CN1167171C - 天线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的天线装置在基板(301)上设置用于发送或接收电磁波的天线单元(302)，在基板(301)上以天线单元(302)为共同中心均匀间隔设置寄生天线单元(303)至(306)在天线单元(303)至(306)中的每个天线单元的一端和所述基板之间并联设置的开关单元(307)至(310)和电容(311)至(314)，并且断开开关单元(307)至(310)中的一个开关单元并接通所有其余的开关单元。这样，本发明就提供了具有方向性切换能力的小型高增益天线装置。

Description

天线装置
技术领域
本发明涉及一种具有方向性切换能力的天线装置，用于在无线电通信系统中的通信终端装置和基站装置等。
背景技术
在无线电通信中，希望电磁波辐射聚集在特定的方向上，一种实现这一目标的天线是八木天线。八木天线是一种通过在1/2波长偶极子天线位置附近放置的导体杆的长度来控制方向性(辐射方向)的天线。
此种天线利用了辐射方向的如下性质，即：如果放置在作为辐射器的天线单元位置附近的寄生导体杆短于1/2波长，辐射方向将倾向该导体杆；而如果该导体杆长于1/2波长，辐射方向将倾向该导体杆的反方向。
以下，将方向性指向自身的天线单元称作“引向器”，将方向性指向其相反方向的天线单元称作“反射器”。将用于表示方向性锐度的量度称作“增益”。
这里，在无线电通信中，有许多需要切换方向性的场合，例如为了最大程度减小无线电传播方向随传输环境而变化的多径现象。作为一种具有方向性切换能力的装置，已经提出了使用多个由反射器、辐射器和引向器这3个单元组成的八木天线阵列的装置。
此处，通过将引向器和反射器设置在相对于辐射器的对称位置上而形成的方向性获得的增益，能够比仅使用引向器或反射器形成的方向性具有的增益高。
图1A和图1B示出了方向性可以变化90度的传统天线装置的结构。
如图1A和图1B所示，传统天线装置由下述部分构成：基板1，4个由在水平面上按90度间隔分布并在基板1上以1/4波长的间隔放置的反射器2、辐射器3和引向器4这3个单元组成的阵列，插入在每个天线阵列的辐射器3的输出端的开关电路，以及切换开关电路4的连接/断开的切换电路5。以1/4波长设置各天线单元的原因是，若天线单元间隔小于1/4波长，则由于互耦合会减小阻抗。
如图2中的方向性图所示，上述的传统天线装置通过改变切换电路5实现了90度的方向性切换。
然而，传统天线装置需要数目与要切换方向性的数目相同的具体约1/4波长的天线单元间隔的八木天线阵列，这引起了增大装置体积的问题。
而且，传统天线装置具有插入到每个辐射器输出端的开关电路，这将引起因这些开关电路的损耗而减小天线增益的另一个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化、高增益的具有方向性切换能力的天线装置。
为了实现上述目的，本发明在基板上放置发射/接收电磁波的第一天线单元和寄生的第二天线单元，将一个开关部插入在第二天线单元的一端和基板之间，通过连接或断开该开关部可以将第二天线单元用作反射器或引向器。
本发明提供一种天线装置，包括：安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电容，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
本发明还提供一种天线装置，包括：安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电感，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
本发明还提供一种具有天线装置的通信终端装置，所述天线装置包括：安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电容，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
本发明还提供一种具有天线装置的通信终端装置，所述天线装置包括：安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电感，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
本发明还提供一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元和寄生的第二天线单元、在所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置的一个开关电路和电容、以及接通或断开所述开关电路。
本发明还提供一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上相对于所述第一天线单元对称设置两个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电容、以及断开其中一个所述开关电路并接通另一个所述开关电路。
