專利名稱：天線、天線模塊及具有其的無線電通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用在如無線電LAN(局域網(wǎng))和移動通信設(shè)備等無線電通信設(shè)備中的天線和天線模塊，也涉及一種具有這種天線或天線模塊的無線電通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
如無線LAN(局域網(wǎng))和移動通信設(shè)備等無線電通信設(shè)備，近年來已快速發(fā)展為體積小、重量輕、性能高、能進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信的設(shè)備，作為無線電通信設(shè)備元件之一的天線也很被期望體積小、性能高和適用于寬帶。
在使用無線電通信設(shè)備的通信系統(tǒng)中，寬帶通信系統(tǒng)引人注目，可預(yù)料在將來用于超高速無線電通信系統(tǒng)，因為(美國)聯(lián)邦通信委員會(縮寫為FCC)已批準(zhǔn)普遍使用。在寬帶通信系統(tǒng)中，使用的是頻帶很寬、頻率范圍從3.1GHz至10.6GHz的寬帶信號，就寬頻帶和高增益而言，喇叭形天線、盤錐形天線等，可設(shè)想能普遍用作無線電通信設(shè)備中的天線。
但是，喇叭形天線和盤錐形天線的外部尺寸大，在價格方面也難以降低，所以就成為一個問題，使天線難以適用于作為通用無線電通信設(shè)備的移動信息終端或類似設(shè)備。
與上述相反，有建議使用單極天線，其中，平板形輻射電極以錐形角度與地電極相對，使天線可適用于寬帶信號(例如，可參考美國專利No.5828340)。
但是，在單極天線中形成與地電極成錐角的輻射電極時，角度的設(shè)置和輻射電極尺寸的設(shè)置對輻射特性有難以捉模的影響，這個問題使得難以獲得穩(wěn)定的天線特性。

發(fā)明內(nèi)容
提出本發(fā)明是為了解決前面所描述的現(xiàn)有技術(shù)中的問題，其目的是提供一種天線和天線模塊，它們能明顯而穩(wěn)定地對寬帶信號呈現(xiàn)優(yōu)異的天線特性，獲得高的輻射效率，它們體積小而價格低，足以適用于移動信息終端等通用無線電通信設(shè)備，本發(fā)明的目的也在于提供一種具有這種天線或天線模塊的無線電通信設(shè)備。
進(jìn)一步說，本發(fā)明的目的是提供一種天線和天線模塊，它們能在寬帶通信系統(tǒng)的從3.1GHz至10.6GHz頻率范圍的很寬的頻帶上進(jìn)行優(yōu)良的無線電通信，同時，也提供一種使用這種天線或天線模塊的無線電通信設(shè)備。
本發(fā)明提供了一種天線，包括襯底；形成在襯底上的矩形輻射電極；形成在襯底上并分別與輻射電極的彼此相鄰的長短邊平行相對的地電極；和形成在襯底上并連接至輻射電極長邊的饋電電極，其中，與長邊相對的地電極部分，具有不大于長邊的長度和等于或小于短邊長度的寬度，以及與短邊相對的地電極部分，具有大于短邊的長度和等于或大于長邊長度的寬度。
再有，在上述結(jié)構(gòu)中，輻射電極比地電極厚。
在本發(fā)明中，饋電電極的設(shè)置方式是其前端進(jìn)入形成在與長邊相對的地電極部分的中間的槽口部分。
在本發(fā)明中，襯底由電介質(zhì)材料制成，其相對介電常數(shù)εr在3至30的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，襯底由磁性材料制成，其相對磁導(dǎo)率μr在1至8的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，輻射電極的內(nèi)部由電介質(zhì)材料制成，其相對介電常數(shù)εr在3至30的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，輻射電極的內(nèi)部由磁性材料制成，其相對磁導(dǎo)率μr在1至8的范圍內(nèi)。
