專利名稱：天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在襯底上至少具備兩個(gè)放射元件的多頻帶天線，例如涉及一種配 置在移動(dòng)體無線通信終端的殼體內(nèi)的天線。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)1 4公開了用在如移動(dòng)電話終端的移動(dòng)體無線通信終端中的天線。專 利文獻(xiàn)1的天線是雙供電多頻帶天線。圖1是表示專利文獻(xiàn)1的天線裝置的構(gòu)成的圖。第 一天線元件11被設(shè)置在基板1上的第一供電點(diǎn)13進(jìn)行供電，并且在第一短路點(diǎn)14被基板 1的接地電路短路而接地。第二天線元件12被設(shè)置在基板1上的第二供電點(diǎn)15進(jìn)行供電， 并且在第二短路點(diǎn)16被基板1的接地電路短路而接地。第一短路點(diǎn)14和第二短路點(diǎn)16 設(shè)置在被夾在第一供電點(diǎn)13和第二供電點(diǎn)15之間的位置處。第一天線元件(放射元件)11以λ/4模式工作，第二天線元件(放射元件)12以 λ /2模式工作。λ /2模式的放射元件是在中途被折疊的形狀，在供電點(diǎn)的附近配置有接地
點(diǎn)ο專利文獻(xiàn)2、專利文獻(xiàn)3的天線是雙供電多頻帶天線，兩個(gè)放射元件共用接地點(diǎn)。 供電方法均是電容供電。專利文獻(xiàn)4的天線是單供電多頻帶天線，接地點(diǎn)配置在供電點(diǎn)附近。供電方法是 直接供電。專利文獻(xiàn)1日本特開2009-33742號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特表2007-524310號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2006-67259號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本特開平9-153734號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1中記載了通過在兩個(gè)放射元件的供電點(diǎn)之間配置兩個(gè)放射元件的接 地點(diǎn)來改善隔離性(isolation)，但是搭載(安裝)在電路基板上時(shí)，端子電極數(shù)共計(jì)為四 個(gè)(兩個(gè)供電點(diǎn)，兩個(gè)接地點(diǎn))，這成為成本上升和可靠性降低的主要原因。另外，在專利文 獻(xiàn)1中并沒有涉及天線效率，但是若一般構(gòu)成為折疊λ/2模式的電極圖案的結(jié)構(gòu)并且在供 電點(diǎn)附近設(shè)置接地點(diǎn)，則由于環(huán)路直徑變小而引起放射電阻降低，因此天線效率會(huì)劣化。在專利文獻(xiàn)2、3中，結(jié)構(gòu)上看上去似乎是兩個(gè)放射元件以λ/4模式進(jìn)行工作。此 外，并沒有記載有關(guān)λ/2模式的動(dòng)作，也沒有表示基于與λ/2模式組合帶來的效果。此外，在專利文獻(xiàn)2、3所示的天線結(jié)構(gòu)中，若將供電方法變更為如專利文獻(xiàn)4那樣 的直接供電，則可預(yù)想到不能充分地確保兩個(gè)放射端子間的隔離性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種天線效率高且兩個(gè)放射元件間的隔離性好的天 線。為了解決所述課題，本發(fā)明的天線構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu)。
