專利名稱：天線裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及天線裝置，特別涉及具有多個饋電輻射元件的天線裝置。
背景技術：
近年來，使用多個頻帶的移動電話不斷增加。這是因為當通話集中在1個頻帶時，切換到其它頻帶平滑地進行通話的緣故。這種移動電話中，有必要具有在2個頻帶進行激振的天線。例如，日本特開2000-196326號公報中公開的在GMS(Global System for Mobile Communications)通信方式的移動電話中用900MHz頻帶和1800MHz頻帶的頻率進行激振的天線。
這種天線是在介質的框體上形成金屬圖形，同時在其面中設置縫隙，形成電氣長度(電氣長)不同的2個饋電輻射元件，利用由共同的饋電點提供的信號電流，以900MHz頻帶的頻率對其中之一的饋電輻射元件進行激振，并以1800MHz頻帶的頻率對另一饋電輻射元件進行激振。
發明內容
但是，一般由共同的饋電點對多個饋電輻射元件進行饋電時，因為從饋電點開始到各饋電輻射元件為止不能對每個饋電輻射元件形成最佳電氣長，所以在分配給每個饋電輻射元件的頻帶中，不能對每個饋電輻射元件確保充分的輻射電阻，使諧振時的帶寬變窄。此外，因各饋電輻射元件與信號源間不能阻抗匹配，所以存在的問題是，供給的信號功率不夠，使各饋電輻射元件的增益不足，或者在各饋電輻射元件間產生增益差異。
為解決前述問題，本發明的目的是提供一種天線裝置，在這種具有多個饋電輻射元件的天線裝置中，對每個饋電輻射元件滿足最佳的電氣匹配條件。
為解決前述技術問題，本發明具有下述的結構作為解決問題的手段。也就是說，第1發明的天線裝置，包括介質基體、在所述介質基體的表面上形成的具有饋電電極和輻射電極的多個饋電輻射元件和固定所述基體的基板，在所述基板上設置對所述饋電輻射元件進行饋電的共同的饋電點，同時在所述基板的表面或者所述基體和所述基板的表面上從所述饋電點開始連續延伸設置短截線(stub)，并將所述饋電輻射元件的饋電電極與根據所述幅射電極的有效線路長度確定的所述短截線的匹配點連接。
在上述發明中，各饋電輻射元件以輻射電極的有效線路長度確定的諧振頻率進行激振。這時，因各饋電輻射元件的饋電電極分別與每個饋電輻射元件的最佳短截線長即短截線的匹配點連接，所以各饋電輻射元件能在各諧振頻率得到良好的諧振特性，并能在各諧振頻率所屬的頻帶確保必要寬度的帶寬。
此外，各饋電輻射元件由于附加短截線長，所以對于饋電點、即信號源，能得到各饋電輻射元件的最佳阻抗匹配，并能由信號源對各饋電輻射元件供給最大功率，提高各饋電輻射元件的增益。這里，輻射電極的有效線路長度L由公式 給出。其中，ε是基體的有效的相對介電常數，λ是諧振頻率的波長。此外，所謂基體的表面是指形成立體形狀的基體1個以上的面。此外，短截線可以是短路短截線(short stub)，也可以的開路短截線(open stub)，利用基板的表面或者基板和基體的表面形成。
第2發明的天線裝置，其構成的特征在于，是在前述發明中，在所述基體的表面上設置至少1個接近所述饋電輻射元件的沒有饋電電極的輻射電極。
在本發明中，沒有饋電電極的輻射電極，具有無饋電輻射元件的功能，借助于與接近的饋電輻射元件進行電磁場耦合激勵，從與接近的饋電輻射元件的諧振頻率相同頻帶所屬的頻率進行諧振。根據這種結構，使得饋電輻射元件的諧振頻率與無饋電輻射元件的諧振頻率進行多諧振匹配，這時的頻帶寬度比單獨用饋電輻射元件形成的頻帶寬度要寬。
第3發明的天線裝置，其構成的特征在于，是在第1和第2發明中，所述短截線是將離開饋電點的部位接地而形成的短路短截線。
采用這種結構，則能對各饋電輻射元件附加每個饋電幅射元件以接地電位為基準的短截線長所具有的最佳的電抗值。由此，對每個饋電輻射元件能得到諧振特性的最佳匹配。例如，對諧振頻率低的饋電輻射元件設定長的短截線長，對諧振頻率高的饋電輻射元件設定短的短截線長，這樣對每個饋電輻射元件都能實現對于饋電點的最佳阻抗匹配。
