專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于小且薄的無(wú)線設(shè)備的天線裝置，更具體地，涉及用于將 天線安裝在高阻抗基板上的技術(shù)。 '
背景技術(shù)：
眾所周知，電磁帶隙(EBG)基板是一種將金屬板(接地板)和天線彼 此鄰近設(shè)置以使天線裝置更薄的技術(shù)。EBG基板是通過(guò)如下方式設(shè)置的結(jié) 構(gòu)在金屬板上將導(dǎo)體板以一定高度設(shè)置成矩陣，并且通過(guò)線性導(dǎo)電元件 將每個(gè)導(dǎo)體板與金屬板相連。EBG基板通過(guò)以分布參數(shù)電路的方式建立LC 并聯(lián)諧振電路以抑制金屬板上產(chǎn)生的不必要的電流分布來(lái)實(shí)現(xiàn)高阻抗。
然而，由于EBG基板上也會(huì)有電流分布，所以當(dāng)EBG基板和天線非常 接近時(shí)，天線特性將降低。這是由分布在EBG基板上的電流的影響使得不 能匹配、從而導(dǎo)致天線上的電流分布顯著變化而引起的。饋電點(diǎn)附近的電 流急劇變化尤其會(huì)導(dǎo)致匹配特性顯著降低。
因此，EBG基板通常通過(guò)不將天線和EBG基板彼此很接近地設(shè)置來(lái)抑制 由相互耦合所產(chǎn)生的特性變化。這種方法在降低天線裝置的厚度上有所限 制。
JP-A 2005-110273 (kokai)描述了一種方法，移除EBG基板的一個(gè)單 位單元并將天線設(shè)置在其中。然而，如該公開(kāi)內(nèi)容中所述的這一設(shè)置成為 阻礙天線厚度降低的原因，而降低天線厚度正是EBG基板的主要目的。另 外，當(dāng)EBG基板的單位單元的尺寸相對(duì)較大時(shí)，EBG基板上會(huì)產(chǎn)生由天線上 的電流所感應(yīng)出的不必要的電流。
美國(guó)專利No. 6768476公開(kāi)了 一種在導(dǎo)體板之間的間隙中設(shè)置天線的方 法，該方法被認(rèn)為受EBG基板上的電流的影響很小。然而，該技術(shù)同樣存 在一個(gè)問(wèn)題，即由于EBG基板上的電流的影響，電流分布變化，并且天線 的阻抗匹配特性顯著劣化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種天線裝置，包括 有限接地板；
在第一間隙線或第二間隙線的兩側(cè)上設(shè)置的或沿著第一間隙線或第二
間隙線設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)體板，該第二間隙線與該第一間隙線交叉；
多個(gè)第一線性導(dǎo)電元件，其被構(gòu)造成將所述有限接地板與所述多個(gè)導(dǎo)
體板中的每一個(gè)相連；以及
天線元件，其被構(gòu)造成具有設(shè)置在所述第一間隙線中的第二和第三線
性導(dǎo)電元件以及饋電點(diǎn)，所述饋電點(diǎn)設(shè)置在所述第二和第三線性導(dǎo)電元件
的相鄰端部之間，以便從所述端部提供電功率，其中
所述饋電點(diǎn)位于所述第一間隙線與所述第二間隙線的交叉區(qū)域中。


圖1示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)； 圖2示出圖1的偶極子天線上的電流分布； 圖3示出作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)； 圖4示出圖3的偶極子天線上的電流分布； 圖5示出作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)； 圖6示出EBG基板上的每個(gè)導(dǎo)體板上的電流分布； 圖7示出在作出本發(fā)明之前的天線裝置中所安裝的偶極子天線上的電 流分布；
圖8是圖7的天線裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
首先，對(duì)本發(fā)明人在作出本發(fā)明之前已知的應(yīng)用了 EBG (電磁帶隙)基 板的天線裝置進(jìn)行說(shuō)明。
圖6示出了 EBG基板上的導(dǎo)體板1001上的電流分布，該基板具有在接 地板(未示出)上被布置成nXm矩陣的若干導(dǎo)體板1001。每個(gè)導(dǎo)體板1001 被通過(guò)其中心的線性導(dǎo)電元件1002連接到接地板。為便于說(shuō)明，這里僅關(guān)
