天線裝置及使用該天線裝置的無線通信設備的制作方法

專利名稱：天線裝置及使用該天線裝置的無線通信設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種天線裝置，特別是涉及能夠對應多個波段(收發 波段)的天線裝置及使用該天線裝置的無線通信設備。
背景技術：
以往作為裝配在移動電話、移動信息終端等無線通信設備中的天 線裝置的例子，例如專利文獻1所公開的天線裝置將由電介質材料或 磁性材料構成的芯片天線安裝在基板上，在該芯片天線上連接由磷青 銅構成的增設導體。該天線裝置將芯片天線直接安裝在基板上，從而 提高芯片天線的機械可靠性，并且將增設導體的一端連接在芯片天線 的上部，從而增大電體積，提高單波段的增益。
專利文獻l:日本專利特開2005-73024號公報

發明內容
近年來，移動電話等無線通信設備快速得到普及，使用于通信上 的波段也增多。特別是，最近的移動電話被稱為雙頻方式、三頻方式、 四頻方式等，將多個波段(收發波段)配備在一個移動電話設備中的 例子較多。在這種情況下，作為構成移動電話等的內置天線電路的天 線裝置，上述能夠對應多個波段(收發波段)的天線裝置的研發日益 緊迫。上述天線電路根據移動電話等無線通信設備的進一步小型化和 多波段化要求，與天線部件的增加趨勢無關地，不僅需要實現高性能 和小型化，還需要具備機械可靠性。例如，需要即使設備摔落或略微 粗暴地使用時也不產生損壞等的天線裝置。在上述專利文獻1所記載 的天線裝置中具備金屬制的增設導體，但是該金屬導體不可以因外力 等而脫落或破損。另外，專利文獻1中記載的天線裝置中雖然設有金屬導體，但其是單波段的天線裝置，不能對應多個波段(收發波段)。
本發明是鑒于上述各種課題而研發的，目的在于實現一種節省空 間的天線裝置，能夠實現寬波段(多個波段)化，能夠在各波段內保 持良好的增益和垂直偏振波的無指向性，并且提高天線裝置機械結構 的可靠性。
本發明的一種天線裝置包括導體天線，形成為大致U字狀，在 一端側具有供電部，另一端側為開放端，該導體天線具有折彎部；基 體，由絕緣材料構成；以及基板，搭載所述導體天線和所述基體，所 述導體天線的一端側和另一端側的導體表面彼此成大致直角，所述基 體被固定在所述基板上，在所述導體天線上，所述導體天線的至少一 端側固定在所述基體上，所述折彎部固定在所述基板上。在此，所述 導體天線的一端側也可以還固定在所述基板上。
根據上述結構，通過使導體天線的一端側和另一端側的開放端靠 近介電材料或磁性材料等絕緣基體而組合，能夠保持寬波段(多個波 段)化、良好的增益及垂直偏振波的無指向性。此時，通過使U字形 導體天線的一端側和另一端側的導體面彼此成大致直角，能夠確保導 體天線的放射面積的情況下減小高度而實現小型化。并且，由于與基 板的接地部分保持一定距離，并形成與接地部分成直角的面，因此電 容耦合產生面減小，不必要的電容耦合減少，能夠更有利于提高增益 和寬波段化。并且，導體天線具有折彎部而形成為大致U字形，由于 導體是比較長的平板狀，因此自身的剛性不夠充分。因此，通過還將 其支撐固定在除了基體以外的基板側，能夠分散負荷，提高機械強度， 從而提高可靠性。另外，本發明的導體天線可以不是U字形，只要具 有折彎部即可。例如，也可以是設有多個折彎部的E字形等。將上述
形狀統稱為大致u字形。
在本發明中，關于基板和導體天線的支撐固定，優選在所述導體天線上設置有用于固定在基板上的卡定部，在所述基板上形成有與所 述卡定部對應的凹口部，并在平面彼此間將兩者接合固定。
并且，優選在所述導體天線上設置有用于固定在所述基板上的突 起部，在所述基板上形成有與所述突起部對應的孔部，并將兩者嵌入 而接合固定。另外，還可以組合上述固定結構。
本發明的天線裝置也可以構成為，在所述天線導體上，一端側由 例如利用金屬薄板構成的板狀導體構成，另一端側由形成在基板背面