(1) 一種在襯底上包括第一放射元件和第二放射元件的天線，第一放射元件其第 一端部被開路，第二端部連接在接地點(diǎn)上，并以第一通信頻帶的約1/4波長(zhǎng)模式進(jìn)行諧振； 該天線包括供電線，其連接第一放射元件的第一端部和第二端部間的規(guī)定位置與第一供電 點(diǎn)之間；第二放射元件其第一端部是第二供電點(diǎn)，第二端部連接在所述接地點(diǎn)上，并以第二 通信頻帶的約1/2波長(zhǎng)模式進(jìn)行諧振；所述接地點(diǎn)至第二供電點(diǎn)的距離比所述接地點(diǎn)至第 一供電點(diǎn)的距離長(zhǎng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于共用第一、第二放射元件的接地點(diǎn)，因此能夠減少端子電極數(shù)， 并能夠有助于降低成本。通過將第二放射元件作為前端短路元件來以1/2 λ模式使用，并且使接地點(diǎn)遠(yuǎn)離 第二供電點(diǎn)，從而環(huán)路直徑變大引起放射電阻變大，因此能夠提高天線效率。(2)第一放射元件的諧振頻率f 1和第二放射元件的諧振頻率f2滿足0. 37 < fl/ f2 < 0. 96的關(guān)系。在上述范圍內(nèi)，由于第一、第二各個(gè)放射元件進(jìn)行諧振時(shí)相互對(duì)方側(cè)的放射元件 處于很難被激勵(lì)的狀態(tài)，因此能夠提高隔離特性。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，由于應(yīng)與作為安裝地的電路基板上的電極導(dǎo)通的端子電極數(shù)少，因 此能夠?qū)崿F(xiàn)低成本。此外，由于第二放射元件的環(huán)路直徑變大而引起放射電阻變大，因此可 提高天線效率。并且能夠確保兩個(gè)放射元件間的隔離性。


圖1是表示專利文獻(xiàn)1的天線裝置的圖。圖2(A)和圖2(B)是天線101的立體圖。圖3(A)和圖3(B)是天線101的等效電路圖。圖4(A)是天線101的第一放射元件諧振時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖，圖4(B)是天線101 的第二放射元件諧振時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖。圖5是表示隔離特性的實(shí)測(cè)結(jié)果。圖6是表示改變了第一通信頻帶的中心頻率f 1與第二通信頻帶的中心頻率f2之 比(fl/f2)時(shí)的隔離特性的圖。圖7㈧和圖7(B)是第2實(shí)施方式的天線102的立體圖。圖中F1_供電線；FCl-第一供電電路；FC2-第二供電電路；FPl-第一供電端子電 極；FP2-第二供電端子電極；GND-接地電極；GP-接地端子電極；MC-匹配電路；Rll、R12、 R13、R14、R15-第一放射元件用導(dǎo)體圖案；R21、R22、R23_第二放射元件用導(dǎo)體圖案；20-電 介質(zhì)襯底；30-電路基板；101-天線；102-天線。
具體實(shí)施例方式(第1實(shí)施方式)參照?qǐng)D2 圖6，說明第1實(shí)施方式的天線101。圖2(A)和圖2(B)都是天線101的立體圖。圖2 (A)是從斜前方觀察安裝了天線 101的電路基板30的一個(gè)角部的立體圖。圖2(B)是從電路基板30的斜后方觀察所述電路基板30的角部的立體圖。天線101由長(zhǎng)方體形狀的電介質(zhì)襯底(電介質(zhì)塊)20和形成在該電介質(zhì)襯底的外 面的規(guī)定圖案的導(dǎo)體構(gòu)成。即，在電介質(zhì)襯底20的下表面(對(duì)電路基板30的安裝面)上 分別形成有第一供電端子電極FP1、第二供電端子電極FP2、以及接地端子電極GP。第一供 電端子電極FPl對(duì)應(yīng)于“第一供電點(diǎn)”，第二供電端子電極FP2對(duì)應(yīng)于“第二供電點(diǎn)”，接地 端子電極GP對(duì)應(yīng)于“接地點(diǎn)”。電介質(zhì)襯底20的正面形成有從接地端子電極GP延伸的導(dǎo)體圖案R11。電介質(zhì)襯 底20的上表面上形成有從導(dǎo)體圖案Rll連續(xù)的導(dǎo)體圖案R12。