注設(shè)置成nXm矩陣的導(dǎo)體板1001中的四個(gè)導(dǎo)體板1001。如圖中所示出的 導(dǎo)體板1001上的電流分布所說(shuō)明的那樣，在構(gòu)成EBG基板的導(dǎo)體板1001 中的每一個(gè)上，工作時(shí)兩路反相電流沿著導(dǎo)體板1001的側(cè)邊流向該側(cè)邊的 中點(diǎn)。在導(dǎo)體板1001的中心電流相對(duì)較強(qiáng)。
圖7示出在EBG基板上設(shè)置有偶極子天線的天線裝置中的偶極子天線 中的電流分布。圖8為天線裝置的側(cè)視圖。偶極子天線包括線性導(dǎo)電元件 1003， 1004及饋電點(diǎn)1006。該偶極子天線設(shè)置在導(dǎo)體板序列之間的間隙線 中，饋電點(diǎn)1006位于導(dǎo)體板1001的側(cè)邊的中點(diǎn)的附近。對(duì)于饋電點(diǎn)1006， 高頻電流由如圖8所示的饋電線1005提供。導(dǎo)體板1001設(shè)置在接地板1000 上的矩陣中。圖7 (A)中所示的電流分布分別示出了偶極子天線上由于EBG 基板上的電流(即導(dǎo)體板上流過(guò)的電流)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的分布，以及最 初存在于偶極子天線上的電流的分布。圖7 (B)中所示的電流分布示出了 偶極子天線中實(shí)際流過(guò)的電流的分布，該實(shí)際流過(guò)的電流是那些電流的總 和(合成電流)。
通過(guò)比較圖7 (A)和圖7 (B)可以看出，由于EBG基板上的電流(導(dǎo) 體板上的電流)的影響，偶極子天線上的合成電流從初始電流發(fā)生了相當(dāng) 大的變化。這是由于當(dāng)偶極子天線上的電流為正或負(fù)時(shí)，EBG基板上的電流 則反復(fù)地正負(fù)反轉(zhuǎn)。為了發(fā)送或接收正確的波形信號(hào)，饋電點(diǎn)1006處的電 流分布很重要。
當(dāng)EBG基板上的導(dǎo)體板之間的間隔"a"(或?qū)w板的布置節(jié)距)與波 長(zhǎng)"入"相比很小時(shí)，即當(dāng)"a"〈< "入"時(shí)，由EBG基板上的這種電流導(dǎo) 致的天線特性的改變并不是問(wèn)題，并且隨著間隔"a"與波長(zhǎng)"入"的大小 越來(lái)越接近則將會(huì)帶來(lái)較大的問(wèn)題。這是由于當(dāng)"a"《"A "時(shí)，上述EBG 基板上的電流分布中的正負(fù)反轉(zhuǎn)的間隔很小，因此有可能考慮天線上的反 轉(zhuǎn)電流彼此抵消。
本發(fā)明的實(shí)施例旨在實(shí)現(xiàn)一種天線裝置，該裝置通過(guò)如下方式使得厚 度能夠減小即使在間隔"a"足夠大而不必考慮天線上的電流的相互抵消 時(shí)，也使天線接近EBG基板。此后，參考附圖描述所述實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)
圖l示出作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)。圖l (A)為天 線裝置的頂視圖，圖l (B)為天線裝置的側(cè)視圖。
在有限接地板(或接地板)100的一定高度上，板導(dǎo)電元件(導(dǎo)體板) 101被設(shè)置成兩行四列的矩陣。該矩陣不限于兩行四列，而可以為"n"行 "m"歹l」，其中"n"和"m"是大于1的整數(shù)。每個(gè)導(dǎo)體板1001的表面近 似平行于接地板100。通過(guò)其中心的線性導(dǎo)電元件102將每個(gè)導(dǎo)體板1001 與接地板100連接。導(dǎo)體板1001與線性導(dǎo)電元件102相連的位置不必一定 是導(dǎo)體板1001的中心，而可以是適于所需的通信特性的任意位置。接地板 100，矩陣狀的導(dǎo)體板1001，以及導(dǎo)體板上的線性導(dǎo)電元件102構(gòu)成了EBG (電磁帶隙)基板。
