無線通信用天線以及無線通信裝置的製作方法

2023-05-11 00:41:46

專利名稱：無線通信用天線以及無線通信裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及在近距離進行信號(電磁波)傳送的無線通信用天線以及無線通信裝置。
背景技術：
以往，已知有用分別形成諧振器的多枚基板進行信號傳送的信號傳送裝置。例如，在專利文獻1，公開了分別在不同的基板上構成諧振器，使這些諧振器相互間電磁耦合，構成2級濾波器進行信號傳送的技術。專利文獻I :日本特開2008-67012號公報一般來說，在使用諧振器的無線通信用天線中，由天線輻射的電磁波成分中有傳送到遠方的成分和只在天線附近傳播的成分。這時，傳送到遠方的成分的強度與離天線的距離r成反比地衰減，只在附近傳播的成分的強度與離天線的距離r的2次方或3次方成反比地衰減。另一方面，為了實現高速下的無線通信，加大信號的頻帶寬度是有利的。這時，為了使用寬頻帶的信號，必須避免與已經存在的無線通信系統的頻率及頻帶寬度的幹涉(電波法的限制)。如上所述在從天線輻射出的電磁波的成分中有傳播到遠方的成分，但例如在進行從數毫米到數釐米程度的近距離中的無線通信的情況下，必須使得天線的輻射功率為極限地小，以極力減小傳送到遠方的成分。在不違反電波法的程度使用微弱的發送功率的情況下，頻率和頻帶寬度沒有限制，可以實現在近距離上的高速無線通信。在專利文獻I中記載的已有的諧振器結構中，在實現了近距離的高速無線通信的同時防止向遠方傳播的信號(電磁波)的洩漏是困難的。

發明內容
本發明是鑑於這些問題而作出的，其目的是提供一種能夠防止向遠方傳播的信號(電磁波)的洩漏的無線通信用天線以及無線通信裝置。本發明的無線通信用天線具備第I和第2諧振器，分別具有開路端，相互並列配置，以使相互的開路端相互間對置；以及將相互對置的開路端相互間加以連接的電容器。本發明的無線通信裝置具備進行信號發送的第I天線；以及接收從第I天線發送的信號的第2天線，第I天線用上述本發明的無線通信用天線構成。又，第I天線還具有進行信號的接收的功能，同時第2天線還具有進行信號的發送的功能，在第I天線與第2天線間進行雙向信號收發信的情況下，也可以用上述本發明的無線通信用天線分別構成第I天線和第2天線。本發明的無線通信用天線或無線通信裝置中，相互並列配置第I與第2諧振器使各自的開路端相互間對置，同時對置的開路端相互間通過電容器連接，藉助於此，在基本諧振模式(諧振頻率最低的最低次諧振模式)下，第I與第2諧振器中流動的電流的方向相互逆向(形成差動的諧振模式)。因此，在基本諧振模式下，第I和第2諧振器中流動的電流相互抵消，向遠方的輻射功率變小。
本發明的無線通信用天線中，第I及第2諧振器可以由例如使用導體線路的線路型諧振器構成。電容器能夠用在第I以及第2諧振器的開路端側形成的導體構成的電極圖案形成。又，也可以由與第I和第2諧振器不同部件的電容元件構成電容器。又，本發明的無線通信用天線中，也可以以兩端形成開路端的第I半波長諧振器(1/2波長諧振器)構成第I諧振器，以兩端形成開路端的第2半波長諧振器構成第2諧振器。在這種情況下，以第I電容器和第2電容器構成電容器，將第I電容器連接於第I諧振器的一開路端和第2諧振器的一開路端，將第2電容器連接於第I諧振器的另一開路端和第2諧振器的另一開路端。在以半波長諧振器構成第I和第2諧振器的情況下，最好是例如在第I半波長諧振器中相對於諧振中心位置僅離開規定距離的位置上連接信號源的一端，同時將信號源的另一端接地。又，可以在第I半波長諧振器中相對於諧振中心位置僅離開規定距離的位置上連接信號源的一端，在第2半波長諧振器的諧振中心位置上連接信號源的另一端。又，在本發明的無線通信用天線中，也可以由一端形成開路端而另一端形成短路端的第I四分之一波長諧振器(1/4波長諧振器)構成第I諧振器，由一端形成開路端而另一端形成短路端的第2四分之一波長諧振器構成第2諧振器。在這種情況下，最好是例如在相對於第I四分之一波長諧振器的短路端僅離開規定距離的位置上連接信號源的一端，同時將信號源的另一端接地。又，本發明的無線通信用天線或無線通信裝置中，所謂「信號傳送」，不限於模擬信號或數位訊號等的發送/接收那樣的信號傳送，也包含功率的功率發送/功率接收那樣的功率傳送。根據本發明的無線通信用天線或無線通信裝置，相互並列配置第I與第2諧振器以使其相互的開路端相互間對置，同時通過電容器連接對置的開路端相互間，因此可以得到在第I和第2諧振器中流動的電流的方向相互逆向的基本諧振模式。這樣，在基本諧振模式下，在第I和第2諧振器中流動的電流相互抵消，在遠方的輻射功率小，所以對於與基本諧振模式對應的頻帶的信號傳送，能夠防止向遠方的信號(電磁波)洩漏。


