天線元件及攜帶式信息終端的製作方法
2023-09-10 01:08:55 4
專利名稱：天線元件及攜帶式信息終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及天線元件及攜帶式信息終端，尤其是涉及攜帶式電話機中採用的天線元件及採用了該天線元件的攜帶式電話機。
由於這些天線元件的阻抗與攜帶式電話機內部的無線發送接收部的阻抗不同，所以在現有的攜帶式電話機中在無線發送接收部與天線元件之間設置著用於對阻抗進行匹配的匹配電路。
這種匹配電路，由線圈及電容器等集中參數元件構成。因此，當從無線發送接收部通過匹配電路向天線元件傳送電氣信號時，存在著在匹配電路中的線圈及電容器內產生損耗因而使電氣信號的傳送效率降低這樣的問題。
進一步，在攜帶式電話機等的電氣通信中，作為傳送信息的電波，採用垂直偏振波。其原因是，在垂直偏振波中電波繞射效應強，所以電波可繞射到建築物的背面側因而即使是該建築物的背後區域也仍能進行電波的發送接收。
雖然為發送這種作為主偏振波的垂直偏振波而將攜帶電話機的天線元件設計成在通話時為大致沿垂直方向延伸，但已知都是使終端平均傾斜60°天頂角使用。因此，存在著在實際通話中主偏振波反轉為水平偏振波的問題。
如上所述，在只沿鉛直方向延伸的天線元件中，在實際通話時很難發送和接收垂直偏振波。特別是，當使用電氣長度為λ/2的整數倍的天線元件時，在實際通話中很難發送接收垂直偏振波。因此，在現有的天線元件中，存在著由於在實際通話中很難發送接收垂直偏振波因而使通話時的增益降低的問題。
因此，本發明，是鑑於如上所述的問題而開發的。
本發明的一個目的是，提供一種電氣信號的損耗少因而效率高的天線元件及攜帶式信息終端。
本發明的另一個目的是，提供一種通話時增益高的天線元件及攜帶式信息終端。
在按這種方式構成的天線元件中，首先，第1天線部分起著現有的匹配電路的作用。該第1天線部分，由於不是用集中參數元件構成，所以在該部分不會產生損耗而使損失減低，因而可以提高天線效率。此外，第2天線部分，沿著與第1天線部分的延伸方向大致正交的方向延伸。因此，可以由第1天線部分及第2天線部分的任何一方發送接收垂直偏振波，而由另一方發送接收水平偏振波。所以，無論將天線元件配置在哪一個方向，都可以發送接收垂直偏振波及水平偏振波，因而可以構成通話時增益提高了的天線元件。
另外，第1天線部分的電氣長度，最好約為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。在這種情況下，第1天線部分，構成為所謂的λ/4天線，因而可以由第1天線部分可靠地發送接收垂直或水平偏振波。
另外，第1天線部分，最好包含從由板狀天線、單極天線、螺旋形天線、曲折線形天線及鋸齒形天線構成的一組天線中選定的至少一種。
另外，第2天線部分，最好包含線狀天線。
另外，線狀天線，最好包含從由單極天線及螺旋形天線構成的一組天線中選定的至少一種。
另外，天線元件，最好還備有表面具有導電性的基板。在基板的表面上，隔著電介體設置著第1天線部分。第2天線部分以從基板延伸的方式設置。
在這種情況下，第1天線部分，隔著電介體設置在基板上，所以，可以縮短通過第1天線部分傳播的電磁波的波長。其結果是，可以縮短第1天線部分的長度，因而能使天線元件小型化。由於第2天線部分以從基板延伸的方式設置，所以能使第2天線部分可靠地發送接收電波而不受基板的影響。
另外，最好將第1天線部分及第2天線部分依次安裝於饋電點。
本發明的攜帶式信息終端，備有本體外殼和天線元件。天線元件，配置在本體外殼的內部，包含沿一個方向延伸形成的第1天線部分、及電氣長度約為(λ/2)×A(A為整數)且與第1天線部分耦合併沿著與第1天線部分的延伸方向大致正交的方向延伸的配置成可從本體外殼伸出的第2天線部分。
在按這種方式構成的攜帶式信息終端中，首先，使第1天線部分起著對第2天線部分與無線發送接收部之間的阻抗進行匹配的作用。該第1天線部分，由於不是用集中參數元件構成，所以能夠防止在該部分的損失。進一步，第2天線部分，沿著與第1天線部分的延伸方向大致正交的方向延伸。因此，可以由第1天線部分及第2天線部分的任何一方發送接收垂直偏振波並由另一方發送接收水平偏振波，而與攜帶式電話機的姿態無關。其結果是，可以構成通話時增益高的攜帶式終端。