第4發明的天線裝置，其構成的特征在于，是在第1和第2發明中，在所述基板上設置接地導體層，同時所述短截線是利用在所述接地導體層的面中形成的縫隙從所述接地導體層切離而形成的開路短截線。
在本發明中，由開路短截線的饋電點到各饋電輻射元件的饋電電極為止的距離，決定了附加在每個饋電輻射元件的電抗值。利用這些電抗值，各饋電輻射元件具有在預定的頻帶中有最佳諧振特性的電氣長。
第5發明的天線裝置，其特征在于，是在第4發明中，在所述短截線和所述接地導體層之間連接電抗元件。
在這種結構中，因為用電抗元件、例如電感器和電容器等的集中參數元件，構成短截線的一部分，所以借助于選擇集中參數元件的電抗值，能自由地改變有效的短截線長。這里，開路短截線由于附加電抗元件而成為短路短截線。
第6發明的天線裝置，其特征在于，是在第5發明中，所述電抗元件由在所述基體的表面上形成的具有電抗分量的圖形電極構成。
采用這種結構，則不用集中參數元件也能改變短截線長。此外，圖形電極能夠借助于改變其長度、寬度和圖形形狀來改變電抗值，并在基體的表面上與饋電電極一起形成，所以圖形形成很容易。
第7發明的天線裝置，其特征在于，是在第1和第2發明中，由在所述基板上包含所述饋電點設置的饋電焊盤和在所述基體的表面上形成的與所述饋電焊盤連接的短截線圖形，構成所述短截線。
在本發明中，各饋電輻射元件的饋電電極預先與基體上設置的短截線圖形的匹配點位置連成一體，在將短截線圖形的一端與饋電焊盤連接時，對饋電點(饋電源)進行最后的匹配調整。短截線圖形若將與饋電焊盤連接的相反一端接地，則成為短路短截線，如果保持開放端，則成為開路短截線。此外，借助于改變短截線圖形的長度和寬度，能改變到饋電輻射元件的各饋電電極為止的最佳的短截線長。
圖1表示與本發明相關的天線裝置實施形態例的立體圖。
圖2表示用于說明圖1的天線裝置的分解立體圖。
圖3表示與本發明相關的天線裝置其它實施形態例的立體圖。
圖4表示與本發明相關的天線裝置另外其它實施形態例的立體圖。
圖5表示與本發明相關的天線裝置另外其它實施形態例的立體圖。
圖6表示與本發明相關的天線裝置另外其它實施形態例的立體圖。
圖7表示與本發明相關的天線裝置另外其它實施形態例的立體圖。
符號說明1 基板2 接地導電層3，28，34 縫隙4 短路短截線5 饋電點6 基體7，15 第1饋電輻射元件8，16 第2饋電輻射元件9，10，17，18 饋電電極11，12，24，25輻射電極13，19，26電容儲荷電極20第1無饋電輻射元件21第2無饋電輻射元件22，23接地電極29開路短截線30電抗元件31電抗圖形32饋電焊盤33短截線圖形具體實施方式
下面，參照附圖對本發明相關的實施形態進行說明。
實施形態1圖1表示與本發明相關的天線裝置的第1實施形態例。
在圖1中，基板1是例如采用加入玻璃纖維的環氧樹脂形成的安裝基板。在基板1的一個表面上，用銅等導電體形成接地導體層2。在接地導體層2的面中，形成從基板端部1a開始L型延伸的縫隙3。也就是說，縫隙3在與基板端部1a成直角方向延伸后，進行直角彎曲并與基板端部1a平行地延伸。利用這種縫隙3，形成沿著基板端部1a等寬延伸的舌片狀的短路短截線4。這種短路短截線4，根部與接地導體層2連接，在前端部分4a設置與未圖示的信號源連接的饋電點5。
另一方面，由陶瓷材料或者塑料材料等介質材料，形成長方體的基體6。在其表面上形成第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8。第1饋電輻射元件7由在基體6的第1側面6b上下延伸的條狀的第1饋電電極9、從第1饋電電極9的上端筆直在基體6的主面6a延伸并從與第1側面6b相對的相對側面6d的附近沿第2側面6c折返形成的第1幅射電極11、以及從第1幅射電極11的折返部分在基體6的第2側面6c下垂形成的電容儲荷電極13構成，具有以規定的頻帶、例如900MHz頻帶的頻率進行諧振的電氣長。