的、例如利用金屬箔構成的導體圖案(Pattern)構成，所述一端側的板 狀導體的折彎部附近的端部卡定在設置于基板上的孔部或凹口部，且 與所述另一端側的導體圖案接合，并且該導體天線固定在基板上。
根據上述結構，將一端側的板狀導體支撐固定在基體及/或基板 上，并且在另一端側連接金屬導體圖案。從而能夠形成大致U字形的 導體天線，并且將天線導體組裝固定在基板上。在此，設置在基板上 的孔部還用作通孔，通過焊接同時進行電連接和機械固定。并且，利 用印刷裝置等在基板的背面設置另一端側的導體圖案，因此能夠與基 板的厚度相應地減少電容耦合成分，擴大波段寬幅。
本發明的天線裝置也可以構成為，所述導體天線的一端側和另一 端側經由所述基體而靠近配置，所述導體天線另一端部的開放端和所 述基體接合而支撐固定在所述基板及基體上。
根據上述結構，由于在U字形導體天線的電場強度高的開放端位 置配置基體，因此能夠在各波段內實現寬波段化，并保持良好的增益 和垂直偏振波的無指向性。并且，除了導體天線的一端部和折彎部之 外，另一端部也連接在基體上，從而由基板和基體在3點進行支撐固 定，因此能夠得到穩定的固定狀態。此時，所述導體天線的一端側的 供電部和另一端側的開放端能夠通過焊接與形成在基體上的導體圖案直接連接并供電。并且，也可以利用粘結劑牢固地固定。
另外，本發明的天線裝置也可以構成為，所述基體固定在所述基 板上，所述導體天線另一端部的開放端和所述基體在分離的狀態下分 別單獨固定在所述基板上。此時，能夠使天線裝置構成為，在所述基 板上設有第I導體圖案，在所述基體上形成有第2導體圖案，所述第2 導體圖案和所述導體天線另一端部的開放端經由所述第1導體圖案連
接，在所述基體上形成有第3導體圖案，在所述基板上設有第4導體 圖案，經由所述第3導體圖案及所述第4導體圖案向所述導體天線的 供電部供電。
根據該結構，由于與上述的結構不同，將基體和導體天線在彼此 分離的狀態下固定，因此即使基體和導體天線的任一個受到外力等， 上述外力也不會彼此傳遞到其他部件，因此能夠互不影響地固定在基 板上。
在本發明的天線裝置中，優選在所述基體及/或基板上形成有收發 頻率調整用的導體圖案。該收發頻率調整用的導體圖案也可以形成在 所述基板上固定有所述基體的面的背面。并且，導體圖案也可以設置 在所述導體天線的一端側附近。
根據上述結構，能夠容易切除該導體圖案，從而能夠進行例如 GSM波段的調整。并且，也可以設置在所述導體天線的所述折彎部附 近。在這種情況下，通過切除該導體圖案，能夠進行例如 DCS/PCS/UTMS波段的調整。如上所述，僅通過切除導體圖案就能夠 進行收發頻率的調整，因此組裝天線裝置之后，能夠容易進行頻率調 整。
并且，優選所述基板為與主基板連接的副基板。根據上述結構， 能夠與主基板部獨立地進行天線裝置的組裝生產，因此容易進行工序管理，提高作業效率。
另外，也可以在所述副基板上搭載有電纜連接器，所述基體搭載 在所述副基板上的長度方向上所述電纜連接器一側的端部。從而，在 本發明的天線裝置中，基體設置在供電側的端部，因此基板上的導體 天線的形狀不受基體形狀的制約。
另外，本發明的特征在于，將具有上述結構的天線裝置內置于無 線通信設備中。從而，能夠節省無線通信設備的內置天線電路的空間， 能夠增加無線通信設備框體內天線裝置的配置(布局)自由度，并實 現該無線通信設備的小型化。
根據本發明，能夠實現小型的天線裝置，能夠實現寬波段(多個 波段)化，能夠在各波段內保持良好的增益和垂直偏振波的無指向性， 并且機械強度和可靠性優異。因此，在移動電話等無線通信設備中使 用該天線裝置時，能夠節省內置天線電路的空間，并且該無線通信設 備框體內的天線裝置的配置(布局)自由度也增加，容易實現該無線
