容耦合元件10的配置的另一個實例、示出安裝在印刷電路板20上的電容耦合元件10的示意性透視圖。圖7是圖6中所示的電容耦合元件10的三個正投影圖。
[0061]如圖6和圖7所示，電容耦合元件10的特征在于，電容器Cl的電容遠小于電容器C2的電容，并且電容器C3被省略。因此，第四板電極14a不是從襯底11的縱向上的一端向中心部延伸的條狀圖案，并且在平面圖中不與第二板電極13b重疊。結(jié)果，第四板電極14a和第二板電極13b不形成一對平行板電極,并且第一電容器Cl的電容非常小。
[0062]同時，第五板電極14b是從襯底11的縱向上的另一端向中心部延伸的條狀圖案，并且寬度非常寬。第五板電極14b的一個端部經(jīng)由第五通孔導(dǎo)體17b連接到第三板電極13c,并且在平面圖中另一端部與第二板電極13b重疊。第五板電極14b的寬度大于圖3和圖4中所示的寬度。因此，彼此重疊的板電極的面積較大，從而導(dǎo)致第二電容器C2的電容增加。
[0063]此外，在本實施方式中，不存在與第四板電極14a和第五板電極14b重疊的浮置電極(第六板電極15)。第七板電極18a僅經(jīng)由第四通孔導(dǎo)體17a連接到第四板電極14a。第八板電極18b僅經(jīng)由第五通孔導(dǎo)體17b連接到第五板電極14b。這意味著不存在第三電容器C3。
[0064]例如，優(yōu)選將這種電容耦合元件10用于其中多頻天線形成為具有諧振頻率充分分開(例如，兩倍或更多)的兩個天線的情況，如用于W1-Fi的低頻側(cè)(2.45GHz)天線和高頻側(cè)(5.2GHz)天線。原因在于，在這種條件下，電容器Cl的電容越小，匹配調(diào)節(jié)越好，并且不需要電容器C3。以這種方式，在本發(fā)明的天線裝置I中，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定電容耦合元件10的電容器C1、C2和C3的電容，可以根據(jù)兩個天線的諧振頻率容易地進行該匹配。
[0065]圖8是示出天線裝置I的S參數(shù)特性的圖:橫軸表示頻率，并且縱軸表示S參數(shù)的值(dB)。
[0066]如圖8所示，當(dāng)頻率為約1.57GHz時，天線裝置I的Sll特性(反射損耗)具有增益(gain)的最小值(約-16dB)的一個峰。當(dāng)頻率為約2.45GHz時，S22特性(反射損耗)具有增益的最小值(約-1ldB)的一個峰。當(dāng)頻率為約1.57GHz或約2.45GHz時，天線裝置I的S21特性(插入損耗)具有增益的最大值(約-18dB)的兩個峰。以這種方式，關(guān)于天線裝置I的S21特性，增益小于或等于-15dB。這證明天線裝置I絕緣較好。
[0067]圖9是本實施方式的天線裝置I的輻射效率與單頻天線結(jié)構(gòu)的輻射效率進行比較的圖:橫軸表示頻率(GHz)，并且縱軸表示增益(dB)。在這種情況下，關(guān)于單頻天線結(jié)構(gòu)，由與第一饋電線29連接的第一條狀圖案21、電容耦合元件10和第三條狀圖案23構(gòu)成的高頻側(cè)天線用作第一比較實例；由與第二饋電線30連接的第二條狀圖案22、電容耦合元件10和第三條狀圖案23構(gòu)成的低頻側(cè)天線用作第二比較實例。
[0068]如圖9所示，當(dāng)頻率為約1.57GHz時，本實施方式的天線裝置I具有_3.5dB(粗線)的增益。此外，當(dāng)頻率為約2.45GHz時，天線裝置I具有-3.5dB (粗線)的增益。
[0069]在比較實例I中，即使當(dāng)頻率為約2.45GHz (細線)時，高頻率的單頻天線具有-3.5dB的增益。在比較實例2中，當(dāng)頻率為約1.57GHz (細線)時，低頻率的單頻天線具有-3.5dB的增益。也就是說，作為雙頻天線的本實施方式的天線裝置I的輻射效率，與單頻天線結(jié)構(gòu)相比具有優(yōu)勢，證明天線裝置I的輻射效率優(yōu)異。