本发明还提供一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上以所述第一天线单元为共同中心设置偶数个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电容、以及断开其中一个所述开关电路并接通所有其余的所述开关电路。
本发明还提供一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元和寄生的第二天线单元、在所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电感、以及接通或断开所述开关电路。
本发明还提供一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上相对于所述第一天线单元对称设置两个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电感、以及接通其中一个所述开关电路并断开另一个所述开关电路。
本发明还提供一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上以所述第一天线单元为共同中心设置偶数个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电感、以及接通其中一个所述开关电路并断开所有其余的所述开关电路。
附图说明
通过参照附图以及下面的说明，将更全面地了解本发明的上述和其它目的及特征，其中以实例方式示出了一个例子。附图中：
图1A是传统天线装置的结构的示意图；
图1B是传统天线装置的结构的示意图；
图2是传统天线装置的方向性图；
图3是本发明第一实施例的天线装置的第一结构的示意图；
图4是本发明第一实施例的天线装置的一例开关电路的结构的示意图；
图5是本发明第一实施例的天线装置的方向性图；
图6是本发明第一实施例的天线装置的印刷电路板的底视图；
图7是本发明第一实施例的天线装置的第二结构的示意图；
图8是本发明第二实施例的天线装置的第一结构的示意图；
图9是本发明第二实施例的天线装置的方向性图；
图10是本发明第二实施例的天线装置的第二结构的示意图；
图11是本发明第三实施例的天线装置的第一结构的示意图；
图12是本发明第三实施例的天线装置的第二结构的示意图；
图13是本发明第三实施例的天线装置的方向性图；
图14是本发明第四实施例的天线装置的开关电路的内部结构的示意图；
图15是本发明第五实施例的天线装置的开关电路的内部结构的示意图；
图16是本发明第六实施例的天线装置的开关电路的内部结构的示意图；
图17是本发明第七实施例的天线装置的开关电路的内部结构的示意图；
图18是本发明第八实施例的天线装置的辐射器的第一结构的示意图；
图19是本发明第八实施例的天线装置的辐射器的第二结构的示意图；
图20是本发明第九实施例的天线装置的辐射器的第一结构的示意图；
图21是本发明第九实施例的天线装置的辐射器的第二结构的示意图；
图22是本发明第九实施例的天线装置的辐射器的第三结构的示意图；
图23是本发明第九实施例的天线装置的辐射器的第四结构的示意图；
图24是本发明第十实施例的天线装置的电感的第一结构的示意图；
图25是本发明第十实施例的天线装置的电感的第二结构的示意图；
图26是本发明第十一实施例的天线装置的电容的第一结构的示意图；
图27是本发明第十一实施例的天线装置的电容的第二结构的示意图；
图28A是本发明第十二实施例的天线装置的基板的顶视图；
图28B是本发明第十二实施例的天线装置的基板的正截面图；
图29是本发明第十三实施例的天线装置的结构的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图，说明本发明的实施例。
(第一实施例)
图3是本发明第一实施例的天线装置的结构的示意图。
如图3所示，本实施例的天线装置包括：在基板101上的用作辐射器的天线单元102和寄生天线单元103、开关电路104以及并联在天线单元103的一端和基板101之间的电容105。电容105的插入允许在即使天线单元之间的距离比约1/4波长的其传统长度窄的情况下，也能够将该天线单元用作反射器。
图4是本发明第一实施例的天线装置的开关电路104的内部结构的示意图。
如图4所示，开关电路104主要包括开关111、二极管元件112、扼流电感113和电容114以及电容115。开关电路104通过关闭开关111以经扼流电感113施加一个偏置电压，来导通二极管元件112，并且通过打开开关111切断二极管电压112的偏置，来断开二极管元件112。
插入扼流电感113是为了在电源侧产生高阻抗，以防止天线的高频成份进入电源侧。插入电容114是为了防止当在开关111关闭的情况下经扼流电感113施加电压以导通二极管元件112时有电流流入天线侧。插入电容115是为了短路从天线进入的高频成份，以免高频成份进入电源侧。