進一步，第2天線部分，最好包含電氣長度約為(λ/2)×C(C為整數)的第3天線部分及與第3天線部分耦合且電氣長度約為(λ/2)×D(D為整數)的第4天線部分。在將天線元件從本體外殼拉出時，第3和第4天線部分從本體外殼伸出，在將天線元件收回到本體外殼內時，使第3天線部分從本體外殼伸出而將第4天線部分收回到本體外殼內。
在按這種方式構成的攜帶式信息終端中，當拉出天線元件時，電氣長度約為(λ/2)×C的第3天線部分及電氣長度約為(λ/2)×D的第4天線部分都從本體外殼伸出，所以使伸出的天線的電氣長度為λ/2的整數倍。因此，可以由該天線可靠地發送接收電波。此外，即使在收回時，電氣長度約為(λ/2)×C的第3天線部分仍從本體外殼伸出，因此可以由該天線可靠地發送接收電波。
圖2是表示本發明實施形態1的攜帶式電話機將天線收回後的狀態的圖。
圖3是表示本發明實施形態2的攜帶式電話機的圖。
圖4是表示本發明實施形態3的攜帶式電話機的圖。
圖5是表示本發明實施形態4的攜帶式電話機的圖。
圖6是表示本發明實施形態5的攜帶式電話機的圖。
圖7是表示本發明實施形態6的攜帶式電話機的圖。
圖8是表示本發明實施形態7的攜帶式電話機的圖。
圖9是表示本發明實施形態8的攜帶式電話機的圖。
圖10是從圖9中的箭頭X所示方向看去時的攜帶式電話機的圖。
圖11是為說明本發明的天線元件的特性而示出的史密斯圓圖。
圖12是表示本發明的天線元件的頻率與VSWR(VoltageStanding Wave Radio電壓駐波比)的關係的曲線圖。
圖13是表示現有的攜帶式電話機的圖。
圖14是為說明現有的天線元件的特性而示出的史密斯圓圖。
圖15是表示現有的天線元件的頻率與VSWR的關係的曲線圖。
圖16是為說明本發明的攜帶式電話機與X、Y及Z軸的關係而示出的攜帶式電話機的平面圖。
圖17是從圖16中的箭頭XVII所示方向看去時的攜帶式電話機的側面圖。
圖18是表示測定X-Z面上的輻射方向圖的工序的圖。
圖19是表示測定X-Z面上的輻射方向圖的工序的圖。
圖20是表示測定X-Z面上的輻射方向圖的工序的圖。
圖21是表示與本發明產品有關的X-Z面上的輻射方向圖的曲線圖。
圖22是表示使本發明產品的Z軸相對於鉛直方向傾斜60°的配置狀態下的輻射方向圖的曲線圖。
圖23是表示與現有的攜帶式電話機有關的X-Z面上的輻射方向圖的曲線圖。
圖24是表示使現有的攜帶式電話機的Z軸相對於鉛直方向傾斜60°的配置狀態下的輻射方向圖的曲線圖。用於實施發明的最佳形態以下，參照
本發明的實施形態。
(實施形態1)圖1是表示本發明實施形態1的攜帶式電話機將天線拉出後的狀態的圖。參照圖1，攜帶式電話機1a，具有本體外殼10和天線元件20a。天線元件20a，具有作為沿一個方向延伸形成的第1天線部分的曲折線形天線21、電氣長度約為(λ/2)×A(A為整數)且與曲折線形天線21耦合併沿著與曲折線形天線21的延伸方向大致正交的方向延伸的第2天線部分22、作為支承曲折線形天線21及第2天線部分22的基板的金屬基板11。
金屬基板11，通過在規定的絕緣基板上澱積銅等導電性高的金屬而形成。此外，在絕緣基板上形成的金屬，也可以置換為與銅的導電性近似的金屬。金屬基板11，沿縱向延伸並大致為矩形形狀。將第2天線部分22設置成沿金屬基板11的長邊方向延伸，並將曲折線形天線21設置成沿金屬基板11的短邊方向延伸。金屬基板11，安放在攜帶式電話機的本體外殼10內。
金屬基板11為薄板狀，在其表面上，設置著圖中未示出的無線發送接收部。該無線發送接收部，通過饋電點12與曲折線形天線21連接。
作為第1天線部分的曲折線形天線21，沿金屬基板11的短邊方向、即圖1中的從左側向右側延伸的方向設置。在曲折線形天線21與金屬基板11的表面之間設有空氣層。為了保持曲折線形天線21，也可以在曲折線形天線21與金屬基板11之間設置固體的電介體。曲折線形天線21的一端與饋電點12連接，另一端與第2天線部分22連接。曲折線形天線21的電氣長度為λ/4。也可以使曲折線形天線21的電氣長度為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。