此外，第2饋電輻射元件8由在基體6的第1側面6b上與第1饋電電極9平行延伸設置的條狀的第2饋電電極10和到基體6的主面6a的中間為止從第2饋電電極10的上端開始向左側擴展的第2輻射電極12構成。利用這種結構，第2饋電輻射元件8具有以比第1饋電輻射元件7的諧振頻率更高的頻帶、例如1800MHz的頻率進行諧振的電氣長。
形成了第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8的基體6，用設置在基體6的下部的未圖示的固定電極，通過焊接固定在基板1的接地導體層2上。這時，第1饋電輻射元件7的饋電電極9的下端和第2饋電輻射元件8的饋電電極10的下端焊接在短路短截線4的不同部位上。也就是說，從設置在基板1上的饋電點5，通過短路短截線4的不同的電抗值，將信號功率提供給各饋電電極9、10。
詳細地說，如圖2所示，因第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8的電氣長各不相同，所以對于每個第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8，對饋電點、即信號源進行阻抗匹配。此外，在以下的說明中，為說明簡單起見，將各饋電電極9、10的寬度分別壓縮集中在各饋電連接點9a、10a上進行敘述。
短路短截線4的電抗值由短截線長決定。也就是說，因短路短截線4是利用縫隙3將接地導體層2分割而成，所以對于第1饋電輻射元件7的電抗值是由以縫隙3的前端位置的接地點2a為起點、到第1匹配點4b的長度(短截線長)L1決定。同樣，對于第2饋電輻射元件8的電抗值，是由從接地點2a開始、到第2匹配點4c的短截線長L2決定。
將第1饋電輻射元件7的饋電連接點9a與短路短截線4的第1匹配點4b連接，對第1饋電幅射元件7附加用截線長L1設定的電抗值。利用這種結構，能得到第1饋電輻射元件7和饋電點5之間的阻抗最佳匹配，并能在第1饋電輻射元件7中得到良好的諧振特性。
另一方面，將第2饋電輻射元件8的饋電連接點10a與短路短截線4的第2匹配點4c連接，對第2饋電幅射元件8附加用短截線長L2設定的電抗值。因為第2饋電輻射元件8以比第1饋電輻射元件7高的頻率進行激振，所以與饋電點5的最佳阻抗匹配所要的電抗值比第1饋電輻射元件7的情況要小，因此短截線長L2比短截線長L1要小(L1＞L2)。
這樣，借助于把第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8的饋電電極9、10與短路短截線4的最佳匹配點4b、4c連接，第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8分別能得到良好的諧振特性。也就是說，因利用良好的阻抗匹配把最大限度的功率供給各饋電輻射元件7、8，所以在各饋電輻射元件7、8中能得到高的增益。
此外，因借助于對每個饋電輻射元件7、8附加最佳短截線長，在諧振時能對每個饋電輻射元件7、8確保充分的輻射電阻，所以在第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8分別形成的頻帶中能確保充分的帶寬。
實施形態2下面，參照圖3對與本發明相關的天線裝置的實施形態例2進行說明。本實施形態的特征是附加無饋電輻射元件實現多諧振。此外，與圖1的實施形態1相同的構成部分賦以相同的符號，省略其共同部分的重復說明。
在圖3中，在基體6的主面6a上形成第1饋電輻射元件15和第2饋電輻射元件16。第1饋電輻射元件15的帶狀幅射電極17從饋電電極9的上端開始延伸到相對的側面6d為止，并與電容儲荷電極19連接。此外，第2饋電幅射元件16的帶狀輻射電極18從饋電電極10的上端開始與輻射電極17平行地延伸到主面6a的中間為止，以比第1饋電輻射元件15高的頻率進行激振。
