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CN110582893A - 天线装置及便携式终端 - Google Patents

天线装置及便携式终端 Download PDF

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CN110582893A
CN110582893A CN201780090078.9A CN201780090078A CN110582893A CN 110582893 A CN110582893 A CN 110582893A CN 201780090078 A CN201780090078 A CN 201780090078A CN 110582893 A CN110582893 A CN 110582893A
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Abstract

本发明提供一种宽频带且小型的天线装置。所述天线装置包括：天线单元，具有板状的第一天线元件和宽度比第一天线元件更小的第二天线元件；以及板状的寄生元件，与天线单元对向设置。其中所述寄生元件具有使用频率的波长的大约1/2以上的长度，所述第二天线元件的长度比使用频率的波长的1/4更短；所述天线单元和所述寄生元件具有能够电磁耦合的间隔并在使用频率进行共振。

Description

天线装置及便携式终端
技术领域
本发明涉及天线装置及便携式终端。
背景技术
以往，具有通话功能或数据通信功能等的便携式终端一直使用着天线装置。便携式终端也有接近人体使用的情况，因此存在电磁波对人体造成影响的忧虑。作为安全性指标，适用的是作为每单位质量所吸收的电量的比吸收率(SAR，Specific AbsorptionRate)。因此，作为天线装置，优选的是提高天线利益的同时降低SAR。从降低SAR的观点来看，为了降低对人体侧辐射的电磁波，将天线的方向性朝向人体的反方向是有效的。对此，根据已知的装置，与励磁元件对向地设置板状的寄生元件，并根据励磁元件与寄生元件之间的电磁耦合，使寄生元件作为反射器及宽频带化元件进行工作(例如参考专利文献1)。
专利文献1：日本专利第4263961号说明书
并且，近年来也进行着被称作物联网(IOT，Internet of Things)的新的通信服务的研究。该天线装置有时会安装在人体或金属物等，因而存在由人体或金属物等安装部所造成的影响致使天线的性能劣化的忧虑。在降低安装部所造成的影响时，同样为了降低对安装部侧辐射的电磁波，将天线的方向性朝向人体的反方向是有效是。
发明内容
要解决的技术问题
优选的天线装置是具有能够实现小型化的结构。例如，在贴身携带的穿戴式终端中，出于移动性、设计性等观点，需要实现终端小型化。因此优选的是用于穿戴式终端的天线装置也能够实现小型化。
解决问题的技术手段
在本发明的第一方面中，提供一种天线装置，包括：天线单元，具有板状的第一天线元件以及宽度比第一天线元件更小的第二天线元件；以及板状的寄生元件，与天线单元对向设置。其中寄生元件的长度为使用频率的波长的大约1/2及以上，第二天线元件的长度比使用频率的波长的1/4更短；天线单元和寄生元件具有能够电磁耦合的间隔并在使用频率进行共振。
在本发明的第二方面中，提供一种天线装置，具有第一方面的天线装置。
其中，所述发明内容未列尽本发明的所有特征。并且，这些特征组的辅助组合也应当构成本发明。
附图说明
图1为表示本发明一实施方式的天线装置100的概要的立体图。
图2为表示第一实施例的天线装置200的概要的立体图。
图3A为表示天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。
图3B为表示天线装置200的VSWR(电压驻波比)特性的图。
图3C为表示天线装置200的XY面的辐射图案。
图4为表示在天线装置200中除去寄生元件110后的天线单元120单体的输入阻抗特性的史密斯图。
图5为表示第二实施例的天线装置300的概要的立体图。
图6为表示第三实施例的天线装置400的概要的立体图。
图7A为表示天线装置300和天线装置400的输入阻抗特性的史密斯图。
图7B为表示天线装置300和天线装置400的XY面的辐射图案。
图8为表示在图2中示出的天线装置200中改变第二天线元件122的长度L3的情况下的输入阻抗特性的史密斯图。
图9为表示改变寄生元件110与天线单元120之间的距离D的情况下天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。
图10为表示改变寄生元件110的宽度W1及第一天线元件121的宽度W2的情况下天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。
图11为表示改变第一天线元件121的长度L2的情况下天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。
图12为表示匹配电路的一例的图。
图13A为表示天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。
图13B为表示天线装置200的VSWR特性的图。
图13C为表示天线装置200的XY面的辐射图案。
图14为表示第四实施例的天线装置500的概要的立体图。
图15A为表示天线装置500的输入阻抗特性的史密斯图。
图15B为表示天线装置500的VSWR特性的图。
图15C为表示天线装置500的XY面的辐射图案。
图16表示比较例的天线装置600的概要的立体图。
图17A为表示天线装置600的输入阻抗特性的史密斯图。
图17B为表示天线装置600的VSWR特性的图。
图17C为表示天线装置600的XY面的辐射图案。
图17D为表示天线装置600的XY面的辐射图案。
图17E为表示在与图17D不同频率下的天线装置600的XY面的辐射图案。
图18为表示在天线装置600中改变第二天线元件122的长度L31、L32的情况下的输入阻抗特性的史密斯图。
图19为表示图18的第12个输入阻抗特性的图。
图20为表示经调整的天线装置700的概要的立体图。
图21A为表示天线装置700的输入阻抗特性的史密斯图。
图21B为表示天线装置700的VSWR特性的图。
图21C为表示天线装置700的XY面的的辐射图案。
图22为表示在第一天线元件121的预定边中的供电部123和第二天线元件122的位置的概略图。
图23A为表示d＝0mm的情况下的辐射图案。
图23B为表示d＝5mm(d＝0.03λ)的情况下的辐射图案。
图23C为表示d＝12mm(d＝0.08λ)的情况下的辐射图案。
图23D为表示d＝24.5mm的情况下的辐射图案。
图24为表示在第一天线元件121的预定边中的供电部123和第二天线元件122的位置的概略图。
图25A为表示在图24示出的例子中d＝12mm的情况下天线装置的输入阻抗特性的史密斯图。
图25B为表示在图24示出的例子中d＝12mm的情况下天线装置的辐射图案。
图26为表示第五实施例的天线装置800的概要的立体图。
图27A为表示天线装置800的输入阻抗特性的史密斯图。
图27B为表示天线装置800的VSWR特性的图。
图27C为表示天线装置800的XY面的辐射图案和XZ面的辐射图案。
图28为表示第六实施例的天线装置900的概要的立体图。
图29为表示本发明一实施方式的便携式终端1000的概要的剖视图。
图30为表示第七实施例的天线装置1200的概要的立体图。
图31为示意性地表示电流I1和电流I2的图。
图32A为表示天线装置1200的输入阻抗特性的史密斯图。
图32B为表示天线装置1200的VSWR特性的图。
图33为表示天线装置1200在频率2GHz中的XY面及XZ面的辐射图案。
图34为在图30示出的天线装置1200中除去寄生元件110的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图35A为表示第二天线元件122的一例的图。
图35B为表示改变图35A中示出的第二天线元件122的Z轴方向的长度L31的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图35C为表示改变图35A中示出的第二天线元件122的Y轴方向的长度L32的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图35D为表示改变图35A中示出的第二天线元件122的Y轴方向的长度L32的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图36A为表示将第二天线元件122的Y轴方向的长度L32设为10mm并串联加载12nH的感应器作为匹配电路的情况下的输入阻抗特性的史密斯图。