圖I是表示本發明第I實施方式的無線通信用天線的基本結構的電路圖。圖2是表示圖I所示的無線通信用天線的基本諧振模式中的電荷分布與電流矢量的狀態的說明圖。圖3(A)是表示圖I所示的無線通信用天線的基本諧振模式中的第I諧振器的電場分布和電流矢量的狀態的說明圖；(B)是表示基本共振模式中的第2諧振器的電場分布以及電流矢量的狀態的說明圖。圖4是表示圖I所示的無線通信用天線的諧振器的激勵方法的第I例的結構圖。圖5是表示圖I所示的無線通信用天線的諧振器的激勵方法的第I例諧振器的第2激勵方法的結構圖。圖6是表示圖I所示的無線通信用天線的具體的結構例的俯視圖。圖7是表示模擬圖6所示的具體的結構例的基本諧振模式中的電流矢量的狀態的結果的特性圖。圖8是表示使用圖I所示的無線通信用天線的無線通信裝置的一個例子的立體圖。圖9是表示圖8所示的無線通信裝置的導體圖案的構造的俯視圖。
圖10是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第I變形例的俯視圖。圖11是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第2變形例的俯視圖。圖12是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第3變形例的俯視圖。圖13是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第4變形例的俯視圖。圖14是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第5變形例的俯視圖。圖15是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第6變形例的俯視圖。圖16是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第7變形例的俯視圖。圖17是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第8變形例的俯視圖。圖18是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第9變形例的俯視圖。圖19是表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第10變形例的俯視圖。圖20是表示本發明第2實施方式的無線通信用天線的基本結構的電路圖。圖21是表示圖20所示的無線通信用天線的基本諧振模式的電荷分布以及電流矢量的狀態的說明圖。圖22是表示圖20所示的無線通信用天線的諧振器的激勵方法的結構圖。圖23是表示圖20所示的無線通信用天線的具體結構的俯視圖。符號說明I 第I天線2 第2天線3 發送電路4 接收電路5 第I電介質基板6 第2電介質基板11 第I半波長諧振器12 第2半波長諧振器13 信號源14 第2連接線15 第I連接線16 中心線17 僅離開距離x0的位置18 接地電極20 第I電容器21 第I電容電極2IA —端部22 第2電容電極22A 一端部
22B第I連接導體30第2電容器31第1電容電極3IA另一端部
32第2電容電極32A另一端部32B第2連接導體33第I電容電極34第2電容電極41第I晶片電容42第2晶片電容51第I四分之一波長諧振器52第2四分之一波長諧振器56短路端的位置57僅離開距離x0的位置i電流
具體實施例方式以下參照附圖對本發明的實施方式進行詳細說明。第I實施方式無線通信用天線的基本結構圖I表示本發明第I實施方式的無線通信用天線的基本結構。該無線通信用天線具備第I半波長諧振器11 (第I諧振器)、第2半波長諧振器12 (第2諧振器)、第I電容器20、第2電容器30。第I半波長諧振器11與第2半波長諧振器12分別使兩端為開路端，相互並列配置(例如在同一平面內平行配置或在上下方向上平行配置)使相互的開路端相互間對置。第I電容器20和第2電容器30連接於第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12的相互對置的開路端相互之間。更具體地說，第I電容器20連接於相互對置的第I半波長諧振器11的一開路端和第2半波長諧振器12的一開路端。第I電容器20的第I電容電極21連接於第I半波長諧振器11的一開路端。第I電容器20的第2電容電極22連接於第2半波長諧振器12的一開路端。又，第2電容器30連接於相互對置的第I半波長諧振器11的另一開路端和第2半波長諧振器12的另一開路端。第2電容器30的第I電容電極31連接於第I半波長諧振器I的另一開路端。第2電容器30的第2電容電極32連接於第2半波長諧振器12的
另一開路端。無線通信用天線的基本動作和作用圖2表示該無線通信用天線的基本諧振模式(諧振頻率最低的最低次諧振模式)中的電荷分布和電流矢量的狀態。圖3(A)表示基本諧振模式中的第I半波長諧振器11的電場E的分布和電流矢量(i)的狀態，圖3 (B)表示基本諧振模式中的第2半波長諧振器12的電場分布和電流矢量的狀態。該無線通信用天線中，第I和第2半波長諧振器11、12相互並列配置(平行配置)以使相互的開路端相互間對置，同時對置的開路端相互間通過第I和第2電容器20、30加以連接，藉助於此，在基本諧振模式中，形成圖3(A)、(B)所示的電場強度分布。即，假如使第I電容器20的電 容Cintl與第2電容器30的電容Cint2相同，則以諧振器的物理中心線16為諧振中心(0電位)，在第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12中電場分布相互逆相位。