接近第1饋電輻射元件15的右邊，形成第1無饋電輻射元件20。在饋電電極9，10相同的側面6b上，形成第1無饋電輻射元件20的接地電極22，并且下端與接地導體層2連接。此外，從接地電極22的上端開始，在主面6a上與輻射電極17平行地延伸，在快要到達相對側面6d前，向第2側面方向彎折，并與在第2側面6c形成的電容儲荷電極26連接。
這種第1無饋電輻射元件20借助于與第1饋電輻射元件15的電磁耦合，接受供給的激振功率，并在相同頻帶進行多諧振。
此外，設置的第2無饋電輻射元件21與第1無饋電輻射元件20相同，在基體6的表面上形成接地電極23和輻射電極25，并接近第2饋電輻射元件16的左邊。第2無饋電輻射元件21的輻射電極25借助于與第2饋電輻射元件16的電磁耦合，與用短截線4的電抗值調整電氣長的第2輻射電極16一起，在相同的頻帶形成多諧振特性，具有寬的帶寬。
實施形態3下面，參照圖4對與本發明相關的天線裝置的實施形態例3進行說明。本實施形態的特征是開路短截線。此外，與圖1的實施形態1相同的構成部分賦以相同的符號，省略其共同部分的重復說明。
在圖4中，基板1的接地導體層2的一部分利用縫隙28分離，構成開路短截線29。也就是說，在接地導體層2的面中從基板端1a開始形成U字形彎折的棒狀縫隙28，從接地導體層2切離的部分成為沿著基板端1a形成的長方形的短截線29。
在短截線29上，在第1饋電輻射元件7側的端部設置饋電點5，并且從饋電點5開始到第2饋電輻射元件8的饋電電極10為止的有效短截線長，比到饋電電極9為止的有效短截線長要長。因此，對第2饋電輻射元件8附加與第1饋電輻射元件7不同的電抗值。因此，能分別匹配饋電點(信號源)與第1和第2饋電輻射元件7、8之間的阻抗。此外，為了對第1饋電輻射元件7和第2饋電輻射元件8進行阻抗匹配，能移動設置饋電點5。
圖4的實施形態例3所示的開路短截線29，如圖5所示，借助于跨越縫隙28在開路短截線29和接地導體層2之間連接電抗元件30，能構成短路短截線。作為電抗元件30，有電感元件、例如片狀電感器。也能根據匹配條件，使用電容器、例如片狀電容器。
根據這種結構，從接地電位到第1和第2饋電輻射元件7、8的饋電電極9、10為止的有效短截線長，能借助于選擇電抗元件30的電抗值加以改變。也就是說，確定從接地導體層2的接地電位開始到饋電電極9為止的有效短截線長包含電抗元件30的電抗值，在第1饋電輻射元件7和饋電點5(信號源)間進行阻抗匹配。同樣，確定從接地電位開始到饋電電極10為止的有效短截線長包含電抗元件30的電抗值，對第2饋電輻射元件8實現阻抗匹配。
如圖6所示，在開路短截線29與接地導體層2之間跨越設置的電抗元件30，能用形成在基體6的第1側面6b上的電抗圖形31構成，以代替集中參數元件。電抗圖形31是彎曲形狀形成的具有電感分量的圖形電極，其一端與接地導體層2連接，另一端與開路短截線29連接。電抗圖形31的電感值的調整，能借助于微調電抗圖形31進行。
實施形態4下面，參照圖7對與本發明相關的天線裝置的實施形態例4進行說明。本實施形態的特征是在基體的側面上以短截線圖形構成短截線。此外，與圖1的實施形態1相同的構成部分賦以相同的符號，省略其共同部分的重復說明。
在圖7中，將饋電點5設置在從接地導體層2由縫隙34分離的饋電焊盤32上。此外，在基體1的第1側面6b，沿著饋電電極9、10的配置方向延伸，并跨越縫隙34，形成短截線圖形33。構成的短截線圖形33的饋電端33a與饋電焊盤32連接，將饋電輻射元件7的饋電電極9延伸到基體1的下端。此外，短截線圖形33的接地端33b與基板1的接地導體層2連接。根據這種結構，短截線圖形33和饋電焊盤32具有短路短截線的功能。
饋電輻射元件7、8的饋電電極9、10與短截線圖形33形成一體，并與實施形態1相同，這些連接點設置成用以短截線圖形33的接地端作為起點的短截線長確定的最佳匹配點。借助于改變短截線圖形33的長度和寬度，能改變有效短截線長。此外，借助于改變短截線圖形33的饋電端33a和饋電焊盤32的連接位置、即離開饋電點5的距離，也能改變有效短截線長。