電介質(zhì)襯底20的后方的面 上形成有從導(dǎo)體圖案R12連續(xù)的導(dǎo)體圖案R13。由這些導(dǎo)體圖案R11、R12、R13構(gòu)成第一放 射元件。電介質(zhì)襯底20的正面形成有從第一供電端子電極FPl延伸并與導(dǎo)體圖案Rll的 一部分連接的供電線F 1。電介質(zhì)襯底20的正面形成有從第二供電端子電極FP2延伸的導(dǎo)體圖案R21。電介 質(zhì)襯底20的上表面上形成有從導(dǎo)體圖案R21連續(xù)的導(dǎo)體圖案R22。電介質(zhì)襯底20的正面 形成有從導(dǎo)體圖案R22連續(xù)且與接地端子電極GP連接的導(dǎo)體圖案R23。由這些導(dǎo)體圖案 R21、R22、R23構(gòu)成第二放射元件。將天線101安裝在電路基板30的接地電極形成區(qū)域的上表面。圖3(A)和圖3(B)是所述天線101的等效電路圖。圖3 (A)中的各符號(hào)對(duì)應(yīng)于圖 2(A)和圖2(B)中所示的各符號(hào)。第一供電端子電極FPl連接對(duì)第一通信頻帶進(jìn)行處理的第一供電電路FCl。第二 供電端子電極FP2連接處理第二通信頻帶的第二供電電路FC2。并且，接地端子電極GP連 接電路基板30的接地電極。來自第一供電電路FCl的供電電壓經(jīng)由供電線Fl被施加在所述第一放射元件的 規(guī)定位置上。由導(dǎo)體圖案Rll、R12、R13構(gòu)成的第一放射元件構(gòu)成為其第一端部被開路且第二 端部被接地的結(jié)構(gòu)，從而第一放射元件以第一通信頻帶的約1/4波長(zhǎng)模式進(jìn)行諧振。此外，由導(dǎo)體圖案R21、R22、R23構(gòu)成的第二放射元件的第一端部經(jīng)由第二供電端 子電極FP2連接在匹配電路MC及第二供電電路FC2上。第二放射元件的第二端部經(jīng)由接 地端子電極GP被接地。因此，第二放射元件以第二通信頻帶的約1/2波長(zhǎng)模式進(jìn)行諧振。所述匹配電路MC取得由導(dǎo)體圖案R21、R22、R23構(gòu)成的第二放射元件和第二供電 電路FC2之間的阻抗匹配。根據(jù)如以上所述的構(gòu)成，由于共用第一、第二放射元件的接地端子電極GP，因此能 夠以少量的端子電極數(shù)來實(shí)現(xiàn)。因此，能夠降低成本，并且也能夠期待耐腐蝕性等可抗性的提尚。圖3(B)是所述天線101的另一等效電路圖。在圖3(B)中，符號(hào)GND是電路基板 上的接地電極。由于將由導(dǎo)體圖案R21、R22、R23構(gòu)成的第二放射元件配置在電路基板的接 地電極上，因此在圖3(B)中，如虛線所示，產(chǎn)生以電路基板30的接地電極GND為鏡面的地 面影像(ground plane image) 0圖中的箭頭表示某一半周期下的電流的方向。由此，通過產(chǎn)生以電路基板30的接地電極GND為鏡面的地面影像(ground planeimage)，第二放射元件作為環(huán)路面積較大的單波長(zhǎng)放射元件而起作用。由導(dǎo)體圖案R21、R22、R23構(gòu)成的第二放射元件沒有構(gòu)成為折疊結(jié)構(gòu)。并且，將接 地端子電極GP至第二供電端子電極FP2的距離配置得比所述接地端子電極GP至第一供電 端子電極FPl的距離長(zhǎng)。因此，即使使用有限大小的電介質(zhì)襯底20，也能夠構(gòu)成所述環(huán)路 面積較大的第二放射元件。因此，第二放射元件的放射電阻變大，從而能夠得到高的天線效 率。一般，在以λ/2模式工作的環(huán)路天線中，如以下式所表示的那樣，環(huán)路面積越大， 則放射電阻就越大。這里，若將放射元件的形狀設(shè)為圓形的環(huán)路、環(huán)路的外形半徑設(shè)為R、導(dǎo)體寬度設(shè) 為r、在環(huán)路中流動(dòng)的電流設(shè)為I，則用m = I π R2表示磁矩。