再有，本發(fā)明提供一種天線模塊，包括上述結(jié)構(gòu)之任一的本發(fā)明的天線；和電子元件，其安裝在與天線的地電極短邊相對的部分中的、與大于短邊的長度或者與等于或大于長邊長度的寬度相對應(yīng)的區(qū)域中。
再有，本發(fā)明提供一種無線電通信設(shè)備，包括上述結(jié)構(gòu)之一的本發(fā)明的天線或上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的天線模塊；和與其相連的發(fā)射電路和接收電路中的至少一個電路。
再有，在本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)中，將3.1GHz至10.6GHz范圍內(nèi)的寬帶信號用作無線電信號。
根據(jù)本發(fā)明，在襯底上形成具有矩形形狀的輻射電極，與輻射電極的彼此相連的長邊和短邊分別平行相對的地電極，和連接至輻射電極長邊的饋電電極。地電極與長邊相對的部分，具有不大于長邊的長度和等于或小于短邊長度的寬度，地電極與短邊相對的部分，具有大于短邊的長度和等于或大于長邊長度的寬度。因此，能使整個寬帶上天線的輸入阻抗相對于頻率的變化量較小，并能以從未有過的小尺寸天線，容易而穩(wěn)定地獲得對高頻和寬帶無線電信號的優(yōu)異天線特性。此外，能在低價位上獲得足以適用于作為通用無線電通信設(shè)備的移動信息終端或諸如此類設(shè)備的天線。
另外，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)上述結(jié)構(gòu)中的輻射電極做得比地電極厚時，可以增加輻射電極的電容，要被激勵的激勵電流能隨天線電容量的增加而增加。因而，能提高輻射效率，使天線能適用于寬帶，改善天線特性。
根據(jù)本發(fā)明，輻射電極的有效長度變長，電流分布中高電流密度的區(qū)域增加，所以能增加從輻射電極輻射出的無線電波量，并能增加天線的增益。另外，能使天線小型化。
根據(jù)本發(fā)明，輻射電極的阻抗變大，所以能降低天線的Q值和增加帶寬。
再有，根據(jù)本發(fā)明，電子元件安裝在上述本發(fā)明的天線中與短邊相對的地電極部分中、與大于短邊的長度或者與等于或大于長邊長度的寬度相對應(yīng)的區(qū)域中。所以，能有效地利用地電極，從而，不僅能形成天線功能，而且能形成外圍電路功能等，并能實現(xiàn)小型化和高性能的天線模塊。
再有，根據(jù)本發(fā)明，提供有如上所述的本發(fā)明的天線或本發(fā)明的天線模塊以及與其相連的發(fā)射電路和接收電路中的至少一個，所以除了天線和天線模塊以外，還能實現(xiàn)具有無線電通信功能的小型化和高性能的無線電通信設(shè)備。
再有，根據(jù)本發(fā)明，特別是當(dāng)所使用的無線電信號是在3.1GHz至10.6GHz范圍內(nèi)的寬帶信號時，實現(xiàn)了如寬度通信系統(tǒng)等使用寬帶信號以使能高速數(shù)據(jù)通信的無線電通信系統(tǒng)中的小型化和高性能無線電通信設(shè)備。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能提供天線和天線模塊，能容易而穩(wěn)定地展現(xiàn)出對寬帶信號優(yōu)異的天線特性，能獲得高輻射效率，它們是小型化和便宜的，足以適用于作為通用無線電通信設(shè)備的移動信息終端或諸如此類設(shè)備；并且，能提供裝有這種天線或天線模塊的無線電通信設(shè)備。除此以外，能提供天線和天線模塊，能在寬帶通信系統(tǒng)的頻率范圍為3.1GHz至10.6GHz的很寬頻帶上進(jìn)行優(yōu)異的無線電通信，并提供了使用這種天線或天線模塊的無線電通信設(shè)備。


本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點，從下面參考附圖所作的詳細(xì)描述中將看得更明顯，圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線的透視圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的天線的透視圖；圖3是示出了本發(fā)明天線的VSWR測量結(jié)果的示例圖；和圖4是示出了本發(fā)明天線的VSWR測量結(jié)果的另一示例圖。