將第2天線部分22設置成使其與曲折線形天線21連接。第2天線部分22，由螺旋形天線22a、絕緣體22b及單極天線22c構成。螺旋形天線22a及單極天線22c，是線狀天線，絕緣體22b介於兩者之間。絕緣體22b，例如由ABS(烷基苯磺酸)樹脂構成。螺旋形天線22a構成第3天線，其電氣長度為λ/2。此外，也可以使螺旋形天線22a的電氣長度為(λ/2)×C(C為整數)。而單極天線22c則構成第4天線部分，其電氣長度為λ/2。也可以使單極天線22c的電氣長度為(λ/2)×D(D為整數)。
在圖1所示的將天線拉出的狀態下，螺旋形天線22a及單極天線22c，從本體外殼10伸出。曲折線形天線21，安放在本體外殼10內。
曲折線形天線21與第2天線部分22，以大致正交的方式延伸，兩者構成L型天線。曲折線形天線21，起著對第2天線部分22與連接於饋電點12的圖中未示出的無線發送接收部之間的阻抗進行匹配的作用。在人們將攜帶式電話機貼在耳部的狀態下，第2天線部分22延伸的方向大致為鉛直方向，第1天線部分延伸的方向大致為水平方向。
圖2是表示本發明實施形態1的攜帶式電話機將天線收回後的狀態的圖。參照圖2，在將天線收回時，單極天線22c及絕緣體22b，收回到本體外殼10內。與此不同，螺旋形天線22a，構成為仍從本體外殼10伸出。這時，螺旋形天線22a，起著所謂的λ/2天線的作用。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1a及天線元件20a中，首先，不需要由集中參數元件構成的匹配電路。其結果是，可以防止在集中參數元件內產生損耗，因而能夠提供效率高的攜帶式電話機及天線元件。
另外，第2天線部分22，沿著與曲折線形天線分21正交的方向延伸。因此，如使攜帶式電話機1a保持為使第2天線部分22沿鉛直方向延伸，則可以由第2天線部分22發送接收垂直偏振波，並由曲折線形天線分21發送接收水平偏振波。與此相反，當使攜帶式電話機1a保持為使第2天線部分22沿水平方向延伸時，可以由第2天線部分22發送接收水平偏振波，並由曲折線形天線分21發送接收垂直偏振波。按照這種方式，無論攜帶式電話機1a的姿態如何，都可以發送接收垂直偏振波及水平偏振波，所以，能夠提高通話時的增益。
進一步，如圖1和圖2所示，即使將天線拉出時、或將天線收回時，都伸出電氣長度為λ/2的天線。因此，無論在天線拉出時和天線收回時，都可以由該天線發送接受電波。
(實施形態2)圖3是表示本發明實施形態2的攜帶式電話機的圖。參照圖3，實施形態2的攜帶式電話機1b，具有天線元件20b。在天線元件20b中，與圖1和圖2所示的天線元件20a的不同點在於，第1天線部分由螺旋形天線23構成。螺旋形天線23的電氣長度約為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1b及天線元件20b中，首先，具有與圖1和圖2所示的實施形態1的攜帶式電話機1a及天線元件20a相同的效果。進一步，通過將螺旋形天線23用作第1天線部分，可以減小第1天線的物理長度，所以能使攜帶式電話機1b小型化。
(實施形態3)圖4是表示本發明實施形態3的攜帶式電話機的圖。參照圖4，本發明實施形態3的攜帶式電話機1c，具有天線元件20c。在天線元件20c中，與圖1和圖2所示的天線元件20a的不同點在於，第1天線部分由鋸齒形天線24構成。鋸齒形天線24的電氣長度約為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1c及天線元件20c中，首先，具有與實施形態1中示出的攜帶式電話機1a及天線元件20a相同的效果。
(實施形態4)圖5是表示本發明實施形態4的攜帶式電話機的圖。參照圖5，本發明實施形態4的攜帶式電話機1d，具有天線元件20d。在天線元件20d中，與圖1和圖2所示的天線元件20a的不同點在於，第1天線部分由板狀天線25構成。板狀天線25，具有短邊和長邊，短邊形成為沿第2天線部分22延伸，長邊形成為沿著與第2天線部分22大致正交的方向延伸。板狀天線25的電氣長度約為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1d及天線元件20d中，首先，具有與圖1和圖2所示的實施形態1的攜帶式電話機1a及天線元件20a相同的效果。進一步，通過將板狀天線25用作第1天線部分，可以使第1天線部分內的電流的流動分散。因此，能夠防止第1天線的增益惡化。