图36B为表示将第二天线元件122的Y轴方向的长度L32设为10mm并串联加载12nH的感应器作为匹配电路的情况下的VSWR特性的图。
图37为表示第一天线元件121在YZ面中的形状例的图。
图38A为表示在天线装置1200中使用图37示出的天线单元120的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图38B为表示所述天线装置的VSWR特性的图。
图38C为表示所述天线装置在频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。
图39为表示第一天线元件121在YZ面中的形状例的图。
图40A为表示在天线装置1200中使用图39示出的天线单元120的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图40B为表示所述天线装置的VSWR特性的图。
图40C为表示所述天线装置在频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。
图41A为表示第一天线元件121在YZ面中的形状例的图。
图41B为示意性地表示在图41A示出的第一天线元件121中的电流I1和电流I2的图。
图42A为表示在天线装置1200中使用图41A示出的天线单元120的情况下输入阻抗特性的史密斯图。
图42B为表示所述天线装置的VSWR特性的图。
图42C为表示所述天线装置在频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。
图43为表示第二天线元件122在YZ面中的形状例的图。
图44为示意性地表示图43示出的天线单元120的电流I的图。
图45A为表示利用图43示出的天线单元120的天线装置1200的输入阻抗特性的史密斯图。
图45B为表示在利用图43示出的天线单元120的天线装置1200串联加载4.5nH的感应器作为匹配电路的情况下的输入阻抗特性的史密斯图。
图45C为表示图45B示出的天线装置1200的VSWR特性的图。
图45D为表示所述天线装置1200的频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。
图46为表示天线单元120的其它结构例的图。
图47为表示第八实施例的天线装置1300的概要的立体图。
图48为表示图47示出的天线单元120的各部件的尺寸的俯视图。
图49A为表示图48的例子中的天线装置1300的输入阻抗特性的史密斯图。
图49B为表示图48的例子中的天线装置1300的VSWR特性的图。
图49C为表示图48的例子中的天线装置1300的频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。
图50为表示第九实施例中的天线装置1400的概要的立体图。
图51为表示图50示出的天线单元120的各部件的尺寸的俯视图。
图52A为表示图51的例子中的天线装置1400的输入阻抗特性的史密斯图。
图52B为表示图51的例子中的天线装置1400的VSWR特性的图。
图52C为表示图51的例子中的天线装置1400的频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。
图53为表示第十实施例中的天线装置1500的概要的立体图。
图54A为表示图53的例子中的天线装置1500的输入阻抗特性的史密斯图。
图54B为表示图53的例子中的天线装置1500的VSWR特性的图。
图54C为表示图53的例子中的天线装置1500的频率2GHz中的XY面的辐射图案。
图55为表示第十实施例中的天线装置1600的概要的立体图。
图56A为表示图55的例子中的天线装置1600的输入阻抗特性的史密斯图。
图56B为表示图55的例子中的天线装置1600的VSWR特性的图。
图56C为表示图55的例子中的天线装置1600的频率2GHz中的XY面的辐射图案。
具体实施方式
以下，将通过本发明的实施例来说明本发明，但以下实施例并不用于限定本发明请求保护的范围。并且，实施例中说明的特征组合并不全是用于解决本发明的方法中必须的。其中，未特别说明的情况下，各附图中用相同的符号表示相同的结构及功能。因此，各附图中示出的结构要素会有所省略说明。
图1为表示本发明一实施方式的天线装置100的概要的立体图。天线装置100具有天线单元120和寄生元件110。天线单元120可以是由所谓偶极天线中的两个天线元件的形状变形而成的变形偶极天线。并且，天线单元120也可以是其中一个天线元件起到电接地功能的单极天线。
寄生元件110为板状的导体，与天线单元120对向设置。即，天线单元120的至少一部分设置于与寄生元件110重叠的位置中。本例中，天线单元120整个设置于与寄生元件110重叠的位置中。作为一例，寄生元件110为铜板。
寄生元件110以与天线单元120隔开预定间隔的方式设置。所述间隔设定成能够使寄生元件110与天线单元120电磁耦合。
寄生元件110具有天线装置100所使用的使用频率的波长λ的大约1/2及以上的长度。在实现天线装置的小型化的情况下，寄生元件110的长度达到波长的大约1/2即可，但也可以是其以上。寄生元件110可以是用于安装天线装置100的物体的金属体。例如，在安装于汽车上的情况下，可以是车身的一部分等金属体。并且，形状可以是方形，也可以是圆形，形状不受限制。天线装置100使用预定范围的使用频率的情况下，使用频率的波长λ是指所述预定范围的中心的频率的波长。并且，天线装置100的发送频率及接收频率不同的情况下，使用频率的波长λ是指发送频率及接收频率的中间频率的波长。
本说明书中，有时会将使用频率的波长简单标记为波长λ。使用频率例如是2GHz。并且，波长λ的大约1/2例如是指λ/2或比λ/2稍长的程度。并且，波长λ的大约1/2可以是指寄生元件110在使用频率中与天线单元120电磁耦合且能够起到反射器功能的范围的长度。例如，波长λ的大约1/2是指λ/2的1倍以上且1.3倍以下的范围。并且，在利用波长λ设定各部件的长度或宽度的情况下，可以根据各部件的相对介电常数乘以给定的波长缩短系数的值作为波长λ。
由于寄生元件110起到反射器功能，因此天线装置100朝向与寄生元件110相反的一侧具有方向性。因此，在便携式终端等中，通过将寄生元件110设置于人体侧，能够降低SAR。其中，通过将天线单元120整个设置于与寄生元件110重叠的位置中，能够增强朝向与寄生元件110相反的一侧的方向性。
天线单元120具有第一天线元件121、第二天线元件122以及供电部123。第一天线元件121为板状的导体。其中，板状是指长度及宽度比厚度大得多的形状。作为一例，可以将长度及宽度均达到厚度的2倍以上的形状称作板状。
其中，第一天线元件121的长度比寄生元件110的长度更短。第一天线元件121的长度可以比波长λ的1/4大。
第二天线元件122为宽度比第一天线元件121更小的导体。第二天线元件122可以是板状，也可以不是板状。本例中，第二天线元件122为线状。线状是指宽度及厚度比长度小得多的形状。作为一例，可以是宽度及厚度各自为长度的一半以下的形状。第二天线元件122可由与第一天线元件121相同的材料形成，也由可不同的材料形成。例如，第一天线元件121及第二天线元件122为形成于预定的介电基板上的铜箔。
供电部123设置于第一天线元件121与第二天线元件122之间，并与第一天线元件121及第二天线元件122电连接。供电部123经由未图示的用于调整天线的输入阻抗的匹配电路等与天线元件相连接。
第一天线元件121、第二天线元件122及寄生元件110的长度、宽度、间隔等被设定成使寄生元件110起到反射器功能且天线装置100的频率特性成为宽频带。例如，寄生元件110及天线单元120被设定成在预定的使用频率进行共振的方式来决定各部的长度。
其中，第二天线元件122的长度比波长λ的1/4更短。即使缩短第二天线元件122的长度，也能够通过调整第一天线元件121的长度及宽度等，使天线单元120与寄生元件110电磁耦合，从而使天线装置100宽频带化。第二天线元件122的长度可以是波长λ的1/10以下，也可以是1/20以下。其中，第二天线元件122的长度的下限可以是波长λ的1/50程度，也可以是1/100程度。
通过缩短第二天线元件122，能够实现天线装置100的小型化。一般而言，偶极天线或单极天线中的第二天线元件的长度为波长λ的1/4程度。在图1示出的结构中，在不超出与寄生元件110对向的范围的条件下，若要将第二天线元件122的长度设为λ/4程度，则需要将第二天线元件122设为倒L形，从而使第二天线元件122朝向天线装置100的宽度方向延伸。在该情况下，难以将天线装置100的宽度设为小于λ/4。
对此，通过缩短第二天线元件122，即使不将第二天线元件122朝向宽度方向延伸，也能够在与寄生元件110对向的范围内设置第二天线元件122。例如，如图1所示，只通过使第二天线元件122朝向天线装置100的长度方向延伸，也能够在与寄生元件110对向的范围内设置第二天线元件122。因此，能够将天线装置100的宽度大幅缩短至比λ/4还小。