具體實施例方式
下面，將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的天線的透視圖。在圖1中，天線10包括襯底11、輻射電極12、地電極14和饋電電極13。襯底11由電介質(zhì)材料或磁性材料制成。輻射電極12形成在襯底11的表面上，并形成為矩形。此外，地電極14形成為與襯底11上的輻射電極12的彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對。饋電電極13形成在襯底11的表面上，并與地電極14相對側(cè)的輻射電極12的長邊相連。于是，地電極14與輻射電極12的長邊相對的部分具有不超過輻射電極12的長邊的長度(也就是說，平行于長邊方向的尺度14a的前端不超出與其相對的輻射電極12的長邊端部，即與地電極14側(cè)的長邊端部相對的端部)，和等于或小于輻射電極12的短邊長度的寬度(也就是說，垂直于長邊方向的尺度14b等于或小于輻射電極12的短邊的長度12b)。另外，地電極14具有與輻射電極12的短邊相對的部分，其長度大于短邊(也就是說，與短邊平行的方向上的尺度14c的前端超過與其相對的輻射電極12的短邊端部)，其寬度等于或大于輻射電極12長邊的尺度12a(與短邊垂直的方向上的尺度14d等于或大于輻射電極12長邊的長度12a)。
根據(jù)具有這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的天線10，輻射電極12以與地電極14的彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對的方式形成，所以能使天線10的輸入阻抗相對于頻率的變化量在寬頻帶上變小。因此，能實現(xiàn)對寬帶信號具有優(yōu)異天線特性的天線，進(jìn)而能使如以前使用的喇叭形天線和盤錐形天線等寬頻帶和高增益天線得以小型化和低價格。
再有，根據(jù)具有這種結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的天線10，輻射電極12和與輻射電極12的彼此相鄰的長邊和短邊平行相對的地電極14，以彼此例如大約0.5mm至10mm的距離設(shè)置，饋電電極13連接至與地電極14相對的輻射電極12的長邊。因此，天線10工作為其頻帶具有較寬帶寬(例如，從3.1GHz至10.6GHz)的天線。
襯底11由電介質(zhì)材料或磁性材料制成，可使用一般的襯底，例如玻璃環(huán)氧樹脂襯底、陶瓷襯底和鐵氧體襯底。此外，必要時襯底11可以是多層襯底，例如為了提高密度和小型化的目的。
在襯底11由電介質(zhì)材料制成的情況下，高頻信號在輻射電極12中的傳播速度下降，產(chǎn)生波長的縮短效應(yīng)。假定襯底11的相對介電常數(shù)為εr，輻射電極12的有效長度將增加εr1/2倍。因此，在外形相同的情況下，輻射電極12中的電流分布中，高電流密度區(qū)域隨相對介電常數(shù)εr的增加而增加，所以能提高從輻射電極12輻射出的無線電波量，因而能提高天線10的增益。
反過來說，在特性與常規(guī)天線特性相同的情況下，能使輻射電極12的外形為1/εr1/2，因而能夠使天線10小型化。
在襯底11由電介質(zhì)材料制成的情況下，當(dāng)相對介電常數(shù)εr小于3時，則其接近空氣中的相對介電常數(shù)(εr＝1)。因此，滿足天線小型化的市場要求是相當(dāng)困難的。而當(dāng)相對介電常數(shù)εr大于30時，小型化是可能的，但是天線的增益和帶寬變得太小，因為天線的增益和帶寬正比于天線的大小，另外也許不能實現(xiàn)作為天線的特性。因此，在采用電介質(zhì)材料生產(chǎn)襯底11的情況下，希望使用相對介電常數(shù)εr在3至30范圍內(nèi)的電介質(zhì)材料。例如，這樣的電介質(zhì)材料為包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷的陶瓷材料，和包括四氟乙烯和玻璃環(huán)氧樹脂的樹脂材料。
