專利名稱：表面安裝型天線及天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信設(shè)備中如蜂窩手機(jī)中使用的緊密的表面安裝型天線和天線裝置。
圖8中，附圖標(biāo)記50表示表面安裝型天線。此表面安裝型天線50安裝在安裝基片56上，由此形成天線裝置61。如圖8中所示的表面安裝型天線50中，附圖標(biāo)記51表示基本上為棱形的基體。附圖標(biāo)記52表示饋電端；附圖標(biāo)記53表示接地端；附圖標(biāo)記54表示輻射電極。此外，安裝基片56中，附圖標(biāo)記57表示基片；附圖標(biāo)記58表示饋電電極；附圖標(biāo)記59表示接地電極，附圖標(biāo)記60表示接地導(dǎo)體層。
傳統(tǒng)的表面安裝型天線50中，饋電端52和接地端53設(shè)置在基體51的一側(cè)面。輻射電極54被布置成細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)線分布圖，其結(jié)構(gòu)如下。首先它從此側(cè)面的接地端向上延伸，然后形成在基體51上表面，從平面圖上看其大體上為U型，這樣基本上形成環(huán)狀，最后再一次返回到此側(cè)面并向下延伸到饋電端52。而且在輻射電極54靠近饋電端52的位置上設(shè)有間隙55。這樣，可以調(diào)整輻射電極54的電容使得安裝基片56上的輻射電極54與饋電電極58(饋電線路)達(dá)到阻抗匹配。
另一方面，在安裝基片56中，基片57表面上形成饋電電極58，接地電極59和接地導(dǎo)體層60。接地導(dǎo)體層60設(shè)置在接地電極59的一邊以便與其連接。
之后，表面安裝型天線50安裝到安裝基片56上，同時(shí)饋電端52連接到饋電電極58上，接地端53連接到接地電極59上，這樣形成天線裝置61。
然而在傳統(tǒng)的表面安裝型天線50中，由于輻射電極54被制作得很短，從而存在提高工作頻率的傾向。為降低工作頻率，基體51要有較高的介電常數(shù)，或者輻射電極54要變得細(xì)一些。
然而，提高基體51的介電常數(shù)也會(huì)使天線特性突然變成窄帶的問題。另一方面，輻射電極54變細(xì)也會(huì)導(dǎo)致大量的輻射損耗。
而且，通過調(diào)節(jié)輻射電極54中形成的間隙55的尺寸得到輻射電極54和饋電電極58之間的阻抗匹配，可以改變輻射電極54的阻抗。然而這種情況下，天線的諧振頻率隨著阻抗的變化而變化。這就較難獲得設(shè)計(jì)中需要的天線特性。
本發(fā)明提供一種表面安裝型天線，其包括由介電材料或磁性材料制成的并基本上呈長(zhǎng)方體形的基體；在基體一側(cè)面的一端處形成的饋電端；在基體一側(cè)面的另一端處設(shè)置的接地端；一端連接到接地端的輻射電極，此輻射電極成螺旋形繞基體表面按如下方式環(huán)繞，其從一側(cè)面開始延伸，通過一主平面，與一側(cè)面相對(duì)的另一側(cè)面；和與一主平面相對(duì)的另一主平面，之后返回到一側(cè)面并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面，通向一側(cè)面的一端；和寬面積部分；其中輻射電極的另一端從一主平面向前延伸，通過另一側(cè)面，到另一主平面，這樣使得寬面積部分與饋電端相對(duì)。
根據(jù)本發(fā)明，輻射電極成螺旋形繞基體表面按如下方式環(huán)繞，其從一側(cè)面開始延伸，通過一主平面，另一側(cè)面；另一主平面，之后返回到一側(cè)面并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面，通向一側(cè)面的一端，之后輻射電極的另一饋電端側(cè)端從基體面向前延伸，即從一主平面出發(fā)，通過另一側(cè)面，到另一主平面，這樣使寬面積部分與饋電端相對(duì)。由于這種構(gòu)造，可以將輻射電極制作得長(zhǎng)一些，輻射電極的寬面積部分也可以通過其與饋電端之間產(chǎn)生的電容來與饋電端電磁耦合。而且在安裝到安裝基片上時(shí)，在輻射電極的寬面積部分和安裝基片的接地導(dǎo)體層之間產(chǎn)生大電容，可以減小輻射電極的諧振頻率。這就有可能獲得天線的小型化同時(shí)又不增高基體的介電常數(shù)，而且不使輻射電極過細(xì)。
更進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明，通過調(diào)節(jié)輻射電極和饋電端的電容能夠得到輻射電極與安裝有輻射電極的安裝基片上的饋電電極(饋電線路)之間的阻抗匹配。電容調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)輻射電極處的寬面積部件的結(jié)構(gòu)和/或面積來完成。同時(shí)，一個(gè)影響天線諧振頻率數(shù)量級(jí)的主要因素是輻射電極和安裝基片的接地導(dǎo)體層之間的電容。因此，可以將通過對(duì)寬面積部分進(jìn)行阻抗調(diào)節(jié)使產(chǎn)生的諧振頻率最小化。結(jié)果，有可能獲得具有高輻射效率和穩(wěn)定天線性能的緊密的表面安裝型天線。