若將空間的特性阻抗設(shè)為Zo (120 π [ Ω ])、波數(shù)設(shè)為Ko (Ko = 2 π / λ [rad/m])、波 長(zhǎng)設(shè)為λ，則對(duì)于放射電阻Rr而言，以下關(guān)系成立Rr = (ΖοΚο4/6 π ) (m/2I)2= (ΖοΚο4/24) π R4。因此，第二放射元件不取折疊結(jié)構(gòu)，而是使接地點(diǎn)的位置遠(yuǎn)離供電點(diǎn)來越加地爭(zhēng) 取較大的環(huán)路面積，則第二放射元件的放射電阻就會(huì)更大，從而能夠得到高的天線效率。圖4(A)是所述天線101的第一放射元件諧振時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖，圖4(B)是所 述天線101的第二放射元件諧振時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布圖。圖4(C)是所述天線101的第一放 射元件諧振時(shí)的電流強(qiáng)度分布圖，圖4(D)是所述天線101的第二放射元件諧振時(shí)的電流強(qiáng) 度分布圖。都是與圖2(A)所示的方向相同方向的立體圖。這里，將第一通信頻帶的中心頻率fl設(shè)為3600MHz、第二通信頻帶的中心頻率f2 設(shè)為5500MHz (fl/f2 = 0. 65)，并通過電磁場(chǎng)仿真求出。根據(jù)圖4㈧和圖4(C)可知，第一放射元件諧振時(shí)，第二放射元件上的電磁場(chǎng)強(qiáng)度 較小，即第二放射元件處于很難被激勵(lì)的狀態(tài)。同樣，根據(jù)圖4(B)和圖4(D)可知，第二放射 元件諧振時(shí)，第一放射元件上的電磁場(chǎng)強(qiáng)度較小，即第一放射元件處于很難被激勵(lì)的狀態(tài)。 由此可知，第一放射元件和第二放射元件之間的隔離性好。第一通信頻帶的中心頻率fl和第二通信頻帶的中心頻率f2之間的關(guān)系在0. 37 < fl/f2 < 0. 96的范圍內(nèi)，第二放射元件的例如以5GHz諧振時(shí)，第一放射元件成為所述頻 率f2的1/4波長(zhǎng)以上且3/4波長(zhǎng)以下的前端開路線路。前端開路的放射元件由于相對(duì)于1/2波長(zhǎng)而言，將開路端的相反側(cè)的連接點(diǎn)看作 高阻抗，因此通過使第一通信頻帶的中心頻率fl和第二通信頻帶的中心頻率f2之間的關(guān) 系處于所述的范圍內(nèi)，第一放射元件處于很難以所述頻率f2激勵(lì)的狀態(tài)。此外，第一放射元件例如以2. 5GHz諧振時(shí)，第二放射元件成為所述頻率fl的1/2 波長(zhǎng)以下的兩端短路線路。前端短路的放射元件由于相對(duì)于1/4波長(zhǎng)而言，將短路端的相反側(cè)的連接點(diǎn)看作 高阻抗，因此通過使第一通信頻帶的中心頻率fl和第二通信頻帶的中心頻率f2之間的關(guān) 系處于所述的范圍內(nèi)，第二放射元件處于很難以所述頻率fl激勵(lì)的狀態(tài)。因此，通過使第一通信頻帶的中心頻率fl和第二通信頻帶的中心頻率f2之間的 關(guān)系處于所述的范圍內(nèi)，能夠提高第一放射元件與第二放射元件之間的隔離性。
圖5是表示所述隔離特性的實(shí)測(cè)結(jié)果的圖。在圖5中，曲線Sll(Rl)是第一放射 元件的回波損耗，曲線S22(R2)是第二放射元件的回波損耗，曲線S21(R1比R2)是第一放 射元件與第二放射元件之間的透過量。曲線S Il(Rl)和曲線S22 (R2)的縱軸每一刻度是5dB，曲線S21 (Rl比R2)的縱軸 每一刻度是IOdB。橫軸表示頻率2GHz至6GHz的頻率范圍。由此，第一放射元件和第二放射元件之間的隔離性確保在15dB以上。作為多頻帶 天線的特性，該值足以充分。圖6是表示改變了所述頻率fl與f2之比(fl/f2)時(shí)的隔離特性的圖。菱形表示 低側(cè)的諧振頻率Π下的隔離性，方形表示高側(cè)的諧振頻率f2下的隔離性。一般，期望隔離性最低能夠確保IOdB以上。由圖6可知，處于0. 37 < fl/f2 < 0. 96 的范圍內(nèi)時(shí)，可確保IOdB以上的隔離性。