因此，在基本諧振模式中，在第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12中，如同2所示，流動的電流i的方向相互逆向(形成差動的諧振模式)。因此，在基本諧振模式下，在第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12中，相互流動的電流相互抵消，在遠方的輻射功率變小。因此，對於與基本諧振模式對應的頻帶的信號傳送，能夠防止向遠方的信號(電磁波)洩漏。一般來說，在使用諧振器的無線通信用天線中，由天線輻射的電磁波的成分中，有能達到遠方的傳播成分和只能達到天線附近的成分。傳播到遠方的成分作為能量輻射到外部，不會返回輸入諧振器，因此形成損失(輻射損失)。另一方面，只傳播到附近的成分的能量不輻射到外部，在諧振器附近的空間作為電抗能量積蓄。因此，即使是傳送到遠方的成分的輻射功率為0的情況下，使2個無線通信天線相互間靠近時，由於有隻在附近傳送的成分，以此使構成2個無線通信用天線的各個諧振器相互間電磁耦合，進行電抗耦合。這種情況下，在構成2個無線通信用天線的各諧振器間，只在附近傳播的成分產生的能量交換開始發生，形成共鳴狀態，形成混合諧振模式，不同的諧振器間(2個無線通信用天線之間)的信號傳送變得可能。藉助於此，將例如圖I所示的無線通信用天線看作耦合器(coupler)，使用2個圖I所示的結構的無線通信用天線，相互靠近時，使得輻射功率極力變小，可以實現只利用電抗耦合進行傳送的無線通信裝置。因此，可避免與已有的無線通信系統的頻率和頻帶寬度的幹涉，又可實現近距離的高速無線通信。與信號源的連接方法(諧振器的激勵方法)圖4是表示圖I所示的無線通信用天線的諧振器的激勵方法的第I例。該第I例中，第I半波長諧振器11中，在相對於諧振中心位置僅離開規定的距離xO的位置17上連接信號源13的一端(第I連接線15)，同時信號源13的另一端(第2連接線14)接地。又，第I電容器20的電容Cintl與第2電容器30的電容Cint2也相同時，諧振器的物理的中心線16變成諧振中心(0電位)。在這種情況下，在離中心線16僅距離xO的位置17上連接信號源13的一端。圖5表示諧振器的激勵方法的第2例。該第2例中，第I半波長諧振器11中，在相對於諧振中心位置僅離開規定距離xO的位置17上連接信號源13的一端(第I連接線15)，同時在第2半波長諧振器12的諧振中心位置上連接信號源13的另一端(第2連接線14)。又，第I電容器20的電容Cintl與第2電容器30的電容Cint2相同時，諧振器的物理的中心線16變成諧振中心(0電位)。在這種情況下，在離中心線16僅距離xO的位置17上連接信號源13的一端，在中心線16的位置上連接信號源13的另一端。圖4與圖5的距離X 0設定為能夠實現第I半波長諧振器11與信號源13的匹配(阻抗匹配)的值。距離xO越小，則第I半波長諧振器11與信號源13的耦合也越小。
無線通信用天線的具體的結構例圖6(A)、(B)表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構例。例如，在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面上形成圖6(A)、(B)所示圖案的導體。例如，在電介質基板的上表面形成圖6(A)的導體圖案，在底面上形成圖6(B)的導體圖案。圖6(A)的導體圖案是在中心部有構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案，在該第I導體線路圖案的兩端(開路端)上分別使第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案形成為半圓狀。圖6(B)的導體圖案也是相同結構，在中心部有構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案，在該第2導體線路圖案的兩端(開路端)使第I電容器20的第2電容電極22的電 極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案分別形成為半圓狀。圖7表示模擬圖6(A)、(B)所示的具體的結構例的基本諧振模式下的電流矢量的狀態的結果。如圖7所示，可知在第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12中，流動的電流的方向相互逆向。無線通信裝置的結構例在構築無線通信系統的情況下，為了防止向遠方洩漏電磁波，也可以至少用圖I所示的無線通信用天線構成發送側的天線。在兩個天線相互間進行雙向通信的情況下，也可以分別用圖I所示的無線通信用天線構成2個天線。在這裡，表示使用實質上相同結構的2個天線的無線通信裝置的例子。圖8表示使用圖I所示的無線通信用天線的無線通信裝置的一個例子。該無線通信裝置具備第I天線I、第2天線2。第I天線I具有平板狀的第I電介質基板5。