这里，当开关电路104导通时，如果天线单元103与基板101形成电连接，并且如果天线单元103比用作辐射器的天线单元102稍长，则天线单元103用作反射器。另一方面，当开关电路104断开时，如果电容105的设置使天线单元103和电容105产生的阻抗的相位比天线单元102的阻抗相位滞后，则天线单元103用作引向器。
图5是表示图3中天线装置的特定例的在开关电路104断开时在2GHz下的方向性实际测量值的方向性图，其中圆形基板101的直径约为75mm，天线单元102的长度约为34.5mm，天线单元103的长度约为37mm，在天线单元102和天线单元103之间的距离约为1/8波长，电容105的电容值约为2pF。
如图5所示，当开关电路104断开时，最大辐射方向朝向天线单元103。另一方面，当开关电路104导通时，最大辐射方向朝向天线单元102。
因此，本实施例提供了在放置在辐射器附近的寄生天线单元的一端和基板之间并联的开关电路和电容，通过导通/断开该开关电路使寄生天线单元用作反射器或引向器，并且即使在天线单元之间的距离为1/4波长或更小的情况下，也可以将寄生天线单元用作反射器。因此，可以实现能够沿2个方向切换方向性的小型天线装置。此外，由于没有在辐射器的输出端设置开关电路，所以在没有此开关电路引起的损耗情况下，本实施例提供了高增益的天线装置。
这里，还能够使用印刷电路板作为基板，并在印刷电路板的背面安装开关电路104和电容105。这便于按照一般制造过程来制造天线，并提供在特性方面具有高再现性的天线。
此外，如图6中的天线装置的印刷电路板的底视图中所示，还能够使用1/4波长的传输线116来替代扼流电感113，以使1/4波长传输线116的电源侧和基板之间通过电容115对高频短路，并使1/4波长传输线116的另一侧开路，因此降低对电源侧的影响。
这就可以解决在约2GHz的频段下的扼流电感的问题—即电感与其额定值不匹配使得不可能获得足够的阻抗，并且即使在高频频段下也可以获得足够的阻抗。
图7是使用电感106而不是电容105的图3中天线装置的结构的示意图。
在图7的场合下，当开关电路104导通时，天线单元103与基板101形成电连接，天线单元103用作引向器。当开关电路104断开时，电感106加入，天线单元103用作反射器。
这样，本实施例能够将寄生天线单元用作反射器或引向器，并且在即使天线单元之间的距离为1/4波长或更小的情况下，也能够将寄生天线单元用作反射器。因此，可以实现能够沿2个方向切换方向性的小型天线装置。此外，由于没有在辐射器的输出端设置开关电路，所以在没有此开关电路引起的损耗情况下，本实施例提供了高增益的天线装置。
(第二实施例)
第二实施例是为天线装置构建3个天线单元的实施例，它提供了增益比第一实施例的天线装置增益高的天线装置。
图8示出第二实施例的天线装置的结构。
图8是第二实施例的天线装置的结构的示意图。
如图8所示，本实施例的天线装置包括：位于基板201上表面中央的用作辐射器的天线单元202、直线排列并且与天线单元202之间的距离分别为1/4波长或更小的用作反射器或引向器的天线单元203和204。本实施例的天线装置设置了分别在每个天线单元203和204的一端和基板201之间并联的开关电路205和206以及电容207和208。
这里，当开关电路205导通时，如果天线单元203与基板201形成电连接，并且如果天线单元203比用作辐射器的天线单元202稍长，则天线单元203用作反射器。另一方面，当开关电路205断开时，如果电容207的设置使天线单元203和电容207产生的阻抗的相位比天线单元102的阻抗相位滞后，则天线单元203用作引向器。同样，当开关电路206导通时，天线单元204用作反射器；而当开关电路206断开时，天线单元204用作引向器。
即，通过导通开关电路205或开关电路206中的一个开关电路并且断开另一个开关电路，可以将天线单元203或天线单元204中的一个天线单元用作引向器，而将另一个天线单元用作反射器。
图9是表示图8中天线装置的特定例的在开关电路205断开而开关电路206导通时在2GHz下的方向性实际测量值的方向性图，其中圆形基板201的直径约为75mm，天线单元202的长度约为34.5mm，天线单元203和204的长度约为37mm，在天线单元202和天线单元203之间的距离以及在天线单元202和天线单元204之间的距离约为1/8波长，电容207和208的电容值约为2.7pF。
如图9所示，当开关电路205断开且开关电路206导通时，最大辐射方向朝向天线单元203。另一方面，当开关电路205导通且开关电路206断开时，最大辐射方向朝向天线单元204。
因此，本实施例设置了分别在相对于位于中央的辐射器对称放置的两个寄生天线单元中每一个寄生天线单元的一端和基板之间并联的开关电路和电容，通过导通/断开各开关电路以使一个开关电路导通而使另一个开关电路断开，将两个寄生天线单元中的一个寄生天线单元用作反射器，将另一个寄生天线单元用作引向器，这样就可以实现增益比第一实施例的天线装置增益高的天线装置。