另一方面，在襯底11由磁性材料制成的情況下，輻射電極12的阻抗變大，所以能降低天線的Q值和增加帶寬。在襯底11由磁性材料制成的情況下，當(dāng)相對磁導(dǎo)率μr大于8時，天線的帶寬變寬，但天線的增益和帶寬變成太小，因為天線的增益和帶寬正比于天線的大小，以致不能實現(xiàn)作為天線的特性。所以，在采用磁性材料生產(chǎn)襯底11的情況下，希望使用相對磁導(dǎo)率μr在1至8范圍內(nèi)的磁性材料。例如，這樣的磁性材料是YIG(釔鐵石榴石)，Ni-Zr化合物和Ni-Co-Fe化合物。
再有，輻射電極12、饋電電極13和地電極14由如金屬等導(dǎo)電材料制成，并形成在襯底11上，例如，作為金屬材料，可使用銅、銀、金和具有優(yōu)異導(dǎo)電性的金屬化合物，這些金屬化合物的主要成分是銅、銀或金。
輻射電極12形成在襯底11上，作為具有矩形形狀的電極，輻射或接收寬帶無線電信號。輻射電極12能合適地輻射和接收頻率范圍從3.1GHz至10.6GHz的寬帶信號，其形成為矩形，最好是輻射電極12在短邊方向上的長度12b小于長邊方向上的長度12a(12b＜12a)。此外，形成輻射電極12的處理過程中，輻射電極12的各個角部可視細(xì)節(jié)要求、在特性(例如，天線10的頻帶)不被損壞的范圍內(nèi)倒成圓角，能有效地防止因倒圓角使輻射電極12從襯底11上剝落的麻煩。
輻射電極12能通過絲網(wǎng)印刷的方法、刻蝕的方法或諸如此類的方法容易地形成在襯底11上。此外，通過部分修整輻射電極12，能調(diào)節(jié)帶寬和天線特性。
饋電電極13形成在襯底11上，與地電極14相對側(cè)的輻射電極12的長邊電連接，并發(fā)射寬帶無線電信號。作為饋電電極13的形狀和大小，為了與輻射電極12的輸入阻抗相兼容的目的，最好將饋電電極13形成為線狀，并根據(jù)襯底11的厚度、介電常數(shù)等確定線寬，使饋電電極13變成近似50Ω型的信號線。再有，將與輻射電極12的連接位置設(shè)置在輻射電極12長邊方向上的長度12a的中間附近，通過將位置調(diào)整至能確保所需帶寬的位置，能使天線10的輸入阻抗相對于頻率的變化量在寬帶內(nèi)較小。結(jié)果，從3.1GHz至10.6GHz的寬帶無線電信號能在輻射電極12與發(fā)射電路或接收電路之間適當(dāng)?shù)匕l(fā)射。
地電極14緊靠輻射電極12形成在襯底11上，與輻射電極12的彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對，其形成方式是與輻射電極12的長邊相對的部分，具有不大于輻射電極12長邊的長度和等于或小于輻射電極12短邊長度12c的寬度14b；與輻射電極12的短邊相對的部分，具有大于輻射電極12短邊的長度和等于或小于輻射電極12長邊長度12a的寬度14d。通過將地電極14設(shè)置為與輻射電極12的彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對，能使天線10的輸入阻抗相對于頻率的變化量在寬帶內(nèi)較小。結(jié)果，能實現(xiàn)對帶寬信號具有優(yōu)異天線特性的天線，因此能以小型化和低價格獲得寬頻帶和高增益的天線，例如以前所使用的喇叭形天線和盤錐形天線。
雖然就滿足上述條件而言，未限制地電極14的形狀和大小，但因為隨著輻射電極12中，天線電流被激勵，激勵電流流過地電極14，所以通過設(shè)置地電極14的大小，能提高輻射電功率，使流入輻射電極12和地電極14的激勵電流彼此加強(qiáng)。
再有，地電極14與輻射電極12長邊相對的部分，具有不大于輻射電極12長邊的長度和等于或小于輻射電極12短邊長度12b的寬度14b；與輻射電極12短邊相對的部分具有大于輻射電極12短邊的長度和等于或大于輻射電極12長邊長度12a的寬度14d。因此，在輻射電極12與地電極14之間形成了適當(dāng)?shù)碾娙菰苡糜趯拵ьl率上的帶寬，所以能使本發(fā)明的天線10成為一種對寬帶信號具有優(yōu)異天線特性的天線。
