專利名稱：天線裝置及其所使用的天線元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線裝置及其所使用的天線元件(antenna element)，更具體地涉及 內(nèi)置在諸如移動電話的小型便攜式終端中的表面安裝型天線裝置。
背景技術(shù)：
近些年，用于GPS(全球定位系統(tǒng))或藍牙的貼片天線(chip antenna)內(nèi)置在諸 如移動電話的小型便攜式終端中。該類型的貼片天線要求尺寸小并且便于諧振頻率調(diào)整和 阻抗匹配。這是因為貼片天線的諧振頻率和輸入阻抗受到印刷電路板的結(jié)構(gòu)、貼片天線周 圍安裝的各種電子組件和殼體的影響。因此，必須針對各模型調(diào)整諧振頻率和輸入阻抗。
具體地說，由于以下原因，便于天線的輸入阻抗調(diào)整是非常重要的。當(dāng)輸入阻抗與 饋線側(cè)阻抗不匹配時，天線的VSWR特性劣化并且天線不能發(fā)揮天線本來的性能。為了便 于輸入阻抗的匹配，日本專利申請?zhí)亻_平11-340726號公報公開了具有下面結(jié)構(gòu)的天線裝 置。U形輻射導(dǎo)體、接地導(dǎo)體、饋線到接地短路導(dǎo)體分別形成在基板的上表面、底面和側(cè)表面 上。通過調(diào)整饋線到接地短路導(dǎo)體的分支點而改變饋線到接地短路導(dǎo)體的電感值，由此調(diào) 整天線的輸入阻抗。此外，日本專利申請?zhí)亻_第2003-69331號公開了下面的表面安裝天線。雙外殼 (倒U形)供電電極形成在基板的側(cè)表面到上表面上，對供電電極的長度進行調(diào)整，由此改 變電感值并將輸入阻抗與供電側(cè)阻抗進行匹配。在這種天線的情況下，即使當(dāng)由于基板使 用了高介電系數(shù)的材料而導(dǎo)致輻射電極和供電電極之間的電容增加時，也可能增加供電電 極的電感，消除電容的增加，并且便于進行阻抗匹配。然而，利用日本專利申請?zhí)亻_平11-340726中所描述的常規(guī)天線結(jié)構(gòu)，供電-接 地短路導(dǎo)體形成在從基板的側(cè)表面到上表面的寬范圍中，這需要足夠的面積來形成導(dǎo)體圖 案。也就是說，所存在的問題是，基板需要高到一定程度，并且難以將基板做得很低。此外，利用日本專利申請?zhí)亻_平11-340726中所描述的常規(guī)天線結(jié)構(gòu)，供電-接地 短路導(dǎo)體和輻射導(dǎo)體被電容性地耦合在同一平面或與該同一平面正交的平面上。電容性耦 合的強度取決于間隙寬度。因此，當(dāng)間隙寬度小時，諧振頻率低。當(dāng)間隙寬度大時，諧振頻 率大。因此，當(dāng)要獲得低諧振頻率時，應(yīng)當(dāng)將間隙寬度設(shè)定得窄。然而，當(dāng)間隙寬度窄時，天 線被制造得對于諧振頻率的變化敏感，并且所存在的問題是非常難以調(diào)整諧振頻率。此外， 由于窄間隙上的電場的集中，還存在的問題是帶寬變窄。日本專利申請?zhí)亻_第2003-69331號中所公開的常規(guī)天線結(jié)構(gòu)與日本專利申請?zhí)?開平11-340726中所公開的常規(guī)天線結(jié)構(gòu)具有相似的問題。也就是說，供電電極形成在基 板的側(cè)表面上，并且通過調(diào)整供電電極的長度來進行阻抗匹配。因此，必須確保在基板的側(cè) 表面上形成供電電極所需的面積，使得難以提供低的基板。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種天線裝置和天線元件，其能夠便于調(diào)整諧振頻率和進行阻抗匹配，由此使基體具有小的高度并且使波帶變寬。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置包括天線元件；以及印刷電路板，其 上安裝所述天線元件，其中所述天線元件包括基體，其由介電材料制成并且基本為長方體 形；輻射導(dǎo)體，其形成在所述基體的上表面上，并且其一端是開放端；以及多個端子電極， 其形成在所述基體的底面上，所述印刷電路板包括絕緣基板；天線安裝區(qū)域，其是設(shè)置在 所述絕緣基板的表面上并與所述絕緣基板的長邊的邊緣接觸的基本矩形的絕緣區(qū)域；接地 圖案，其形成在所述絕緣基板的表面上，以限定所述天線安裝區(qū)域的成為所述邊緣的邊之 外的三邊；饋電線路，其沿所述邊緣被引入所述天線安裝區(qū)域；以及接地清除區(qū)域，其不具 有導(dǎo)體圖案，并且形成在所述絕緣基板的位于所述天線安裝區(qū)域正下方的底面和內(nèi)層上， 其中在所述天線元件與所述印刷電路板交疊的區(qū)域中設(shè)置基本U形的回路導(dǎo)體，所述回路 導(dǎo)體的一端連接到所述饋電線，所述回路導(dǎo)體的另一端連接到所述接地圖案，并且所述回 路導(dǎo)體的至少一部分被設(shè)置為隔著具有預(yù)定寬度的間隙而與第一端子電極相對，所述第一 端子電極是多個端子電極之一，并且連接到所述輻射導(dǎo)體的另一端。根據(jù)本發(fā)明，形成電感的回路導(dǎo)體設(shè)置在基體的底面與印刷電路板相鄰的區(qū)域 中，并夾在基體和印刷電路板之間，即夾在介電元件之間。因此，可以改善電介質(zhì)的波長減 少效應(yīng)，由此減少回路導(dǎo)體的長度。此外，根據(jù)本發(fā)明，因為波長減少效應(yīng)可以減少回路導(dǎo)體的長度，所以僅基體的底 面可以被用作其上形成回路導(dǎo)體的表面。也就是說，因為不需要使用基體的側(cè)表面(與常 規(guī)技術(shù)不同)，所以可以將基體做得很矮。根據(jù)本發(fā)明，在端子電極和第一帶狀導(dǎo)體圖案之間進行第一電容性耦合，并且通 過分別位于基體的上表面和下表面上的輻射導(dǎo)體和回路導(dǎo)體之間的平行板結(jié)構(gòu)來進行第 二電容性耦合。因此，可以增加整個天線元件的電容。因此，當(dāng)要獲得期望的電容時，通過 第一電容性耦合而獲得的電容可以減少通過第二電容性耦合而獲得的電容那么多。也就是 說，由通過第一電容性耦合而獲得的電容的貢獻可以被設(shè)定得很低，使得間隙寬度可以變 大。結(jié)果，可以避免形成對頻率過度敏感的電極結(jié)構(gòu)。因此，可以實現(xiàn)具有穩(wěn)定特性的天線 裝置。此外，由于不存在間隙上的電場的集中，所以可以確保寬帶。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述天線元件包括形成在所述基體的第一側(cè)表面上的接 地導(dǎo)體，所述基體的第一側(cè)表面處于與所述基體的縱向正交的方向，所述接地導(dǎo)體具有連 接到所述輻射導(dǎo)體的另一端的上端，所述第一端子電極形成在所述基體的底面的一個縱向 端，所述一個縱向端與所述第一側(cè)表面相鄰，所述多個端子電極還包括形成在所述基體的 底面上的、并沿所述基體的寬度方向分別形成在所述基體的另一縱向端的兩端上的第二和 第三端子電極，所述印刷電路板包括設(shè)置在所述天線安裝區(qū)域中分別對應(yīng)于第一至第三端 子電極的第一至第三連接盤，所述回路導(dǎo)體包括被設(shè)置為隔著具有預(yù)定寬度的間隙而與所 述第一端子電極相對的第一帶狀導(dǎo)體圖案，并且所述回路導(dǎo)體的一端通過所述第二連接盤 連接到所述饋電線。根據(jù)本發(fā)明，在第一端子電極和第一帶狀導(dǎo)體圖案之間進行第一電容性耦合，并 且通過分別位于基體的上表面和下表面上的輻射導(dǎo)體和回路導(dǎo)體之間的平行板結(jié)構(gòu)來進 行第二電容性耦合。因此，可以增加整個天線元件的電容。因此，當(dāng)要獲得期望的電容時， 通過第一電容性耦合而獲得的電容可以與減少第二電容性耦合所獲得的電容那么多?？梢员苊庑纬蓪︻l率過度敏感的電極結(jié)構(gòu)。因此，可以實現(xiàn)具有穩(wěn)定特性的天線裝置。