由此，按照图8，通过同时导通/断开两个开关电路205和206，将两个天线单元203和204均用作反射器或引向器，这样就能够将此天线装置用作水平面上的全向天线，而不用执行复杂的切换操作。
与图8中的天线装置相对照，图10示出采用电感209和210来替代电容207和208的天线装置的结构。
在图10中，当开关电路205导通时，天线单元203与基板201形成电连接，天线单元203用作引向器。当开关电路205断开时，电感209加入，天线单元203用作反射器。同样，当开关电路206导通时，天线单元204与基板201形成电连接，天线单元204用作引向器。当开关电路206断开时，天线单元204与基板201隔离，电感210加入，天线单元204用作反射器。
即，在图10中所示的天线装置中，通过导通开关电路205和开关电路206中的一个开关电路并且断开另一个开关电路，可以将天线单元203和天线单元204中的一个天线单元用作引向器，而将另一个天线单元用作反射器。因此，正如图8所示的天线装置一样，也实现了增益比第一实施例的天线装置增益高的天线装置。
按照图10，通过同时导通/断开两个开关电路205和206，将两个天线单元203和204均用作反射器或引向器，这样就能够将此天线装置用作水平面上的全向天线，而不用执行复杂的切换操作。
(第三实施例)
第三实施例是为天线装置构建5个天线单元的实施例，它实现了具有90度的方向性切换能力的小型高增益天线装置。
图11是第三实施例的天线装置的结构的示意图。
如图11所示，本实施例的天线装置包括：位于基板301上表面中央的用作辐射器的天线单元302、共心排列并且与天线单元302之间的距离分别为1/4波长或更小的用作反射器或引向器的天线单元303至306。本实施例的天线装置设置了分别在每个天线单元303至306的一端和基板301之间并联的开关电路307至310以及电容311至314。
这里，当开关电路307导通时，如果天线单元303与基板301形成电连接，并且如果天线单元303比用作辐射器的天线单元302稍长，则天线单元303用作反射器。另一方面，当开关电路307断开时，如果电容311的设置使天线单元303和电容311产生的阻抗的相位比天线单元302的阻抗相位滞后，则天线单元303用作引向器。
同样，当开关电路308导通时，天线单元304用作反射器；而当开关电路308断开时，天线单元304用作引向器。此外，当开关电路309导通时，天线单元305用作反射器；而当开关电路309断开时，天线单元305用作引向器。此外，当开关电路310导通时，天线单元306用作反射器；而当开关电路310断开时，天线单元306用作引向器。
即，通过导通/关断各开关电路以使开关电路307至310中的一个开关电路导通并且其余开关电路断开，可以将寄生天线单元中的一个寄生天线单元用作引向器，而将其余寄生天线单元用作反射器。这就可以实现能够将方向性沿4个方向切换90度的比传统装置小的天线装置。
由此，按照图11，通过同时导通或断开所有开关电路307至310，将所有天线单元303至306均用作反射器或引向器，这样就能够将此天线装置用作水平面上的全向天线，而不用执行复杂的切换操作。
与图11中的天线装置相对照，图12示出采用电感315至318来替代电容311至314的天线装置的结构。
在图12的天线装置中，当开关电路307导通时，天线单元303与基板301形成电连接，天线单元303用作引向器。当开关电路307断开时，电感315加入，天线单元303用作反射器。
同样，当开关电路308导通时，天线单元304用作引向器。当开关电路308断开时，天线单元304用作反射器。此外，当开关电路309导通时，天线单元305用作引向器。当开关电路309断开时，天线单元305用作反射器。此外，当开关电路310导通时，天线单元306用作引向器。当开关电路310断开时，天线单元306用作反射器。
图13是表示图12中天线装置的特定例的在开关电路307导通而开关电路308至310断开时在2GHz下的方向性实际测量值的方向性图，其中圆形基板301的直径约为75mm，天线单元302的长度约为34.5mm，天线单元303至306的长度约为34mm，所构成的电感314至318的线距离约为1mm且在一端短路时分布常数约为24mm。
如图13所示，当开关电路307导通且开关电路308至310断开时，最大辐射方向朝向天线单元303。同样，当开关电路308导通且开关电路307、309和310断开时，最大辐射方向朝向天线单元304。当开关电路309导通且开关电路307、308和310断开时，最大辐射方向朝向天线单元305。当开关电路310导通且开关电路307至309断开时，最大辐射方向朝向天线单元306。
即，本实施例通过导通/断开各开关电路以使开关电路307至310中的一个开关电路导通而使其余的开关电路断开，将寄生天线单元中的一个寄生天线单元用作引向器，将其余寄生天线单元用作反射器，这样就可以实现比传统装置小并能够沿4个方向将方向性切换90度的天线装置。