本發(fā)明中，更好是調(diào)整寬面積部分的寬度為具有螺旋結(jié)構(gòu)的輻射電極導(dǎo)電部分寬的3-10倍。
根據(jù)本發(fā)明，可以增加寬面積部分和饋電端或其與接地導(dǎo)體層的電容，從而得到與饋電端滿意的電磁配合效果。
本發(fā)明中，優(yōu)選確定位于基體另一主平面上的寬面積部分從另一側(cè)面?zhèn)妊由斓揭粋?cè)面?zhèn)鹊拈L(zhǎng)度，以使其與一側(cè)面之間的距離等于或大于1毫米。
根據(jù)本發(fā)明，有可能避免由于天線安裝位置變化帶來的寬面積部分和接地導(dǎo)體層之間的電容變化進(jìn)而產(chǎn)生的頻率變化。
本發(fā)明中，優(yōu)選使用相對(duì)介電常數(shù)εr位于3-30之間的介電材料制造基體。
根據(jù)本發(fā)明，減小輻射電極的有效長(zhǎng)度，從而電流分布區(qū)在面積上增加。這使得輻射電極發(fā)射出更大量的無線電波，在增強(qiáng)天線增益和表面安裝型天線小型化方面帶來優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明中，優(yōu)選使用相對(duì)磁導(dǎo)率μr位于1-8之間的磁性材料制造基體。
根據(jù)本發(fā)明，輻射電極有高的阻抗，這帶來了低的天線品質(zhì)因數(shù)Q，同時(shí)相應(yīng)地增加帶寬。
本發(fā)明還提供一種天線裝置，其包括其上設(shè)置有饋電電極、接地電極和接地導(dǎo)體層的安裝基片，所述接地導(dǎo)體層連到接地電極上并安裝在安裝基片相對(duì)于接地電極的一側(cè)；和前述的表面安裝型天線；其中此天線裝置的結(jié)構(gòu)為表面安裝型天線安裝在安裝基片上，其另一主平面位于安裝基片的相對(duì)于接地電極另一側(cè)，同時(shí)，饋電端和接地端分別連到饋電電極和接地電極上。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供一種天線裝置，其包括其上設(shè)置有饋電電極、接地電極和接地導(dǎo)體層的安裝基片，所述接地導(dǎo)體層連到接地電極上并安裝在安裝基片相對(duì)于接地電極的一側(cè)；和前述的表面安裝型天線；其中此天線裝置的結(jié)構(gòu)為表面安裝型天線安裝在安裝基片上，其一主平面位于安裝基片的相對(duì)于接地電極另一側(cè)，同時(shí)，饋電端和接地端分別連到饋電電極和接地電極上。
根據(jù)本發(fā)明，天線裝置構(gòu)成如下本發(fā)明的表面安裝型天線安裝在其上設(shè)置有饋電電極、接地電極和接地導(dǎo)體層的安裝基片上，此接地導(dǎo)體層連到接地電極上并安裝在安裝基片相對(duì)于接地電極的一側(cè)。同時(shí)，饋電端和接地端分別連到饋電電極和接地電極上?；谶@種結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)帶有寬面積部分、饋電電極和接地電極的表面安裝型天線的輻射電極與安裝基片上接地導(dǎo)體層之間產(chǎn)生的電容，就可以在輻射電極和饋電電極之間達(dá)到阻抗匹配。而且，能容易地對(duì)輻射電極的諧振頻率和輻射效果進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)定和調(diào)節(jié)，并使其小型化。結(jié)果，可以獲得具有高輻射效率和穩(wěn)定天線特性的緊密的天線裝置。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，表面安裝型天線安裝在離安裝基片接地導(dǎo)體層一端大約0.5毫米到3毫米的安裝基片處。
根據(jù)本發(fā)明，天線裝置可以在如大約1-10GHz頻段上實(shí)現(xiàn)操作。
本發(fā)明中，優(yōu)選地，表面安裝型天線安裝成從接地導(dǎo)體層邊緣突出。
根據(jù)本發(fā)明，可以增強(qiáng)天線增益的帶寬。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種能夠獲得令人滿意的穩(wěn)定性能、增強(qiáng)輻射效率和小型化的表面安裝型天線和天線裝置。