線性導(dǎo)電元件102的長(zhǎng)度"h"與波長(zhǎng)"入"相比很小("h"《"入"). 由于相鄰導(dǎo)體板1001之間的雜散電容和線性導(dǎo)電元件102的雜散電感的組 合，在EBG基板上周期性地設(shè)置并聯(lián)共振電路，這使得整個(gè)接地板具有高 阻抗。
調(diào)整導(dǎo)體板1001的每一側(cè)邊的長(zhǎng)度，使得導(dǎo)體板1001的邊長(zhǎng)和線性 導(dǎo)電元件102的長(zhǎng)度之和近似為四分之一波長(zhǎng)。四分之一波長(zhǎng)為電氣長(zhǎng)度， 它隨臨近導(dǎo)體板設(shè)置的介質(zhì)和/或?qū)w板1001間的距離而變化。
在這種EBG基板上，設(shè)置偶極子天線，其包括線性導(dǎo)電元件103、 104 和饋電點(diǎn)106。更具體地，在形成于設(shè)置在第一方向(圖中水平的方向)上 的導(dǎo)體板序列之間的第一間隙線中，線性導(dǎo)電元件103和104彼此相鄰地 設(shè)置在一條直線上，并且饋電點(diǎn)106設(shè)置于線性導(dǎo)電元件103和104的相 鄰端部之間，以便為那些端部提供電功率。饋電點(diǎn)106位于第二間隙線和 第一間隙線的交叉區(qū)域，其中，第二間隙線形成在設(shè)置于第二方向(圖中 的垂直方向)上的導(dǎo)體板序列之間，該第二方向與第一方向近似垂直。嚴(yán) 格來(lái)說(shuō)，饋電點(diǎn)106的位置稍微偏離交叉區(qū)域的中心或第二間隙線的中心 線，本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)仿真已證實(shí)這一定位提供較好的阻抗特性。偶極 子天線的長(zhǎng)度近似是半波長(zhǎng)，將偶極子天線設(shè)置在與導(dǎo)體板1001相同或比 導(dǎo)體板1001稍微高些的高度。將饋電線105連接到饋電點(diǎn)106，并且經(jīng)由 饋電線105將來(lái)自于未示出的射頻(ratio)單元的高頻電流供給饋電點(diǎn)106。
圖2示出圖1所示的偶極子天線上的電流分布。圖2 (A)示出由于
EBG基板上所產(chǎn)生的電流和最初存在于偶極子天線上的電流而在偶極子天 線上產(chǎn)生的感應(yīng)電流。圖2 (B)示出了作為那些電流的總和的合成電流(即 偶極子天線上實(shí)際流過(guò)的電流)。
較之圖7中的示例，在圖2中的示例中，很明顯在饋電點(diǎn)106附近， 線性導(dǎo)電元件102、 103上的電流(即合成電流)與最初存在于線性導(dǎo)電元 件102和103上的電流之間的差異很小。其原因如下所述。
從一個(gè)導(dǎo)體板1001的頂點(diǎn)(或角)之一經(jīng)由與線性導(dǎo)電元件102的連 接點(diǎn)到其相鄰的頂點(diǎn)，EBG基板上的電流呈現(xiàn)為該導(dǎo)體板1001上的正弦分 布。因此，導(dǎo)體板1001與線性導(dǎo)電元件102連接處的電流最大，每個(gè)頂點(diǎn) 處的電流最小(見(jiàn)圖6)。因此，當(dāng)饋電點(diǎn)106位于導(dǎo)體板1001的頂點(diǎn)交匯 (即第一間隙線與第二間隙線的交叉區(qū)域)的交叉處時(shí)，由于導(dǎo)體板IOOI 上的電流，饋電點(diǎn)106處產(chǎn)生的感應(yīng)電流變小，減小了饋電點(diǎn)106處的電 流變化(饋電點(diǎn)106處的電流分布中斷)。因此，偶極子天線上的饋電點(diǎn)處 的電流與在天線靠近EBG基板之前的電流接近(偶極子天線遠(yuǎn)離EBG基板 的狀態(tài))，有利于阻抗匹配。
通過(guò)這種方式，使偶極子天線能夠與EBG基板接近，從而可以將天線 裝置做得更薄。當(dāng)然，該EBG基板不會(huì)消除如下效果抑制接地板100上 所產(chǎn)生的鏡像電流，從而改善天線增益，并有利于阻抗匹配，其中，該EBG 基板包括接地板100上被設(shè)置成矩陣的導(dǎo)體板1001，以及連接導(dǎo)體板1001 和接地板100的線性導(dǎo)電元件102。可以得到與應(yīng)用本發(fā)明之前的幾乎一樣 的這些效果。EBG基板上的電流所造成的天線上的電流變化存在問(wèn)題，尤其 是當(dāng)導(dǎo)體板的尺寸相對(duì)較大且尺寸近似等于波長(zhǎng)的幾分之一時(shí)，然而本實(shí) 施例中的天線裝置即使在使用這種大的導(dǎo)體板時(shí)，也能夠?qū)崿F(xiàn)厚度減小以 及極好的阻抗特性。當(dāng)工作波長(zhǎng)為"入"時(shí)，導(dǎo)體板的側(cè)邊的最大長(zhǎng)度理 論上約為A/4。即便在這種情況下，本實(shí)施例仍能提供極好的效果。