[0070]圖1OA至1E是示出當(dāng)安裝有電容耦合元件10的位置沿接地凈空區(qū)域20A的縱向移動時的天線裝置I的特性的圖。特別地，圖1OA是示出S參數(shù)的Sll特性的圖，并且圖1OB是示出VSWR特性的圖。在這種情況下，關(guān)于電容耦合元件的位置，接地凈空區(qū)域20A的縱向上的中心部被視為基準(zhǔn)位置；電容耦合元件的位置被表示為從基準(zhǔn)位置的偏移。也就是說，圖1OA和1B中的“0mm”、“2mm”以及“4mm”是指電容耦合元件的偏移分別為0mm、2mm以及4mm，如圖10CU0D和1E所示。隨著電容耦合元件10的安裝位置的變化，第一條狀圖案21和第二條狀圖案22的長度發(fā)生變化。在圖1OC中，第一條狀圖案21的長度等于第二條狀圖案22的長度。在圖1OD中，第一條狀圖案21比第二條狀圖案22短4mm。在圖1OE中，第一條狀圖案21比第二條狀圖案22短8mm。
[0071]如圖1OA和1B所示，關(guān)于具有Omm偏移的布局的天線裝置(圖10C)的Sll特性和VSWR特性，在1.67GHz和1.69GHz處存在峰，這意味著兩個天線的諧振頻率基本上相等。這一結(jié)果源于第一條狀圖案21和第二條狀圖案22的長度相等的事實。
[0072]關(guān)于具有2mm偏移的布局的天線裝置(圖10D)的Sll特性和VSWR特性，在
1.49GHz和1.96GHz處存在峰，這意味著兩個天線的諧振頻率之間的差值較大。諧振頻率的差值歸因于第一條狀圖案21和第二條狀圖案22之間的長度差。
[0073]關(guān)于具有4mm偏移的布局的天線裝置(圖10E)的Sll特性和VSWR特性，在1.42GHz和2.5GHz處存在峰，這意味著兩個天線的諧振頻率之間的差值更大。附帶地，
2.47GHz處的峰是出現(xiàn)1.42GHz的低頻側(cè)諧振頻率的高次諧波的結(jié)果。諧振頻率的差值歸因于第一條狀圖案21和第二條狀圖案22之間的長度差。
[0074]以這種方式，在本實施方式的天線裝置I中，通過調(diào)節(jié)電容耦合元件10的安裝位置并由此調(diào)節(jié)第一條狀圖案21和第二條狀圖案22的長度，可以容易地調(diào)節(jié)兩個天線的諧振頻率。
[0075]如上所述，本實施方式的天線裝置I即使在諧振點靠近的兩個電容耦合元件設(shè)置成彼此靠近時也可以抑制相互干擾，并且可以避免每個電容耦合元件的輻射特性的劣化。因此，可以實現(xiàn)較小但是絕緣較好并且輻射效率較高的雙頻天線。
[0076]雖然已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了如上說明，但不用說，本發(fā)明決不局限于該實施方式，并且可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)以各種方式來實施。
[0077]例如，在上述實施方式中，圖3和圖4中所示的電容耦合元件10的配置，以及圖6和圖7中所示的電容耦合元件10的配置被描述為實例。然而，電容耦合元件10的配置沒有特別的限制，并且可以采用各種其他配置。此外，第四條狀圖案25和第五條狀圖案26并不必需，并且可以省略。
【權(quán)利要求】
1.一種天線裝置，其包括: 印刷電路板；以及 安裝在所述印刷電路板上的電容耦合元件，其中 所述電容稱合元件包括: 襯底，其由介電材料制成；以及 第一和第二電容器，其設(shè)置在所述襯底中， 所述印刷電路板包括: 接地凈空區(qū)域，其限定在所述印刷電路板的一個主表面上，所述電容耦合元件安裝在所述接地凈空區(qū)域上； 主電路區(qū)域，其具有接地圖案； 第一至第三條狀圖案，其設(shè)置在所述接地凈空區(qū)域中；以及 第一和第二饋電線，其從所述主電路區(qū)域向所述接地凈空區(qū)域延長， 所述第一條狀圖案具有與所述電容耦合元件的第一電容器的一個末端連接的一端以及與所述第一饋電線連接的另一端，所述第一條狀圖案沿第一方向從其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第二條狀圖案具有與所述電容耦合元件的第二電容器的一個末端連接的一端以及與所述第二饋電線連接的另一端，所述第二條狀圖案沿與所述第一方向相反的第二方向從其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第三條狀圖案具有與所述電容耦合元件的第一和第二電容器的另一個末端同時連接的一端以及與所述接地圖案連接的另一端，所述第三條狀圖案沿與所述第一和第二方向交叉的第三方向從其所述一端向其所述另一端延伸， 所述電容耦合元件布置成沿與所述第一和第二方向平行的方向具有從所述接地凈空區(qū)域的中心部朝向所述第一方向的偏移，并且 