并且，供电部123与第一天线元件121的任一边相连接。本例中的供电部123与第一天线元件121的短边相连接。优选的是，供电部123与第一天线元件121的所述边的中心附近相连接。由此，第一天线元件121中的宽度方向的电流分布相抵，因而能够降低天线装置100中的不需要的交叉偏振成分，从而改善通信质量。并且，通过降低交叉偏振成分，能够改善天线装置100的FB比(前后比)并降低SAR。并且，通过降低交叉偏振成分，能够缩小辐射图案的频率依赖性。
第一实施例
图2为表示第一实施例的天线装置200的概要的立体图。在天线装置200中，除了天线装置100的结构之外，还具有介电基板124。其中，图2中示出的Y轴对应于各结构要素的宽度方向，Z轴对应于长度方向，X轴对应于厚度方向。并且，第一天线元件121的长度方向对应于Z轴，宽度方向对应于Y轴。
在介电基板124的表面形成天线单元120。并且，在介电基板124的背面侧设置寄生元件110。寄生元件110可以与介电基板124的背面(即，与设有天线单元120的一面相反的一侧的面)隔开设置，也可以设置在背面上。寄生元件110设置在介电基板124的背面上的情况下，介电基板124的厚度相当于天线单元120及寄生元件110的间隔D。其中，随着加大介电基板124的厚度，能够根据波长缩短效果来缩短元件长度。只是，与厚度相应地，介电基板124的重量增加。可考虑这种权衡来决定介电基板124的厚度。在第一实施例到第五实施例中，将介电基板的厚度设成0.5mm。
并且，介电基板124可以是由环氧玻璃树脂等形成的多层电路基板。介电基板124可以在内部具有气泡。在多层电路基板中设置天线装置200或便携式终端的无线回路等电路。多层电路基板的任一层可设置几乎覆盖整面的接地层。然而，在多层电路基板中，在与用于设置第二天线元件122的区域重叠的区域中，不设置包含接地层等的电路。在天线装置200中，可将所述接地层用作第一天线元件121。该情况下，第一天线元件121起到作为天线单元120的接地的功能。由此，在天线单元120中，第一天线元件121成为接地，并且从供电部123向第二天线元件122供电，单极天线工作。然而，由于成为接地的第一天线元件也有天线电流流动，因而能够实现将天线单元120作为偶极天线的情况相同的功能。根据本例，能够将天线装置200和电路一体化，因此能够实现便携式终端的小型化、薄型化及轻量化。
并且，将寄生元件110的长度设为L1，将第一天线元件121的长度设为L2，将第二天线元件122的长度设为L3，将供电部123与第二天线元件122的长度之和设为L4，将Y轴中的第一天线元件121的端部与寄生元件110的端部之间的距离设为L5，将寄生元件110的宽度设为W1，将第一天线元件121的宽度设为W2，将第二天线元件122的宽度设为W3，将第一天线元件121与寄生元件110之间的间隔设为D。第二天线元件122从第一天线元件121的预定边的中心朝向Z轴方向延伸。天线装置200的各部的长度等设定为能够在频率2GHz下进行共振。其中，对应于频率2GHz的波长约为150mm。
本例中，L1＝85mm(0.57λ)、L2＝60mm(0.4λ)、L3＝20mm(0.13λ)、L4＝21mm(0.14λ)、L5＝23mm(0.15λ)、W1＝W2＝50mm(0.33λ)、W3＝1mm(0.007λ)、D＝5mm(0.03λ)。并且，将介电基板124的介电常数设为4.4，将厚度设为0.5mm(0.003λ)。并且，第一天线元件121和第二天线元件122均为铜箔，厚度小到几乎可以忽略。第一天线元件121和第二天线元件122具有1mm程度的间隙，在该间隙中设置供电部123。其中，不使用阻抗匹配电路。
图3A为表示天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。图3B为表示天线装置200的VSWR(电压驻波比)特性的图。图3C为表示天线装置200在频率2GHz中的XY面的辐射图案。图3C中的辐射图案利用最大值进行标准化。
根据图2示出的结构，如图3A和图3B所示，天线单元120和寄生元件110电磁耦合，而在中心频率2GHz进行共振。并且，由于寄生元件110作为反射器工作，因而如图3C所示，能够将寄生元件110侧的辐射图案强度(X轴负值侧)调成比X轴正值侧的辐射图案强度小。因此，能够降低SAR。
像这样，根据本实施例，天线单元120通过与寄生元件110之间的电磁耦合而在预定的频率中进行共振。并且，寄生元件110能够起到反射器功能。
图4为表示在天线装置200中去除寄生元件110后的天线单元120单体的输入阻抗特性的史密斯图。本例中，天线单元120不与寄生元件110电磁耦合，不在中心频率2GHz进行共振。
第二实施例
图5为表示第二实施例的天线装置300的概要的立体图。除了设成L4＝16mm(即，第二天线元件122的长度L3＝15mm(0.1λ))的点以外，天线装置300具有与天线装置200相同的结构。在天线装置300中，在Z轴方向上，第二天线元件122的端部被设置在比寄生元件110的端部更靠内侧7mm。
第三实施例
图6为表示第三实施例的天线装置400的概要的立体图。除了设成L4＝31mm(即，第二天线元件122的长度L3＝30mm(0.2λ))的点以外，天线装置400具有与天线装置300相同的结构。在天线装置400中，在Z轴方向上，第二天线元件122的端部比寄生元件110的端部更向外侧突出8mm。
图7A为表示天线装置300及天线装置400的输入阻抗特性的史密斯图。在频率2GHz中进一步匹配阻抗的情况下，对天线装置300加载串联感应器作为匹配电路，并对天线装置400加载串联电容器作为匹配电路。
图7B为表示天线装置300和天线装置400在频率2GHz中的XY面的辐射图案。图7B中的辐射图案利用了各个辐射图案的最大值进行了标准化。缩短了第二天线元件122的长度的天线装置300比天线装置400更小型，且如图7B所示，也能够改善FB比。
图8为表示在图2中示出的天线装置200中改变第二天线元件122的长度L3的情况下的输入阻抗特性的史密斯图。本例中示出了从频率1.92GHz到2.17GHz为止的范围内的输入阻抗特性。并且，将L3改变为50mm、45mm、40mm、30mm、20mm、15mm、10mm、7.5mm、5mm。
可从图8所示得知，通过改变第二天线元件122的长度L3，在输入阻抗特性的轨迹出现了结状弯曲。一般而言，偶极天线或单极天线中的第二天线元件的长度为λ/4(37.5mm)程度，在此情况下的输入阻抗特性形成于史密斯图的右上区域。
另一方面，能够看出若将第二天线元件122的长度L3从λ/4逐渐缩小，弯曲变小且能够宽频带化。在天线装置200中，通过将第二天线元件122的长度L3设为小于λ/4，来将天线装置200小型化且宽频带化。第二天线元件122的长度L3可以是15mm(0.1λ)以下，也可以是7.5mm(0.05λ)以下。第二天线元件122的长度L3的下限可以是5mm(0.03λ)程度，也可以小于5mm。
并且，弯曲形状能够根据寄生元件110与天线单元120之间的距离D、第一天线元件121的宽度W2、第一天线元件121的长度L2等进一步调整。
图9为表示改变寄生元件110及天线单元120之间的距离D的情况下天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。本例中，将D改变为5mm、4mm、3mm。其中，L1＝85mm、L2＝60.5mm、L3＝6.5mm、L4＝7.5mm、W1＝W2＝50mm、W3＝1mm。并且，天线单元120在Z轴方向上设置在寄生元件110的中心。
如图9所示，随着距离D变小，即，天线单元120和寄生元件110的耦合度变大，弯曲变大。
图10为表示改变寄生元件110的宽度W1和第一天线元件121的宽度W2的情况下天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。本例中，将W1＝W2改变为30mm、40mm、50mm。其中，L1＝85mm、L2＝60.5mm、L3＝6.5mm、L4＝7.5mm、W3＝1mm、D＝5mm。并且，天线单元120设置在Z轴方向上的寄生元件110的中心。
如图10所示，W1和W2越大，弯曲越小。即，随着W1和W2变大，能够实现宽频带化。然而，即使W1和W2变小，弯曲也不会相应变大。并且，如图9所示，通过加大寄生元件110与天线单元120之间的距离D，能够补偿随着缩小W1和W2而造成的窄频带化。因此，即使缩小W1和W2来实现天线装置200的小型化，也能够维持天线装置200的宽频带化。
图11为表示改变第一天线元件121的长度L2的情况下天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。本例中，将L2改变为62.5mm、60.5mm。图11中的实线表示L2＝62.5mm时的输入阻抗特性，虚线表示L2＝60.5mm时的输入阻抗特性。其中，L1＝85mm、L3＝6.5mm、L4＝7.5mm、W1＝W2＝50mm、W3＝1mm、D＝5mm。并且，天线单元120在Z轴方向上设置在寄生元件110的中心。