(第二實(shí)施例)
圖3示出作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)。圖3 (A)為該 天線裝置的頂視圖，而圖3 (B)為該天線裝置的側(cè)視圖。
在該天線裝置中，偶極子天線的饋電點(diǎn)106從間隙線的交叉區(qū)域的中
心沿第一間隙線(圖中的水平線)偏移距離"L"，該距離"L"等于或小于 導(dǎo)體板的側(cè)邊的四分之一?；蛘撸侂婞c(diǎn)106位于第一間隙線上，與第二 間隙線的中心線的距離為"L"。由于其他元件與第一實(shí)施例中類似，相似 的元件用相同的參考數(shù)字表示，因此略去對(duì)其的詳細(xì)說(shuō)明。
因此，通過(guò)將饋電點(diǎn)106設(shè)置在與交叉區(qū)域的中心或第二間隙線的中 心線分隔距離"L"的位置，來(lái)自EBG基板的感應(yīng)電流的相位按相同方向排 列，該感應(yīng)電流添加到偶極子天線的饋電點(diǎn)106的附近。這可以進(jìn)一步減 小偶極子天線上的饋電點(diǎn)106附近的電流的變化。因此，饋電點(diǎn)106處的 電流間斷變小，并且有利于天線的阻抗匹配。
圖4示出圖3的偶極子天線上的電流分布。圖4 (A)分別示出由于EBG 基板上所產(chǎn)生的電流和最初存在于偶極子天線上的電流而產(chǎn)生在偶極子天 線上的感應(yīng)電流。圖4 (B)示出了作為那些電流之和的合成電流(即偶極 子天線上實(shí)際流過(guò)電流)。
如與圖2的示例(第一實(shí)施例)相比可以理解的那樣，在圖4的示例 中，在饋電點(diǎn)106的附近，線性導(dǎo)電元件102、 103上的合成電流與最初存 在于線性導(dǎo)電元件102和103上的電流之間的差異仍比第一實(shí)施例中小。
在第一實(shí)施例中，饋電點(diǎn)自身處的電流變化小，但饋電點(diǎn)周圍的電流 分布的變化比第二實(shí)施例中大。因此，較之第二實(shí)施例中的情況，不必要 的電流泄漏更易于流入饋電線105。另一方面，在第二實(shí)施例中，盡管饋電 點(diǎn)周圍的電流分布變化較小，饋電點(diǎn)自身處產(chǎn)生的電流變化比第一實(shí)施例 中更大。因此，最好應(yīng)用對(duì)于規(guī)格合適的第一和第二實(shí)施例。
(第三實(shí)施例)
圖5示出作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)。圖5 (A)為天 線裝置的頂視圖，而圖5 (B)為天線裝置的側(cè)視圖。
在該實(shí)施例中，每個(gè)沒(méi)有相鄰導(dǎo)體板的導(dǎo)體板的任意側(cè)邊都被調(diào)整為 一半。因此，在所示出的示例中，在設(shè)置成矩陣的導(dǎo)體板中，位于矩陣的 角上的導(dǎo)體板201的尺寸是原始尺寸的四分之一，而其他導(dǎo)體板301的尺 寸為其原始尺寸的二分之一。EBG基板通過(guò)如下工作由產(chǎn)生于導(dǎo)體板間隙 的電容導(dǎo)致的并聯(lián)諧振，短接所述電容的線性導(dǎo)電元件102，以及提供高阻
抗特性的導(dǎo)體板(201和301)的電感。因此就一個(gè)完整的導(dǎo)體板來(lái)說(shuō)，從 線性導(dǎo)電元件102的角度來(lái)看，不具有相鄰的導(dǎo)體板的部分不參與工作。 因此，該實(shí)施例通過(guò)調(diào)整不參與工作的導(dǎo)體板部分，以減小接地板100的 尺寸，從而減小了整個(gè)天線裝置的尺寸。
以上針對(duì)其實(shí)施例所描述的本發(fā)明也可以應(yīng)用于無(wú)線通信，典型地通 過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)例如移動(dòng)電話或利用了無(wú)線LAN的PC等的無(wú)線終端， 用于接收陸地?cái)?shù)字廣播的天線，或用于雷達(dá)等的其它天線。其尤其適用于 安裝在需要降低厚度的移動(dòng)目標(biāo)的表面上的天線。