第2天線2具有平板狀的第2電介質基板6。通信時,第I電介質基板5與第2電介質基板6空開間隔d (例如從數毫米到數釐米)相互對置配置。第I電介質基板5的相互對置(也可以說是相互對向)的第I面(上表面)和第2面(底面)上形成圖9 (A)、(B)所示的圖案的導體。第2電介質基板6的相互對置的第I面(上表面)和第2面(底面)上也形成相同圖案的導體。更具體地說，在第I電介質基板5的上表面形成圖9(A)的導體圖案，在底面形成圖9(B)的導體圖案。在第2電介質基板6的上表面形成圖9(B)的導體圖案，在底面形成圖9(A)的導體圖案。圖9(A)的導體圖案與圖6(A)的導體圖案一樣，在中心部具有構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案，在該第I導體線路圖案的兩端(開路端)上，第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案分別形成為半圓狀。作為圖9(A)的導體圖案，還形成作為連接例如信號源13 (圖4)的一端用的第I連接線15的線路圖案。作為第I連接線15的線路圖案的一端，連接於中心部的第I導體線路圖案。又，最好是如上所述將作為第I連接線15的線路圖案的一端連接於離開構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案的中心位置僅距離xO的位置上，以實現第I半波長諧振器11與信號源13的阻抗匹配。圖9(B)的導體圖案與圖6(B)的導體圖案相同，在中心部具有構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案，在該第2導體線路圖案的兩端(開路端)上使第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案分別形成為半圓狀。作為圖9(B)的導體圖案，還形成作為連接例如信號源13 (圖4)的另一端用的第2連接線14的線路圖案和作為接地電極18的電極圖案。成為第2連接線14的線路圖案的一端連接於中心部的第2導體線路圖案。還有，成為第2連接線14的線路圖案的一端最好是連接於構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案的中心位置。該無線通信裝置可以例如以第I天線I作為發送天線，使第2天線2作為進行從第I天線I發送的信號的接收的接收天線進行工作。又，可以將第I天線I和第2天線2雙方作為收發信天線使用，在第I天線I和第2天線2之間進行雙向信號的收發信。無線通信 用天線的具體結構的變形例圖10表示圖I所示的無線通信用天線的具體結構的第I變形例。該第I變形例是在例如平板狀的電介質基板的一個面內形成圖10所示的圖案的導體的變形例。如圖10所示，在同一平面內，構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案和構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案並列形成。在第I導體線路圖案的兩端(開路端)部分，在與第2導體線路圖案對置的一側分別形成第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案。這些電極圖案相對於第I導體線路圖案形成為臺階狀。在構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案的兩端(開路端)部分，在與第I導體線路圖案對置的一側分別形成第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案。這些電極圖案相對於第2導體線路圖案形成為臺階狀。圖10的結構例中，在同一平面內，第I電容電極21的電極圖案與第2電容電極22的電極圖案空開規定間隔對置，以此形成第I電容器20。又，在同一平面內，第I電容電極31的電極圖案與第2電容電極32的電極圖案空開規定間隔對置，以此形成第2電容器30。圖11表示第2變形例。該第2變形例與圖10的結構例相同，是例如在形成平板狀的電介質基板的I個面內形成圖11所示的圖案的導體的變形例。該第2變形例的基本的結構與圖10的結構例相同，但構成第I電容器20與第2電容器30的電極圖案的形狀不同。該第2變形例中使第I電容電極21的電極圖案和第2電容電極22的電極圖案分別形成木梳形，空開規定間隔，使木梳狀的線路部分交互對置，以此形成作為叉指型的線路結構的第2電容器30。同樣，使第I電容電極31的電極圖案和第2電容電極32的電極圖案分別形成木梳形，空開規定間隔，使木梳狀的線路部分交互對置，以此形成作為叉指型的線路結構的第2電容器30。該第2變形例中，使構成第I電容器20與第2電容器30的電極圖案形成叉指型的線路結構，以此增加對置電容，可以形成更大的電容。藉助於此，可以謀求天線整體的小型化。圖12表示第3變形例。該第3變形例與圖10的結構一樣，例如在平板狀的電介質基板的一個面內並列形成構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案和構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案。