如图11所示，如果L2发生变化，弯曲会旋转。即，天线装置200的共振频率发生变化。像这样，能够根据寄生元件110与天线单元120之间的距离D、第一天线元件121的宽度W2、第一天线元件121的长度L2等来调整天线装置200的输入阻抗特性。并且，通过使用匹配电路，能够使弯曲的位置移动到史密斯图的中心附近，来匹配阻抗。
图12为表示匹配电路的一例的图。匹配例如可通过如下方法取得：使第一天线元件121起到作为天线单元120的接地的功能，在第二天线元件122与供电部123之间加载串联感应器131和并联感应器132。感应器可以是片状部件，也可以像蛇曲形或图案线圈等在基板上由图案构成。
图13A为表示天线装置200的输入阻抗特性的史密斯图。图13B为表示天线装置200的VSWR特性的图。图13C为表示天线装置200的XY面的辐射图案。
图13A、图13B、图13C的例子中，利用图8到图12中示出的方法，在利用第三代合作伙伴计划(3GPP，Third Generation Partnership Project)标准化的通用移动通信系统(UMTS，Universal Mobile Telecommunications System)Band1(Tx：1.92-1.98GHz、Rx：2.11-2.17GHz)中对天线装置200进行调谐。其中，L1＝85mm、L2＝60.6mm、L3＝6.5mm、L4＝7.5mm、W1＝W2＝50mm、W3＝1mm、D＝5mm，串联感应器131的感应系数为17.3nH，并联感应器132的感应系数为22nH。其中，图13C中的实线为发送(Tx)的中心频率1.95GHz中的辐射图案，虚线为接收(Rx)的中心频率2.14GHz中的辐射图案。其中，利用频率1.95GHz的最大值进行标准化。
如图13A及图13B所示，天线装置200能够在UMTS Band1进行共振。并且，如图13C所示，天线装置200的发送(Tx)及接收(Rx)的辐射图案相同。即，天线装置200的辐射图案不依赖于使用频率。
像这样，根据天线装置200，缩小第二天线元件122的长度L3而能够实现装置的小型化的同时实现宽频带化。并且，由于FB比大，因而能够降低SAR。
第四实施例
图14为表示第四实施例的天线装置500的概要的立体图。本例的天线装置500与第一实施例至第三实施例的天线装置相比，寄生元件110的宽度W1及第一天线元件121的宽度W2小。具体地，W1＝W2＝30mm(0.2λ)。并且，L1＝85mm、L2＝61.3mm、L3＝5mm、L4＝6mm、L5＝15mm、W3＝1mm、D＝5mm。并且，串联感应器131的感应系数为18.5nH，并联感应器132的感应系数为47nH。
图15A为表示天线装置500的输入阻抗特性的史密斯图。图15B为表示天线装置500的VSWR特性的图。图15C为表示天线装置500的XY面的辐射图案。图15C中的实线为发送(Tx)的中心频率1.95GHz中的辐射图案，虚线为接收(Rx)的中心频率2.14GHz中的辐射图案。其中，利用频率1.95GHz的最大值进行标准化。
如图15A和图15B所示，天线装置500能够在UMTS Band1进行共振。并且，与图13A及图13B所示的天线装置200相比，VSWR特性稍微劣化(窄频带化)，但几乎没有影响。并且，如图9所示，通过加大天线单元120与寄生元件110之间的间隔D，能够补偿VSWR特性的劣化。因此，根据天线装置500，能够实现装置的小型化的同时实现宽频带化。
比较例
图16表示比较例的天线装置600的概要的立体图。天线装置600具有天线单元120和寄生元件110。其中，第二天线元件122具有倒L形，其长度L31+L32比波长λ的1/4大。由于天线装置600的宽度至少需要达到长度L32，因而天线装置600难以实现小型化。
并且，供电部123与第一天线元件121的预定边的端部相连接。第二天线元件122从供电部123朝向Z轴方向延伸之后，朝向Y轴方向延伸。这种形状会引发宽度方向的电流成分，因而会导致天线装置600的交叉偏振成分增大。
本例中，L1＝85mm、L2＝60.5mm、L31＝9.5mm、L32＝41mm、L4＝10.5mm、L5＝17.5mm、W1＝W2＝50mm、W3＝1mm、D＝5mm。并且，作为匹配电路，串联加载了5.5pF的电容器。其中，天线装置600对应于专利文献1中的天线装置。
图17A为表示天线装置600的输入阻抗特性的史密斯图。图17B为表示天线装置600的VSWR特性的图。天线装置600能够宽频带化，但难以如上所述实现小型化。
图17C为表示天线装置600的XY面的辐射图案。其中，实线表示频率1.95GHz的辐射图案，虚线表示频率2.14GHz的辐射图案。各个辐射图案利用频率1.95GHz的最大值的进行了标准化。
天线装置600由于交叉偏振成分增大，因而辐射图案与频率相应地变大。因此，天线装置600的辐射图案变成频率1.95GHz和频率2.14GHz。
图17D为表示在频率1.95GHz下的天线装置600的XY面的辐射图案。图17E为表示在频率2.14GHz下的天线装置600的XY面的辐射图案。其中，实线表示主偏振波成分Eθ，虚线表示交叉偏振成分EΦ。各个辐射图案利用频率1.95GHz的最大值进行了标准化。
如图17D及图17E所示，在天线装置600中，不仅发生了主偏振波成分，还发生了不需要的交叉偏振成分。另一方面，根据天线装置100至500，不发生交叉偏振成分。因此，能够改善通信质量。并且，如图13C所示，FB比也得以改善，因而能够降低SAR。
其中，如果对图13C中示出的辐射图案和图17C中示出的辐射图案进行比较得知，与图17C的天线装置600相比，图13C的天线装置200的FB比得到了改善。具体地，在频率1.95GHz中改善了2dB，在频率2.14GHz中改善了5dB。这导致人体装戴时的天线特性改善和SAR降低。进而，图13C的天线装置200在频率1.95GHz和频率2.14GHz中的辐射图案几乎相同，其辐射图案不依赖于频率。
图18为表示在天线装置600中改变第二天线元件122的长度L31和L32的情况下的输入阻抗特性的史密斯图。在图18中，L31和L32如下文所述进行了改变。其中，下面的“第n个”对应于图18中用圆圈数字的n表示的输入阻抗特性。
第1个 L31：9.5mm L32：50mm。
第2个 L31：9.5mm L32：45mm。
第3个 L31：9.5mm L32：40mm。
第4个 L31：9.5mm L32：35mm。
第5个 L31：9.5mm L32：30mm。
第6个 L31：9.5mm L32：25mm。
第7个 L31：9.5mm L32：20mm。
第8个 L31：9.5mm L32：15mm。
第9个 L31：9.5mm L32：10mm。
第10个 L31：9.5mm L32：5mm。
第11个 L31：9.5mm L32：1mm。
第12个 L31：7.0mm L32：1mm。
第13个 L31：4.5mm L32：1mm。
天线装置600中，L31：9.5mm、L32：41mm，因而在图18中的第2个及第3个输入阻抗特性之间的位置处发生弯曲形状的输入阻抗特性。并且，利用匹配电路来匹配阻抗。在该情况下，天线装置600的宽度至少需要达到长度L32。因此，难以实现天线装置600的小型化。
另一方面，从图18所示看出，即使缩短了第二天线元件122的长度L31+L32，在史密斯图的右下区域，阻抗特性的轨迹也呈弯曲状。并且，如图9至图11所示，通过调整第一天线元件121的长度L2等，能够形成所需形状的弯曲。因此，通过缩短第二天线元件122，能够实现天线装置的小型化的同时实现宽频带化。作为一例，说明在对应于图18的第12个输入阻抗特性的天线装置600中匹配阻抗的方法。
图19为表示图18的第12个输入阻抗特性的图。在所述天线装置600中，加载14.2nH的串联感应器131和35nH的并联感应器132。进而，将第一天线元件121的长度调整为61mm。
图20为表示经所述调整的天线装置700的概要的立体图。图21A为表示天线装置700的输入阻抗特性的史密斯图。图21B为表示天线装置700的VSWR特性的图。图21C为表示天线装置700的XY面的辐射图案。图21C中的实线表示频率1.95GHz中的辐射图案，虚线表示频率2.14GHz中的辐射图案。如图21A和图21B所示可知，通过进行所述调整，天线装置700能够实现宽频带化。然而，如图21C所示，由于宽度方向电流成分导致交叉偏振辐射，因而辐射图案与频率对应地发生变化。接着，调整第二天线元件122和供电部123的位置。