由此，按照图12，通过同时导通或断开所有开关电路307至310，将所有天线单元303至306均用作反射器或引向器，这样就能够将此天线装置用作水平面上的全向天线，而不用执行复杂的切换操作。
这里，如果与本实施例相比进一步增加天线单元的数目，则通过如本实施例中的那样导通/断开开关电路，能够沿数目与天线单元数目相应的多个方向切换方向性。
(第四实施例)
第四实施例采用的开关电路结构能够实现与电源侧阻抗无关的高增益天线装置。
在上面的图4中，由于由开关111、扼流电感113和电容115组成的电源部与二极管元件并联，所以当二极管元件112断开时，电源侧的阻抗会使开关电路104的总阻抗降低。
图14是本发明第四实施例的天线装置的一例开关电路104结构的示意图。在图14中，为与图4中的元件相同的元件指定了与图4中的标号相同的号，并且省略了它们的说明。
在图14所示的开关电路中，电源间接地通过电感106与二极管元件的阳极相连接，电容114插入在电感106和基板之间。这就能够在高频下使开关电路104的总阻抗足够低，从而防止电源侧的阻抗影响二极管元件112。
因此，本实施例能够改善在二极管元件112断开时与电源侧阻抗无关的隔离特性，这就能够实现高增益的天线装置。这种构建与电源侧阻抗无关的天线的能力使设计更容易。
(第五实施例)
第五实施例采用的开关电路结构能够实现高增益天线装置。
在上面的图4中，为了使天线装置获得高增益，当二极管元件112导通时，即当天线单元与基板形成电连接时，开关电路104的理想电阻为0Ω。然而，因为二极管元件112本身特性具有电阻成份，所以，不可能将该电阻降低为0Ω。
图15是本发明第五实施例的天线装置的一例开关电路104结构的示意图。在图15中，为与图4中的元件相同的元件指定了与图4中的标号相同的标号，并且省略了它们的说明。
图15所示的开关电路与图4中的开关电路的不同之处在于，二极管元件117与二极管元件112并联。因此，并联多个二极管可以总体上降低因二极管元件本身特性产生的电阻，这就能够实现增益比图4的天线装置增益高的天线装置。
此外，第五实施例可以与第四实施例相组合。
(第六实施例)
第六实施例采用的开关电路结构能够降低天线装置的功耗。
图16是本发明第六实施例的天线装置的一例开关电路104结构的示意图。在图16中，为与图4中的元件相同的元件指定了与图4中的标号相同的标号，并且省略了它们的说明。
图16所示的开关电路与图4中的开关电路的不同之处在于，利用场效应晶体管131代替二极管元件112和电容114。当二极管元件导通时有电流流动，其电阻越小，电流越大。另一方面，在执行通/断控制时场效应晶体管的功耗实际上为零。利用场效应晶体管替代二极管元件降低天线装置的功耗。
此外，第六实施例可以与第四实施例相组合。在第六实施例中，因为如第五实施例中的相同理由，并联场效应晶体管可以实现高增益的天线装置。
(第七实施例)
第七实施例采用的开关电路结构能够实现高增益天线装置，却不会因连接开关电路造成特性劣化。
在上面的图4中，当二极管元件112导通时，会由于二极管元件112本身的电容成份产生高频电波的泄漏，这就不能保证由足够的隔离。
图17是本发明第七实施例的天线装置的一例开关电路104结构的示意图。在图17中，为与图4中的元件相同的元件指定了与图4中的标号相同的标号，并且省略了它们的说明。
图17所示的开关电路与图4中的开关电路的不同之处在于，添加电感141和电容142，使其与二极管元件112并联。这将抵消二极管元件112本身的电容成份，这就能够改善隔离特性并实现高增益的天线装置，同时不会因连接开关电路造成性能劣化。
此外，第七实施例可以与第四至第六实施例相组合。
(第八实施例)
上述的各个实施例描述了如何通过缩短阵列天线单元之间的距离来减小天线装置的尺寸。但是，缩短阵列天线单元之间的距离会带来辐射器阻抗被减小的问题。本发明的第八实施例是解决此问题的实施例。
图18是本实施例的天线装置的辐射器的第一结构的示意图。如图18所示，本实施例的天线装置具有用作辐射器的天线单元402，它在距电源点1/4波长处折返，其端点短路到基板401，形成了折叠式天线。形成该折叠式天线的两个天线单元具有相同的线径。
与将通常的直线状天线单元用作辐射器的情况相比，这将阻抗增加了4倍，使之更容易在阵列天线单元之间的距离小并且辐射器的阻抗降低时，保持阻抗的一致性。
图19是本实施例的天线装置的辐射器的第二结构的示意图。图19中的天线单元412与图18中的天线单元402的不同之处在于，形成折叠式天线的两个天线单元具有不同的线径。
这使得辐射器的输入阻抗可以任意变化，这样就更容易保持阻抗的一致性。
此外，第八实施例可以与第一至第三实施例之一进行适当的组合。
(第九实施例)
第九实施例采用的作为辐射器的天线单元形式能够减小辐射器尺寸并拓宽辐射器频带。
图20是本实施例的天线装置的辐射器的第一结构的示意图。如图20所示，本实施例的天线装置具有用作辐射器的天线单元502，它在距电源点1/4波长处折返，其端点短路到基板501，形成了折叠式天线。电抗503插入在形成该折叠式天线的两个天线单元的顶端之间。