在圖1所示的實施例中，設(shè)置饋電電極13的前端，進(jìn)入與輻射電極12的長邊相對的地電極14的中間部分，槽口部分15形成在地電極14部分。槽口部分15對饋電電路的小型化是有效的。即使以這種方式配置槽口部分15時，對于本發(fā)明的天線10的結(jié)構(gòu)也是沒有問題的，因為與輻射電極12長邊相對的地電極14部分的寬度14b等于或小于輻射電極12的短邊長度12b。此外，饋電電極13的前端不需要總是設(shè)置為進(jìn)入地電極14，作為細(xì)節(jié)要求，可采用直通導(dǎo)體例如通路導(dǎo)體或通孔導(dǎo)體引至襯底11的背面。在這種情況下，能使饋電電路小型化。
如上所述，通過將輻射電極12做成矩形，并且將地電極14做成具有特定的形狀和大小，并與輻射電極12彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對，能得到高頻頻帶(例如從3.1GHz至10.6GHz)的寬帶天線特性，且天線10工作為如無線電LAN和移動通信終端等無線電通信設(shè)備中的具有優(yōu)異天線特性的天線。
其次，圖2是類似于圖1的透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的天線。
在圖2中，天線20包括襯底21、輻射電極22、饋電電極23和地電極24。此外，參考號碼22a、22b分別表示輻射電極22的長邊長度和短邊長度，參考號碼24a和24b分別表示與輻射電極22長邊相對的地電極24部分的長度和寬度，參考號碼24c和24d分別表示與輻射電極22短邊相對的地電極24部分的長度和寬度。雖然襯底21、輻射電極22、饋電電極23和地電極24與圖1的相應(yīng)部分即襯底11、輻射電極12、饋電電極13和地電極14類似，但輻射電極22做得比地電極24厚，并形成具有如圖2所示實施例的矩形平行六面體形狀的電極。在這種情況下，由于輻射電極22的電容增加的結(jié)果，天線的電氣容量增加，可以增加要被激勵的激勵電流。因此，能得到高輻射效率，使天線能夠用于寬帶，并呈現(xiàn)優(yōu)異的天線特性。
另外，輻射電極22可形成為一個獨立于襯底21的部件，能將形成為導(dǎo)電板或?qū)щ妷K的輻射電極22用來進(jìn)行表面安裝。在這種情況下，例如，通過使用如焊料等釬焊材料，能將輻射電極22安裝在襯底21上。
作為輻射電極22，可使用其表面由金屬或諸如此類材料制成的矩形平行六面體形的輻射電極；作為金屬材料，例如，可使用銅、銀、金和具有優(yōu)良導(dǎo)電性的金屬化合物，這些金屬化合物的主要成分是銅、銀或金。此外，能使用電介質(zhì)材料或磁性材料代替金屬來形成輻射電極22的內(nèi)部。除表面以外，在使用金屬形成內(nèi)部的情況下，能使用例如銅、銀、金或具有優(yōu)良導(dǎo)電性的主要成分是銅、銀、或金的金屬化合物作為金屬材料。
在將電介質(zhì)材料用于輻射電極22內(nèi)部的情況下，高頻信號在輻射電極22中的傳播速度下降，產(chǎn)生波長的縮短效應(yīng)。假定輻射電極22的相對介電常數(shù)為εr，輻射電極22的有效長度將增加εr1/2倍。因此，在外形相同的情況下，輻射電極22中的電流分布中，高電流密度區(qū)域隨相對介電常數(shù)的增加而增加，所以能提高從輻射電極22輻射出的無線電波量，因而能提高天線的增益。
反過來說，在特性與常規(guī)天線特性相同的情況下，能使輻射電極22的外形為1/εr1/2，因而能使天線20小型化。
在輻射電極22的內(nèi)部由電介質(zhì)材料制成的情況下，當(dāng)相對介電常數(shù)εr小于3時，則其接近空氣中的相對介電常數(shù)(εr＝1)。因此，滿足天線小型化的市場要求是相當(dāng)困難的。而當(dāng)相對介電常數(shù)εr大于30時，小型化是可能的，但是天線的增益和帶寬變得太小，因為天線的增益和帶寬正比于天線的大小，另外也許不能實現(xiàn)作為天線的特性。因此，在采用電介質(zhì)材料生產(chǎn)輻射電極22的情況下，希望使用相對介電常數(shù)εr在3至30范圍內(nèi)的電介質(zhì)材料。例如，這樣的電介質(zhì)材料為包括氧化鋁陶瓷和氧化鋯陶瓷的陶瓷材料，和包括四氟乙烯和玻璃環(huán)氧樹脂的樹脂材料。例如，可使用通過成形和煅燒主要成分是氧化鋁的電介質(zhì)材料粉末而制成的陶瓷，此外，也可使用陶瓷和樹脂的合成材料。
