專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線裝置，更具體地涉及一種用于調(diào)節(jié)天線特性的技術(shù)。
背景技術(shù)：
結(jié)合在移動(dòng)電話之類的小型無線電終端中的芯片狀天線元件通過在介電體塊上 印刷輻射電極和饋電電極而形成。輻射電極和饋電電極通過間隙(以下稱為“饋電間隙”) 相互電容耦合。當(dāng)將AC電流供應(yīng)到饋電電極而產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，AC電流也在輻射電極中流動(dòng)， 從而從輻射電極產(chǎn)生無線電波。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_公報(bào)No. 10-13138。諸如諧振頻率和阻抗之類的天線特性根據(jù)饋電間隙的電容(以下稱為“饋電耦合 電容”)而變化。典型地，饋電間隙通常形成在介電體的上表面或側(cè)表面上(例如，參見專 利文獻(xiàn)1)。在這種情況下，有必要減小饋電間隙的寬度，以提高饋電耦合電容。然而，通過 現(xiàn)有制造技術(shù)(厚膜電極印刷技術(shù))，難以將饋電間隙的寬度減小至0. 3mm以下。鑒于以上問題做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的主要目的是實(shí)現(xiàn)這樣一種天線裝置，其 能夠容易地調(diào)節(jié)天線裝置的特性，并能夠容易地制造。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的天線裝置包括天線元件和印刷板。該天線元件具有大致長(zhǎng)方體形狀 的介電體，在該介電體的表面上印刷有輻射電極、饋電電極和接地電極。該印刷板包括供安 裝所述天線元件的安裝區(qū)以及繞該安裝區(qū)形成的接地圖案區(qū)。所述饋電電極和所述接地電 極都僅形成在所述介電體的下表面上。所述輻射電極以折疊構(gòu)造形成在所述介電體的上表 面、第一側(cè)表面以及下表面上。與所述第一側(cè)表面相對(duì)的第二側(cè)表面構(gòu)造成無電極形成區(qū)。其上形成有饋電電極的表面與其上橫過介電體形成輻射電極的上表面相對(duì)。通過 介電體形成電容，從而易于提高在饋電電極與輻射電極之間形成的饋電耦合電容。這可同 樣適用于接地電極與輻射電極之間形成的電容(以下稱為“接地耦合電容”)。而且，通過 改變饋電電極、接地電極或輻射電極的面積，可改變接地耦合電容或饋電耦合電容，以改變 諸如諧振頻率或阻抗之類的天線特性，從而易于調(diào)節(jié)天線特性。與所述第一側(cè)表面和所述第二側(cè)表面相鄰的第三側(cè)表面和第四側(cè)表面的其中之 一或二者都可構(gòu)造成無電極形成區(qū)?？蛇x地，所述輻射電極的一部分可形成在與所述第一 側(cè)表面和所述第二側(cè)表面相鄰的第三側(cè)表面和第四側(cè)表面的其中之一或二者的上部分上。所述輻射電極可形成在整個(gè)所述上表面上。所述輻射電極可形成在整個(gè)所述第一 側(cè)表面上。該構(gòu)造簡(jiǎn)化了天線裝置的電極圖案，從而增強(qiáng)了可制造性。在所述下表面上，所述接地電極可形成為與所述輻射電極相對(duì)，在所述接地電極 與所述輻射電極之間夾設(shè)具有預(yù)定寬度的間隙。
應(yīng)當(dāng)注意，在設(shè)備、系統(tǒng)等之間變換的上述結(jié)構(gòu)部件和表述的任意組合都實(shí)現(xiàn)為 當(dāng)前實(shí)施方式并由當(dāng)前實(shí)施方式涵蓋。本發(fā)明對(duì)于實(shí)現(xiàn)這樣的天線裝置是有效的，該天線裝置能夠容易地調(diào)節(jié)天線特 性，并能夠容易地制造。


結(jié)合附圖，從某些優(yōu)選實(shí)施方式的以下說明將會(huì)更清楚本發(fā)明的以上特征和優(yōu) 點(diǎn)，在附圖中圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的天線裝置的外觀的圖；圖2是第一實(shí)施方式中的天線元件的展開圖；圖3是天線裝置的等效電路圖；圖4是對(duì)比例中的天線裝置的外觀；圖5是示出第一類型與側(cè)隙類型之間針對(duì)回波損耗與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的 曲線圖；圖6是示出第一類型與側(cè)隙類型之間針對(duì)輻射效率與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的 