(實施形態5)圖6是表示本發明實施形態5的攜帶式電話機的圖。參照圖6，本發明實施形態5的攜帶式電話機1e，具有天線元件20e。天線元件20e，具有第1天線部分26。與圖1和圖2所示的天線元件20a的不同點在於，第1天線部分26由曲折線形天線26a及板狀天線26b構成。曲折線形天線26a，配置在第1天線部分26的兩端，並將板狀天線26b大致配置在中央部。第1天線部分26的電氣長度約為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1e及天線元件20e中，首先，具有與圖1和圖2所示的實施形態1的攜帶式電話機1a及天線元件20a相同的效果。進一步，在第1天線部分26中，通過將板狀天線26b配置在電流分布最大的第1天線部分26的中央，可以進一步減低當手指位於第1天線部分26上時的增益的惡化。
(實施形態6)圖7是表示本發明實施形態6的攜帶式電話機的圖。參照圖7，本發明實施形態6的攜帶式電話機1a，具有天線元件20f。作為天線元件20f的第1天線部分的曲折線形天線21，配置在電介體31上。電介體31，由介質損耗角正切(tanδ)小並具有高的介電常數的例如陶瓷系列材料(介電常數7～100)、聚四氟乙烯(介電常數2.1)、聚乙烯纖維等樹脂系列材料(介電常數3.3)構成。將曲折形天21纏繞在電介體31上，但也可以將曲折線形天線21嵌λ到電介體31內。另外，也可以在電介體31上配置圖3所示的螺旋形天線23、圖4所示的鋸齒形天線24、圖5所示的板狀天線25、圖6所示的將曲折線形天線26a和板狀天線26b耦合連接的第1天線部分26。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1a及天線元件20f中，首先，具有與圖1和圖2所示的攜帶式電話機1a及天線元件20f相同的效果。進一步，由於將曲折線形天線21安裝在具有高的介電常數的電介體31上，所以能夠縮短通過曲折線形天線21傳播的電波的波長。其結果是，可以減小曲折線形天線21的尺寸，並能減小金屬基板11的尺寸、進而可以減小攜帶式電話機1f的尺寸。
(實施形態7)圖8是表示本發明實施形態7的攜帶式電話機的圖。參照圖8，本發明實施形態7的攜帶式電話機1g，具有天線元件20g。在天線元件20g中，將電介體31配置在作為第1天線部分的螺旋形天線23內。電介體31，按芯狀配置在構成線圈的螺旋形天線23的中央。電介體31，沿著螺旋形天線23的延伸方向延伸。作為構成電介體31的材料，可以採用與構成圖7所示電介體31的材料相同的材料。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1g及天線元件20g中，也具有與圖7所示攜帶式電話機1f及天線元件20f相同的效果。
(實施形態8)圖9是表示本發明實施形態8的攜帶式電話機的圖。圖10是從圖9中的箭頭X所示方向看去時的攜帶式電話機的圖。參照圖9，攜帶式電話機1h，具有天線元件20h。天線元件20h，具有作為第1天線部分的曲折線形天線21.該曲折線形天線21，在饋電點12附近，靠近金屬基板11表面設置，但隨著遠離饋電點12而沿離開金屬基板11的方向延伸。即，金屬基板11與曲折線形天線21的距離，在饋電點12附近較小，而在曲折線形天線21與單極天線22c的連接部分較大。因此，曲折線形天線21，形成為使其沿離開金屬基板11的方向延伸。
參照圖10，在金屬基板11的表面上設置著饋電點12。將曲折線形天線21設置成使其與饋電點12連接。曲折線形天線21的一端，與饋電點12連接，另一端與單極天線22c連接。曲折線形天線21，沿離開金屬基板11的表面的方向延伸。設在曲折線形天線21的端部的單極天線22c，形成為使其與曲折線形天線21垂直地延伸。單極天線22c與金屬基板11的距離，大於圖1和圖2所示的單極天線22a與金屬基板11的距離。即，在本實施形態8的天線元件20h中，金屬基板11與第2天線部分22的距離較大。