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述回路導(dǎo)體被整體地設(shè)置在所述天線元件與所述印刷電路板交疊的區(qū)域中，并且所述回路導(dǎo)體的另一端通過所述第三連接盤連接到所述接地圖 案。利用該結(jié)構(gòu)，因為回路導(dǎo)體的整個上部被由介電材料制成的基體覆蓋，所以可以進一步 改善波長減少效應(yīng)。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述回路導(dǎo)體還包括與所述絕緣基板的長邊平行的第二 和第三帶狀導(dǎo)體圖案。所述第二帶狀導(dǎo)體圖案的一端連接到所述第二連接盤圖案，所述第 二帶狀導(dǎo)體圖案的另一端連接到所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的一端。所述第三帶狀導(dǎo)體圖案的 一端連接到所述第三連接盤圖案，并且所述第三帶狀導(dǎo)體圖案的另一端連接到所述第一帶 狀導(dǎo)體圖案的另一端。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，該天線裝置還包括形成在所述天線安裝區(qū)域中的頻率調(diào) 整圖案，其中所述頻率調(diào)整圖案是從所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的基本縱向中部延伸出的第四 帶狀導(dǎo)體圖案。利用該結(jié)構(gòu)，可以在不使用外部元件的情況下容易地調(diào)整天線裝置的諧振頻率。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，該天線裝置還包括形成在所述天線安裝區(qū)域中的阻抗調(diào) 整圖案，并且所述阻抗調(diào)整圖案是與所述第一帶狀導(dǎo)體圖案平行以將所述回路導(dǎo)體的回路 尺寸做小的第五帶狀導(dǎo)體圖案。利用該結(jié)構(gòu)，在不使用外部元件的情況下可以容易地調(diào)整 天線裝置的輸入阻抗。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述第一帶狀導(dǎo)體圖案包括彎折圖案(meander pattern)。利用該結(jié)構(gòu)，可以將回路尺寸做得甚至更大，并且可以在不使用外部元件的情況 下容易地調(diào)整天線裝置的輸入阻抗。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述回路導(dǎo)體包括穿透絕緣基板的通孔導(dǎo)體；以及形成 在所述絕緣基板的底面上的第六帶狀導(dǎo)體圖案，其中所述通孔導(dǎo)體的一端連接到所述回路 導(dǎo)體的另一端，并且所述通孔導(dǎo)體的另一端通過所述第六帶狀導(dǎo)體圖案而連接到形成在所 述絕緣基板的底面上的接地圖案。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述天線安裝區(qū)域被設(shè)置在距所述印刷電路板的縱向上 的中心士25%的范圍內(nèi)。利用該結(jié)構(gòu)，在具有所謂的接地清除型天線安裝結(jié)構(gòu)的天線裝置 中，天線安裝區(qū)域與印刷電路板的長邊的邊緣相鄰，并且被進一步設(shè)置在距印刷電路板的 長邊的中點士25%的范圍內(nèi)。因此，可以使流到印刷電路板上的接地表面的電流保持平衡。 因此，可以從包括天線元件的整個印刷電路板輻射電磁波，并且即使非常小的天線也可以 獲得高輻射效率。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述接地清除區(qū)域的長邊的方向與所述印刷電路板的縱 向垂直，并且所述接地清除區(qū)域的長寬比為1.5或更高。通過將接地清除區(qū)域的長寬比設(shè) 定為等于或高于1. 5，可以增加流入印刷電路板的中部的電流，由此進一步提高天線裝置的
輻射效率。在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述天線元件被安裝在所述印刷電路板上，以在限定所述 天線安裝區(qū)域的相對兩邊的一個接地部分和另一個接地部分之間造成短路。通過以這種方 式安裝天線元件，當(dāng)使整個印刷電路板操作為天線時，可以充分地實現(xiàn)LC調(diào)整功能。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的天線元件包括基體，其由介電材料制成并且基本為長方體形；輻射導(dǎo)體，其形成在所述基體的上表面上，并且其一端是開放端；接地導(dǎo)體，其沿與所述基體的縱向正交的方向形成在所述天線元件的第一側(cè)表面上，所述接地導(dǎo) 體具有連接到所述輻射導(dǎo)體的另一端的上端；第一端子電極，其形成在所述基體的底面的 一個縱向端上，所述一個縱向端與所述第一側(cè)表面相鄰；第二和第三端子電極，其形成在所 述基體的底面上，并沿所述基體的寬度方向分別形成在所述基體的另一縱向端的兩端上； 以及基本U形的回路導(dǎo)體，其形成在所述基體的底面上，其中所述回路導(dǎo)體包括被設(shè)置為 隔著具有預(yù)定寬度的間隙而與所述第一端子電極相對的第一帶狀導(dǎo)體圖案。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將天線元件安裝在印刷電路板上時，形成電感的回路導(dǎo)體設(shè)置在 基體的底面與印刷電路板相鄰的區(qū)域中，并且回路導(dǎo)體夾在基體和印刷電路板之間，即夾 在介電元件之間。因此，可以改善電介質(zhì)的波長減少效應(yīng)，由此減少回路導(dǎo)體的長度。因此， 可以使基體的尺寸變小，即，可以使天線裝置的尺寸變小并變矮。根據(jù)本發(fā)明，因為回路導(dǎo)體被設(shè)置為與基體的底面相鄰，所以不需要在基體的側(cè) 表面上形成回路導(dǎo)體。因此，可以提供基體變矮的天線裝置。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以通過 改變回路導(dǎo)體的形狀來改變電感值，并由此在不用顯著改變諧振頻率的情況下可以調(diào)整輸 入阻抗。這可以便于進行阻抗匹配。


參照本發(fā)明的下面詳細描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點 將變得更加明顯，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的天線裝置100的結(jié)構(gòu)的示意性立體圖；圖2是天線元件10的展開圖；圖3A和3B是其上可安裝天線元件10的印刷電路板20的圖案布局的示意性平面 圖，具體來說，圖3A是印刷電路板20的上表面20A的布局，并且圖3B是印刷電路板20的 底面20B的布局；圖4是示出了天線安裝區(qū)域23的優(yōu)選形成位置的示意性平面圖；圖5是安裝在印刷電路板20上的天線元件10的等效電路圖；圖6是示出了印刷電路板20的輸入阻抗的優(yōu)選范圍的史密斯圓圖；圖7A至7C是示出了用于檢查印刷電路板20上的電流分布所進行的模擬的結(jié)果 的示意圖；圖8是示出了通過將天線安裝區(qū)域23分別布置在圖7A至7C所示的各位置而獲 得的輻射效率的圖；圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的天線裝置200的天線元件10的結(jié)構(gòu) 的展開圖；圖IOA和IOB是其上可安裝天線元件10的印刷電路板20的圖案布局的示意性平 面圖，具體來說，圖IOA示出了印刷電路板20的上表面20a的布局，并且圖IOB示出了印刷 電路板20的底面20b的布局；圖IlA和IlB描繪了根據(jù)第二實施方式的天線裝置200和根據(jù)第二實施方式的變 型的天線裝置300;圖12是示出了圖IlA和IlB中所分別示出的天線裝置200和300的輻射效率的圖；圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的天線裝置400的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖；圖14是示出了天線裝置400的VSWR特性的示例的圖；
圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的天線裝置500的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖；圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的天線裝置600的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖；圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的天線裝置700的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖；圖18是示出了分別根據(jù)第一實施方式和第四至第六實施方式的天線裝置100和 500至700的阻抗特性的史密斯圓圖；圖19是示出了天線安裝區(qū)域的位置的示意性平面圖，用于說明當(dāng)改變天線安裝 區(qū)域的位置時天線特性的測量；圖20A和20B是示出了當(dāng)改變天線安裝區(qū)域在印刷電路板上的位置時天線特性的 測量結(jié)果的圖，具體來說，圖20A是回波損耗的測量結(jié)果，并且圖20B是輻射效率的測量結(jié) 果；以及圖21A和21B是示出了當(dāng)改變天線安裝區(qū)域的長寬比時天線特性的測量結(jié)果的 圖，具體來說，圖21A是回波損耗的測量結(jié)果，并且圖21B是輻射效率的測量結(jié)果。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的天線裝置100的結(jié)構(gòu)的示意性立體圖。圖2 是天線元件10的展開圖。如圖1所示，根據(jù)第一實施方式的天線裝置100包括天線元件10以及印刷電路板 20，天線元件10安裝在印刷電路板20上。天線元件10安裝在天線安裝區(qū)域23中，該天線 安裝區(qū)域23設(shè)置在印刷電路板20的一個主表面(上表面)上。根據(jù)該實施方式的天線裝 置100不僅利用天線元件10來進行天線操作，而且是與印刷電路板20上的接地圖案協(xié)作 地進行天線操作。在這種意義上，天線元件10可以是用于調(diào)整包括印刷電路板20的整個 天線裝置的電感成分(L)和電容成分(C)的LC調(diào)整元件。天線元件10包括由介電材料制成的基體11和形成在該基體11上的多個導(dǎo)體圖 案。基體11為長方體形，其縱向是Y方向。在基體11的表面中，上表面11a、底面lib、以 及兩個側(cè)表面Ilc和Ild平行于Y方向。側(cè)表面lie和Ilf與Y方向正交。底面lib是針 對于印刷電路板20的安裝面。天線元件10的垂直方向由印刷電路板20的被設(shè)定為基準(zhǔn) 面的主表面來限定。對基體11的材料不做具體限制。材料的示例包括Ba-Nd-Ti (相對介電系數(shù)為80 至120)、Nd-Al-Ca-Ti (相對介電系數(shù)為43至46)、Li-Al-Sr-Ti (相對介電系數(shù)為38至 41) ,Ba-Ti (相對介電系數(shù)為34至36)、Ba-Mg-W (相對介電系數(shù)為20至22) ,Mg-Ca-Ti (相 對介電系數(shù)為19至21)、藍寶石(sapphire，相對介電系數(shù)為9至10)、氧化鋁陶瓷(相對介電系數(shù)為9至10)、堇青石陶瓷(cordieriteceramics，相對介電系數(shù)為4至6)等。通過使用模具燒這些材料的粉末來制造基體11。可以根據(jù)目標(biāo)頻率來適當(dāng)?shù)剡x擇介電材料。當(dāng)相對介電系數(shù)、高時，可以獲得更 佳的波長減少效應(yīng)并且可以將輻射導(dǎo)體做得更矮。然而，在該情況下，輻射效率惡化。因此， 較高的相對介電系數(shù)、并不總是合適的，對于目標(biāo)頻率存在一個合適的相對介電系數(shù)。例 如，當(dāng)目標(biāo)頻率是2. 4GHz時，優(yōu)選地將具有大約5至30的相對介電系數(shù)ε r的材料用于基 體11。通過使用該材料，可以將基體11的尺寸做得較小，同時保證足夠的輻射效率。優(yōu)選 地可以使用例如Mg-Ca-Ti介電陶瓷作為具有大約5至30的相對介電系數(shù)ε r的材料。特 別優(yōu)選地使用包含TiO2、MgO、CaO、MnO和SiO2的Mg-Ca-Ti介電陶瓷作為Mg-Ca-Ti介電陶
瓷ο如圖2所示，天線元件10的導(dǎo)體圖案包括形成在基體11的上表面Ila上的輻射 導(dǎo)體12，形成在基體11的側(cè)表面lie上的接地導(dǎo)體13，形成在基體11的底面lib上的端 子電極14-16，以及與端子電極14-16 —起形成在基體11的底面lib上的回路導(dǎo)體17。這 些導(dǎo)體圖案可以通過利用諸如絲網(wǎng)印刷或轉(zhuǎn)印這樣的技術(shù)來涂敷導(dǎo)電菜，并且在預(yù)定溫度 條件下烘焙該導(dǎo)電漿來形成。導(dǎo)電漿可以是銀、銀-鈀、銀-鉬、銅或其它材料。另選地，可 以通過電鍍、濺射或其它方法來形成導(dǎo)體圖案。輻射導(dǎo)體12形成在基體11的整個上表面Ila上，接地導(dǎo)體13形成在基體11的 整個側(cè)表面lie上，并且輻射導(dǎo)體12和接地導(dǎo)體13構(gòu)成了連續(xù)帶圖案。輻射導(dǎo)體12沿Y 方向的一端是開放的，并且其另一端連接到接地導(dǎo)體13的上端。接地導(dǎo)體13的下端連接 到第一端子電極14。端子電極14-16形成在基體11的底面lib上。更具體地，端子電極14形成在底 面lib的沿Y方向的一端，并且端子電極15和16形成在其另一端上。端子電極14沿底面 lib的整個寬度方向(X方向)形成，并且端子電極15和16沿底面lib的寬度方向(X方 向)以彼此隔開預(yù)定距離的方式形成。也就是說，當(dāng)?shù)酌鎙ib的寬度被定義為W時，端子電 極14的寬度是W，而端子電極15和16中的每一個的寬度小于W/2。回路導(dǎo)體17以及端子電極14-16形成在基體11的底面lib上?；芈穼?dǎo)體17是 形成在基體11的底面lib上的基本U形的導(dǎo)體圖案?；芈穼?dǎo)體17的一端連接到端子電極 15，而其另一端連接到端子電極16?；芈穼?dǎo)體17包括沿X方向延伸的第一帶狀導(dǎo)體圖案17a以及沿Y方向延伸的第 二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c。第二帶狀導(dǎo)體圖案17b的一端連接到端子電極15，第 三帶狀導(dǎo)體圖案17c的一端連接到端子電極16，并且第一帶狀導(dǎo)體圖案17a的兩端分別連 接到第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c的另一端，由此形成基本U形的回路。在該實施方式中，第二帶狀導(dǎo)體圖案17b鄰接基體的底面lib的一個長邊，第三帶 狀導(dǎo)體圖案17c鄰接底面lib的另一個長邊。利用這種結(jié)構(gòu)，可以將回路導(dǎo)體17做得具有 最大回路尺寸。當(dāng)不需要將回路導(dǎo)體17的尺寸做得最大時，回路導(dǎo)體17可以被設(shè)置在底 面lib的長邊內(nèi)側(cè)。構(gòu)成回路導(dǎo)體17的第一帶狀導(dǎo)體圖案17a的一個邊平行于端子電極14的一個 邊，并且第一帶狀導(dǎo)體圖案17a的邊和端子電極14的邊被設(shè)置為隔著具有恒定寬度的間隙 g而彼此相對。利用這種設(shè)置，在回路導(dǎo)體17和端子電極14之間形成電容，使得回路導(dǎo)體17可以電磁性地耦合到端子電極14。當(dāng)電容要被設(shè)定為高時，將間隙g變窄就夠了。