曲線圖；圖7是第二實(shí)施方式中的天線裝置的外觀；圖8是第三實(shí)施方式中的天線裝置的外觀；圖9是示出第一、第二和第三類型之間針對(duì)回波損耗與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的 曲線圖；圖10是示出第一、第二和第三類型之間針對(duì)輻射效率與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比 的曲線圖；圖11是其中安裝區(qū)被金屬體環(huán)繞的天線裝置的外觀；圖12是其中安裝區(qū)被金屬體環(huán)繞的天線裝置的俯視圖；以及圖13是示出在安裝和不安裝金屬體時(shí)，第一類型和第二類型之間針對(duì)所呈現(xiàn)的 輻射效率與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的曲線圖。
具體實(shí)施例方式參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在以下實(shí)施方式中，以結(jié)合在移動(dòng)電話中 的天線元件作為實(shí)施例。天線裝置形成為結(jié)合有天線元件的移動(dòng)電話。圖1是示出本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的天線裝置100的外觀的圖。通過將天線元 件IM安裝在移動(dòng)電話的印刷板122上而形成天線裝置100。如圖1中所示，X軸設(shè)置成 沿天線元件124的短長(zhǎng)度方向，y軸設(shè)置成沿天線元件124的縱向，ζ軸設(shè)置成沿天線元件 124的厚度方向。印刷板122具有尺寸為40mmX 100mm(χXy)的矩形板狀形狀。印刷板122包括基 本上在印刷板的整個(gè)表面上形成的接地圖案區(qū)103以及在該印刷板的表面的一部分上形 成的安裝區(qū)104。安裝區(qū)104形成在印刷板122的外周部處，例如在側(cè)部或角部處。更具體 地說，在本實(shí)施方式中，安裝區(qū)104形成在印刷板122的長(zhǎng)側(cè)部的中央(還參見圖12)。安 裝區(qū)104的尺寸為5. OmmX 3.0mm(χXy)。安裝區(qū)104的χ方向長(zhǎng)度優(yōu)選為其y方向長(zhǎng)度的1. 5倍以上。天線裝置100的諧振頻率設(shè)定成約2. 45GHz, 2. 45GHz為Bluetooth 的頻帶。天線 元件 124 的尺寸為 1. 25mmX2. OmmX0. 8mm(xXyXz)。在安裝區(qū)104中形成三個(gè)電極圖案，即饋電圖案106 ；第一接地電極連接圖案 108 ；以及第二接地電極連接圖案110。饋電圖案106通過饋電線112接收AC功率，該饋電 線為特性阻抗為50Ω的傳輸線。天線元件IM接合到這些圖案上。也就是說，這些圖案中 的全部或部分用作天線元件124的接合區(qū)(land)。圖2是第一實(shí)施方式中的天線元件124的展開圖。參照?qǐng)D1和圖2描述天線元 件124的結(jié)構(gòu)。天線元件IM具有大致長(zhǎng)方體形狀的介電體作為基體，在該基體的表面上 印刷有饋電電極130、輻射電極132以及接地電極134。矩形下表面138 (1. 25mmX 2. Omm) 結(jié)合至安裝區(qū)104，天線元件IM借此固定至印刷板122。將天線元件124的四個(gè)側(cè)表面 分別稱為第一側(cè)表面140(1. 25mmX0. 8mm)、第二側(cè)表面142(1. 25mmX0. 8mm)、第三側(cè)表面 144(2. OmmXO. 8mm)以及第四側(cè)表面146(2. OmmXO. 8mm)。第四側(cè)表面146為位于印刷板 122的外周側(cè)的表面，第三側(cè)表面144為位于印刷板122的內(nèi)側(cè)的表面。輻射電極132以折疊構(gòu)造印刷在上表面136、第一側(cè)表面140和下表面138上。以 下，將輻射電極132的印刷在上表面136、第一側(cè)表面140和下表面138上的部分分別稱為 “輻射電極132a、132b和132c”。輻射電極132a印刷在整個(gè)上表面136上。輻射電極132b 印刷在整個(gè)第一側(cè)表面140上。輻射電極132c僅印刷在下表面138的一部分上。在下表面138上還印刷有饋電電極130和接地電極134。饋電電極130和接地電 極134部分相互平行地延伸。接地電極134形成為環(huán)繞饋電電極130并與輻射電極132c 部分平行地延伸的L形狀。