图22为表示第一天线元件121的预定边中的供电部123和第二天线元件122的位置的概略图。将从第一天线元件121的所述边的中心到供电部123的中心为止的距离设为d。使d在0mm、5mm、12mm、24.5mm之间改变，取得了天线装置的主偏振波成分和交叉偏振成分在频率1.95GHz中的辐射图案。其中，第一天线元件121的所述边的长度为50mm。并且，供电部123的元件宽度为1mm。因此，d＝24.5mm的情况下，供电部123与第一天线元件121的所述边的端部相连接。并且，在d＝0mm的情况下，供电部123与第一天线元件121的所述边的中心相连接。
图23A至图23D为表示频率1.95GHz中的XY面的辐射图案。其中，实线表示主偏振波成分Eθ，虚线表示交叉偏振成分EΦ。各个辐射图案利用主偏振波成分Eθ的最大值进行了标准化。
图23A为表示d＝0mm时的辐射图案。该情况下，第二天线元件122与第一天线元件121的所述边的中心相连接，因而不发生交叉偏振成分EΦ。
图23B为表示d＝5mm(d＝0.03λ)时的辐射图案。该情况下，交叉偏振成分EΦ只发生了极少量。图23C为表示d＝12mm(d＝0.08λ)时的辐射图案。该情况下，交叉偏振成分EΦ变得更大。图23D为表示d＝24.5mm时的辐射图案。该情况下，交叉偏振成分EΦ变得更大，在部分方向上，比主偏振波成分Eθ还大。
如图23A至图23D所示，如果d为12mm(0.08λ)以下，相对于主偏振波成分Eθ的交叉偏振成分EΦ被抑制到-20dB以下。因此，天线装置的特性相应地劣化。优选的是，供电部123和第二天线元件122在从第一天线元件121的所述边的中心开始的距离d在使用频率的波长λ的0.08倍以内的位置经由供电部123与所述边相连接。
并且，供电部123和第二天线元件122可以在比第一天线元件121的所述边的端部更靠近所述边的中心的位置经由供电部123与所述边相连接。例如，上述例子中，可以是0mm≦d≦12mm的范围。
并且，距离d优选的是5mm(0.03λ)以下。因此，能够进一步抑制交叉偏振成分。并且，距离d最优选为0mm。因此，能够除去交叉偏振成分。
图24为表示在第一天线元件121的预定边中的供电部123和第二天线元件122的位置的概略图。其中，本例的第二天线元件122具有倒L形。并且，第二天线元件122的朝向Z轴方向延伸的部分的长度L31为7mm，朝向Y轴方向延伸的部分的长度L32为18mm。
图25A为表示图24示出的例子中d＝12mm的情况下天线装置的输入阻抗特性的史密斯图。图25B为表示图24示出的例子中d＝12mm的情况下天线装置在频率1.95GHz下的XY面的辐射图案。其中，实线表示主偏振波成分Eθ，虚线表示交叉偏振成分EΦ。辐射图案利用主偏振波成分Eθ的最大值进行了标准化。
从图25A所示能够确认，在本例中在频率1.95GHz中进行共振。并且，从图25B所示能够确认，在本例中，相对于主偏振波成分Eθ的交叉偏振成分EΦ被抑制到-20dB以下。即，能够确认到，将距离d设为12mm以下，不论第二天线元件122的形状如何，都能够充分抑制交叉偏振成分。
第五实施例
图26为表示第五实施例的天线装置800的概要的立体图。天线装置800相对于第一实施例至第四实施例的任一天线装置的结构，其第二天线元件122的延伸方向不同。其他结构可与第一实施例至第四实施例的任一天线装置相同。其中，调整了各结构部件的长度等，以使天线装置800在UMTS Band1进行共振。作为一例，L1＝85mm、L2＝61.6mm、L3＝11mm、L4＝2mm、L5＝13mm、W1＝W2＝50mm、W3＝1mm、D＝5mm，串联感应器131的感应系数は12.2nH，并联感应器132的感应系数为88nH。
本例的第二天线元件122具有朝向与寄生元件110对向的面垂直的方向延伸的部分。在图26的例子中，第二天线元件122从供电部123朝向X方向延伸设置。本例的第二天线元件122为直径1mm的铜线。
图27A为表示天线装置800的输入阻抗特性的史密斯图。图27B为表示天线装置800的VSWR特性的图。图27C为表示天线装置800的XY面中的辐射图案及XZ面中的辐射图案。其中，实线表示XY面中的辐射图案，虚线表示XZ面中的辐射图案。辐射图案利用XY面中的辐射图案的最大值进行了标准化。
如图27A和图27B所示，天线装置800在UMTS Band1进行共振。并且，如图27C所示，寄生元件110发挥反射器功能。并且，天线装置800在与寄生元件110垂直的方向上也具有辐射图案。
其中，第二天线元件122相对于第一天线元件121的角度可变。即，第二天线元件122能够以与供电部123之间的连接点为支点朝向任意方向。根据这种结构，能够发生所需平面中的偏振波成分。
其中，第二天线元件122具有两个部分，即，与第一天线元件121的面垂直地延伸的部分和朝向与第一天线元件121的长度方向平行的方向延伸的部分。第二天线元件122可在从供电部123朝向X方向延伸之后朝向Z方向延伸，也可在从供电部123朝向Z方向延伸之后可朝向X方向延伸。
第六实施例
图28为表示第六实施例的天线装置900的概要的立体图。天线装置900相对于第一实施例至第五实施例的任一天线装置的结构，其第二天线元件122的形状不同。其它结构可与第一至第五实施例的任一的天线装置相同。
第一实施例至第四实施例的天线装置中的第二天线元件122具有从与第一天线元件121之间的连接点(即，供电部123)朝向与第一天线元件121的长度方向平行的方向延伸的部分。本例的天线装置900具有在朝向与第一天线元件121的长度方向平行的方向(Z轴方向)延伸之后进一步朝向与第一天线元件121的宽度方向平行的方向(Y轴方向)延伸的部分。其中，第二天线元件122的总长度比λ/4更短。
并且，第五实施例的天线装置中的第二天线元件122具有朝向与第一天线元件121的面垂直的方向延伸的部分。本例的天线装置900具有在朝向与第一天线元件121的面垂直的方向(X轴方向)延伸之后进一步朝向与第一天线元件121的宽度方向平行的方向(Y轴方向)延伸的部分。在本例中，第二天线元件122的总长度比λ/4更短。
其中，第二天线元件122具有从朝向Z轴方向延伸的部分的端部开始朝向Y轴正方向延伸的部分和朝向Y轴负方向延伸的部分。优选的是，朝向Y轴正方向延伸的部分和朝向Y轴负方向延伸的部分的长度相同。通过如此构成，能够设置比较长的第二天线元件122的同时，提供小型的天线装置900。并且，能够抑制交叉偏振成分。其中，第二天线元件122分支成T形，除此之外，也能够形成环形、折回形、蝴蝶结形等其它各种形状。
图29为表示本发明的一实施方式的便携式终端1000的概要的剖视图。便携式终端1000具有第一实施例至第十一实施例中的任一天线装置1100和框体1002。框体1002容纳天线装置1100。天线装置1100在框体1002内部与无线电路等电路进行电连接。
并且，框体1002具有表面1004及背面1006。表面1004为使用便携式终端1000时与使用者对向的面。例如，在表面1004设置用于语音通话的扬声器或用于显示信息的显示装置等。
天线装置1100设置成使寄生元件110成为表面1004的一侧。由此，使用便携式终端1000时，能够降低向使用者侧辐射的电磁波，改善SAR。
其中，第一实施例至第十实施例的天线装置最好适用于便携式终端或穿戴式终端，但用途不受限。本天线装置具有FB比高的方向性，因而例如在安装于不需要向后方辐射的墙壁、天棚、汽车或工业机器等的情况下也有效。并且，将本天线装置设置于地板等并向天棚方向辐射电磁波或设置于机体并从上空向地上辐射电磁波时也有效。并且，也能够搭载IC芯片，来用作射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)天线。安装部为金属物的情况下尤其有效。进一步，本天线装置具有高FB比，因而具有在装戴于人体等时的匹配偏差少的优点。
第七实施例
图30为表示第七实施例的天线装置1200的概要的立体图。相对于第一实施例至第五实施例的天线装置为对应于直线偏振波的装置，第七实施例的天线装置1200为对应于圆偏振波的装置。其中，第六实施例对应于直线偏振波的同时也可对应于圆偏振波。天线装置1200相对于第一实施例至第六实施例的任一天线装置，寄生元件110和第一天线元件121的形状不同。第二天线元件122的形状可与第一实施例至第六实施例的第二天线元件122相同。并且，使用频率也与第一实施例至第六实施例的天线装置相同。
本例的寄生元件110的长度(Z轴方向)和宽度(Y轴方向)均可以是使用频率的波长λ的大约1/2以上。作为一例，寄生元件110的长度和宽度相同，但不限定于此。将天线装置小型化的情况下，可以是波长的大约1/2的长度，但也可以是其以上的长度。并且，形状可以是方形，也可以是圆形，形状不受限。
本例的第一天线元件121为板状的导体，调整为在长度方向之外，宽度方向也进行共振的长度。第一天线元件121的长度和宽度比寄生元件110的长度和宽度小。第一天线元件121的长度和宽度可比波长λ的1/4大。第一天线元件121的形状可以是大约圆形或大约正n角形(只是n为4以上的偶数)。圆形中的长度及宽度表示直径。正n角形中的长度和宽度表示对向地平行设置的两个边的距离。本例的第一天线元件121的形状为大约正方形。并且，作为一例，YZ面中，第一天线元件121的中心位置与寄生元件110的中心位置一致，但不受限制。