為了 將間隙g變窄，將第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c延長，以使第一帶狀導(dǎo)體圖案17a接 近端子電極14就足夠了。反過來，將端子電極14延長，以使端子電極14接近第一帶狀導(dǎo) 體圖案17a也是足夠的。在第一實施方式中，回路導(dǎo)體17形成在基體11的底面lib上。因此，不僅可以獲 得因間隙g導(dǎo)致的電容成分，而且可以獲得由包括回路導(dǎo)體17和形成在基體11的上表面 Ila上的輻射導(dǎo)體12在內(nèi)的平行板結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的電容成分。因此，根據(jù)第一實施方式的天線 元件10可以獲得比具有常規(guī)結(jié)構(gòu)的天線元件(其中間隙g形成在基體11的側(cè)表面和上表 面上)的電容更高的電容。換句話說，當(dāng)要獲得預(yù)定電容時，考慮到由平行板結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的電 容成分，可以將由間隙g導(dǎo)致的電容成分的貢獻設(shè)定得小并且可以將間隙寬度做得大。大 間隙寬度可以防止形成對于頻率過度敏感的電極結(jié)構(gòu)。因此，可以實現(xiàn)高的制造產(chǎn)量和穩(wěn) 定的天線特性。形成在基體11的相應(yīng)表面上的那些導(dǎo)體圖案被優(yōu)選地形成為關(guān)于與基體11的側(cè) 表面Ilc和Ild平行的平面而雙側(cè)對稱。通過以這種方式形成這些導(dǎo)體圖案，即使當(dāng)天線 元件10繞與基體11的上表面和底面平行的軸(Z軸)旋轉(zhuǎn)180度時，從印刷電路板20的 邊緣側(cè)觀看的天線元件10的導(dǎo)體圖案布置在形狀上也與未旋轉(zhuǎn)時基本相同。因此，天線特 性不會隨著天線元件10的取向而顯著改變，并且可以使天線設(shè)計更容易。圖3A和3B是其上安裝天線元件10的印刷電路板20的圖案布局的示意性平面圖。 圖3A示出了印刷電路板20的上表面20a的布局，并且圖3B示出了印刷電路板20的底面 20b的布局。特別地，圖3B以透視的方式示出了從上表面20a側(cè)觀看的底面20b的布局。
如圖3A和圖3B所示，印刷電路板20具有形成在絕緣基板21的上表面和底面上 的導(dǎo)體圖案。更具體地，在印刷電路板20的上表面20上設(shè)置了基本矩形的天線安裝區(qū)域 23，其一邊與印刷電路板20的長邊的邊緣20e接觸，而其它三邊由接地圖案22來限定。天 線安裝區(qū)域23是不包括接地圖案22的矩形絕緣區(qū)域，并且三個連接盤24-26設(shè)置在天線 安裝區(qū)域23中。如果天線安裝區(qū)域23放置在印刷電路板20的邊緣20e上，則從天線元件 10觀看，一半空間是不存在印刷電路板(接地圖案)20的自由空間。這可以提高天線裝置 100的輻射效率。連接盤24-26連接到天線元件10的端子電極14_16，并且具有與相應(yīng)的端子電極 14-16相同的寬度。連接盤24和26連接到相鄰的接地圖案22，并且連接盤25連接到饋電 線27。利用連接盤的這種設(shè)置，天線元件10在天線安裝區(qū)域23的Y方向上的兩側(cè)上的接 地圖案部分之間造成短路，并且用作整個接地圖案22的LC調(diào)整元件。接地清除區(qū)域28為在平面圖中具有與上表面20a上的天線安裝區(qū)域23基本相同 的形狀的絕緣區(qū)域，設(shè)置在印刷電路板20的底面20b上。因為在底面20b上的接地清除區(qū) 域28上不安裝任何部件，所以在接地清除區(qū)域28中不形成諸如連接盤的任何導(dǎo)體圖案。如 果印刷電路板20是多層板，則不僅需要在底面20b上而且需要在內(nèi)層中形成這種接地清除 區(qū)域28。換句話說，沒有接地圖案的絕緣區(qū)域需要在天線安裝區(qū)域23正下方延伸。這種安 裝結(jié)構(gòu)被稱為“接地清除型”，而接地圖案覆蓋位于天線安裝區(qū)域23正下面的區(qū)域的結(jié)構(gòu) 被稱為“地上型(on-ground type) ”。天線元件10安裝在比貼片天線更寬的天線安裝區(qū)域23中，天線安裝區(qū)域23是通過部分地去除存在于印刷電路板20上的接地圖案22而形成的。在接地清除型的情況下，在 天線元件10下面不安裝任何部件，因而要確保大的基板面積。然而，因為根本沒有接地面， 所以可以減少天線(基體)的高度。另一方面，在地上型的情況下，在安裝表面和存在于安 裝表面下面的區(qū)域上有接地面。雖然天線元件的高度比接地清除型的情況中更大，但是多 層板的底面可以用作部件安裝區(qū)域，多層板的上表面是天線安裝表面，內(nèi)層是接地圖案層。 因此，可以將天線做得充分小。天線安裝區(qū)域23是沿與印刷電路板20的縱向垂直的方向(X方向)延伸的矩形區(qū)域。其中Wa代表天線安裝區(qū)域23的各長邊的長度，Wb代表天線安裝區(qū)域23的各短邊 的長度，優(yōu)選地滿足下面的關(guān)系Wa/Wb彡1.5。更具體地，其中短邊長度Wb是3mm，長邊長 度Wa優(yōu)選地是4. 5mm或更大。通過將天線安裝區(qū)域23的長寬比設(shè)定為1.5或更高，可以 增加在印刷電路板20的中部中流動的電流。因此，可以使天線的輻射效率更高，并且更具 體地，可以確保50%或更高的輻射效率。圖4是示出了天線安裝區(qū)域23的優(yōu)選形成位置的示意性平面圖。如圖4所示，天線安裝區(qū)域23與印刷電路板20的長邊的邊緣20e接觸。在該情 況下，天線安裝區(qū)域23設(shè)置在距印刷電路板20的長邊上的中點(基準(zhǔn)點)P±25%的范圍 內(nèi)。天線安裝區(qū)域23的基準(zhǔn)點是印刷電路板20的短邊的中點。以這種方式，當(dāng)天線安裝 區(qū)域23設(shè)置在距印刷電路板20的長邊上的中點P士25%的范圍內(nèi)時，當(dāng)從天線安裝區(qū)域 23看時，可以在印刷電路板20縱向的兩側(cè)的區(qū)域中流動的電流之間保持平衡。因此，可以 使天線的輻射效率更高，并且更具體地，可以確保50%或更高的輻射效率。如圖1所示，當(dāng)天線元件10安裝在印刷電路板20上時，回路導(dǎo)體17的一端通過連 接盤25連接到饋電線27，而回路導(dǎo)體17的另一端通過連接盤26連接到接地圖案22。此 夕卜，接地導(dǎo)體13的下端通過連接盤24連接到接地圖案22。結(jié)果，天線元件10安裝在印刷 電路板20上，以在限定了天線安裝區(qū)域23的相對兩邊23a和23b的接地圖案的一個部分 和另一個部分之間造成短路。通過饋電線27從RF電路(未示出)提供供電電流II。供電電流Il從饋電線27 被供給到與饋電線27連接的回路導(dǎo)體17，并且供電電流Il通過回路導(dǎo)體17流入接地圖案 22。因為從饋電線27延伸的回路導(dǎo)體17被連接到與饋電線27相同的方向上的接地圖案 22，所以可以有效地產(chǎn)生電感。此外，因為回路導(dǎo)體17的第一帶狀導(dǎo)體圖案17a通過間隙g 電容性地耦合到第一端子電極14，所以根據(jù)供電電流Il的電感電流12流入第一端子電極 14。供電電流Il和感應(yīng)電流12沿與縱向正交的方向流動，并且感應(yīng)電流12通過接地導(dǎo)體 13被供給到輻射導(dǎo)體12。結(jié)果，輻射電流I沿Y方向在輻射導(dǎo)體12中流動。此外，感應(yīng)電 流12通過接地導(dǎo)體13流入印刷電路板20上的接地圖案22，并隨后從整個接地圖案22作 為電磁波被輻射。接下來將說明使用印刷電路板20上的整個接地圖案22來形成電磁場的原因。例如，在藍牙天線的情況下，諧振頻率f是2. 43GHz (諧振波長λ = 12. 35cm)，并 且所需帶寬BW是3. 5 %。在具有2mm的天線長度L的藍牙天線通過2. 0 X 1. 2 X 1. Omm的 基體構(gòu)成的情況下，天線長度L的波長比(a)滿足3 = 2π 7λ = 0.1023。其中輻射效 率(Π)是 0·5(η = 0.5，輻射效率是 50% )，Q 因子(Q)滿足 Q = n (l+3a2)/a3 (1+a2)=