另一方面，在輻射電極22的內(nèi)部由磁性材料制成的情況下，輻射電極22的阻抗變大，所以能降低天線的Q值和增加帶寬。
在輻射電極22的內(nèi)部由磁性材料制成的情況下，當(dāng)相對磁導(dǎo)率μr大于8時，天線的帶寬變寬，但天線的增益和帶寬變成太小，因為天線的增益和帶寬正比于天線的大小，以致不能實現(xiàn)作為天線的特性。所以，在采用磁性材料生產(chǎn)輻射電極22的情況下，希望使用相對磁導(dǎo)率μr在1至8范圍內(nèi)的磁性材料。例如，這樣的磁性材料是YIG(釔鐵石榴石)，Ni-Zr化合物和Ni-Co-Fe化合物。此外，也能使用如鐵氧體等磁性材料。
在圖2所示的實施例中，如同圖1所示，設(shè)置饋電電極13的前端，進(jìn)入與輻射電極22長邊相對的地電極24的中間部分，在地電極24部分形成槽口部分25。槽口部分25對饋電電路的小型化是有效的。即使以這種方式配置槽口部分25時，對于本發(fā)明的天線20的結(jié)構(gòu)也是沒有問題的，因為與輻射電極22長邊相對的地電極24部分的寬度24b等于或小于輻射電極22的短邊長度22b。此外，饋電電極23的前端不需要總是設(shè)置為進(jìn)入地電極24，作為細(xì)節(jié)要求，可采用直通導(dǎo)體例如通路導(dǎo)體或通孔導(dǎo)體引至襯底21的背面。在這種情況下，能使饋電電路小型化。
根據(jù)本發(fā)明的天線20，將輻射電極22和與其彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對的地電極24之間的距離設(shè)置為大約0.5mm至10mm，并將饋電電極23連接至與地電極24相對的輻射電極22的長邊。由此，天線工作為其頻率帶寬具有3.1GHz至10.6GHz的帶寬的天線。
再有，本發(fā)明的天線模塊(未示出)以這種方式構(gòu)成作為細(xì)節(jié)要求，導(dǎo)體配線電路形成在具有大于短邊的長度的區(qū)域表面，或具有等于或大于輻射電極12、22長邊長度12a、22a的寬度的區(qū)域表面，這個區(qū)域處于形成在上述本發(fā)明的天線10、20的襯底11、21上的地電極14、24與輻射電極12、22的短邊相對的部分，在需要時，也可裝在襯底11、21的背面，另外還安裝有包括半導(dǎo)體器件、電容器、電感器在內(nèi)的電子元件，并使其電連接。
根據(jù)本發(fā)明的天線模塊，能有效地使用地電極14、24，從而能構(gòu)成除天線功能之外的外圍電路功能，實現(xiàn)小型化和高性能的天線模塊。
再有，本發(fā)明的無線電通信設(shè)備(在附圖中未示出)具有上述本發(fā)明的天線10、20或本發(fā)明的天線模塊，以及與之相連的發(fā)射電路和接收電路中的至少一個。此外，無線電信號處理電路可連接至天線、天線模塊、發(fā)射電路和接收電路，以便在需要時能進(jìn)行無線電通信，此外，也可采用各種不同的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的無線電通信設(shè)備，具有上述本發(fā)明的天線10或20或本發(fā)明的天線模塊，以及與其連接的發(fā)射電路和接收電路中的至少之一，所以除了天線和天線模塊以外，還能實現(xiàn)具有無線電通信功能的小型化和高性能的無線電通信設(shè)備。
另外，根據(jù)本發(fā)明的無線電通信設(shè)備，特別是當(dāng)所使用的無線電信號是在3.1GHz至10.6GHz范圍內(nèi)的寬帶信號時，實現(xiàn)了如寬帶通信系統(tǒng)等使用寬帶信號以便使能高速數(shù)據(jù)通信的無線電通信系統(tǒng)中的小型化和高性能無線電通信設(shè)備。