所述第一條狀圖案的長度短于所述第二條狀圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中 所述接地凈空區(qū)域具有基本上矩形的形狀，其具有第一、第二、第三和第四邊線， 所述第一邊線與所述印刷電路板的邊緣對齊， 所述第二和第三邊線基本上與所述第一邊線垂直并且彼此平行， 所述第四邊線與所述第一邊線平行， 當(dāng)從所述電容耦合元件觀察時，所述第二和第三邊線分別位于所述第一和第二方向， 所述第一饋電線從所述第二邊線向所述接地凈空區(qū)域延長，并且 所述第二饋電線從所述第三邊線向所述接地凈空區(qū)域延長。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其中 所述電容耦合元件與所述第一邊線之間的距離短于所述電容耦合元件與所述第四邊線之間的距離，并且 所述第一和第二條狀圖案與所述第一邊線之間的距離短于所述第一和第二條狀圖案與所述第四邊線之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中 所述第一條狀圖案的另一端經(jīng)由第一頻率調(diào)節(jié)元件連接到所述第一饋電線，并且 所述第二條狀圖案的另一端經(jīng)由第二頻率調(diào)節(jié)元件連接到所述第二饋電線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述電容耦合元件還包括第三電容器，其具有與所述第一電容器的所述一個末端連接的一個末端以及與所述第二電容器的所述一個末端連接的另一個末端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的天線裝置，其中 所述印刷電路板還包括在所述印刷電路板的另一個主表面上設(shè)置的第四和第五條狀圖案， 所述第四條狀圖案沿所述第一方向延伸并在平面圖中與所述第一條狀圖案重疊， 所述第五條狀圖案沿所述第二方向延伸并在平面圖中與所述第二條狀圖案重疊，所述第一條狀圖案經(jīng)由穿過所述印刷電路板的第一通孔導(dǎo)體連接到所述第四條狀圖案，并且 所述第二條狀圖案經(jīng)由穿過所述印刷電路板的第二通孔導(dǎo)體連接到所述第五條狀圖案。
7.一種無線通信裝置，其包括: 天線裝置； 連接到所述天線裝置的無線電路部分；以及 控制所述無線電路部分的通信控制部分，其中 所述天線裝置包括: 印刷電路板；以及 安裝在所述印刷電路板上的電容耦合元件， 所述電容稱合元件包括: 襯底，其由介電材料制成；以及 第一和第二電容器，其設(shè)置在所述襯底中， 所述印刷電路板包括: 接地凈空區(qū)域，其限定在所述印刷電路板的一個主表面上，所述電容耦合元件安裝在所述接地凈空區(qū)域上； 主電路區(qū)域，其具有接地圖案； 第一至第三條狀圖案，其設(shè)置在所述接地凈空區(qū)域中；以及 第一和第二饋電線，其從所述主電路區(qū)域向所述接地凈空區(qū)域延長， 所述第一條狀圖案具有與所述電容耦合元件的第一電容器的一個末端連接的一端以及與所述第一饋電線連接的另一端，所述第一條狀圖案沿第一方向從其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第二條狀圖案具有與所述電容耦合元件的第二電容器的一個末端連接的一端以及與所述第二饋電線連接的另一端，所述第二條狀圖案沿與所述第一方向相反的第二方向從其所述一端向其所述另一端延伸， 所述第三條狀圖案具有與所述電容耦合元件的第一和第二電容器的另一個末端同時連接的一端以及與所述接地圖案連接的另一端，所述第三條狀圖案沿與所述第一和第二方向交叉的第三方向從其所述一端向其所述另一端延伸， 所述電容耦合元件布置成沿與所述第一和第二方向平行的方向具有從所述接地凈空區(qū)域的中心部朝向所述第一方向的偏移， 所述第一條狀圖案的長度短于所述第二條狀圖案，并且 所述無線電路部分和所述通信控制部分設(shè)置在所述印刷電路板的主電路區(qū)域中。
【文檔編號】H01Q1/38GK104347935SQ201410382542
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月5日
【發(fā)明者】后藤哲三, 歌川尚明, 鄭永帥 申請人:Tdk株式會社, Tdk大連電子有限公司