476.8365。當(dāng) VSWR ⑶是 2 (S = 2)時，帶寬(BW)求得為 <formula>formula see original document page 12</formula>以及BW = 0.1%。也就是說，當(dāng)藍牙天線的天線長度L是2(L = 2)時，天線不能滿足帶寬 3. 5%。如可以理解的，具有小于λ/2 π的天線長度L的非常小的貼片天線理論上不能夠 利用單個天線元件來實現(xiàn)比通過上述等式得到的天線特性更好的天線特性。因此，對于非 常小的貼片天線來說，十分重要的是能夠使印刷電路板20上的整個接地圖案22通過利用 印刷電路板20上的接地圖案22中流動的電流而操作作為高效率的天線。圖5是安裝在印刷電路板20上的天線元件10的等效電路圖。如圖5所示，天線元件10是插入在饋電線和地之間的LC并聯(lián)電路。端子電極14和回路導(dǎo)體17之間的間隙g以及在高度方向上回路導(dǎo)體17和輻射導(dǎo)體12之間的間隙主 要形成電容Cl?；芈穼?dǎo)體17形成電感Li。在該等效電路中，可以通過調(diào)整電容Cl來改變天線裝置100的諧振頻率。當(dāng)間隙 寬度變小時，電容Cl變高，并且諧振頻率變低。當(dāng)間隙寬度變大時，電容Cl變低，并且諧振 頻率變低。此外，可以通過調(diào)整電感Ll來改變天線裝置100的輸入阻抗而不改變諧振頻率。 當(dāng)電感調(diào)整圖案13的回路尺寸變大時，電感Ll變大。當(dāng)其回路尺寸變小時，電感Ll變低。 因此，可以通過調(diào)整回路的大小來調(diào)整阻抗。圖6是示出了印刷電路板20的輸入阻抗的優(yōu)選范圍的史密斯圓圖。如圖6所示，其導(dǎo)體表面被構(gòu)圖并且其上沒有安裝天線元件10的印刷電路板20 的輸入阻抗優(yōu)選地位于由史密斯圓圖中的粗線表示的范圍內(nèi)。也就是說，印刷電路板20的 輸入阻抗R滿足RS 50Ω并且在感抗的范圍內(nèi)。當(dāng)印刷電路板20的輸入阻抗R位于該范 圍內(nèi)時，可以通過調(diào)整與電容Cl并聯(lián)連接的電感Ll來調(diào)整輸入阻抗R。圖7A至7C是示出了用于檢查印刷電路板20上的電流分布所進行的模擬的結(jié)果 的圖案圖。圖7A示出了在天線安裝區(qū)域23位于基準(zhǔn)點P(0% )處的情況下獲得的結(jié)果 (樣本XI)，圖7B示出了在天線安裝區(qū)域23位于-25%的位置處的情況下獲得的結(jié)果(樣 本X2)，并且圖7C示出了在天線安裝區(qū)域23位于印刷電路板20的一個短邊的中點處的情 況下獲得的結(jié)果(樣本X3)。將要通過模擬來評價的印刷電路板20具有形成在天線安裝 區(qū)域23之外的整個基板表面上的接地圖案。圖中的箭頭表示電流方向，并且箭頭的色調(diào) (tones)表示電流強度。較深箭頭表示較大電流，而較淺箭頭表示較小電流。如圖7A所示，當(dāng)天線安裝區(qū)域23位于基準(zhǔn)點P時，從天線安裝區(qū)域23觀看，印刷 電路板20上的電流分布示出了在印刷電路板20的縱向的右側(cè)區(qū)域和左側(cè)區(qū)域中的流動的 電流之間保持了平衡。因此，可以從包括天線元件10的整個印刷電路板更有效地輻射電磁 波。另一方面，如圖7B所示，當(dāng)天線安裝區(qū)域23位于_25%的位置時，印刷電路板20 上的電流分布示出了印刷電路板20的包括天線安裝區(qū)域23的左半部中的電流分布與剩余 的右半部中的電流分布顯著不同。電流強度在左半部中較高，而在右半部中較低。因為從 天線安裝區(qū)域23觀看，印刷電路板20縱向上的左側(cè)區(qū)域中流動電流和右側(cè)區(qū)域中流動的 電流之間沒有保持平衡，所以容易地預(yù)測到電磁波輻射效率的降低。此外，如圖7C所示，當(dāng)天線安裝區(qū)域23與印刷電路板20的短邊接觸并且位于該 短邊的中點處時，從天線安裝區(qū)域23觀看，電流分布在右側(cè)區(qū)域和左側(cè)區(qū)域之間保持了平 衡。然而，在更加遠離天線安裝區(qū)域23的區(qū)域中流動的電流的強度非常低。因此，難以從整個基板有效地輻射電磁波，并且輻射效率被認(rèn)為低于在圖7A所示的情況下所獲得的輻射效率。圖8是示出了通過將天線安裝區(qū)域23分別布置在圖7A至7C所示的各位置而獲 得的輻射效率的圖。如圖8所示，在天線安裝區(qū)域23位于圖7A所示的位置的樣本Xl的情況下，天線 的輻射效率最高。例如，頻率接近2. 43GHz時輻射效率約為0.8。在天線安裝區(qū)域23位于 圖7C所示的位置的樣本X3的情況下，輻射效率第二高，約為0. 73。在天線安裝區(qū)域23位 于圖7B所示的位置的樣本X2的情況下，輻射效率最低。如上所述，根據(jù)第一實施方式的天線裝置100被構(gòu)造為使得回路導(dǎo)體17形成在基 體11的底面lib上，并夾在基體11和印刷電路板20之間，即夾在上介電元件和下介電元 件之間。因此，可以改善電介質(zhì)的波長減少效應(yīng)，并由此減少回路導(dǎo)體17的整體長度。例 如，當(dāng)回路導(dǎo)體17要形成在基體11的露出表面上時，回路導(dǎo)體17需要約IOmm的整體長度。 相比而言，根據(jù)第一實施方式，回路導(dǎo)體17的整體長度可以被減少到8mm。因此，即使當(dāng)基 體11的尺寸減小，也可以形成回路導(dǎo)體17。此外，當(dāng)回路導(dǎo)體17形成在基體11的側(cè)表面上(如常規(guī)的天線裝置中的那樣) 時，必須確?；w11具有一定程度的高度，使得能夠確?；芈穼?dǎo)體17的長度。相比而言， 根據(jù)第一實施方式，回路導(dǎo)體17僅形成在基體11的底面lib上，而不形成在其側(cè)表面上。 因此，可以將基體11做得較矮。此外，根據(jù)第一實施方式的天線裝置100具有接地清除型天線安裝結(jié)構(gòu)。因此，即 使當(dāng)將基體11做得較矮時，輻射特性也不會惡化(與地上型不同)。因此，可以將天線元件 10做得較矮。此外，根據(jù)第一實施方式，通過第一端子電極14和第一帶狀導(dǎo)體圖案17a之間的 間隙g來實現(xiàn)第一電容性耦合，并且通過輻射導(dǎo)體12和回路導(dǎo)體17之間的平行板結(jié)構(gòu)來 實現(xiàn)第二電容性耦合。因此，可以增加整個天線元件10的電容。因此，由間隙g導(dǎo)致的電 容成分的貢獻可以被設(shè)定得較小，并且即使當(dāng)間隙寬度變大時也可以確保期望的電容。大 間隙寬度可以避免形成對頻率過度敏感的電極結(jié)構(gòu)。因此，可以實現(xiàn)具有穩(wěn)定天線特性的 天線裝置100。此外，根據(jù)第一實施方式，天線元件10設(shè)置在作為接地清除區(qū)域的天線安裝區(qū)域 23中，并且天線元件10正下方不存在接地圖案22。因此，可以使包括天線元件10的整個 印刷電路板20操作作為天線。特別是當(dāng)天線元件10上的回路導(dǎo)體17的回路尺寸和間隙 寬度改變時，可以容易并獨立地對諧振頻率和輸入阻抗的調(diào)整進行改變，以使整個印刷電 路板20能夠操作為天線。此外，在根據(jù)第一實施方式的天線裝置100中，天線安裝區(qū)域23與印刷電路板20 的長邊的邊緣20e相鄰，并且設(shè)置在距印刷電路板20的縱向上的中點(基準(zhǔn)點)P 士 25 %的 范圍內(nèi)。因此，可以在形成在由電介質(zhì)制成的基體11的表面上的導(dǎo)體圖案與周圍的接地圖 案20之間有效地產(chǎn)生電磁場，由此改進天線特性。另外，根據(jù)第一實施方式，天線安裝區(qū)域23是沿著與印刷電路板20的縱向正交的 寬度方向延長的矩形區(qū)域，并且天線安裝區(qū)域23的長寬比等于或高于1.5。因此，可以增加 流入到印刷電路板20的中部的電流，由此確保輻射效率等于或高于50%。