通過下述對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述并參照附圖，本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。其中圖1是示出本發(fā)明第一實(shí)施例中表面安裝型天線和本發(fā)明第一實(shí)施例中在安裝基片的表面上由表面安裝型天線構(gòu)成的天線裝置的透視圖；圖2A到2D是分別示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面安裝型天線的主表面和側(cè)面的平面圖；圖3是安裝基片的平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面安裝型天線和本發(fā)明第二實(shí)施例中在安裝基片的表面上由表面安裝型天線構(gòu)成的天線裝置的透視圖；圖5A到5D是分別示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面安裝型天線的主表面和側(cè)面的平面圖；圖6是此安裝基片的平面圖；圖7是解釋根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線和天線裝置內(nèi)天線結(jié)構(gòu)功能的等效電路原理圖；和圖8是示出傳統(tǒng)表面安裝型天線和包含此傳統(tǒng)天線的天線裝置的一個(gè)例子的透視圖。
圖1是示出本發(fā)明第一實(shí)施例中表面安裝型天線和本發(fā)明第一實(shí)施例中在安裝基片的表面上由表面安裝型天線構(gòu)成的天線裝置的透視圖。圖2A到2D是分別示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面安裝型天線的主表面和側(cè)面的平面圖。圖3是安裝基片的平面圖。
從圖1和圖2A到2D中，附圖標(biāo)記10表示根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線；附圖標(biāo)記11表示介電或磁性材料制成的基本呈長(zhǎng)方體形狀的基體；附圖標(biāo)記12表示在基體11側(cè)面(在圖1中相當(dāng)于左邊前表面)11a的一端11e處形成的饋電端；附圖標(biāo)記13表示側(cè)面11a另一端11f處設(shè)置的接地端；附圖標(biāo)記14表示由線形導(dǎo)體形成的輻射電極。輻射電極14的一端連接到接地端13，并成螺旋形繞基體11表面環(huán)繞。更具體地說，輻射電極14從一側(cè)面11a開始延伸，通過靠近一側(cè)面11a的一主平面(相應(yīng)于圖1中的上表面)11b；與側(cè)面11a相對(duì)的另一側(cè)面11c；和與一主平面11b相對(duì)的另一主平面(相應(yīng)于圖1中的底面)11d，之后返回到側(cè)面11a并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面11b，通向側(cè)面11a(饋電端12一側(cè))的一端11e。此外，附圖標(biāo)記15表示在輻射電極14的另一端形成的一寬面積部分。
而且，圖1和圖3中，附圖標(biāo)記16表示安裝基片；附圖標(biāo)記17表示基片；附圖標(biāo)記18表示形成在基片17表面上的饋電電極；附圖標(biāo)記19表示接地電極；附圖標(biāo)記20表示位于基片17相對(duì)于接地電極19一側(cè)(相應(yīng)于圖1的左邊前側(cè))17a處的接地導(dǎo)體層。
具體地說根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線10包括基體11；饋電端12；接地端13；輻射電極14和寬面積部分15?；w11由介電或磁性材料制成并大體上呈長(zhǎng)方體型。饋電端12形成在基體11一側(cè)面11a的一端11e。接地端13位于基體11一側(cè)面11a的另一端11f。由線型導(dǎo)體構(gòu)成且其一端連到接地端13上的輻射電極14成螺旋形繞基體11表面如下述的情形環(huán)繞。輻射電極14從一側(cè)面11a開始延伸，通過一主平面11b；另一側(cè)面11c；另一主平面11d，之后返回到側(cè)面11a并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面11b，通向側(cè)面11a的一端11e。寬面積部分15形成于輻射電極14的另一端。
而且，安裝基片16包括基片17；饋電電極18；接地電極19和接地導(dǎo)體層20。饋電電極18形成于基片17的表面。接地電極19形成在基片17的表面上。接地導(dǎo)體層20形成在基片17的表面上。更具體地，接地導(dǎo)體層20連接到接地電極19上并位于基片17相對(duì)于接地電極19的一側(cè)17a。