大约圆形或大约正n角形除了包含正圆形及正n角形之外，还包括Z轴方向的长度和Y轴方向的宽度在预定范围内有所差异的形状。本例中，所述差异为±10％以下。本例的第一天线元件121而言，Z轴方向的长度比Y轴方向的长度长5％程度。
如图30所示，从第一天线元件121的对角供电，若调整第一天线元件121的长度和宽度，相位差为π/2且相互正交的电流I1和电流I2朝向第一天线元件121的长度方向和宽度方向流动。
图31为示意性地表示电流I1和电流I2的图。若将对应于电流I1和电流I2的各个共振频率设为频率f1、频率f2，圆偏振波以从频率f1到频率f2为止的中心频率f0作为中心辐射。如果频率f1和频率f2接近，在频率f0成为良好的轴比。其中，若从第一天线元件121的又一方的对角开始供电，则能够逆转圆偏振波的旋转方向。
图32A为表示天线装置1200的输入阻抗特性的史密斯图。图32B为表示天线装置1200的VSWR特性的图。图33为表示天线装置1200在频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案的图。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
在图30所示的例子中，寄生元件110为Z轴方向和Y轴方向的长度均为85mm的正方形。第一天线元件121为Z轴方向的长度为61mm且Y轴方向的长度为58mm的大约正方形。介电基板124为Z轴方向的长度为64mm且Y轴方向的长度为58mm的长方形。介电基板124的基板厚度为1mm，介电常数为4.3。
在介电基板124的表面形成的天线单元120与寄生元件110之间的距离为5mm。本例的第二天线元件122具有从供电部123朝向Z轴方向延伸2mm后朝向Y轴方向延伸25mm的倒L形。
根据这种结构，如图32A和图32B所示，天线单元120和寄生元件110电磁耦合，而在中心频率2GHz进行共振。并且，从图33所示得知，所述天线装置起到圆偏振波天线的功能。进一步地，由于寄生元件110作为反射器工作，因而能够将寄生元件110侧的辐射图案强度，即，图30的X轴负侧的辐射图案强度减小至比X轴正侧的辐射图案强度小。因此，能够降低SAR。
图34为在图30示出的天线装置1200中除去寄生元件110的情况下输入阻抗特性的史密斯图。天线单元120不与寄生元件110电磁耦合，从史密斯图的中心远离。
图35A为表示第二天线元件122的一例的图。与如图30所示的例子相同，第二天线元件122具有朝向Z轴方向延伸的部分和朝向Y轴方向延伸的部分。将朝向Z轴方向延伸的部分的长度设为L31，将朝向Y轴方向延伸的部分的长度设为L32。
图35B为表示改变图35A中示出的第二天线元件122的Z轴方向的长度L31的情况下输入阻抗特性的史密斯图。在本例中，Y轴方向的长度L32固定为25mm。图35B中示出L31＝1mm、2mm、3mm的例子。如图35B所示，通过变更第二天线元件122的Z轴方向的长度L31，能够调整输入阻抗的阻抗量。
图35C为表示改变图35A中示出的第二天线元件122的Y轴方向的长度L32的情况下输入阻抗特性的史密斯图。在本例中，Z轴方向的长度L31固定为2mm。图35C中示出L32＝30mm、25mm、20mm的例子。如图35C所示，通过变更第二天线元件122的Y轴方向的长度L32，能够调整输入阻抗的电阻量。
图35D为表示改变图35A中示出的第二天线元件122的Y轴方向的长度L32的情况下输入阻抗特性的史密斯图。在本例中，Z轴方向的长度L31固定为2mm。图35D中示出L32＝25mm、20mm、15mm、10mm的例子。
如图35C及图35D所示，如果缩短第二天线元件122的长度L32，在史密斯图的右下区域，输入阻抗特性的轨迹呈弯曲状。因此，能够缩短第二天线元件122的长度L32，天线装置1200宽频带化。
并且，如图35C所示，在相同长度L32中的输入阻抗特性的轨迹中，在频率高的位置，电阻量变少。因此，能够通过加载串联感应器作为匹配电路，实现天线装置1200的宽频带化。其中，感应器可以为片状部件，也可以像蛇曲形或图案线圈等一样在基板上由图案构成。
图36A为表示将第二天线元件122的Y轴方向的长度L32设为10mm且串联加载12nH的感应器作为匹配电路的情况下输入阻抗特性的史密斯图。在图36A中，作为比较例，用虚线表示图30中示出的天线装置1200的输入阻抗特性。
图36B为表示将第二天线元件122的Y轴方向的长度L32设为10mm且串联加载12nH的感应器作为匹配电路的情况下VSWR特性的图。在图36B中，作为比较例，用虚线表示图30中示出的天线装置1200的输入阻抗特性。如图36A和图36B所示，通过调整第二天线元件122的长度，并加载适当的匹配电路，能够进一步实现天线装置1200的宽频带化。
图37为表示第一天线元件121在YZ面中的形状例的图。除了第一天线元件121的形状以外，与图30所示的天线装置1200相同。其中，伴随变更第一天线元件121的形状，通过所述方法对第二天线元件122的Z轴方向的长度L31和Y轴方向的长度L32进行调整。其中，若从第一天线元件121的另一方的对角供电，则能够逆转圆偏振波的旋转方向。
本例的第一天线元件121在主面(本例中YZ面)的任一边具有凹槽140。凹槽140可以是矩形，可以是三角形，可以是楕圆形，也可以是其他形状。
凹槽140具有在第一天线元件121中发生相位差π/2且相互正交的两种励磁模式的程度的大小。凹槽140可设置于第一天线元件121的任一边的中心。凹槽140在Y轴方向和Z轴方向上的大小可以为第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的大小的1/5以下，也可以是1/10以下。
本例的第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的长度均为58.5mm。本例的凹槽140设置于与第一天线元件121的Z轴方向平行的边的中心，在Y轴方向上的长度为9mm，在Z轴方向上的长度为5mm。其中，作为一例，第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的长度相同，但不受限制。如果调整凹槽140的大小，能够发生相互正交的两种励磁模式。
图38A为表示在天线装置1200中使用图37示出的天线单元120的情况下输入阻抗特性的史密斯图。图38B为表示所述天线装置的VSWR特性的图。图38C为表示所述天线装置在频率2GHz中的XY面和XZ面的辐射图案。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
从图38A和图38B所示得知，即使在第一天线元件121中设置凹槽140，也能够在2GHz进行共振。并且，从图38C所示得知，所述天线装置起到作为圆偏振波天线的功能。进而，由于寄生元件110作为反射器工作，因而能够将寄生元件110侧的辐射图案强度，即，图30的X轴负侧的辐射图案强度降低至小于X轴正侧的辐射图案强度。因此，能够降低SAR。
图39为表示第一天线元件121在YZ面中的形状例的图。除了第一天线元件121的形状以外，与图30中示出的天线装置1200相同。其中，伴随变更第一天线元件121的形状，通过所述方法对第二天线元件122的Z轴方向的长度L31和Y轴方向的长度L32进行调整。此外，若从第一天线元件121的又一方的对角供电，能够逆转圆偏振波的旋转方向。
本例的第一天线元件121在主面(本例中为YZ面)的任一边具有突起150。突起150可以是矩形，可以是三角形，可以是楕圆形，也可以是其他形状。
突起150具有在第一天线元件121中发生相位差π/2且相互正交的两种励磁模式的程度的大小。突起150可设置于第一天线元件121的任一边的中心。突起150在Y轴方向和Z轴方向上的大小可以为第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的大小的1/5以下，也可以是1/10以下。
本例的第一天线元件121的Y轴方向和Z轴方向的长度均为58.5mm。本例的突起150设置于与第一天线元件121的Y轴方向平行的边的中心，在Y轴方向上的长度为5mm，在Z轴方向上的长度为9.5mm。其中，作为一例，第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的长度相同，但不受限制。如果调整突起150的大小，能够发生相互正交的两种励磁模式。
图40A为表示天线装置1200中使用图39示出的天线单元120的情况下输入阻抗特性的史密斯图。图40B为表示所述天线装置的VSWR特性的图。图40C为表示所述天线装置在频率2GHz的辐射图案的图。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