通信設備的小型化。并且，由于容易調整收發頻率，因此能夠根據使 用天線裝置的設備更簡單地進行調整。而且，能夠提高移動電話等無 線通信設備的可靠性。


圖1是表示本發明第一實施方式的天線裝置的基本結構的圖。 圖2是圖1所示的天線裝置的等效電路圖。 圖3是表示圖1所示天線裝置的詳細結構的圖。 圖4是表示圖1所示天線裝置的組裝順序的圖。 圖5是用于說明圖1所示天線裝置的收發頻率調整方法的圖。 圖6是表示圖1所示的天線裝置在GSM波段中的天線特性的圖。 圖7是表示圖1所示的天線裝置在DCS-UMTS波段中的天線特性 的圖。圖8是表示圖1所示的天線裝置在GSM波段中的天線增益指向特 性的其他圖。
圖9是表示圖1所示的天線裝置在DCS波段中的天線增益指向特 性的其他圖。
圖10是表示圖1所示的天線裝置在PCS波段中的天線增益指向 特性的其他圖。
圖ll是表示圖1所示的天線裝置在UMTS波段中的天線特性的其 他圖。
圖12是表示本發明第二實施方式的天線裝置的基本結構的圖。
圖13是表示圖12所示天線裝置的組裝順序的圖。
圖14是表示本發明第三實施方式的天線裝置的基本結構的圖。
圖15是表示圖14所示天線裝置的組裝順序的圖。
圖16是表示本發明第四實施方式的天線裝置的基本結構的圖。
圖17是表示圖16所示天線裝置的組裝順序的圖。
圖18是表示本發明第五實施方式的天線裝置的基本結構的圖。
圖19是表示圖18所示天線裝置的組裝順序的圖。
圖20是表示本發明的第六實施方式的圖。
標號說明
100、 200、 300、 400、 500、 600:天線裝置
110、 410、 610:基體
111、 112:天線固定用電極
120、 210、 320、 420、 520:導體天線
121、 221、 321、 421、 521: —端側的導體
122、 222、 322、 422、 522:另一端側的導體
121a、 122a、 221a、 222a、 321a、 322a、 421a、 422a、 521a、 522a:
端部
121aa、 221aa、 221ab、 224aa、 321aa、 321ab、 324aa、 424aa、 521aa:
突出部
124aa、 324aa、 524aa:卡定部123、 223、 323、 423:空間
124、 224、 324、 524:折彎部
124a、 224a、 324a、 524a:第一折彎部
124b、 224b、 324b:第二折彎部
130、 241、 341、 530:導體線路
131:電纜連接器
140、 440、 540:副基板
140a、 140b:安裝部
141:同軸電纜
141a、 141b:連接部
142a、 142b、 242aa、 242ab、 242b、 342aa、 342ab、 342b、 542a、542b:凹口部
150、 250、 350:主基板
151、 251、 351:供電端口
221aa、 221ab、 224aa、 321aa、 321ab、 324aa:扣合突起部
240、 340:搭載區域
243、 343、 643:收發頻率調整用圖案
443:導體圖案
543:固定孔
533:接合用線路(第一導體圖案)
511:天線電極(第二導體圖案)512:供電側電極(第三導體圖案)
532:供電用線路(第四導體圖案)
具體實施例方式
參照

本發明的實施方式。另外，以下說明的實施方式并不限定權利要求書范圍中的發明，另外實施方式中說明的特征的組合并不都是實現本發明所必須的。
參照附圖詳細說明本發明實施方式的天線裝置。首先，參照圖1至圖4說明本發明的第一實施方式。圖1是表示本發明第一實施方式的天線裝置的基本結構的圖，圖2是其等效電路圖，圖3是表示第一實施方式的天線裝置的詳細結構的圖。圖4是用于說明第一實施方式
的天線裝置的組裝狀態的圖。