之后，根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線10安裝在安裝基片16的表面上，其另一主平面11d位于基片17相對(duì)于接地電極19的另一側(cè)(相應(yīng)于圖1中右邊的后側(cè))17b。同時(shí)，饋電端12和接地端13分別連到饋電電極18和接地電極19上。由此得到了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線裝置21。
根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線10的一個(gè)顯著特點(diǎn)是輻射電極14的另一端通過基體11的三個(gè)表面延伸，即從一主平面11b，通過另一側(cè)面11c，到達(dá)另一主表面11d，從而形成與饋電端12相對(duì)的寬面積部分15。
通過將基體11與饋電端12設(shè)置成面對(duì)面，輻射電極14的寬面積部分15通過在寬面積部分15和饋電端12之間產(chǎn)生的電容與饋電端12電磁耦合。為了增加輻射電極14的寬面積部分15和饋電端12或其與接地導(dǎo)體層20之間的電容，將寬面積部分15的寬度調(diào)整到輻射電極14的螺旋形細(xì)導(dǎo)體部分的3-10倍。而且，確定位于基體11一主平面11b上的寬面積部分15的從另一側(cè)表面11c-側(cè)延伸到一個(gè)側(cè)表面11a-側(cè)的長(zhǎng)度，如此能通過調(diào)整輻射電極14和饋電端12之間的電容以達(dá)到最佳的阻抗匹配。而且確定位于基體11另一主平面11d上的寬面積部分15從11c-側(cè)延伸到11a-側(cè)的長(zhǎng)度，最好使其與一側(cè)表面11a之間的距離等于或大于1毫米。這是因?yàn)?，由于輻射電極14的寬面積部分15和接地導(dǎo)體層20之間電容的變化導(dǎo)致了頻率變化，如果到接地導(dǎo)體層20的距離過短，天線安裝位置就會(huì)變化，從而導(dǎo)致頻率變化。
然后，將根據(jù)本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的表面安裝型天線10安裝在從接地導(dǎo)體層20一端到安裝基片16表面如大約0.5毫米到3毫米處。同時(shí)，接地端13通過接地電極19連到接地導(dǎo)體層20。這樣，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線裝置21可以在如大約1-10GHz頻段上實(shí)現(xiàn)操作。
圖4類似于圖1，其為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面安裝型天線和本發(fā)明第二實(shí)施例中在安裝基片的表面上由表面安裝型天線構(gòu)成的天線裝置的透視圖。圖5A到5D是分別示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面安裝型天線的主表面和側(cè)面的平面圖。圖6是此安裝基片的平面圖。
圖4和圖5A到5D中，附圖標(biāo)記30表示根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線；附圖標(biāo)記31表示介電或磁性材料制成的基本呈長(zhǎng)方體形狀的基體；附圖標(biāo)記32表示在一基體3一側(cè)面(在圖4種相當(dāng)于左邊前表面)31a的一端31e處形成的饋電端；附圖標(biāo)記33表示一側(cè)面31a另一端31f處設(shè)置的接地端；附圖標(biāo)記34表示由線形導(dǎo)體形成的輻射電極。輻射電極34的一端連接到接地端33，并成螺旋形繞基體31表面環(huán)繞。更具體地說，輻射電極34從一側(cè)面31a開始延伸，通過靠近一側(cè)面31a的一主平面(相應(yīng)于圖4中的上表面)31b；與側(cè)面31a相對(duì)的另一側(cè)面31c；和與一主平面31b相對(duì)的另一主平面(相應(yīng)于圖4中的底面)31d，之后返回到側(cè)面31a并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面31b，通向側(cè)面31a(饋電端32側(cè))的一端31e。此外，附圖標(biāo)記35表示在輻射電極34的另一端形成的一較寬面積部分。
而且，圖4和圖6中，附圖標(biāo)記36表示安裝基片；附圖標(biāo)記37表示基片；附圖標(biāo)記38表示形成在基片37表面上的饋電電極38；附圖標(biāo)記39表示接地電極；附圖標(biāo)記40表示位于基片37相對(duì)于接地電極39的一側(cè)(相應(yīng)于圖4的左邊前側(cè))37a處的接地導(dǎo)體層。