从图40A和图40B所示得知，即使在第一天线元件121设置突起150，也能够在2GHz进行共振。并且，从图40C所示得知，所述天线装置起到作为圆偏振波天线的功能。进一步地，由于寄生元件110作为反射器工作，因而能够将寄生元件110侧的辐射图案强度，即，图30的X轴负侧的辐射图案强度降低至小于X轴正侧的辐射图案强度。因此，能够降低SAR。
图41A为表示第一天线元件121在YZ面中的形状例的图。除了第一天线元件121的形状以外，与图30示出的天线装置1200相同。其中，伴随变更第一天线元件121的形状，通过所述方法对第二天线元件122在Z轴方向上的长度L31和Y轴方向上的长度L32进行调整。并且，对供电部123的位置进行调整。
本例的第一天线元件121在主面(本例ではYZ面)的任一边具有多个凹槽160。凹槽160的数量可以为偶数。一组凹槽160在第一天线元件121的主面设置于对向的位置。本例的凹槽160设置于第一天线元件121的对向的两个顶点。凹槽160可以是矩形，可以是三角形，可以是楕圆形，也可以是其他形状。其中，凹槽160如果设置于第一天线元件121的又一方的对向的两个顶点，能够逆转圆偏振波的旋转方向。
本例中，供电部123设置于第一天线元件121的任一边的中心。若从第一天线元件121的中心供电且调整第一天线元件121的长度、宽度及凹槽的大小，能够发生相互正交的两种励磁模式。
凹槽160在Y轴方向和Z轴方向上的大小可以是第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的大小的1/5以下，也可以是1/10以下。
本例的第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向上的长度均为63.5mm。本例的凹槽160为Y轴方向和Z轴方向上的长度均为11mm的直角三角形。其中，作为一例，第一天线元件121在Y轴方向和Z轴方向的长度相同，但不受限制。如果调整凹槽160的大小，能够发生相互正交的两种励磁模式。
其中，本例的第二天线元件122具有Z轴方向上的长度为5mm且Y轴方向上的长度为26mm的倒L形。其他例的第二天线元件122可像图28示出的第二天线元件122一样具有T形。在该情况下，可以通过与所述的倒L形相同的方法对朝向Z轴方向延伸的部分的长度和朝向Y轴方向延伸的部分的长度进行调整。供电部123设置于第二天线元件122的边的中点的情况下，通过第二天线元件122具有T形，能够提高天线单元120的左右对称性。其中，在第一实施例至第六实施例的天线装置中第二天线元件122具有倒L形或T形的情况也适用本方法。
图41B为示意性地表示图41A示出的第一天线元件121中的电流I1及电流I2的图。本例中，在第一天线元件121的对角线上，电流I1和电流I2流动。
图42A为表示在天线装置1200中使用图41A示出的天线单元120的情况下输入阻抗特性的史密斯图。图42B为表示所述天线装置的VSWR特性的图。图42C为表示所述天线装置在频率2GHz中的辐射图案。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
从图42A和图42B所示得知，即使在第一天线元件121设置凹槽160，也能够在2GHz进行共振。并且，从图42C所示得知，所述天线装置起到作为圆偏振波天线的功能。进而，由于寄生元件110作为反射器工作，因而能够将寄生元件110侧的辐射图案强度，即，图30的X轴负侧的辐射图案强度降低至小于X轴正侧的辐射图案强度。因此，能够降低SAR。
图43为表示第二天线元件122在YZ面中的形状例的图。除了第二天线元件122的形状以外，与图30示出的天线装置1200相同。
第二天线元件122中，一端与供电部123相连接，另一端与第一天线元件121的主面的未设有供电部123的一边相连接。第二天线元件122的另一端可以和与第一天线元件121的主面中未设有供电部123的边垂直的边相连接。本例的供电部123设置于第一天线元件121的主面的与Y轴方向平行的边的中心，第二天线元件122的另一端与第一天线元件121的主面的与Z轴方向的平行的边的中心相连接。
第二天线元件122中，从与供电部123连接的一端到与第一天线元件121连接的另一端为止的之间，使传输信号的相位延迟3π/2。
第二天线元件122可具有相对于预定的轴线对称的形状。本例的第二天线元件122具有相对于Z轴和Y轴的中间的对称轴呈线对称的形状。本例的第二天线元件122的部分177设置于与供电部123对称的位置。
部分171从供电部123朝向Y轴方向延伸。部分176从部分177朝向Z轴方向延伸。部分171和部分176设置于对称的位置，具有相同长度。
部分172从部分171的端部朝向Z轴方向延伸。部分175从部分176的端部朝向Y轴方向延伸。部分172和部分175设置于对称的位置，具有相同的长度。
部分173从部分172的端部朝向Y轴方向延伸。部分174从部分175的端部朝向Z轴方向延伸。部分173和部分174设置于对称的位置，具有相同的长度。部分173和部分174的端部之间相连接。由此，形成第二天线元件122。
图44为示意性地表示图43所示的天线单元120中相位差为π/2且相互正交的电流I的图。如果将对应于电流I的共振频率设为频率f，则圆偏振波在频率f辐射。
图45A为表示利用图43示出的天线单元120的天线装置1200的输入阻抗特性的史密斯图。图45B为表示在利用图43示出的天线单元120的天线装置1200串联加载4.5nH的感应器作为匹配电路的情况下输入阻抗特性的史密斯图。如图45A和图45B所示，在所述天线装置中，也能够利用匹配电路调整输入阻抗特性。其中，感应器可以是晶片状部件，也可以像蛇曲形或图案线圈等一样在基板上由图案构成。
图45C为表示图45B示出的天线装置1200的VSWR特性的图。图45D为表示所述天线装置1200的频率2GHz中的辐射图案。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
从图45B和图45C所示得知，即使是使在第二天线元件122传输的信号延迟3π/2的形状，也能够在2GHz进行共振。并且，从图45D所示得知，所述天线装置起到作为圆偏振波天线的功能。进而，寄生元件110作为反射器工作，因而能够将寄生元件110侧的辐射图案强度，即，图30的X轴负侧的辐射图案强度降低至小于X轴正侧的辐射图案强度。因此，能够降低SAR。其中，图43的例子的第二天线元件122，是自第一天线元件121中设置有供电部123的边到按顺时针方向邻接的边为止，但在其他例子中，可以自第一天线元件121中设置有供电部123的边到按逆时针方向邻接的边为止。该情况下，向图44示出的Y轴方向流动的电流I的方向翻转。因此，能够使圆偏振波的旋转方向逆转。
图46为表示天线单元120的其它结构例的图。本例的第一天线元件121与图43的例子中的第一天线元件121相同的形状。本例的天线单元120具有两个供电部，即，供电部123-1和供电部123-2、两个第二天线元件，即，第二天线元件122-1和第二天线元件122-2。
供电部123-1设置于第一天线元件121的任一边的中点。第二天线元件122-1与供电部123-1相连接。第二天线元件122-1如图46所示可以是直线状，可以是倒L形，可以是T形，其形状不受限制。
供电部123-2设置于第一天线元件121的边之中与设置有供电部123-1的边正交的边的中点。供电部123-2施加的信号相对于供电部123-1施加的信号，相位前进π/2。第二天线元件122-2与供电部123-2相连接。第二天线元件122-2具有与第二天线元件122-1相同的形状及尺寸。
通过这样构成，如图44所示，能够生成正交的两种励磁模式。其中，图46的例子的供电部123-2和第二天线元件122-2设置于第一天线元件121中相对于设置有供电部123-1和第二天线元件122-1的边按逆时针方向邻接的边，但在其他例子中，也可以设置于第一天线元件121中相对于设置有供电部123-1和第二天线元件122-1的边按顺时针方向邻接的边。或者，供电部123-2施加的信号相对于供电部123-1施加的信号，相位延迟π/2。在该情况下，如图44所示的电流I的方向翻转。因此，能够逆转圆偏振波的旋转方向。
第八实施例
图47为表示第八实施例的天线装置1300的概要的立体图。第八实施例的天线装置1300为对应于圆偏振波的装置。相对于第七实施例的天线装置1200，天线装置1300还具有寄生元件112。在本例中，寄生元件110为对向地设置于第一天线元件121的一方的主面的第一寄生元件，寄生元件112为对向设置于第一天线元件121的另一方的主面的第二寄生元件。
在YZ面中，寄生元件112可以比寄生元件110小，也可以比第一天线元件121小。并且在YZ面，寄生元件112的重心位置和第一天线元件121的重心位置可一致。