下面，將描述本發(fā)明的天線示例。
首先，圖1所示的本發(fā)明的天線10是用試驗的方法制造出來的。襯底11采用厚度為0.8mm的玻璃環(huán)氧樹脂襯底。以水平寬度為30mm，長度為50mm和厚度為0.02mm的方式形成地電極14。與輻射電極12的彼此相鄰的長邊和短邊平行相對的部分，以及其中設(shè)置饋電電極13的前端以進(jìn)入的地電極14部分，按照圖1中所示的形狀進(jìn)行處置。利用銅箔將輻射電極12制成矩形，使長邊的長度12a為7mm，短邊的長度12b為5mm，厚度為0.02mm。另外，將輻射電極12的相鄰長邊和短邊和與其平行相對的地電極14之間的距離分別設(shè)置為2mm。這里，視細(xì)節(jié)要求，例如依賴于地電極14的外部尺寸和輻射電極12的外部尺寸，通過改變和調(diào)整輻射電極12的相鄰長邊和短邊和與其平行相對的地電極14之間的距離，能保證所希望的帶寬。然后，將饋電電極13連接至與地電極14相對的輻射電極12的長邊中間，從而獲得本發(fā)明的天線10。
以這種方式得到的涉及本發(fā)明天線10的電壓駐波比(縮寫為VSWR)的測量結(jié)果以圖3中的曲線圖表示。在圖3中，水平軸為頻率(單位GHz)，垂直軸為VSWR(單位任意)，圖3中所示的結(jié)果證實在3.1GHz至10.6GHz的范圍內(nèi)VSWR為2或更小，天線能發(fā)射和接收寬帶無線電信號。
其次，試驗制造圖2中所示的本發(fā)明的天線20。襯底21采用厚度為0.8mm的玻璃環(huán)氧樹脂襯底。以水平寬度為30mm，長度為50mm和厚度為0.02mm的方式形成地電極24。與輻射電極22彼此相鄰的長邊和短邊平行相對的部分，以及其中設(shè)置饋電電極23的前端以進(jìn)入的地電極24部分，按照圖2中所示的形狀進(jìn)行處置。輻射電極22是用絲網(wǎng)印刷的方法，在氧化鋁陶瓷燒結(jié)的表面上印刷和煅燒其主要成分為銀的導(dǎo)電墨水而產(chǎn)生的，其長邊的長度22a為7mm，短邊的長度為22b為5mm，厚度為1mm，并利用焊料將其安裝在形成在襯底21上的安裝輔助電極上。再有，將輻射電極22的鄰近的長邊和短邊和與其平行相對的地電極24之間的距離設(shè)置為2mm。然后，將饋電電極23連接至與地電極24相對的輻射電極22的長邊的中間，由此獲得本發(fā)明的天線20。
以這種方式得到的涉及本發(fā)明天線20的VSWR測量結(jié)果如圖4中的曲線圖所示，其表示方式與圖3所示相同。圖4中的結(jié)果證實在3.1GHz至10.6GHz的范圍內(nèi)，VSWR為2或更小，天線能容易地發(fā)射和接收寬帶無線電信號，如同圖3中所示的結(jié)果。
根據(jù)圖4所示的結(jié)果，可知本發(fā)明的天線20的帶寬比圖3所示的本發(fā)明的天線10的帶寬稍寬?？煽紤]這是因為在本發(fā)明的天線20中，輻射電極22做得比本發(fā)明的天線10的輻射電極12厚，因而輻射電極22的電容量變大，帶寬變寬。因此，可明顯看出，根據(jù)本發(fā)明的天線20，當(dāng)其帶寬等于本發(fā)明的天線10的帶寬時，能使輻射電極22的面積小于輻射電極12的面積。
這樣，當(dāng)使用上述本發(fā)明的天線10和天線20以及無線電通信設(shè)備構(gòu)成無線電通信系統(tǒng)時，使用3.1GHz至10.6GHz的寬帶信號作無線電信號的優(yōu)異的無線電通信是可能的。
本發(fā)明并不限于上述實施例，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)以各種方式修改。例如，雖然在上述實施例中作為無線電信號的范例示出了3.1GHz至10.6GHz的高頻和寬帶頻帶，以便適當(dāng)?shù)貞?yīng)用本發(fā)明的天線和天線模塊，但是，所用的頻率不限于此，例如，本發(fā)明的天線和天線模塊對用在使用頻帶為5.2GHz的無線電LAN系統(tǒng)中的無線電信號呈現(xiàn)出優(yōu)異的天線特性。