第二側(cè)表面142、第三側(cè)表面144以及第四側(cè)表面146均為無電 極形成區(qū)。接地電極134的開放端(電壓點(diǎn))，即L形狀的短臂的前端，面向印刷板122的 外周(參見圖1)。其原因在于使開放端遠(yuǎn)離接地圖案區(qū)103，從而盡可能提高輻射阻抗。饋電電極130連接至饋電圖案106，并從饋電線112接收AC功率。接地電極134 通過第二接地電極連接圖案Iio連接至具有接地電勢(shì)的接地圖案區(qū)103。輻射電極132c通 過第一接地電極連接圖案108連接至接地圖案區(qū)103。接地電極134和輻射電極13 在平面上相互面對(duì)，從而在接地電極134與輻射電 極13 之間形成接地耦合電容Cl。類似地，在饋電電極130與輻射電極13 之間形成饋 電耦合電容C2。也就是說，介電體自身形成饋電間隙。天線裝置100的諧振頻率根據(jù)接地 耦合電容Cl變化。天線裝置的阻抗匹配可主要通過饋電耦合電容C2調(diào)節(jié)。在接收功率時(shí)，饋電電極130產(chǎn)生電場(chǎng)，并且通過饋電耦合電容C2在輻射電極 132a中產(chǎn)生AC電流。這致使輻射電極132產(chǎn)生無線電波。接地電極134和輻射電極13 作為平行平面彼此相對(duì)，從而與在介電體的上表面 或側(cè)表面中形成間隙的情況相比，容易確保較大的接地耦合電容Cl。類似地，饋電電極130 和輻射電極13 作為平行平面彼此相對(duì)，從而易于提高饋電耦合電容C2。饋電電極130與 接地電極134或者接地電極134與輻射電極132c包括在同一平面上，從而以上電極之間產(chǎn) 生的電容影響與接地耦合電容Cl和饋電耦合電容C2相比微乎其微?？筛鶕?jù)接地電極134的面積或天線元件124的高度來調(diào)節(jié)接地耦合電容Cl的大 小。例如，可采取這樣的過程，其中首先根據(jù)天線元件124的高度粗調(diào)接地耦合電容Cl，然后根據(jù)接地電極134的面積對(duì)其進(jìn)行精調(diào)。類似地，可根據(jù)饋電電極130的面積或天線元 件124的高度調(diào)節(jié)饋電耦合電容C2的大小。例如，可采取這樣的過程，其中首先根據(jù)天線 元件124的高度粗調(diào)饋電耦合電容C2，然后根據(jù)饋電電極130的面積對(duì)其進(jìn)行精調(diào)。通過改變接地電極134或饋電電極130的面積(形狀)而改變接地耦合電容Cl 或饋電耦合電容C2，從而與調(diào)節(jié)饋電間隙的寬度以調(diào)節(jié)耦合電容的情況相比，更易于擴(kuò)展 耦合電容的可調(diào)范圍。結(jié)果，可僅通過天線元件1 精確地調(diào)節(jié)天線特性，而不過度依賴用 于調(diào)節(jié)阻抗或諧振頻率的所謂的(外部)匹配元件。安裝區(qū)104通常形成在印刷板122的角部。這是因?yàn)榕c使天線元件124形成在印 刷板122的側(cè)邊緣部的情況相比，更易于抑制回波損耗。在第一實(shí)施方式中的天線元件IM 的情況下，接地耦合電容Cl和饋電耦合電容C2可寬范圍調(diào)節(jié)，從而易于實(shí)現(xiàn)低回波損耗和 高輻射效率。結(jié)果，即使在安裝區(qū)104形成在側(cè)邊緣部，例如印刷板122的長(zhǎng)側(cè)的中央時(shí)， 也可獲得實(shí)用性能。在天線元件124中，除下表面138以外的表面的電極圖案非常簡(jiǎn)單。此外，下表面 138的電極圖案也不太復(fù)雜。這使得天線元件124易于制造，從而容易使質(zhì)量穩(wěn)定。圖3是天線裝置100的等效電路圖。AC電源150是向饋電圖案106和饋電電極 130饋送AC電流的饋電源。圖4是對(duì)比例中的天線裝置105的外觀。對(duì)比例中示出的天線裝置105通過基于 以下假設(shè)的模擬而獲得，該假設(shè)即在2. 45GHz頻帶中使用具有專利文獻(xiàn)1的圖4中所示的 構(gòu)造的天線元件。與第一實(shí)施方式中的天線裝置100的天線元件124(以下也稱為“第一類 型”)不同，對(duì)比例的天線裝置105的天線元件125(以下也稱為“側(cè)隙類型”)具有在第二 側(cè)表面142上形成的間隙Gl和G2。作為將天線裝置125的χ方向尺寸和y方向尺寸固定 成與天線元件124的χ方向尺寸和y方向尺寸相同的尺寸進(jìn)行的模擬結(jié)果，所獲得的天線 元件125的尺寸為1.25mmX2. 0mmX2. Omm(xXyXz)。即，與第一類型相比，該天線元件的 高度增加。間隙Gl的寬度為0. Olmm,間隙G2的寬度為0. 04mm,從而使該天線元件的實(shí)際 制造變得困難。