接下來將詳細說明本發(fā)明的另一實施方式。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的天線裝置200的天線元件10的結(jié)構(gòu) 的展開圖。圖IOA和IOB是其上安裝天線元件10的印刷電路板20的圖案布局的示意性平 面圖。圖IOA示出了印刷電路板20的上表面20a的布局，并且圖IOB示出了印刷電路板20 的底面20b的布局。特別地，圖IOB以透視的方式示出了從上表面20a側(cè)觀看的底面20b 的布局。如圖9、圖IOA和IOB所示，根據(jù)第二實施方式的天線裝置200的特征在于，回路導(dǎo) 體17不設(shè)置在天線元件10上，而是設(shè)置在印刷電路板20上?；芈穼?dǎo)體17包括沿X方向 延伸的第一帶狀導(dǎo)體圖案17a以及沿Y方向延伸的第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c。 第二帶狀導(dǎo)體圖案17b的一端連接到連接盤25，第三帶狀導(dǎo)體圖案17c的一端連接到連接 盤26，并且第一帶狀導(dǎo)體圖案17a的兩端分別連接到第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c 的另一端，由此形成基本U形的回路。第一帶狀導(dǎo)體圖案17a被設(shè)置為隔著具有預(yù)定寬度 的間隙g而與第一連接盤24相對。天線裝置200的其它構(gòu)成要素與根據(jù)第一實施方式的 天線裝置100的基本相同。因此，相同的構(gòu)成要素由相同的標(biāo)號來表示，并且將省去其多余 的說明。這樣，根據(jù)第二實施方式，因為回路導(dǎo)體17形成在印刷電路板20側(cè)，所以可以調(diào) 整印刷電路板20側(cè)上的回路導(dǎo)體17的形狀并且便于調(diào)整電感。另外，當(dāng)回路導(dǎo)體17形成 在印刷電路板20上時，可以形成下面的回路導(dǎo)體。圖IlA和IlB描繪了根據(jù)第二實施方式的天線裝置200和根據(jù)第二實施方式的修 改的天線裝置300。圖IlA是天線裝置200的立體圖，并且圖IlB是天線裝置300的示意性 立體圖。圖12是示出了圖IlA和IlB中所分別示出的天線裝置200和300的輻射效率的圖。圖IlA所示的天線裝置200的回路導(dǎo)體17設(shè)置在基體11與印刷電路板20交疊 的區(qū)域內(nèi)。圖IlB所示的天線裝置300的回路導(dǎo)體17從基體11與印刷電路板20交疊的 區(qū)域中突出，并且向該區(qū)域外部延伸。在該情況下，回路導(dǎo)體17的一端連接到連接盤24。 然而，回路導(dǎo)體17的另一端不連接到連接盤25，而是直接連接到饋電線27的引入側(cè)上的接 地圖案22。這樣，當(dāng)回路導(dǎo)體17形成在印刷電路板20側(cè)上并突出到基體11外部并露出時， 可以形成較大的回路。然而，即使形成較大回路，也并不意味著天線裝置300的天線特性得 到改善。如圖12所示，包括從基體11突出的回路導(dǎo)體17的天線裝置300的輻射效率比包 括設(shè)置在基體11內(nèi)的回路導(dǎo)體17的天線裝置200的輻射效率略低。因此，優(yōu)選地是形成 回路導(dǎo)體17并使其不從基體11突出，并且特別優(yōu)選地是在天線元件11的基體11的底面 lib上而不是在印刷電路板20上形成回路導(dǎo)體17。接下來說明天線特性調(diào)整結(jié)構(gòu)。圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的天線裝置400的結(jié)構(gòu)的示意性立體圖。如圖13所示，根據(jù)第三實施方式的天線裝置400的特征在于，頻率調(diào)整圖案17d 設(shè)置在基體11的底面lib上，或設(shè)置在印刷電路板20上。頻率調(diào)整圖案17d是被設(shè)置為 與回路導(dǎo)體17的第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c平行，并且沿與其第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c相同的方向延伸的帶狀導(dǎo)體圖案(第四帶狀導(dǎo)體圖案)。頻率調(diào)整圖案 17d的一端連接到回路導(dǎo)體17的第一帶狀導(dǎo)體圖案17a的縱向中部，而頻率調(diào)整圖案17d 的另一端是開放端。當(dāng)頻率調(diào)整圖案17d較長時，天線裝置400的諧振頻率可以設(shè)定得較 低。反過來，當(dāng)頻率調(diào)整圖案17d較短時，天線裝置400的諧振頻率可以設(shè)定為較高。因此， 當(dāng)根本沒有頻率調(diào)整圖案17d時，諧振頻率最高。優(yōu)選地，由于下面的原因?qū)⒃擃l率調(diào)整圖案17d設(shè)置在印刷電路板20側(cè)。當(dāng)頻率 調(diào)整圖案17d設(shè)置在印刷電路板20側(cè)上時，可以僅通過改變印刷電路板20上的導(dǎo)體圖案 而不改變天線元件10上的導(dǎo)體圖案來容易地調(diào)整諧振頻率。這意味著批量生產(chǎn)的具有固 定的導(dǎo)體圖案的天線元件可用于各種類型的天線裝置。也就是說，即使當(dāng)需要根據(jù)天線元 件10在印刷電路板20上的安裝位置來調(diào)整頻率時，改變印刷電路板20上的導(dǎo)體圖案也就 足夠了，而不用改變天線元件10上的導(dǎo)體圖案。圖14是示出了天線裝置400的VSWR特性的示例的圖。如圖14所示，當(dāng)天線裝置400的頻率調(diào)整圖案17d的長度被設(shè)定為LO (等于第二 和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c的長度)時，天線裝置400的諧振頻率約為2. 38GHz，如曲 線X6所示。當(dāng)頻率調(diào)整圖案17d的長度被設(shè)定為L0/2 (第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和 17c的長度的一半)時，天線裝置400的諧振頻率約為2. 40GHz，如曲線X5所示。當(dāng)完全消 除頻率調(diào)整圖案17d時，天線裝置400的諧振頻率約為2. 43GHz，如曲線X4所示。這樣，通 過縮短頻率調(diào)整圖案17d，可以將諧振頻率移動到高頻率側(cè)。如上所述，根據(jù)第三實施方式的天線裝置400包括位于基體11的底面lib上或位 于印刷電路板20上的頻率調(diào)整圖案17d。因此，可以僅調(diào)整天線裝置400的諧振頻率而不 顯著改變阻抗。此外，因為僅改變頻率調(diào)整圖案17d的長度就足夠了，所以可以在不使用外 部元件的情況下調(diào)整諧振頻率，并且可以非常容易地進行頻率調(diào)整。接下來描述天線裝置的阻抗調(diào)整結(jié)構(gòu)。圖15是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方式的天線裝置500的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖。如圖15所示，根據(jù)第四實施方式的天線裝置500的特征在于，在基體11的底面 lib上設(shè)置了阻抗調(diào)整圖案17e。阻抗調(diào)整圖案17e是被設(shè)置為與回路導(dǎo)體17的第一帶狀 導(dǎo)體圖案17a平行的帶狀導(dǎo)體圖案(第五帶狀導(dǎo)體圖案)。阻抗調(diào)整圖案17e的兩端分別 連接到回路導(dǎo)體17的第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c。阻抗調(diào)整圖案17e特別地用于 在第二和第三帶狀導(dǎo)體圖案17b和17c之間造成短路，以將回路導(dǎo)體17的回路尺寸做得較 小。當(dāng)回路尺寸較小時，電感變得較低。反過來，當(dāng)回路尺寸較大時，電感變得較高。