(第2實(shí)施方式)圖7㈧和圖7(B)是第2實(shí)施方式的天線102的立體圖。圖7㈧是從前方觀察 安裝了天線102的電路基板30的一個(gè)角部的立體圖。圖7(B)是從電路基板30的后方觀 察所述電路基板30的角度的立體圖。天線102由長(zhǎng)方體形狀的電介質(zhì)襯底(電介質(zhì)塊)20和形成在該電介質(zhì)襯底的外 面的規(guī)定圖案的導(dǎo)體構(gòu)成。與第1實(shí)施方式中圖2(A)、圖2(B)所示的天線的不同點(diǎn)在于第 一放射元件用的導(dǎo)體圖案。電介質(zhì)襯底20的正面形成有從接地端子電極GP延伸的導(dǎo)體圖案R11。電介質(zhì)襯 底20的上表面上形成有從導(dǎo)體圖案Rll連續(xù)的導(dǎo)體圖案R12。電介質(zhì)襯底20的后方的面 上形成有從導(dǎo)體圖案R12連續(xù)的導(dǎo)體圖案R13。電介質(zhì)襯底20的上表面上形成有從導(dǎo)體 圖案R3連續(xù)的曲柄形狀的導(dǎo)體圖案R14。電介質(zhì)襯底20的后方的面上形成有從導(dǎo)體圖案 R14連續(xù)的導(dǎo)體圖案R15。由這些導(dǎo)體圖案R11、R12、R13、R14、R15構(gòu)成第一放射元件。其 他的構(gòu)成與圖2所示的天線101相同。由此，第2實(shí)施方式中，在第一放射元件用的導(dǎo)體圖案的一部分中設(shè)有迂回成曲 柄狀的導(dǎo)體圖案R14。該曲柄狀的導(dǎo)體圖案是為了將第一放射元件的諧振頻率設(shè)為規(guī)定的 頻率而設(shè)置的。
權(quán)利要求
一種天線，其在襯底上包括第一放射元件和第二放射元件，其中，第一放射元件其第一端部被開路，第二端部連接在接地點(diǎn)上，并在第一通信頻帶下以大致1/4波長(zhǎng)模式進(jìn)行諧振，該天線包括供電線，該供電線連接第一放射元件的第一端部和第二端部間的規(guī)定位置與第一供電點(diǎn)之間，第二放射元件其第一端部是第二供電點(diǎn)，第二端部連接在所述接地點(diǎn)上，并在第二通信頻帶下以大致1/2波長(zhǎng)模式進(jìn)行諧振，所述接地點(diǎn)至第二供電點(diǎn)的距離比所述接地點(diǎn)至第一供電點(diǎn)的距離長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，第一放射元件的諧振頻率fl和第二放射元件的諧振頻率f2滿足0. 37 < fl/f2 < 0. 96 的關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線。電介質(zhì)襯底(20)的下表面分別形成有第一供電端子電極FP1、第二供電端子電極FP。電介質(zhì)襯底(20)的其他面上形成有從接地端子電極GP延伸的導(dǎo)體圖案(R11)、從導(dǎo)體圖案(R11)連續(xù)的導(dǎo)體圖案(R12)、從導(dǎo)體圖案(R12)連續(xù)的導(dǎo)體圖案(R13)。由這些導(dǎo)體圖案(R11)、(R12)、(R13)構(gòu)成第一放射電極。此外，形成有從第二供電端子電極FP2延伸的導(dǎo)體圖案(R21)、從導(dǎo)體圖案(R21)連續(xù)的導(dǎo)體圖案(R22)、從導(dǎo)體圖案(R22)連續(xù)且與接地端子電極GP相連的導(dǎo)體圖案(R23)。由這些導(dǎo)體圖案(R21)、(R22)、(R23)構(gòu)成第二放射電極。因此，能夠得到天線效率高且兩個(gè)放射元件間的隔離性好的天線。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK101958458SQ20101022891
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者向井剛, 尾仲健吾, 櫛比裕一, 渡邊宗久, 石原尚 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所