該第3變形例與圖10的結構例不同的是，不是用導體的電極圖案，而是用與第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12不同部件的電容元件構成第I電容器20和第2電容器30。具體地說，在相互對置的第I半波長諧振器11(第I導體線路圖案)的一開路端和第2半波長諧振器12 (第2導體線路圖案)的一開路端上，連接作為第I電容器20的第I晶片電容41。又，在相互對置的第I半波長諧振器11 (第I導體線路圖案)的另一開路端和第2半波長諧振器12 (第2導體線路圖案)的另一開路端上連接作為第2電容器30的第2晶片電容42。該第3變形例中，用電容元件而不是導體的電極圖案構成第I電容器20與第2電容器30，因此，與例如圖10的結構例相比，可以形成更大的電容，可以謀求天線整體的小型化。圖13 (A) (C)表示第4變形例。在例如平板狀的電介質基板的相互對置的2個面上形成圖13(A)、(B)所示的圖案的導體。圖13(C)表示將圖13(A)、(B)所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖13(B)的導體圖案，在底面形成圖13(A)的導體圖案。作為圖13(A)的導體圖案，使構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案和構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案並列形成。作為圖13(B)的導體圖案，在與相互對置的第I半波長諧振器11 (第I導體線路圖案)的一開路端和第2半波長諧振器12 (第2導體線路圖案)的一開路端對應的位置上形成第I電容電極33的電極圖案。藉助於此，電介質基板的相互對置的2個面之間形成第I電容器20。又，與相互對置的第I半波長諧振器11 (第I導體線路圖案)的另一開路端和第2半波長諧振器12 (第2導體線路圖案)的另一開路端對應的位置上形成第2電容電極34的電極圖案。藉助於 此，在電介質基板的相互對置的兩個面之間形成第2電容器30，根據該第4變形例，則在兩個對置的面之間形成電容，因此，與例如圖10的結構例的那樣在一個面內形成電容器的情況相比，能夠形成更大的電容，可以謀求天線整體的小型化。圖14(A) (C)表示第5變形例。例如，在平板狀的電介質基板的相互對置的兩個面上形成圖14(A)、⑶所示的圖案的導體。圖14(C)表示將圖14(A)、⑶所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖14(B)的導體圖案，在底面形成圖14(A)的導體圖案。作為圖14(A)的導體圖案，形成構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案，在該第2導體線路圖案的兩端(開路端)部分，第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案整體上形成C字形狀。作為圖14(B)的導體圖案，形成構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案，在該第I導體線路圖案的兩端(開路端)部分，第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案作為整體與圖14(A)的導體圖案形成左右對稱的C字形。根據該第5變形例，由於在2個對置的面之間形成電容，與例如圖10的結構例那樣在I個面內形成電容器的情況相比，能夠形成更大的電容，可以謀求天線整體的小型化。圖15(A) (C)表示第6變形例。例如，在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面內形成圖15(A)、(B)所示的圖案的導體。圖15(C)表示將圖15(A)、(B)所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖15(B)的導體圖案，在底面形成圖15(A)的導體圖案。作為圖15(A)的導體圖案，形成構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案，在該第2導體線路圖案的兩端(開路端)部分，第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案整體形成I字形狀。作為圖15(B)的導體圖案，形成構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案，在該第I導體線路圖案的兩端(開路端)部分，第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案作為整體形成I字形狀。根據該第6變形例，由於在2個對置的面之間形成電容，與例如圖10的結構例那樣的在I個面內形成電容器的情況相比，能夠形成更大的電容，可以謀求天線整體的小型化。