如上所述，根據(jù)第四實施方式的天線裝置500包括位于基體11的底面lib上或位 于印刷電路板20上的阻抗調(diào)整圖案17e。因此，可以僅調(diào)整天線裝置500的輸入阻抗而不 用顯著改變其諧振頻率。此外，因為僅改變阻抗調(diào)整圖案17e的形成位置和寬度就足夠了， 所以可以在不使用外部元件的情況下調(diào)整輸入阻抗，并且可以非常容易地進行阻抗調(diào)整。圖16是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方式的天線裝置600的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖。如圖16所示，根據(jù)第五實施方式的天線裝置600的特征在于，形成在基體11的底面lib上的回路導(dǎo)體17包括彎折圖案。也就是說，回路導(dǎo)體17的第一帶狀導(dǎo)體圖案17f被形成為彎折圖案。當(dāng)如上所述來構(gòu)造天線裝置600時，回路導(dǎo)體17的回路尺寸顯著變大。 因此，可以增加電感。圖17是示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施方式的天線裝置700的結(jié)構(gòu)的示意性立體 圖。如圖17所示，根據(jù)第六實施方式的天線裝置700的特征如下?；芈穼?dǎo)體17的一 端不連接到連接盤26，而是通過穿過印刷電路板200的通孔導(dǎo)體18和形成在印刷電路板 20的底面20b上的帶狀導(dǎo)體圖案(第六帶狀導(dǎo)體圖案)19，而連接到形成在印刷電路板20 的底面20b上的接地圖案22。當(dāng)如上所述來構(gòu)造天線裝置700時，可以將回路導(dǎo)體17的 回路尺寸做得甚至更大。因此，可以獲得比被構(gòu)造為回路導(dǎo)體17包括彎折圖案的天線裝置 60的電感更高的電感。圖18是示出了分別根據(jù)第一實施方式和第四至第六實施方式的天線裝置100和 500至700的阻抗特性的史密斯圓圖。在圖18中，線Al表示圖15所示的短回路結(jié)構(gòu)，線 A2表示圖1所示的普通回路結(jié)構(gòu)，線A3表示圖16所示的彎折回路結(jié)構(gòu)，并且線A4表示圖 17所示的通孔結(jié)構(gòu)的阻抗特性。如圖18所示，在天線裝置100和500至700當(dāng)中，具有短回路結(jié)構(gòu)的天線裝置500 的電感最低，而具有普通回路結(jié)構(gòu)的天線裝置100的電感、具有彎折回路結(jié)構(gòu)的天線裝置 600的電感、以及具有通孔結(jié)構(gòu)的天線裝置700的電感按順序越來越高。這樣，可以僅通過 改變回路尺寸來改變電感，由此容易地調(diào)整天線裝置的輸入阻抗。
已經(jīng)參照具體實施方式
示出并描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明絕不受限于 所描述的設(shè)置的細節(jié)，而是可以在不偏離所附權(quán)利要求的范圍的情況下進行改變和修改。例如，盡管在上述實施方式中使用了長方體形基體11，但是基體11可以是大致長 方體形的。只要在基體的各表面上形成上述導(dǎo)體圖案，就可以切掉基體11的角部，或者可 以部分地掏空基體11。而且，印刷電路板20可以不是完整的矩形平板，而可以例如具有形 成在角部或邊緣的切口。(示例)(示例 1)改變天線安裝區(qū)域在印刷電路板上的位置，同時測量天線特性。印刷電路板的尺 寸是80mmX37mmX lmm,天線安裝區(qū)域的尺寸是3. OmmX4. 5mm,并且天線元件的芯片尺寸 是2. OmmXl. 2mmX 1.0mm。如圖19所示，樣本Sl的天線安裝區(qū)域位于距電路板的基準(zhǔn)點 50%的位置或位于電路板的角部，樣本S2的天線安裝區(qū)域位于電路板的基準(zhǔn)點(0% )處， 樣本S3的天線安裝區(qū)域位于距電路板的基準(zhǔn)點25%的位置或位于基準(zhǔn)點和角部之間的中 點處，并且樣本S4的天線安裝區(qū)域位于距電路板的基準(zhǔn)點37. 5%的位置或位于樣本Sl的 天線安裝區(qū)域和樣本S3的天線安裝區(qū)域之間的中點處。天線元件的基體的相對介電系數(shù) ε ^是37，并且調(diào)整天線元件上的導(dǎo)體圖案，使得樣本Sl至S4中的每一個的諧振頻率變 為2. 43GHz，并且輸入阻抗變?yōu)?0 Ω。之后，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀通過信號線來提供2. 3GHz至 2. 6GHz之間的信號，并且測量天線裝置的回波損耗和輻射效率。圖IlA和IlB示出了測量 結(jié)果。如圖20A所示，在2. 43GHz附近的頻率上，樣本Sl至S4中的每一個的回波損耗變 為最小。特別地，樣本S2具有最小的回波損耗，按順序接著是樣本S3、樣本S4、以及樣本Sl。而且，圖中示出了僅樣本S2未被包括在由邊界線“spec”限定的區(qū)域中，該邊界線“spec” 確定是否滿足了在期望頻帶中回波損耗是_6dB或更少的要求。圖中還示出了樣本S3勉強 滿足該要求。如圖20B所示，在2. 43GHz附近的頻率上，樣本Sl至S4中的每一個的輻射效率變 為最高。特別地，樣本S2具有最高的輻射效率，按順序接著是樣本S3、樣本S4、以及樣本 Si。圖中示出了僅樣本S2未被包括在由邊界線“spec”限定的區(qū)域中，該邊界線“spec”確 定是否滿足了在期望頻帶中輻射效率是_3dB(50%)或更高的要求。圖中還示出了樣本S3 勉強滿足該要求。(示例 2)改變天線安裝區(qū)域的長寬比，同時測量天線特性。印刷電路板的尺寸是 80mmX37mmXlmm，并且天線安裝區(qū)域位于印刷電路板的縱向上的基準(zhǔn)點(0%)處。天 線安裝區(qū)域的尺寸(WaXWb，如圖3A所示)在樣本S5中是3mmX5mm，在樣本S6中是 3mmX 4. 5mm，在樣本S7中是3mmX4mm。天線元件的芯片尺寸是2. OmmX 1. 2mmX 1. 0mm,并 且天線元件的基體的相對介電系數(shù)、是37。調(diào)整天線元件上的導(dǎo)體圖案，使得樣本S5至 S7中的每一個的諧振頻率變?yōu)?. 43GHz，并且輸入阻抗變?yōu)?0 Ω。之后，利用網(wǎng)絡(luò)分析儀通 過信號線來提供2. 3GHz至2. 6GHz之間的信號，并且測量天線裝置的回波損耗和輻射效率。 圖12A和12B示出了測量結(jié)果。如圖21A所示，在2. 43GHz附近的頻率上，樣本S5至S7中的每一個的回波損耗都變?yōu)樽钚　Ｌ貏e地，樣本S5具有最小的回波損耗，按順序接著是樣本S6以及樣本S7。而且， 圖中示出了樣本S5和樣本S6未被包括在由邊界線“spec”限定的區(qū)域中，該邊界線“spec” 確定是否滿足了在期望頻帶中回波損耗是_6dB或更少的要求。圖中還示出了樣本S7不能 滿足該要求。如圖21B所示，在2. 43GHz附近的頻率上，樣本S5至S7中的每一個的輻射效率都變?yōu)樽罡?。特別地，樣本S5具有最高的輻射效率，按順序接著是樣本S6以及樣本S7。圖中 示出了樣本S5和樣本S6未被包括在由邊界線“spec”限定的區(qū)域中，該邊界線“spec”確 定是否滿足了在期望頻帶中輻射效率是_3dB(50%)或更高的要求。圖中還示出了樣本S7 不能滿足該要求。
權(quán)利要求