圖5是示出第一類型和側(cè)隙類型之間針對(duì)回波損耗與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的 曲線圖。這里假設(shè)天線元件1 和125的基體(介電體)的相關(guān)介電常數(shù)為37。此外，假設(shè) 饋電電極130、輻射電極132以及接地電極134由銅(Cu)制成。如圖5中所示，在Bluetooth 頻帶內(nèi)，第一類型的回波損耗顯著小于側(cè)隙類型的回波損耗。圖6是示出第一類型和側(cè)隙類型之間針對(duì)輻射效率和頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的 曲線圖。與側(cè)隙類型中相比，第一類型中的輻射效率顯著提高。第一類型的最大輻射效率 為78. 6 )，側(cè)隙類型的最大輻射效率為23. 2 )。也就是說，在使用第一類型的情況下， 最大輻射效率提高55. ) ( = 78. 6-23. 2)。圖7是第二實(shí)施方式中的天線裝置101的外觀。與第一類型的情況不同，在第二 實(shí)施方式中的天線裝置101的天線元件126(以下稱為“第二類型”)中，在第三側(cè)表面144 和第四側(cè)表面146的上部(上表面136側(cè))中也形成輻射電極132。因此，輻射電極132的 面積實(shí)際上得以提高，這容易使VSWR(電壓駐波比)下降。圖8是第三實(shí)施方式中的天線裝置102的外觀。在第三實(shí)施方式中的天線裝置102 的天線元件127(以下也稱為“第三類型”)中，輻射電極132形成在第四側(cè)表面146的上部(上表面136側(cè))以及上表面136的外周側(cè)(第四側(cè)表面146側(cè))中。當(dāng)輻射電極132與 接地圖案區(qū)102之間的距離(以下也稱為“接地距離”)較小時(shí)，輻射電極132與接地圖案 區(qū)102之間的電磁耦合(以下也稱為“接地耦合”)容易變得明顯。當(dāng)接地耦合變大時(shí)，輻 射阻抗變小，從而容易使輻射效率變差。由于在第三類型中，輻射電極132的主要部分形成 在上表面136的外周側(cè)以及第四側(cè)表面146的上部，因此可確保足夠的接地距離。圖9是示出第一、第二和第三類型之間針對(duì)回波損耗與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的 曲線圖。第二和第三類型的回波損耗小于第一類型的回波損耗，但是其間的差異很小。圖10是示出第一、第二和第三類型之間針對(duì)輻射效率與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比 的曲線圖。第一至第三類型的最大輻射效率大約為79%，這意味著不存在顯著差異。根據(jù) 上述，發(fā)現(xiàn)第一、第二和第三類型具有相同的天線性能。第一類型中的輻射電極132的電極 圖案最簡(jiǎn)單，因而從可制造性角度來說第一類型可稱為是三種類型中最優(yōu)異的。圖11是其中安裝區(qū)104被金屬體114環(huán)繞的天線裝置100的外觀，圖12是圖11 的俯視圖。在第二類型中，第三側(cè)表面144和第四側(cè)表面146均被輻射電極132局部覆蓋， 從而在第二類型中預(yù)期實(shí)現(xiàn)屏蔽有效性。也就是說，對(duì)于第二類型，假設(shè)側(cè)表面部分的輻射 電極132有效地保護(hù)饋電電極130或接地電極134免受外部影響。為了證實(shí)該假設(shè)，進(jìn)行 模擬以評(píng)估在其中金屬體114安裝在安裝區(qū)104周圍的構(gòu)造中獲得的天線特性。基于以下 假設(shè)使用金屬體114，該假設(shè)即電池、LCD (液晶顯示器)、屏蔽殼體、金屬框架或其他電子部 件都安裝在該部分中。金屬體114的尺寸為36mmX45mmX5. Omm(XXyXz)。對(duì)于安裝區(qū) 104與金屬體114之間的距離，確保χ方向和y方向的距離都為3. 0mm。圖13是示出在安裝和不安裝金屬體114時(shí)，第一類型和第二類型之間針對(duì)所呈現(xiàn) 的輻射效率與頻率之間的關(guān)系的對(duì)比的曲線圖。與圖10的情況不同，圖13示出在最大輻 射效率附近的頻率特性。在未安裝金屬體114的情況下，在第一類型和第二類型中，最大輻 射效率分別為78.6(%)和78.9(% )，這意味著存在很小的差異。在安裝金屬體114的情 況下，在第一類型和第二類型中，最大輻射效率分別為75.7(%)和76.8(% )。也就是說， 在第一類型的情況下，金屬體114的安裝使最大輻射效率減小2. 9(% ) ( = 78. 