具體地說根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線30包括基體31；饋電端32；接地端33；輻射電極34和寬面積部分35?；w31由介電或磁性材料制成并大體上呈長(zhǎng)方體型。饋電端32形成在基體31一側(cè)面31a的一端31e。接地端33位于基體31一側(cè)面31a的另一端31f。由線型導(dǎo)體構(gòu)成且其一端連到接地端33上的輻射電極34成螺旋形繞基體31表面如下所述的情形環(huán)繞。輻射電極34從一側(cè)面31a開始延伸，通過一主平面31b；另一側(cè)面31c；另一主平面31d，之后返回到側(cè)面31a并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面31b，通向側(cè)面31a的一端31e。寬面積部分35形成于輻射電極34的另一端。
而且，安裝基片36包括基片37；饋電電極38；接地電極39和接地導(dǎo)體層30。饋電電極38形成于基片37的表面。接地電極39形成在基片37的表面上。接地導(dǎo)體層40形成在基片37的表面上。更具體地，接地導(dǎo)體層40連到接地電極39上且形成在基片37的相對(duì)于接地電極39一側(cè)37a。
之后，根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線30安裝在安裝基片36的表面上，其另一主平面3d位于基片37相對(duì)于接地電極39的另一側(cè)(相應(yīng)于圖4中右邊的后側(cè))37b。同時(shí)，饋電電極32和接地端33分別連到饋電電極38和接地電極39上。由此得到了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線裝置41。
在本發(fā)明的天線裝置41中，根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線30的一個(gè)顯著特點(diǎn)是輻射電極34的另一端通過基體31的三個(gè)表面延伸，即從一主表面31b，通過另一側(cè)面31c，到達(dá)另一主表面31d，從而形成與饋電端32相對(duì)的寬面積部分35。寬面積部分35的構(gòu)造基本上與圖1中本發(fā)明的表面安裝型天線10中的寬面積部分15相同。
本發(fā)明的天線裝置41中，根據(jù)本發(fā)明表面安裝型天線30基本上與圖1中所示的本發(fā)明的表面安裝型天線10有相同的結(jié)構(gòu)。其區(qū)別僅在于輻射電極34的螺旋構(gòu)造的方向。如同本發(fā)明中天線裝置21的情況，本發(fā)明中表面安裝型天線30安裝在從接地導(dǎo)體層40一端到安裝基片36表面例如大約0.5毫米到3毫米處。同時(shí)，接地端33通過接地電極39連到接地導(dǎo)體層40。這樣，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的天線裝置41可以在如大約1-10GHz頻段上實(shí)現(xiàn)操作。
參照?qǐng)D7中的等效電路原理圖，下面描述表面安裝型天線10、30和天線裝置21、41中天線結(jié)構(gòu)的功能。
圖7中，附圖標(biāo)記L1表示沿基體11、31的表面螺旋延伸通過接地導(dǎo)體層20、40，接地電極19、39以及接地端13、33的輻射電極14、34的電感；附圖標(biāo)記C2表示主要在寬面積部件15、35和接地導(dǎo)體層20、40之間產(chǎn)生的輻射電極14、34的電容。附圖標(biāo)記C1表示主要在寬面積部件15、35和饋電端12、32之間產(chǎn)生的輻射電極14、34的電容。要注意在電容C1和接地之間連有一個(gè)高頻信號(hào)源。此等效電路還包括輻射電極14、34的輻射電阻(未示出)。
本發(fā)明表面安裝型天線10、30的輻射電極14、34設(shè)有螺旋延伸部和寬面積部件15、35。因此，可以通過獲得電感L1和通過在輻射電極14、34與接地導(dǎo)體層20、40之間建立電容C2來減小天線的工作頻率。這里，通過形成螺旋延伸部實(shí)現(xiàn)電感L1，能有效加強(qiáng)自感，從而實(shí)現(xiàn)表面安裝型天線10、30的小型化。而且，輻射電極14、34的另一端，其流向電導(dǎo)的高頻信號(hào)電流數(shù)量很少，形成為有較大面積的寬面積部件15、35。這有助于提高在寬面積部件15、35和接地導(dǎo)體層20、40之間產(chǎn)生的電容。由此，基于電感L1和電容C2之間的諧振頻率降低，從而實(shí)現(xiàn)表面安裝型天線10、30和天線裝置21、41的小型化。
在根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線10、30和天線裝置21、41中，輻射電極14、34的諧振頻率被設(shè)定為天線的工作頻率。這樣，天線的工作頻率與電感L1和電容C2乘積項(xiàng)的平方根倒數(shù)成比例。這樣就可以看出通過增加電感L1和電容C2能使根據(jù)本發(fā)明表面安裝型天線10、30和天線裝置21、41獲得滿意的緊密度。