一種天線裝置，該天線裝置包括天線元件；以及印刷電路板，所述天線元件安裝在所述印刷電路板上，其中所述天線元件包括基體，其由介電材料制成并且基本為長方體形；輻射導(dǎo)體，其形成在所述基體的上表面上，并且其一端是開放端；以及多個端子電極，其形成在所述基體的底面上，所述印刷電路板包括絕緣基板；天線安裝區(qū)域，其是設(shè)置在所述絕緣基板的表面上并與所述絕緣基板的長邊的邊緣接觸的基本上為矩形的絕緣區(qū)域；接地圖案，其形成在所述絕緣基板的表面上，以限定所述天線安裝區(qū)域的除作為所述邊緣的邊之外的三邊；饋電線，其沿所述邊緣被引入所述天線安裝區(qū)域；以及接地清除區(qū)域，其不具有導(dǎo)體圖案，并且形成在所述絕緣基板的位于所述天線安裝區(qū)域正下方的底面和內(nèi)層上，在所述天線元件與所述印刷電路板交疊的區(qū)域中設(shè)置有基本上為U形的回路導(dǎo)體，所述回路導(dǎo)體的一端連接到所述饋電線，所述回路導(dǎo)體的另一端連接到所述接地圖案，并且所述回路導(dǎo)體的至少一部分被設(shè)置為隔著具有預(yù)定寬度的間隙而與第一端子電極相對，所述第一端子電極是所述多個端子電極中的一個，并且連接到所述輻射導(dǎo)體的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述天線元件包括接地導(dǎo)體，所述接地導(dǎo)體形成在所述基體的第一側(cè)表面上，所述第 一側(cè)表面處于與所述基體的縱向正交的方向上，所述接地導(dǎo)體具有連接到所述輻射導(dǎo)體的所述另一端的上端， 所述第一端子電極形成在所述基體的底面的一個縱向端，所述一個縱向端與所述第一 側(cè)表面相鄰，所述多個端子電極還包括在所述基體的底面上的、分別形成在所述基體的另一縱向端 的沿所述基體的寬度方向的兩端上的第二端子電極和第三端子電極，所述印刷電路板包括設(shè)置在所述天線安裝區(qū)域中以分別對應(yīng)于所述第一端子電極至 第三端子電極的第一連接盤、第二連接盤和第三連接盤，所述回路導(dǎo)體包括被設(shè)置為隔著所述具有預(yù)定寬度的間隙而與所述第一端子電極相 對的第一帶狀導(dǎo)體圖案，并且所述回路導(dǎo)體的所述一端通過所述第二連接盤連接到所述饋 電線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其中所述回路導(dǎo)體被完全地設(shè)置在所述天線元件與所述印刷電路板交疊的區(qū)域中，并且所 述回路導(dǎo)體的所述另一端通過所述第三連接盤連接到所述接地圖案。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線裝置，其中所述回路導(dǎo)體還包括與所述絕緣基板的長邊平行的第二帶狀導(dǎo)體圖案和第三帶狀導(dǎo)體圖案，所述第二帶狀導(dǎo)體圖案的一端連接到所述第二連接盤， 所述第二帶狀導(dǎo)體圖案的另一端連接到所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的一端， 所述第三帶狀導(dǎo)體圖案的一端連接到所述第三連接盤，并且 所述第三帶狀導(dǎo)體圖案的另一端連接到所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的另一端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，該天線裝置還包括形成在所述天線安裝區(qū)域中的 頻率調(diào)整圖案，其中所述頻率調(diào)整圖案是從所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的基本上為縱向中心的部分延伸出的 第四帶狀導(dǎo)體圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，該天線裝置還包括形成在所述天線安裝區(qū)域中的 阻抗調(diào)整圖案，并且所述阻抗調(diào)整圖案是與所述第一帶狀導(dǎo)體圖案平行以使所述回路導(dǎo)體的回路尺寸變 小的第五帶狀導(dǎo)體圖案。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其中 所述第一帶狀導(dǎo)體圖案包括彎折圖案。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中 所述回路導(dǎo)體包括穿透絕緣基板的通孔導(dǎo)體；以及 形成在所述絕緣基板的底面上的第六帶狀導(dǎo)體圖案， 其中所述通孔導(dǎo)體的一端連接到所述回路導(dǎo)體的所述另一端，并且 所述通孔導(dǎo)體的另一端通過所述第六帶狀導(dǎo)體圖案而連接到形成在所述絕緣基板的 底面上的接地圖案。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的天線裝置，其中所述天線安裝區(qū)域被設(shè)置在距所述印刷電路板的縱向上的中心士25%的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的天線裝置，其中所述接地清除區(qū)域的長邊的方向與所述印刷電路板的縱向垂直，并且所述接地清除區(qū) 域的長寬比為1.5或更高。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的天線裝置，其中所述天線元件被安裝在所述印刷電路板上，以在限定所述天線安裝區(qū)域的相對兩邊的 一個接地部分和另一個接地部分之間造成短路。
12.—種天線元件，該天線元件包括基體，其由介電材料制成并且基本為長方體形； 輻射導(dǎo)體，其形成在所述基體的上表面上，并且其一端是開放端； 接地導(dǎo)體，其形成在所述天線元件的第一側(cè)表面上，所述第一側(cè)表面處于與所述基體 的縱向正交的方向上，所述接地導(dǎo)體具有連接到所述輻射導(dǎo)體的另一端的上端；第一端子電極，其形成在所述基體的底面的一個縱向端上，所述一個縱向端與所述第 一側(cè)表面相鄰；第二端子電極和第三端子電極，它們在所述基體的底面上，并分別形成在所述基體的 另一縱向端的沿所述基體的寬度方向的兩端上；以及基本上為U形的回路導(dǎo)體，其形成在所述基體的底面上，其中 所述回路導(dǎo)體包括被設(shè)置為隔著具有預(yù)定寬度的間隙而與所述第一端子電極相對的 第一帶狀導(dǎo)體圖案。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的天線元件，其中所述回路導(dǎo)體還包括與所述絕緣基板的長邊平行的第二帶狀導(dǎo)體圖案和第三帶狀導(dǎo) 體圖案，所述第二帶狀導(dǎo)體圖案的一端連接到所述第二端子電極， 所述第二帶狀導(dǎo)體圖案的另一端連接到所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的一端， 所述第三帶狀導(dǎo)體圖案的一端連接到所述第三端子電極，并且 所述第三帶狀導(dǎo)體圖案的另一端連接到所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的另一端。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的天線元件，所述天線裝置還包括形成在所述天線安裝 區(qū)域中的頻率調(diào)整圖案，所述頻率調(diào)整圖案是從所述第一帶狀導(dǎo)體圖案的基本上為縱向中 心的部分延伸出的第四帶狀導(dǎo)體圖案。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的天線元件，其中 所述第一帶狀導(dǎo)體圖案包括彎折圖案。
全文摘要
本發(fā)明涉及天線裝置及其所使用的天線元件。該天線裝置包括天線元件和印刷電路板，該天線元件安裝在該印刷電路板上。天線元件包括基體；輻射導(dǎo)體，其形成在所述基板的上表面上，并且輻射導(dǎo)體的一端是開放端；多個端子電極，其形成在所述基板的底面上；以及基本上為U形的回路導(dǎo)體。該回路導(dǎo)體被設(shè)置為隔著具有預(yù)定寬度的間隙而與一個端子電極相對。天線安裝區(qū)域被設(shè)置在印刷電路板的上表面上，與印刷電路板的長邊的邊緣相鄰。饋電線沿著邊緣引入天線安裝區(qū)域?；芈穼?dǎo)體的一端和另一端分別連接到饋電線和接地圖案。
文檔編號H01Q1/48GK101826655SQ20101012810
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者松島正樹, 柴田哲也, 歌川尚明, 鈴木圭 申請人:Tdk株式會社