在按上述方式構成的攜帶式電話機1h及天線元件20h中，具有與圖1和圖2所示的實施形態1的攜帶式電話機1a及天線元件20h相同的效果。進一步，通過使曲折線形天線21以立體的形式折曲，可以具有無論攜帶式電話機的姿態如何都能提高增益的效果。
以下，說明本發明的具體實施例。
首先，在如圖1所示的天線元件20h中，設金屬基板11的長邊長度W1為0.85λ、短邊長度W2為0.2λ。此外，設曲折線形天線21的橫向長度L1為0.15λ、縱向長度L2為0.05λ。因此，曲折線形天線21的電氣長度為0.25λ。另外，設單極天線22c的電氣長度為λ/2，並設螺旋轉形天線22a的電氣長度為λ/2。從饋電點12對上述試樣入射頻率為1.5GHz～2.5GHz的電波，並檢查了天線元件20a的阻抗特性(史密斯圓圖及VSWR)。在表1中示出特定點上的阻抗和VSWR。
表1
圖11中示出史密斯圓圖。圖12中示出VSWR與頻率的關係。從圖11中示出的史密斯圓圖可以看出，在本發明的天線元件中，阻抗的軌跡集中在史密斯圓圖的中心點附近，並且反射係數小。特別是，還可以看出，由於點101～104位於中心點附近，所以在該區域內反射係數特別小。此外，從圖12可以看出，VSWR為2以下的區域，是頻率為1.95GHz以上、2.12GHz以下的區域。進一步，帶寬比為3.4％。在本說明書中，所謂「帶寬比」，是指VSWR為2以下的區域內的帶寬比，帶寬比根據下式求得。
帶寬比＝(VSWR為2的頻率最大值-VSWR為2的頻率最小值)/2.0GHz另外，之所以評價VSWR為2以下的區域內的天線特性，是因為通常在某個頻率(頻帶)上進行信息通信時一般以使該頻帶上的天線的VSWR為2以下為基準進行設計。
接著，對現有產品的史密斯圓圖及頻率與VSWR的關係進行了檢查。圖13是表示現有的攜帶式電話機的圖。參照圖13，現有的攜帶式電話機，從圖1所示的本發明的攜帶式電話機中去掉了曲折線形天線21。即，在金屬基板11上設置饋電點12，並將單極天線22c直接與該饋電點12連接。金屬基板11、單極天線22c及螺旋形天線22a的尺寸，與採用了表1所示數據的天線元件相同。從饋電點12對這種攜帶式電話機1z的天線元件20z入射頻率為1.5GHz～2.5GHz的電波，並求出了天線元件20z的阻抗特性(史密斯圓圖及VSWR)。在表2中示出特定點上的阻抗和VSWR。
表2
圖14中示出史密斯圓圖。圖15中示出VSWR與頻率的關係。
從圖14可以看出，在現有的天線元件中，在幾乎全部區域上，阻抗的軌跡都遠離史密斯圓圖的中心點，並且反射係數很大。特別是，在頻率高的區域上，反射係數大。此外，從圖15可以看出，不存在VSWR為2以下的區域。
因此，可以看出，在現有的天線元件中，如將匹配電路去掉，則不存在可以作為信息通信使用的頻帶。
然後，將本發明的天線元件與現有的天線元件的輻射特性進行了比較。首先，圖16是為說明本發明的攜帶式電話機與X、Y及Z軸的關係而示出的攜帶式電話機的平面圖。如圖16所示，準備好本發明的攜帶示電話機1a。該攜帶示電話機1a，具有本體外殼10。在本體外殼10的表面設有保護窗42，液晶板位於該保護窗42的裡面。在本體外殼10的中央部，設置著多功能開關46及操作鍵45。在本體外殼10的下部，設置著翻蓋47。
將第2天線部分22設置成使其從本體外殼10的前端部伸出。第2天線部分22，由螺旋形天線22a、絕緣體22b及單極天線22c構成。另外，將天線元件20a設在本體外殼10的內部。將構成天線元件20a的第2天線部分22設置成從本體外殼10伸出。第2天線部分22，由螺旋形天線22a、絕緣體22b、及單極天線22c構成。天線元件20a，具有與圖1所示的天線元件20a相同的結構，將金屬基板11、饋電點12、曲折線形天線21設置在本體外殼10內。
第2天線部分22延伸的方向為+Z方向。而圖16的從右到左的方向為+Y方向。此外，從紙面的表面側到背面的方向為+X方向。
圖17是從圖16中的箭頭XVII所示方向看去時的攜帶式電話機的側面圖。參照圖17，將電池49安裝在攜帶式電話機1a的本體外殼10內。在本體外殼10的表面安裝顯露出液晶板的保護窗42。電池49安裝在本體外殼10的背面。從保護窗42到第2天線部分22的方向為+Z方向。從保護窗42到本體外殼10的背面的方向為+X方向。從紙面的表面到背面的方向為+Y方向。