眾所周知，使輻射電極14、34的導(dǎo)電分布圖變細(xì)可以有效增加其電感組分L1?；诖耸聦?shí)，在表面安裝型天線10、30中，導(dǎo)電分布圖采用一種螺旋構(gòu)造來獲得需要的電感L1。這就有可能減少基體11、31的體積，從而實(shí)現(xiàn)天線的小型化。
另一方面，電容C2是一個(gè)在安裝基片16、36的接地導(dǎo)體層20、40和輻射電極14、34的寬面積部件15、35之間產(chǎn)生的電容組分?？梢酝ㄟ^在面積上增大寬面積部件15、35或者將寬面積部件15、35靠近接地導(dǎo)體層20、40來增加電容C2的電容值。然而，當(dāng)將寬面積部件15、35靠近接地導(dǎo)體層20、40來增加電容C2的電容值時(shí)，表面安裝型天線10、30相對(duì)于安裝基片16、36安裝位置的變化很大程度上帶來了電容C2的電容值的變化。結(jié)果是，天線的中心頻率出現(xiàn)了不希望的變化。
相應(yīng)地，既然得到了本發(fā)明中的表面安裝型天線10、30和本發(fā)明中包括此天線的天線裝置21、41，更優(yōu)選地，確定寬面積部件15、35和接地導(dǎo)體層20、40之間的距離要能使表面安裝型天線10、30相對(duì)于安裝基片16、36安裝位置的變化可以忽略，并可以通過加大寬面積部件15、35的面積增加電容C2的電容值。
而且，通過調(diào)節(jié)電磁配合的數(shù)量能夠得到饋電端12、32連接到饋電電極18、38的饋電線路與輻射電極14、34之間的阻抗匹配。本發(fā)明中，為了達(dá)到阻抗匹配，通過調(diào)節(jié)寬面積部件15、35的結(jié)構(gòu)、面積和位置將電容C1設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹怠?br> 本發(fā)明的表面安裝型天線10、30中，輻射電極14、34的寬面積部件15、35和饋電端12、32之間設(shè)置電容C1來調(diào)節(jié)輻射電極14、34的阻抗，使得能有效激勵(lì)輻射電極14、34?？梢酝ㄟ^適當(dāng)改變電容C1來調(diào)節(jié)輻射電極14、34的阻抗。電容C1的改變通過改變寬面積部件15、35和饋電端12、32之間的間隔來完成。這種情況下，由于基于一特定值電容C2的天線諧振頻率固定，就不會(huì)出現(xiàn)天線的諧振頻率隨著輻射電極14、34阻抗的變化而發(fā)生巨大變化。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線10、30和天線裝置21、41，不僅可能實(shí)現(xiàn)小型化，還有可能獲得設(shè)計(jì)時(shí)希望的天線特性。
在根據(jù)本發(fā)明的表面安裝型天線10、30中，基體11、31由介電或磁性材料制成并大體上呈長(zhǎng)方體型。比如，準(zhǔn)備好的介電材料主要是由鋁制成(相對(duì)介電常數(shù)9.6)。這樣的粉末狀材料可以經(jīng)過高壓造型和加火處理后得到陶瓷。使用這種陶瓷制成基體11、31?？蛇x擇地，基體11、31也可以由陶瓷組成的復(fù)合材料制成，如介電材料和樹脂，或者磁性材料如鐵氧體。
當(dāng)基體11、31由介電材料制成時(shí)，高頻信號(hào)以低速率在輻射電極14、34傳播，造成波長(zhǎng)變短。當(dāng)基體11、31的相對(duì)介電常數(shù)由εr來表示，輻射電極14、34的導(dǎo)線分布圖的有效長(zhǎng)度表示為εr1/2倍，這樣就增加了有效長(zhǎng)度。所以，當(dāng)布圖方式保持不變，電流分布區(qū)在面積上增加，這使得輻射電極14、34發(fā)射出大一些數(shù)量的無線電波，得到增強(qiáng)天線增益的優(yōu)點(diǎn)。
同時(shí)，在傳統(tǒng)天線中獲得同樣的天線特性，輻射電極14、34的布圖長(zhǎng)度可以設(shè)為1/εr1/2，從而得到表面安裝型天線10、30的小型化。
要注意，用介電材料制作基體11、31時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下面幾種傾向。如果εr的值小于3，它趨近于空氣中的相對(duì)介電常數(shù)值(εr＝1)。這就難以滿足市場(chǎng)對(duì)天線小型化的需要。相反，如果εr的值超過30，盡管可以達(dá)到小型化，但由于天線的增益和帶寬與天線的尺寸成正比，所以天線的增益和帶寬急劇下降。結(jié)果，此天線不能提供令人滿意的天線特性。因此，在利用介電材料制造基體11、31時(shí)，更好的是使用相對(duì)介電常數(shù)εr位于3-30之間的介電材料。這種介電材料的例子包括以鋁陶瓷、氧化鋯陶瓷等為代表的陶瓷材料和以四氟乙烯、玻璃環(huán)氧樹脂等為代表的樹脂材料。