6-75. 7)，而 在第二類型的情況下，最大輻射效率減小2. 1 ) ( = 78. 9-76. 8)。也就是說，與第一類型 相比，第二類型受到金屬體的影響較小，這證實(shí)了以上假設(shè)?；谙鄳?yīng)實(shí)施方式描述了天線裝置100、101和102。在各個(gè)實(shí)施方式中，下表面 138的饋電電極130和接地電極134作為平行平面與上表面136的輻射電極13 相對(duì)，從 而可容易地提高接地耦合電容Cl與饋電耦合電容C2。使第二側(cè)表面142作為完全開放端， 在天線元件IM的任何表面上都不形成饋電間隙。接地耦合電容Cl或饋電耦合電容C2根 據(jù)饋電電極130或接地電極134的面積而變化。因此，可僅通過在天線元件上形成的電極 圖案而明顯改變天線特性。而且，簡(jiǎn)單的電極圖案提高了可制造性，并有助于成本降低和質(zhì) 量穩(wěn)定性。在利用電感器調(diào)節(jié)天線特性的情況下，電感器的電阻部件會(huì)降低輻射效率。然而， 在根據(jù)本實(shí)施方式的天線元件的情況下，諧振頻率和阻抗都可通過電容(接地耦合電容 Cl、饋電耦合電容C2)調(diào)節(jié)，從而不需要利用電極圖案形成電感。根據(jù)以上實(shí)施方式描述了本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，以上實(shí)施方式僅是 本發(fā)明的示例，在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種修改和變更，所有這樣的變型都包含在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，本說明書中的描述和附圖應(yīng)當(dāng)視為不是限制性 的而是說明性的。
權(quán)利要求
1.一種天線裝置，該天線裝置包括天線元件，該天線元件包括具有大致長(zhǎng)方體形狀的介電體，在該介電體的表面上形成 有輻射電極、饋電電極和接地電極；以及印刷板，該印刷板包括供安裝所述天線元件的安裝區(qū)以及繞該安裝區(qū)形成的接地圖案 區(qū)；其中所述饋電電極和所述接地電極都僅形成在所述介電體的下表面上，所述輻射電極以折疊構(gòu)造形成在所述介電體的上表面、第一側(cè)表面以及下表面上，并且與所述第一側(cè)表面相對(duì)的第二側(cè)表面構(gòu)造成無電極形成區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中與所述第一側(cè)表面和所述第二側(cè)表面相鄰的第三側(cè)表面和第四側(cè)表面的其中之一或 二者構(gòu)造成無電極形成區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述輻射電極的一部分形成在與所述第一側(cè)表面和所述第二側(cè)表面相鄰的第三側(cè)表 面和第四側(cè)表面的其中之一或二者的上部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的天線裝置，其中 所述輻射電極形成在整個(gè)所述上表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中 所述輻射電極形成在整個(gè)所述第一側(cè)表面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中在所述下表面上，所述接地電極形成為與所述輻射電極相對(duì)，在所述接地電極與所述 輻射電極之間夾設(shè)具有預(yù)定寬度的間隙。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線裝置。輻射電極(132)以折疊構(gòu)造印刷在介電體的上表面、側(cè)表面和下表面上。饋電電極(130)和接地電極(134)印刷在天線元件(124)的下表面上。上表面上的饋電電極(130)和輻射電極(132)作為平行平面彼此相對(duì)。接地電極(134)和輻射電極(132)也作為平行平面彼此相對(duì)。在天線元件(124)的與輻射電極(132)折疊一側(cè)的側(cè)表面相對(duì)的其中一個(gè)側(cè)表面上未形成電極。
文檔編號(hào)H01Q1/12GK102142596SQ20101057720
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者大橋武, 張?jiān)嫡? 松島正樹, 歌川尚明, 鈴木圭 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社