圖18～圖20，是表示測定X-Z面上的輻射方向圖的工序的圖。首先，參照圖18，將圖16和圖17所示的攜帶式電話機1a放置在旋轉臺150上。這時，放置成使第2天線部分22延伸的方向即+Z方向、及+X方向與箭頭140所示的鉛直方向大致正交。因此，+Y方向與箭頭140所示的鉛直方向大致平行。旋轉臺150可以沿箭頭R所示方向轉動。
在上述的將攜帶式電話機1a放置在旋轉臺150上的狀態下，根據來自無線發送接收部的規定輸出通過天線元件20a發射出頻率為1.95GHz的電波。另外，這時，使旋轉臺150沿箭頭R所示方向轉動。由此，即可從天線元件20a發射出如箭頭151所示的電波。由測定用天線160測定該電波的電場強度，並求得與該電波有關的方向如箭頭V所示的垂直偏振波和方向如箭頭H所示的水平偏振波的電場強度。
參照圖19，將單極天線170放置在旋轉臺150上。在該單極天線170中，在中央部設置饋電點171，饋電點171，與同軸電纜172連接。同軸電纜172，與規定的無線發送接收部連接。單極天線170，與箭頭140所示的鉛直方向大致平行地延伸。一邊使旋轉臺150沿箭頭R所示方向轉動，一邊對單極天線170供給與無線發送接收部對圖18所示的天線元件20a供給的輸出相同的輸出，從而從單極天線170發射出如箭頭152所示的頻率為1.95GHz的電波。由此，即可從單極天線170發射出如箭頭152所示的電波。該電波是方向如箭頭V所示的垂直偏振波。由測定用天線160測定了該電波的電場強度。
參照圖20，將單極天線170放置在旋轉臺150上。單極天線170，配置成與箭頭140所示的鉛直方向大致正交地延伸。在單極天線170的中心設置饋電點171，饋電點171，與同軸電纜172連接。一邊使旋轉臺150沿箭頭R所示方向轉動，一邊對單極天線170供給與無線發送接收部對圖18所示的天線元件20a供給的輸出相同的輸出，從而從單極天線170發射出如箭頭153所示的頻率為1.95GHz的電波。該電波是方向如箭頭H所示的水平偏振波。由測定用天線160求得該電波的電場強度。
根據在圖18～圖20所示工序中求得的數據，求出本發明的天線元件輻射方向圖。其結果示於圖21。
在圖21中，實線301，表示與圖19所示工序中從單極天線170發射出的垂直偏振波電場強度對應的從圖18所示天線元件20a發射出的電波的垂直偏振波分量的增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自天線元件20a的垂直偏振波電場強度/來自單極天線170的垂直偏振波電場強度)虛線302，表示與圖20所示工序中從單極天線170發射出的水平偏振波電場強度對應的從圖18所示天線元件20a發射出的電波的水平偏振波分量的增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自天線元件20a的水平偏振波電場強度/來自單極天線170的水平偏振波電場強度)從圖21可以看出，在本發明的天線元件20a中，垂直偏振波的增益，大於水平偏振波的增益。圖21～圖24中的1個分度表示10dB。此外，圖21中的橫軸即X軸上的點，是在使圖16和圖17中示出的X軸朝向測定用天線160的方向的狀態下的增益點，縱軸即Z軸上的點，是在使圖16和圖17中示出的Z軸朝向測定用天線160的方向的狀態下的增益點。
另外，在將垂直偏振波及水平偏振波的增益(XPR(crosspolarrization ratio交叉偏振比)＝6dB)平均化而求得平均增益時，平均增益為-4.56dBd。而增益的峰值為-0.86dBd。
接著，在圖18所示的工序中，將攜帶式電話機1a在旋轉臺150上放置成使Z軸(第2天線部分22延伸的方向)與箭頭140所示的鉛直方向大致成60°角。在這種狀態下，在使圖18所示的旋轉臺150沿箭頭R轉動的同時，從無線發送接收部對天線元件20a供給規定的輸出從而發射出電波。人們在用攜帶式電話機進行通信時，即當按壓攜帶式電話機的按鍵時，通常都是使天線的延伸方向與鉛直方向成60°角。在這種狀態下，在使旋轉臺150沿箭頭R轉動的同時，從無線發送接收部對天線元件20a供給與圖18所示工序相同的輸出從而發射出頻率為1.95GHz的電波。由測定用天線160測定了該電波的垂直偏振波分量及水平偏振波分量的電場強度。