与将通常的直线状天线单元用作辐射器的情况相比，这可以缩短天线单元。如果使用长度与一般直线形状的天线单元的长度相同的天线单元，这也可以拓宽天线单元的频带。
此外，如图21所示，与采用通常的直线状天线单元作为辐射器的情况相比，采用平板状的天线单元512作为辐射器能够拓宽天线单元的频带。
此外，如图22所示，与采用通常的直线状天线单元作为辐射器的情况相比，采用锯齿状的天线单元522作为辐射器能够缩短天线单元。
此外，如图23所示，与采用通常的直线状天线单元作为辐射器的情况相比，采用螺旋状的天线单元532作为辐射器能够缩短天线单元。
另外，第九实施例可以与第一至第三实施例进行适当的组合。
(第十实施例)
第一至第三实施例没有限制天线装置的电感形状。然而，如果采用集中常数型的电感，则存在由自谐振引起损耗的问题。第十实施例采用的用于天线装置的电感的形状能够减小或消除由自谐振引起的损耗。
图24是本实施例的天线装置的电感的第一结构的示意图。如图24所示，在印刷电路板602上形成电感601。
这可以实现比贴片产品等损耗低且自谐振频率高的电感。
图25是本实施例的天线装置的电感的第二结构的示意图。如图25所示，利用两个微带状的导线612和613并将导线613的一端短路到基板611，来形成分布型电感。
这可以实现无损耗或自谐振频率的电感。
此外，第十实施例可以与第一至第九实施例进行适当的组合。
(第十一实施例)
第一至第三实施例没有限制天线装置的电容形状。然而，如果采用集中常数型的电容，则存在由自谐振引起损耗的问题。第十一实施例采用的用于天线装置的电容的形状能够减小或消除由自谐振引起的损耗。
图26是本实施例的天线装置的电容的第一结构的示意图。如图26所示，在导体板701和702之间形成电容。
这可以实现比贴片产品等损耗低且自谐振频率高的电容。
图27是本实施例的天线装置的电容的第二结构的示意图。如图27所示，利用两个微带状的导线712和713并将导线713的一端短路到基板711，来形成分布型电容。
这可以实现无损耗或自谐振频率的电容。
此外，第十一实施例可以与第一至第九实施例进行适当的组合。
(第十二实施例)
第十二实施例是利用基板的形状来改善天线增益的实施例。
图28A是本实施例的天线装置的基板的顶视图。图28B是本实施例的天线装置的基板的正截面图。如图28所示，本实施例的天线装置在基板801的外周上设置了宽度约为1/4波长的凹槽部802。
这使得相对于基板801的凹槽部802的阻抗无限大，抑制了流到基板背面上的天线电流，降低了朝向基板背面的辐射，并改善了天线增益。
此外，第十二实施例可以与第一至第十一实施例进行适当的组合。
(第十三实施例)
第十三实施例是旨在进一步减小天线装置尺寸的实施例。
图29是本实施例的天线装置的基板结构的示意图。如图29所示，本实施例的天线装置利用介质材料907填充短路到基板901的用作引向器或反射器的天线单元902至906。
这产生了介电常数减小效果，使得能够缩小天线单元，缩短天线单元之间的距离，还减小了天线装置的尺寸。
此外，第十三实施例可以与第一至第十二实施例进行适当的组合。
如上所述，本发明的天线装置能够减小装置尺寸并切换方向性同时不降低天线的增益。
本发明不受限于上述的实施例，并且在本发明的范围内可以进行各种改变和修改。
本申请基于在1999年3月5日提交的平11-059449号日本专利申请、在1999年5月19日提交的平11-139122号日本专利申请和在1999年8月18日提交的平11-231381号日本专利申请，其全部内容在此结合作为参考。

Claims (23)

1.一种天线装置，包括：
安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；
安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及
安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，
其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电容，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
2.一种天线装置，包括：
安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；
安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及
安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，
其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电感，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
3.如权利要求1和2中任一权利要求所述的天线装置，其中，相对于第一天线单元对称设置两个第二天线单元和两个切换部件。