另一方面，用磁性材料制作基體11、31時(shí)，輻射電極14、34有較高的阻抗。這使天線具有低的品質(zhì)因數(shù)Q，帶寬也相應(yīng)增加。
用磁性材料制作基體11、31時(shí)，會(huì)產(chǎn)生下面幾種傾向。如果μr的值超過8，盡管天線中可以得到寬帶，但由于天線的增益和帶寬與天線的尺寸成正比，所以天線的增益和帶寬急劇下降。結(jié)果，此天線不能提供令人滿意的天線特性。因此，在利用磁性材料制造基體11、31時(shí)，更好的是使用相對(duì)磁導(dǎo)率μr位于1-8之間的磁性材料。這種磁性材料的例子包括釔鐵石榴石材料(Yttria Iron Garnet)、鎳鋯化合物和鎳鈷鐵化合物。輻射電極14、34，寬面積部件15、35、饋電端12、32和接地端13、33都由金屬材料制成，主要是從一組金屬包括鋁、銅、鎳、銀、鈀、鉑和金中選出的一種。為了選用上述金屬材料形成不同的布圖，通過現(xiàn)有已知的印刷方法、基于汽相淀積方法的薄膜成型技術(shù)、噴涂法、金屬箔焊接方法、電鍍法等將具有所希望的布圖結(jié)構(gòu)的導(dǎo)體層成型在基體11、31的主表面上。
基片17、37形成安裝基片16、36時(shí)，可以采用普通普通電路基片由如玻璃環(huán)氧樹脂或鋁制陶瓷材料制成。
而且，饋電電極18、38和接地電極19、39都由普通電路基片中使用的導(dǎo)體如銅或銀組成。
安裝基片16、36的相對(duì)于接地電極19、39側(cè)表面處設(shè)置的接地導(dǎo)體層20、40最好由普通電路基片中使用的導(dǎo)體如銅或銀構(gòu)成；表面安裝型天線10、30最好安裝成從接地導(dǎo)體層20、40的邊緣突出。這在加強(qiáng)天線的帶寬和增益方面是希望得到的。
要注意在安裝基片16、36表面處安裝表面安裝型天線10、30，同將饋電端12、32和接地端13、33分別連接到饋電電極18、38和接地電極19、39上，都最好通過焊接的方式，如通過回流焊的方式完成。
根據(jù)圖1中本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的表面安裝型天線10的結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備好一鋁陶瓷制的基體11(尺寸10mm×4mm×3mm)。之后，使用一銀導(dǎo)體，形成一1mm寬螺旋結(jié)構(gòu)的導(dǎo)線分布圖。如圖1中輻射電極14所述，此電路布圖一端形成一寬面積部分15。
使用一0.8毫米厚的玻璃環(huán)氧樹脂基片作為安裝基片16。接地導(dǎo)體層20的尺寸為40mm×80mm。
表面安裝型天線10安裝在基片16上，這樣得到本發(fā)明的天線裝置21。天線裝置21的特點(diǎn)在于其中心頻率為1.575GHz，帶寬30MHz。
以相似的方式，構(gòu)成圖4中本發(fā)明中第二實(shí)施例的天線裝置41。天線裝置41的特性在于其中心頻率為1.575GHz，帶寬30MHz。
應(yīng)當(dāng)理解到本發(fā)明申請(qǐng)的保護(hù)范圍并不受上述實(shí)施例所限制，對(duì)本發(fā)明的各種修改和變換都在本發(fā)明的主題精神和保護(hù)范圍之內(nèi)。
本發(fā)明也可以由其他具體的形式表示而不會(huì)脫離由權(quán)利要求所限定的發(fā)明主題精神和基本特征。所以現(xiàn)有的實(shí)施例僅具有描述性意義而不具有限制性意義，本發(fā)明的保護(hù)范圍由附加的權(quán)利要求而不是由前面的描述表示，所有本發(fā)明含義下的改變和與權(quán)利要求等同的范圍都落入保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種表面安裝型天線(10，30)，其包括由介電材料或磁性材料制成的并基本上呈長(zhǎng)方體形的基體(11、31)；在基體(11、31)一側(cè)面(11a，31a)的一端(11e、31e)處形成的饋電端(12、32)；在基體(11、31)一側(cè)面(11a，31a)的另一端(11f、31f)處設(shè)置的接地端(13、33)；一端連接到接地端(13、33)的輻射電極(14、34)，此輻射電極(14、34)成螺旋形繞基體(11、31)表面按照下述方式環(huán)繞，其從一側(cè)面(11a、31a)開始延伸，通過一主平面(11b、31b)，與一側(cè)面(11a、31a)相對(duì)的另一側(cè)面(11c、31c)；和與一主平面(11b、31b)相對(duì)的另一主平面(11d、31d)，之后返回到一側(cè)面(11a、31a)并繼續(xù)向前延伸，通過一主平面(11b、31b)，通向一側(cè)面(11a、31a)的一端(11e、31e)；和寬面積部分(15、35)；其中輻射電極(14、34)的另一端從一主平面(11b、31b)向前延伸，通過另一側(cè)面(11c、31c)，到另一主平面(11d、31d)，這樣使得寬面積部分(15、35)與饋電端(12、32)相對(duì)。