在圖22中示出使Z軸相對於鉛直方向傾斜60°的配置狀態下的輻射方向圖。在圖22中，實線311，表示與圖19所示工序中測定出的垂直偏振波電場強度對應的從使Z軸相對於鉛直方向傾斜60°後的天線元件20a發射出的電波的垂直偏振波分量的強度增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自傾斜60°後的天線元件20a的垂直偏振波電場強度/來自單極天線170的垂直偏振波電場強度)虛線312，表示與圖20所示工序中測定出的水平偏振波的強度對應的從使Z軸相對於鉛直方向傾斜60°後的天線元件20a發射出的電波的水平偏振波分量的電場強度增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自傾斜60°後的天線元件20a的水平偏振波電場強度/來自單極天線170的水平偏振波電場強度)從圖22可以看出，使天線元件的Z軸相對於鉛直方向傾斜60°後的狀態、即通常的攜帶式電話機通話狀態的垂直偏振波及水平偏振波的增益都增大了。此外，當從圖22求得垂直偏振波分量及水平偏振波分量的平均增益(XPR＝6dB)時，平均增益為-4.27dBd，是良好的值。增益的峰值為-2.82dBd。
由此可知，對本發明產品來說，將攜帶式電話機保持在任何狀態下，都可以提高通話增益。
接著，按照與圖18所示工序相同的工序，將圖13所示的具有現有的天線元件20z的攜帶式電話機1z放置在旋轉臺150上，使Z軸和X軸朝向水平方向，並使Y軸與鉛直方向平行。在該狀態下，一邊使旋轉臺沿箭頭R所示方向轉動一邊通過天線元件20z發射出頻率為1.95GHz的電波。這時，對天線元件20z供給與無線發送接收部對天線元件20a供給的輸出相同的輸出。由測定用天線160測定了所發射的該電波的垂直偏振波分量及水平偏振波分量。在圖23中示出與這種現有的天線有關的輻射方向圖。在圖23中，實線321，表示與圖19所示工序中測定出的垂直偏振波電場強度對應的按照圖18所示工序從天線元件20z發射出的電波的垂直偏振波分量的電場強度增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自天線元件20z的垂直偏振波電場強度/來自單極天線170的垂直偏振波電場強度)虛線322，表示與圖20所示工序中測定出的水平偏振波電場強度對應的按照圖18所示工序從天線元件20z發射出的電波的水平偏振波分量的電場強度增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自天線元件20z的水平偏振波電場強度/來自單極天線170的水平偏振波電場強度)從圖23可以看出，水平偏振波分量的增益及垂直偏振波分量的增益都減小了。當從圖23求得平均增益時，平均增益為-4.74dBd。增益的峰值為-1.13dBd。
進一步，將攜帶式電話機1z在旋轉臺150上放置成使攜帶式電話機1z的Z軸(螺旋形天線22a及單極天線22c延伸的方向)與箭頭140所示的鉛直方向大致成60°角。在這種狀態下，一邊使旋轉臺150沿箭頭R所示方向轉動，一邊根據規定的輸出從天線元件20z發射出頻率為1.95GHz的電波。由測定用天線160對該電波測定了垂直偏振波分量及水平偏振波分量的電場強度。在圖24中示出按如上所述方式配置成使Z軸與鉛直方向成60°角後的天線元件的輻射方向圖。
在圖24中，實線331，表示與圖19所示工序中測定出的垂直偏振波電場強度對應的從使Z軸相對於鉛直方向傾斜60°後的天線元件20z發射出的電波的電場強度增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自傾斜60°後的天線元件20z的垂直偏振波電場強度/來自單極天線170的垂直偏振波電場強度)虛線332，表示與圖20所示工序中測定出的水平偏振波的強度對應的從使Z軸相對於鉛直方向傾斜60°後的天線元件20z發射出的電波的水平偏振波分量的電場強度增益。該增益根據下式算出。