在不偏離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，本發(fā)明可以用其他特殊形式實施。因此，現(xiàn)有的這些實施例在所有方面都應(yīng)認(rèn)為是解說性的而不是限制性的，因此，由所附權(quán)利要求而不是前面的描述所指示的本發(fā)明的范圍、以及在權(quán)利要求的等效含意和范圍內(nèi)的所有修改，都傾向于被包含在其中。
權(quán)利要求
1.一種天線(10、20)包括襯底(11、21)；形成在襯底(11、21)上的矩形輻射電極(12、22)；形成在襯底(11、21)上并分別與輻射電極(12、22)的彼此相鄰的長短邊平行相對的地電極(14、24)；和形成在襯底(11、21)上并連接至輻射電極(12、22)長邊的饋電電極(13、23)，其特征在于與長邊相對的地電極(14、24)部分，具有不大于長邊的長度和等于或小于短邊長度(12b、22b)的寬度(14b、24b)，以及與短邊相對的地電極(14、24)部分，具有大于短邊的長度和等于或大于長邊長度(12a、22a)的寬度(14d、24d)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線(20)，其特征在于輻射電極(22)比地電極(24)厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線(10、20)，其特征在于饋電電極(13、23)的設(shè)置方式是其前端進(jìn)入形成在與長邊相對的地電極(14、24)部分的中間的槽口部分(15、25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線(10、20)，其特征在于襯底(11、21)由電介質(zhì)材料制成，其相對介電常數(shù)εr在3至30的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線(10、20)，其特征在于襯底(11、21)由磁性材料制成，其相對磁導(dǎo)率μr在1至8的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線(20)，其特征在于輻射電極(22)的內(nèi)部由電介質(zhì)材料制成，其相對介電常數(shù)εr在3至30的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線(20)，其特征在于輻射電極(22)的內(nèi)部由磁性材料制成，其相對磁導(dǎo)率μr在1至8的范圍內(nèi)。
8.一種天線模塊，包括權(quán)利要求1至7之任一中的天線(10、20)；和電子元件，其安裝在與天線(10、20)的地電極(14、24)短邊相對的部分中的、與大于短邊的長度或者與等于或大于長邊長度的寬度(14d、24d)相對應(yīng)的區(qū)域中。
9.一種無線電通信設(shè)備，包括權(quán)利要求1至7之任一中的天線(10、20)或權(quán)利要求8的天線模塊；和與其相連的發(fā)射電路和接收電路中的至少一個電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無線電通信設(shè)備，其特征在于將3.1GHz至10.6GHz范圍內(nèi)的寬帶信號用作無線電信號。
全文摘要
一種天線(10)，以如下方式構(gòu)成在襯底(11)上形成矩形輻射電極(12)、與輻射電極(12)的彼此相鄰的長邊和短邊分別平行相對的地電極(14)、和連接至輻射電極(12)的長邊的饋電電極(13)。地電極(14)與長邊相對的部分，具有不大于長邊的長度和等于或小于短邊長度(12b)的寬度(14b)，地電極(14)與短邊相對的部分，具有大于短邊的長度和等于或大于長邊長度(12a)的寬度(14d)。
文檔編號H01Q1/48GK1574460SQ20041006163
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者生田貴紀(jì), 佐藤昭典 申請人:京瓷株式會社