采用第1發明的天線裝置，則因將多個饋電輻射元件的饋電電極與設置各饋電點的短截線的匹配點連接，所以在分配給各饋電輻射元件的頻率中能實現最佳匹配。因此，能提高天線裝置的增益并能確保充分的帶寬。
采用第2發明的天線裝置，則因采用至少配置1個接近所述饋電輻射元件的無饋電元件進行多諧振的結構，所以與單獨饋電輻射元件的頻帶寬度相比，能擴大饋電輻射元件的諧振頻率所屬頻帶的帶寬采用第3發明的天線裝置，則因構成的短截線是將離開饋電點的部位接地而形成的短路短截線，所以利用距離接地電位的短截線長能得到每個饋電輻射元件的最佳匹配。
采用第4發明的天線裝置，則因構成短截線是利用在接地導體層的面中形成的縫隙從接地導體層切離而形成的開路短截線，所以短截線容易形成，并能對每個饋電輻射元件確定需要的匹配點。
采用第5發明的天線裝置，則因將所述電抗元件連接在所述短截線和所述接地導體層之間，所以借助于選擇集中參數元件的電抗值，能自由地設定各饋電輻射元件與饋電點之間的阻抗匹配。
采用第6發明的天線裝置，則因在形成饋電輻射元件的基體的表面上形成電抗圖形，所以不用集中參數元件而利用電抗值也能對各饋電輻射元件與饋電點之間進行阻抗匹配。
采用第7發明的天線裝置，則因利用設置在基板上的饋電焊盤和在基體上形成的短截線圖形，構成短截線，所以其優點是，能在2個饋電輻射元件中預先考慮匹配條件的差，同時形成短截線圖形和饋電電極。
權利要求
1.一種天線裝置，其特征在于，包括介質基體、在所述介質基體的表面上形成的具有饋電電極和輻射電極的多個饋電輻射元件和固定所述基體的基板，在所述基板上設置對所述饋電輻射元件進行饋電的共同的饋電點，同時在所述基板的表面或者所述基體和所述基板的表面上從所述饋電點開始連續延伸設置短截線，并將所述饋電輻射元件的饋電電極與根據所述幅射電極的有效線路長度確定的所述短截線的匹配點連接。
2.如權利要求1所述的天線裝置，其特征在于，在所述基體的表面上設置至少1個接近所述饋電輻射元件的沒有饋電電極的輻射電極。
3.如權利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于，所述短截線是將離開饋電點的部位接地而形成的短路短截線。
4.如權利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于，在所述基板上設置接地導體層，同時所述短截線是利用在所述接地導體層的面中形成的縫隙從所述接地導體層切離而形成的開路短截線。
5.如權利要求4所述的天線裝置，其特征在于在所述短截線和所述接地導體層之間連接所述電抗元件。
6.如權利要求5所述的天線裝置，其特征在于所述電抗元件由在所述基體的表面上形成的具有電抗分量的圖形電極構成。
7.如權利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于，由在所述基板上包含所述饋電點設置的饋電焊盤和在所述基體的表面上形成的與所述饋電焊盤連接的短截線圖形，構成所述短截線。
全文摘要
本發明揭示一種天線裝置,在介質基體6上形成具有饋電電極9、10和輻射電極11、12并且諧振頻率不同的多個饋電輻射元件7、8。在將設置了饋電輻射元件7、8的基體6固定的安裝基板1上,設置具有公共饋電點5的短截線4,同時將各饋電輻射元件7、8的饋電電極9、10與短截線4的各匹配點連接,對每個饋電輻射元件7、8進行阻抗匹配。本發明的天線裝置解決了當從公共饋電點對多個饋電輻射元件進行饋電時、不能對每個饋電輻射元件得到最佳阻抗匹配的問題。
文檔編號H01Q5/00GK1380721SQ0210550
公開日2002年11月20日 申請日期2002年4月10日 優先權日2001年4月10日
發明者尾仲健吾, 南云正二, 石原尚, 佐藤仁, 宮田明, 川端一也 申請人:株式會社村田制作所