(增益)＝20×log10(來自傾斜60°後的天線元件20z的水平偏振波電場強度/來自單極天線170的水平偏振波電場強度)從圖24可以看出，在現有的產品中，垂直偏振波及水平偏振波的增益，都小於本發明的產品。此外，當從圖24求得平均增益時，平均增益為-5.64dBd。增益的峰值為-3.04dBd。
從以上的結果可知，按照本發明，在天線元件中不設置匹配電路，所以，不僅減少了該匹配電路中的損失，而且在水平偏振波及垂直偏振波兩種分量的發送接收上都能提高通話時的增益。產業上的可應用性本發明的天線元件，可以應用於攜帶式電話機及具有通信功能的個人計算機等攜帶式信息終端、一般無線電設備、特殊無線電設備等領域。
權利要求
1.一種天線元件，備有沿一個方向延伸形成的第1天線部分(21、23、24、25、26)、及電氣長度約為(λ/2)×A(A為整數)且與上述第1天線部分(21、23、24、25、26)耦合併沿著與第上述1天線部分(21、23、24、25、26)的延伸方向大致正交的方向延伸的第2天線部分(22)。
2.根據權利要求1所述的天線元件，其特徵在於上述第1天線部分(21、23、24、25、26)，電氣長度約為(λ/4)+(λ/2)×B(B為整數)。
3.根據權利要求1所述的天線元件，其特徵在於上述第1天線部分(21、23、24、25、26)，包含從由板狀天線(25、26b)、單極天線、螺旋形天線(23)、曲折線形天線(21、26a)及鋸齒形天線(24)構成的一組天線中選定的至少一種。
4.根據權利要求1所述的天線元件，其特徵在於上述第2天線部分(22)，包含線狀天線(22a、22c)。
5.根據權利要求4所述的天線元件，其特徵在於上述線狀天線(22a、22c)，包含從由單極天線(22c)及螺旋形天線(22a)構成的一組天線中選定的至少一種。
6.根據權利要求1所述的天線元件，其特徵在於還備有表面具有導電性的基板(11)，在上述基板(11)的表面上，隔著電介體(31)設置著第1天線部分(21、23、24、25、26)，上述第2天線部分(22)以從上述基板(11)延伸的方式設置。
7.根據權利要求1所述的天線元件，其特徵在於將上述第1天線部分(21、23、24、25、26)及第2天線部分(22)依次安裝於饋電點(12)。
8.一種攜帶式信息終端，備有本體外殼(10)和天線元件(20a～20h)，上述天線元件(20a～20h)，配置在上述本體外殼(10)的內部，包含沿一個方向延伸形成的第1天線部分(21、23、24、25、26)、及電氣長度約為(λ/2)×A(A為整數)且與上述第1天線部分(21、23、24、25、26)耦合併沿著與上述第1天線部分(21、23、24、25、26)的延伸方向大致正交的方向延伸的配置成可從上述本體外殼(10)伸出的第2天線部分(22)。
9.根據權利要求8所述的攜帶式信息終端，其特徵在於上述第2天線部分(22)，包含電氣長度約為(λ/2)×C(C為整數)的第3天線部分(22a)及與上述第3天線部分(22a)耦合且電氣長度約為(λ/2)×D(D為整數)的第4天線部分(22c)，在將上述天線元件(20a～20h)從本體外殼(10)拉出時，上述第3和第4天線部分(22a、22c)從上述本體外殼(10)伸出，在將上述天線元件(20a～20h)收回到本體外殼(10)內時，使上述第3天線部分(20a)從上述本體外殼(10)伸出而將第4天線部分(20c)收回到上述本體外殼(10)內。
全文摘要
攜帶式電話機1a,備有本體外殼(10)和天線元件(20a)。天線元件(20a),配置在本體外殼(10)的內部,包含作為沿一個方向延伸形成的第1天線部分的曲折線形天線(21)、及電氣長度約為(λ/2)×A(A為整數)且與曲折線形天線(21)耦合併沿著與曲折線形天線(21)的延伸方向大致正交的方向延伸的配置成可從本體外殼(10)伸出的第2天線部分(22)。
文檔編號H01Q1/38GK1367943SQ00811135
公開日2002年9月4日 申請日期2000年6月1日 優先權日2000年6月1日
發明者東海林英明, 今西康人, 深澤徹, 大嶺裕幸 申請人:三菱電機株式會社