權(quán)利要求
1、一種天線裝置，包括有限接地板；在第一間隙線或第二間隙線的兩側(cè)上設(shè)置的或沿著第一間隙線或第二間隙線兩側(cè)設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)體板，該第二間隙線與該第一間隙線交叉；多個(gè)第一線性導(dǎo)電元件，其被構(gòu)造成將所述有限接地板與所述多個(gè)導(dǎo)體板中的每一個(gè)相連；以及天線元件，其被構(gòu)造成具有設(shè)置在所述第一間隙線中的第二和第三線性導(dǎo)電元件以及饋電點(diǎn)，所述饋電點(diǎn)設(shè)置在所述第二和第三線性導(dǎo)電元件的相鄰端部之間，以便從所述端部提供電功率，其中所述饋電點(diǎn)位于所述第一間隙線與所述第二間隙線的交叉區(qū)域中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述饋電點(diǎn)設(shè)置在所述交叉區(qū)域 中的偏離所述第二間隙線的中心線的位置上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中當(dāng)所使用的波長(zhǎng)為時(shí)，所 述導(dǎo)體板的每一側(cè)邊的長(zhǎng)度近似為A /4。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中 所述多個(gè)導(dǎo)體板被布置成矩陣；并且設(shè)置在最外面的那些所述導(dǎo)體板在其外圍部分經(jīng)由所述第一線性導(dǎo)電 元件與所述有限接地板相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述天線元件的長(zhǎng)度近似為所使 用的波長(zhǎng)的一半。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述饋電點(diǎn)設(shè)置在與所述第二間 隙線的中心線分隔距離"L"的位置上，其中"L"為等于或小于所述導(dǎo)體 板的每一側(cè)邊的長(zhǎng)度的四分之一的正數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中當(dāng)所使用的波長(zhǎng)為時(shí)，所 述導(dǎo)體板的每一側(cè)邊的長(zhǎng)度近似為入/4。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中 所述多個(gè)導(dǎo)體板被布置成矩陣；并且設(shè)置在最外面的那些所述導(dǎo)體板在其外圍部分經(jīng)由所述第一線性導(dǎo)電 元件與所述有限接地板相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述天線元件的長(zhǎng)度近似為所使 用的波長(zhǎng)的一半。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線裝置，包括有限接地板；在第一間隙線或第二間隙線的兩側(cè)上設(shè)置的或沿著第一間隙線或第二間隙線設(shè)置的多個(gè)導(dǎo)體板，該第二間隙線與該第一間隙線交叉；多個(gè)第一線性導(dǎo)電元件，其被構(gòu)造成將所述有限接地板與所述多個(gè)導(dǎo)體板中的每一個(gè)相連；以及天線元件，其被構(gòu)造成具有設(shè)置在所述第一間隙線中的第二和第三線性導(dǎo)電元件以及饋電點(diǎn)，所述饋電點(diǎn)設(shè)置在所述第二和第三線性導(dǎo)電元件的相鄰端部之間，以便從所述端部提供電功率，其中所述饋電點(diǎn)位于所述第一間隙線與所述第二間隙線的交叉區(qū)域中。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK101364668SQ200810145409
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者井上和弘, 關(guān)根秀一, 堤由佳子, 檜垣誠(chéng), 辻村彰宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