4.如权利要求1和2中任一权利要求所述的天线装置，其中，以第一天线单元为共同中心均匀间隔设置偶数个第二天线单元和切换部件。
5.如权利要求1所述的天线装置，其中，利用两条线状或微带状的导线形成所述第一电容。
6.如权利要求2所述的天线装置，其中，利用两条线状或微带状的导线形成所述第一电感。
7.如权利要求2所述的天线装置，其中，所述切换部件包括一个在所述第一电感和基板之间设置的第二电容，以提供一个电压来操作在所述第一电感和所述第二电容之间的开关电路。
8.如权利要求1和2中任一权利要求所述的天线装置，其中，所述切换部件包括多个并联设置的开关电路。
9.如权利要求1和2中任一权利要求所述的天线装置，其中，所述开关电路包括场效应晶体管。
10.如权利要求1和2中任一权利要求所述的天线装置，其中，所述切换部件包括与所述开关电路并联设置的电感电容电路，该电感电容电路由串联设置的第二电感和第三电容组成。
11.如权利要求1和2中任一权利要求所述的天线装置，其中，所述第一天线单元是利用折叠式天线形成的，该折叠式天线在距电源点约1/4波长的距离处折返，将其一端短路到基板。
12.如权利要求11所述的天线装置，其中，形成所述折叠式天线的两个单元具有不同的线径。
13.如权利要求11所述的天线装置，其中，在形成所述折叠式天线的两个单元之间安装一个电抗。
14.如权利要求1和2中的任一权利要求所述的天线装置，其中，环绕基板外面，设置具有一短路端的宽度约为1/4波长的凹槽部。
15.如权利要求1或2所述的天线装置，其中，所述第一天线单元和第二天线单元被安装在介质材料内。
16.一种具有天线装置的通信终端装置，所述天线装置包括：
安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；
安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及
安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，
其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电容，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
17.一种具有天线装置的通信终端装置，所述天线装置包括：
安装在一个基板上的第一天线单元，用于发送或接收电磁波；
安装在所述基板上的寄生的第二天线单元；以及
安装在所述第二天线单元的一端和所述基板之间的切换部件，用于进行切换以便将所述第二天线单元用作反射器或引向器，
其中，所述切换部件包括并联设置的开关电路和第一电感，并且在所述开关电路接通时，所述切换部件将所述第二天线单元电连接至所述基板。
18.一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元和寄生的第二天线单元、在所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置的一个开关电路和电容、以及接通或断开所述开关电路。
19.一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上相对于所述第一天线单元对称设置两个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电容、以及断开其中一个所述开关电路并接通另一个所述开关电路。
20.一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上以所述第一天线单元为共同中心设置偶数个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电容、以及断开其中一个所述开关电路并接通所有其余的所述开关电路。
21.一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元和寄生的第二天线单元、在所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电感、以及接通或断开所述开关电路。
22.一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上相对于所述第一天线单元对称设置两个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电感、以及接通其中一个所述开关电路并断开另一个所述开关电路。
23.一种方向性切换方法，用于切换天线装置的方向性，包括下列步骤：在一个基板上设置用于发送或接收电磁波的第一天线单元、在基板上以所述第一天线单元为共同中心设置偶数个寄生的第二天线单元、在每个所述第二天线单元的一端和所述基板之间并联设置一个开关电路和电感、以及接通其中一个所述开关电路并断开所有其余的所述开关电路。
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