在YZ面中，寄生元件112具有与第一天线元件121相似的形状。即，寄生元件112可以是大约圆形或者是大约正n角形。第一天线元件121具有突起或凹槽的情况下，寄生元件112也可以具有突起或凹槽。本例的第一天线元件121与图41A所示的例子相同具有凹槽160。寄生元件112在与凹槽160对向的位置具有凹槽114。凹槽114可以是与凹槽160相似的形状。在寄生元件112，可以不设置突起或凹槽。
寄生元件112与第一天线元件121之间的距离可以和第一天线元件121与寄生元件110之间的距离相同。本例的所述距离为5mm。
图48为表示图47示出的天线单元120的各部件的尺寸的俯视图。图48中省略了介电基板124。根据图48所示的尺寸，通过对寄生元件110、第一天线元件121和寄生元件112进行电磁耦合，能够进而实现宽频带化。
图49A为表示图48的例子中的天线装置1300的输入阻抗特性的史密斯图。图49B为表示图48的例子中的天线装置1300的VSWR特性的图。图49C为表示图48的例子中的天线装置1300的频率2GHz中的辐射图案。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
从图49A和图49B所示得知，通过设置寄生元件112，相对于图42A和图42B所示的例子，天线装置能够更加宽频带化。并且，从图49C所示得知，所述天线装置起到作为圆偏振波天线的功能。
第九实施例
图50为表示第九实施例中的天线装置1400的概要的立体图。第九实施例的天线装置1400为对应于圆偏振波的装置。天线装置1400相对于第八实施例的天线装置1300，寄生元件112的形状不同。本例中，在第一天线元件121设置有凹槽160，在寄生元件112不设有对应的凹槽。
图51为表示图50示出的天线单元120的各部件的尺寸的俯视图。图51中省略了介电基板124。根据图51所示的尺寸，对寄生元件110、第一天线元件121及寄生元件112进行电磁耦合，能够进一步实现宽频带化。
图52A为表示图51的例子中的天线装置1400的输入阻抗特性的史密斯图。图52B为表示图51的例子中的天线装置1400的VSWR特性的图。图52C为表示图51的例子中的天线装置1400的频率2GHz中的辐射图案的图。其中，实线表示XY面的Eθ成分，虚线表示XZ面的Eθ成分。辐射图案利用最大值进行了标准化。
从图52A和图52B所示得知，通过设置寄生元件112，与图42A和图42B所示的例子相比，天线装置能够实现宽频带化。并且，从图52C所示得知，所述天线装置起到作为圆偏振波天线的功能。其中，寄生元件112可适用第九实施例以外的实施例。
第十实施例
图53为表示第十实施例中的天线装置1500的概要的立体图。天线装置1500为对应于直线偏振波的装置。在天线装置1500中，介电基板124的厚度为1mm，介电常数为4.3。利用图8至图11所示的方法，在频率2GHz对天线装置1500进行了调谐。
图54A为表示图53的例子中的天线装置1500的输入阻抗特性的史密斯图。图54B为表示图53的例子中的天线装置1500的VSWR特性的图。图54C为表示图53的例子中的天线装置1500的频率2GHz中的XY面的辐射图案。其中，辐射图案利用最大值进行了标准化。
图55为表示第十实施例中的天线装置1600的概要的立体图。第十实施例的天线装置1600为对应于直线偏振波的装置。相对于天线装置1500的结构，天线装置1600还具有寄生元件112。并且本例中，不使用匹配电路，而是调整各部件的尺寸取得匹配。寄生元件112可小于天线单元120。
图56A为表示图55的例子中的天线装置1600的输入阻抗特性的史密斯图。图56B为表示图55的例子中的天线装置1600的VSWR特性的图。图56C为表示图55的例子中的天线装置1600的频率2GHz中的XY面的辐射图案。其中，辐射图案利用最大值进行了标准化。从图56A和图56B所示得知，通过寄生元件112，相比图54A和图54B能够实现宽频带化。
以上，利用本发明的实施方式进行了说明，但本发明要求保护的范围不限定所述实施方式。对于本领域技术人员来说，能够在所述实施方式上进行各种改变或改进。这种改变或改进的方式也包含于本发明要求保护的范围内。
附图标记的说明
100、200、300、400、500、600、700、800、900、1100、1200、1300、1400、1500、1600：天线装置
110：寄生元件
112：寄生元件
114：凹槽
120：天线单元
121：第一天线元件
122：第二天线元件
123：供电部
124：介电基板
131：串联感应器
132：并联感应器
140：凹槽
150：突起
160：凹槽
171、172、173、174、175、176、177：部分
1000：便携式终端
1002：框体
1004：表面
1006：背面

Claims (19)

1.一种天线装置，包括：
天线单元，具有供电部、板状的第一天线元件以及宽度比所述第一天线元件更小的第二天线元件；以及
板状的寄生元件，与所述天线单元对向设置；
其中所述寄生元件的长度为使用频率的波长的大约1/2及以上，
所述第二天线元件的长度比使用频率的波长的1/4更短，
所述天线单元和所述寄生元件具有能够电磁耦合的间隔并在所述使用频率进行共振。
2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线元件的长度比所述寄生元件的长度更短。
3.根据权利要求1或2所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件为线状。
4.根据权利要求1至3任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件在从所述第一天线元件的短边的中心开始并在使用频率的波长的0.08倍以内的距离经由所述供电部与该边相连接。
5.根据权利要求1至3任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件在比所述第一天线元件的短边的端部更靠该短边的中心的位置经由所述供电部与该边相连接。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件具有从经由从所述供电部的与所述第一天线元件之间的连接点开始朝向与所述第一天线元件的长度方向平行的方向延伸的部分。
7.根据权利要求1至6任一项所述的天线装置，其特征在于，所述天线单元整个设置在与所述寄生元件对向的区域内。
8.根据权利要求4至7任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件具有朝向与所述寄生元件中与所述天线单元对向的面垂直的方向延伸的部分。
9.根据权利要求1至8任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件相对于所述第一天线元件的角度是可变的。
10.根据权利要求1至9任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线元件为所述第二天线元件的接地。
11.根据权利要求1至10任一项所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线元件设置在介电基板上。
12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，
所述介电基板为设有电路的电路基板，
所述第一天线元件为所述电路及所述第二天线元件的接地。
13.根据权利要求11或12所述的天线装置，其特征在于，在所述介电基板中，在与设有所述第一天线元件的面相反侧的面上，设有所述寄生元件。
14.根据权利要求1至13任一项所述的天线装置，其特征在于，
所述寄生元件具有使用频率的波长的大约1/2及以上的宽度，
所述第一天线元件的长度及宽度比所述寄生元件的长度及宽度更短但比使用频率的波长的1/4大。
15.根据权利要求14所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线元件的主面的形状为大约圆形或大约正n边形，其中，n为偶数。
16.根据权利要求15所述的天线装置，其特征在于，所述第一天线元件在主面的任一边上具有突起或凹槽。
17.根据权利要求15所述的天线装置，其特征在于，所述第二天线元件中，一端与所述供电部相连接，另一端与所述第一天线元件的主面上未设有所述供电部的边相连接，并且从所述一端到所述另一端的传输信号的相位延迟3π/2。
18.根据权利要求1至17任一项所述的天线装置，其特征在于，还包括：
第一寄生元件，对向设置于所述第一天线元件的一个主面上，和
第二寄生元件，对向设置于所述第一天线元件的另一个主面上。
19.一种便携式终端，具有权利要求1至18任一项所述的天线装置。
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