圖16(A) (C)表示第7變形例。例如在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面形成圖16(A)、⑶所示的圖案的導體。圖16(C)表示將圖16(A)、⑶所示那樣的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖16(B)的導體圖案，在底面形成圖16(A)的導體圖案。作為圖16(A)的導體圖案，形成構成第2半波長諧振器12的蜿蜒曲折(meander)結構的第2導體線路圖案，在該蜿蜒曲折結構的第2導體線路圖案的兩端(開路端)部分上，形成第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案。作為圖16(B)的導體圖案，形成構成第I半波長諧振器11的蜿蜒曲折結構的第I導體線路圖案，在該蜿蜒曲折結構的第I導體線路圖案的兩端(開路端)部分上，形成第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案。根據該第7變形例，由於在2個對置的面之間形成電容，與例如圖10的結構例那樣在的I個面內形成電容器的情況相比，能夠形成更大的電容，可以謀求作為天線整體的小型化。又，如果根據該第7變形例，由於將第I和第2線路圖案形成為蜿蜒曲折結構，不僅在第I半波長諧振器11與第2半波長諧振器12之間流動的電流i的方向相互逆向，而且各個諧振器內流動的電流i的方向也相互逆向。因此，與將第I及第2導體線路圖案形成單純的直線狀的情況相比，第I及第2半波長諧振器11、12中流動的電流i能夠更有效地相互抵消，遠方的輻射功率變得更小。圖17(A) (C)表示第8變形例。例如，在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面形成圖17(A)、(B)所示的圖案的導體。圖17(C)表示將圖17(A)、(B)所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖17(B)的導體圖案，在底面形成圖17(A)的導體圖案。該第8變形例與上述第7變形例相同，構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案與構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案形成為蜿蜒曲折結構。該第8變形例與上述第7變形例不同的是，第I電容器20和第2電容器30不用導體的電極圖案構成，而用與第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12不同部件的電容元件構成。具體地說，作為第I電容器20的第I晶片電容41連接於第I半波長諧振器11的一開路端(第I導體線路圖案的一端部21A)與第2半波長諧振器12的一開路端(第2導體線路圖案的一端部22A)。第2導體線路圖案的一端部22A通過貫通電介質基板的第I連接導體22B連接於第I晶片電容41。又，作為第2電容器30的第2晶片電容42連接於第I半波長諧振器11的另一開路端(第I導體線路圖案的另一端部31A)和第2半波長諧振器12的另一開路端(第2導體線路圖案的另一端部32A)。第2導體線路圖案的另一端部32A通過貫通電介質基板的第2連接導體32B連接於第2晶片電容42。該第8變形例中，不是用導體的電極圖案構成第I電容器20和第2電容器30，而由電容元件構成，因此，與例如上述第7變形例相比，能夠以小面積形成更大的電容。 圖18(A) (C)表示第9變形例。例如在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面形成圖18⑷、(B)所示的圖案的導體。圖18(C)表示將圖18⑷、(B)所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖18(B)的導體圖案，在底面形成圖18(A)的導體圖案。作為圖18(A)的導體圖案，形成構成第2半波長諧振器12的螺旋形結構的第2導體線路圖案，在該螺旋形結構的第2導體線路圖案的兩端(開路端)部分，形成第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案和第2電容器30的第2電容電極32的電極圖案。作為圖18(B)的導體圖案，形成構成第I半波長諧振器11的螺旋形結構的第I導體線路圖案，在該螺旋形結構的第I導體線路圖案的兩端(開路端)部分，形成第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案和第2電容器30的第I電容電極31的電極圖案。根據該第9變形例，由於在2個對置的面之間形成電容，因此，與例如圖10的結構例那樣在一個面內形成電容器的情況相比，可以形成更大的電容，可以謀求天線整體的小型化。又，根據該第9變形例，由於使第I和第2導體線路圖案形成螺旋形結構，不僅第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器間流動的電流i的方向相互逆向，而且各諧振器內流動的電流i的方向部分相互逆向。