2.如權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線(10、30)，其特征在于調(diào)整寬面積部分(15、35)的寬為具有螺旋結(jié)構(gòu)的輻射電極(14、34)導(dǎo)電部分寬的3-10倍。
3.如權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線(10、30)，其特征在于確定位于基體(11、31)另一主平面(11d、31d)上的寬面積部分(15、35)從另一側(cè)面(11c、31c)延伸到(11a、31a)一側(cè)面的長(zhǎng)度以使其與一側(cè)表面(11a、31a)之間的距離等于或大于1毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線(10、30)，其特征在于基體(11、31)由相對(duì)介電常數(shù)εr位于3-30之間的介電材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線(10、30)，其特征在于基體(11、31)由相對(duì)磁導(dǎo)率μr位于1-8之間的磁性材料制成。
6.一種天線裝置(21)，其包括其上設(shè)置有饋電電極(18)、接地電極(19)和接地導(dǎo)體層(20)的安轉(zhuǎn)基片(16)，所述接地導(dǎo)體層(20)連到接地電極(19)上并安裝在安裝基片(16)相對(duì)于接地電極(19)的一側(cè)；和權(quán)利要求1中所述的表面安裝型天線(10)；其中此天線裝置(21)的結(jié)構(gòu)為表面安裝型天線(10)安裝在安裝基片(16)上，其另一主平面(11d)位于安裝基片(16)相對(duì)于接地電極(19)的另一側(cè)，同時(shí)饋電端(12)和接地端(13)分別連到饋電電極(18)和接地電極(19)上。
7.如權(quán)利要求6所述的天線裝置(21)，其特征在于表面安裝型天線(10)安裝在離安裝基片(16)的接地導(dǎo)體層(20)一端大約0.5毫米到3毫米的安裝基片(16)處。
8.如權(quán)利要求6所述的天線裝置(21)，其特征在于表面安裝型天線(10)安裝成從接地導(dǎo)體層(20)的邊緣突出。
9.一種天線裝置(41)，其包括上有饋電電極(38)，接地電極(39)，和接地導(dǎo)體層(40)的安裝基片(36)，此接地導(dǎo)體層(40)連到接地電極(39)上并安裝在安裝基片(36)相對(duì)于接地電極(39)的一側(cè)；和權(quán)利要求1中所述的表面安裝型天線(30)；其中此天線裝置(41)的結(jié)構(gòu)為表面安裝型天線(30)安裝在安裝基片(36)上，其一主平面(31d)位于安裝基片(36)的相對(duì)于接地電極(39)另一側(cè)，同時(shí)，饋電端(32)和接地端(33)分別連到饋電電極(38)和接地電極(39)上。
10.如權(quán)利要求9所述的天線裝置(41)，其特征在于表面安裝型天線(30)安裝在離安裝基片(36)的接地導(dǎo)體層(40)一端大約0.5毫米到3毫米的安裝基片(36)處。
11.如權(quán)利要求9所述的天線裝置(41)，其特征在于表面安裝型天線(30)安裝成從接地導(dǎo)體層(40)邊緣突出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種表面安裝型天線(10)，其包括基本上呈長(zhǎng)方體形的基體(11)，所述基體的側(cè)面(11a)上設(shè)置有饋電端(12)和接地端(13)。輻射電極(14)的一端連接到接地端(13)，此輻射電極(14)成螺旋形繞基體(11)表面按如下方式環(huán)繞，其從一側(cè)面(11a)開始延伸，通過一主平面(11b)。通過另一側(cè)面(11c)，到另一主平面(11d)，從而形成與饋電端(12)相對(duì)的寬面積部分(15)。本發(fā)明還公開一種天線裝置(21)，其通過將其上設(shè)置有饋電電極(18)、接地電極(19)和接地導(dǎo)體層(20)的安裝基片(16)安裝到表面安裝型天線(10)上構(gòu)成，同時(shí)，饋電端(12)和接地端(13)分別連到饋電電極(18)和接地電極(19)上。
文檔編號(hào)H01Q1/36GK1469672SQ0314307
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2003年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月19日
發(fā)明者佐藤昭典, 生田貴紀(jì), 和多田一雄, 村川俊一, 一, 一雄, 紀(jì) 申請(qǐng)人:京瓷株式會(huì)社