因此，與使第I和第2導體線路圖案成單純直線狀的情況相比，第I和第2半波長諧振器11、12中的電流i更有效地相互抵消，在遠方的輻射功率變得更小。 圖19(A) (C)表示第10變形例。例如，在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面形成圖19⑷、(B)所示的圖案的導體。圖19(C)表示將圖19⑷、(B)所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖19(B)的導體圖案，在底面形成圖19(A)的導體圖案。該變形例10和上述第9變形例一樣，構成第I半波長諧振器11的第I導體線路圖案和構成第2半波長諧振器12的第2導體線路圖案形成螺旋狀結構。該第10變形例與上述第9變形例不同的是，不用導體的電極圖案構成第I電容器20與第2電容器30，而用與第I半波長諧振器11和第2半波長諧振器12不同部件的電容元件構成。具體地說，作為第I電容器20的第I晶片電容41連接於第I半波長諧振器11的一開路端(第I導體線路圖案的一端部21A)和第2半波長諧振器12的一開路端(第2導體線路圖案的一端部22A)。第2導體線路圖案的一端部22A通過貫通電介質基板的第I連接導體22B連接於第I晶片電容41。又，作為第2電容器30的第2晶片電容42連接於第I半波長諧振器11的另一開路端(第I導體線路圖案的另一端部31A)和第2半波長諧振器12的另一開路端(第2導體線路圖案的另一端部32A)。第2導體線路圖案的另一端部32A通過貫通電介質基板的第2連接導體32B連接於第2晶片電容42。該變形例10不以導體的電極圖案構成第I電容器20和第2電容器30，而以電容元件構成，因此，與例如上述變形例9相比，可以以小面積形成更大的電容。第2實施方式下面對本發明第2實施方式的無線通信用天線進行說明。又，對與上述第I實施方式的無線通信用天線實質上相同的結構部分賦予相同的符號，並適當省略其說明。無線通信用天線的基本結構圖20表示本發明第2實施方式的無線通信用天線的基本結構。該無線通信用天線具備第I四分之一波長諧振器51 (第I諧振器)、第2四分之一波長諧振器52 (第2諧振器)、以及第I電容器20。第I四分之一波長諧振器51和第2四分之一波長諧振器52分別使一端形成為開路端，另一端形成短路端，相互平行配置第I四分之一波長諧振器51和第2四分之一波長諧振器52以使相互的開路端相互間對置並且同時相互的短路端相互間對置。第I電容器20與第I四分之一波長諧振器51和第2四分之一波長諧振器52的相互對置的開路端相互間連接。第I電容器20的第I電容電極21連接於第I四分之一波長諧振器51的開路端。第I電容器20的第2電容電極22連接於第2四分之一波長諧振器52的開路端。無線通信用天線的基本動作和作用本實施方式的無線通信用天線的結構是對上述第I實施方式的無線通信用天線用諧振時為O電位的部分(若使得第I電容器20的電容Cint與第2電容器30的電容Cint2相同時，則為諧振器的物理中心線16)對半分割的結構。基本上可以得到與上述第I實施方式的無線通信用天線相同的作用 效果。圖21表示在該無線通信用天線的基本諧振模式(諧振頻率最低的最低次諧振模式)的電荷分布和電流矢量的狀態。該無線通信用天線中，第I和第2四分之一波長諧振器51、52相互平行配置以使得相互的開路端相互間對置，同時對置的開路端相互間通過第I電容器20連接，藉助於此，在基本諧振模式中，在第I四分之一波長諧振器51與第2四分之一波長諧振器52中電場分布為相互反相位。因此，基本諧振模式中，在第I四分之一波長諧振器51和第2四分之一波長諧 振器52中，如圖21所示，流動的電流i的方向相互逆向(形成差動的諧振模式)。藉助於此，基本諧振模式中，第I四分之一波長諧振器51和第2四分之一波長諧振器52中流動的電流相互抵消，遠方的輻射功率變小。因此，對於與基本諧振模式對應的頻帶的信號傳送，能夠防止向遠方洩漏(電磁波)信號。本實施方式的無線通信用天線也與上述第I實施方式的無線通信用天線一樣看成耦合器(coupler)時，使用2個圖20所示的結構的無線通信用天線，相互接近時使輻射功率極力變小，可以實現只通過電抗耦合進行傳送的無線通信裝置。從而能夠避免和已有的無線通信系統的頻率和頻帶寬度發生幹涉，又可以實現近距離的高速無線通信。與信號源的連接方法(諧振器的激勵方法)圖22是表示圖20所示的無線通信用天線的諧振器的激勵方法的一個例子。該第I例中，第I四分之一波長諧振器51中在相對於短路端的位置56僅離開規定距離xO的位置57上連接信號源13的一端(第I連接線15)，同時信號源13的另一端(第2連接線)接地。又，也可以將信號源13的另一端(第2連接線14)連接於例如第2四分之一波長諧振器52的短路端。圖22中的距離xO設定為使第I四分之一波長諧振器51與信號源13能夠實現匹配(阻抗匹配)的值。距離xO變得越小，第I四分之一諧振器51和信號源13的耦合也越小。無線通信用天線的具體的結構例本實施方式的無線通信用天線的結構基本上是將上述第I實施方式的無線通信用天線對半分割的結構，作為具體的結構例，只要採用將圖6和圖10 圖19所示的上述第I實施方式的各具體的結構例的結構對半分割的結構即可。例如在將圖15所示的結構例對半分割時，得到圖23所示那樣的結構。例如，在平板狀的電介質基板的相互對置的2個面形成圖23(A)、⑶所示的圖案的導體。圖23(C)表示將圖23(A)、⑶所示的導體圖案重疊(使其對置)的狀態。例如，在電介質基板的上表面形成圖23(B)的導體圖案，在底面形成圖23(A)的導體圖案。作為圖26(B)的導體圖案，形成構成第I四分之一諧振器51的第I導體線路圖案，在該第I導體線路圖案的一端(開路端)部分形成第I電容器20的第I電容電極21的電極圖案。作為圖23(A)的導體圖案，形成構成第2四分之一諧振器52的第2導體線路圖案，在該第2導體線路圖案的一端(開路端)部分形成第I電容器20的第2電容電極22的電極圖案。藉助於此，在電介質基板的相互對置的2個面之間形成第I電容器20。其他實施方式
本發明不限於上述各實施方式，可以有各種變形實施方式。例如，上述各實施方式的無線通信用天線不僅進行模擬信號或數位訊號等的發送/接收用的信號傳送，還可以作為用來進行功率的功率發送/功率接收的功率傳送裝置使用。
又，上述各實施方式中，對電介質基板上形成導體線路圖案構成的諧振器的結構例進行了說明，但是也可以利用例如電氣長度為半波長或四分之一波長的集中常數元件構成諧振器。又，在上述各實施方式中，對在電介質基板的上表面或底面的至少一個面上形成導體圖案的結構例進行了說明，但是也可以使電介質基板為例如多層基板，在其內層上形成導體圖案。
權利要求
1.一種無線通信用天線，其中，具備第I和第2諧振器，分別具有開路端，相互並列配置以使相互的所述開路端相互間對置；以及電容器，將相互對置的所述開路端相互間加以連接。
2.權利要求I所述的無線通信用天線，其中，所述第I和第2諧振器以流動的電流方向相互逆向的諧振模式進行信號傳輸。
3.權利要求I所述的無線通信用天線，其中，所述第I和第2諧振器由採用導體線路的線路型諧振器構成，所述電容器由在所述第I和第2諧振器的開路端側形成的導體構成的電極圖案形成。
4.權利要求I所述的無線通信用天線，其中，所述電容器是與所述第I和第2諧振器不同部件的電容元件。
5.權利要求I 4中的任一項所述的無線通信用天線，其中，所述第I諧振器是兩端為開路端的第I半波長諧振器，所述第2諧振器是兩端為開路端的第2半波長諧振器，所述電容器由第I電容器和第2電容器構成，所述第I電容器連接於所述第I半波長諧振器的一開路端與所述第2半波長諧振器的一開路端，所述第2電容器連接於所述第I半波長諧振器的另一開路端與所述第2半波長諧振器的另一開路端。
6.權利要求5所述的無線通信用天線，其中，在所述第I半波長諧振器中相對於諧振中心位置僅離開規定的距離的位置上連接信號源的一端，同時所述信號源的另一端接地。
7.權利要求5所述的無線通信用天線，其中，在所述第I半波長諧振器中相對於諧振中心位置僅離開規定的距離的位置上連接信號源的一端，同時在所述第2半波長諧振器的諧振中心位置連接所述信號源的另一端。
8.權利要求I 4中的任一項所述的無線通信用天線，其中，所述第I諧振器是一端為開路端、另一端為短路端的第I四分之一波長諧振器，所述第2諧振器是一端為開路端、另一端為短路端的第2四分之一波長諧振器。
9.權利要求8所述的無線通信用天線，其中，在僅離開所述第I四分之一波長諧振器的短路端規定距離的位置上連接信號源的一端，同時所述信號源的另一端接地。
10.一種無線通信裝置，其中，具備第1天線，進行信號發送；以及第2天線，接收所述第I天線發送的信號，所述第I天線具備第I和第2諧振器，分別具有開路端，相互並列配置以使相互的所述開路端相互間對置；以及電容器，將相互對置的所述開路端相互間加以連接。
11.權利要求10所述的無線通信裝置，其中，所述第I天線還具有接收信號的功能，同時所述第2天線還具有發送信號的功能，使得在所述第I天線與所述第2天線之間雙向地進行信號的收發信， 所述第I天線與所述第2天線分別具備 第I和第2諧振器，分別具有開路端，並列配置以使相互的所述開路端相互間對置；以 及 電容器，將相互對置的所述開路端相互間加以連接。
全文摘要
本發明提供能夠防止信號(電磁波)向遠方洩漏的無線通信用天線以及無線通信用通信裝置。其中，相互並列配置(平行配置)第1諧振器(第1半波長諧振器(11))和第2諧振器(第2半波長諧振器(12))以使相互的開路端相互間對置，同時通過電容器(20、30)將對置的開路端相互間加以連接。利用這種結構，可以得到在第1和第2諧振器中流動的電流的方向相互逆向的基本諧振模式。由此，在基本諧振模式中，第1和第2諧振器中流動的電流相互抵消，使向遠方的輻射功率變小，因此，能夠防止在與基本諧振模式對應的頻帶的信號傳送中發生信號(電磁波)洩漏到遠方的情況。
文檔編號H01Q23/00GK102623807SQ201110461910
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者福永達也 申請人:Tdk株式會社