天線裝置100包括基體110、導體天線120、導體線路130、及電纜連接器131等，上述部件安裝在副基板140上。在該副基板140上，在副基板長度方向的兩端部設有安裝部140a、 140b，在安裝部140a —側安裝有電纜連接器131。
并且，在與該副基板140分離的位置具有主基板150。該主基板150由玻璃環氧樹脂等形成，構成作為后述本發明的一個實施方式即無線通信設備的移動電話中內置的印刷電路基板(PCB: Printed CircuitBoard)。在該主基板150上設有供電端口 151，在供電端口 151和電纜連接器131之間設有同軸電纜141。在同軸電纜141上設有連接部141a、 141b，通過在供電端口 151上連接同軸電纜141的連接部Mlb，并在電纜連接器131上連接同軸電纜141的連接部141a，從而從供電端口 151電連接至導體線路130，經由上述導電部件向導體天線120供電。
基體110由絕緣材料中例如介電材料或磁性材料的至少一種形成為長方體，并直接固定在副基板HO上，并且分別在基體上表面設有天線固定用電極lll，在基體的一個側面設有天線固定用電極112。并且，從后述導體天線120的一端側導體121的端部121a到另一端側導體122的端部122a之間整體接合。因此，相對的導體121、 122的端部121a、 122a經由基體110電容耦合，即在電感Lan和Lbn之間存在電容器Cd。另外，另一端側導體122的端部122a未必需要接合在基體上，只要靠近端部121a配置即可。
基體110由含有電介質材料例如氧化鋁、二氧化硅、鎂等的在高
11頻段低損耗的陶瓷制成。在使用介電材料時，介電常數和介電損耗對天線特性有較大影響。另外，第一實施方式的基體110的制作尺寸為5.5mmx3mmx2mm。
或者，除了介電材料之外，還可以使用磁性材料來制造。在這種情況下，作為材質可以使用被稱為平面型(7'，一*)的Z型、Y型等六方晶鐵素體、包含上述鐵素體材料的復合材料等，但優選鐵素體的燒結體，特別優選使用Y型鐵素體。鐵素體燒結體的體積電阻率高，有利于實現與導體絕緣。如果使用體積電阻率高的鐵素體燒結體，則在與導體之間不需要絕緣被覆。Y型鐵素體直到lGHz以上的高頻維持磁導率，在直到lGHz的頻率波段中磁損耗小。Y型鐵素體燒結體不限于Y型鐵素體單相，也可以包含Z型、W型等其他相。形狀和尺寸也可以與介電材料同樣形成為長方體，例如與電介質材料同樣制作成5. 5mmx 3mmx 2mm 。
并且，基體110的天線固定用電極111、 112在與導體天線120接合的面上對電極進行絲網印刷而形成，也可以通過焊接與導體天線120接合，也可以為了接合得更牢固而同時使用粘結劑。
導體天線120由金屬板形成為大致U字形，并且在折彎部124彎曲，以使相對的圖示下方一端側導體121的平面和圖示上方另一端側導體122的平面成大致直角。并且， 一端側的導體121的端部121a成為供電側，連接到供電端口 151，另一端側的導體122的端部122a成為開放端側，與基體120的天線固定用電極111的一部分連接。在此供電側可以不是端部121a，也可以是端部122a—側。在以下實施方式中也相同。在這種情況下，端部122a經由天線固定用電極111連接到供電端口 151，另一端側導體122的端部121a成為開放端側。另外，一端側的導體121和另一端側的122之間分離，形成帶狀的空間123。并且，導體天線120彎曲端部122a的一部分，以便能夠在固定時將另一端側的導體122配置成從副基板140觀察時以與基體110分離的距離平行或大致平行于副基板140。
折彎部124包括第一折彎部124a和第二折彎部124b，第一折彎部124a與一端側的導體121具有同一平面，并向另一端側導體122方向成直角地延伸，第二折彎部與另一端側的導體122具有同一平面，并向一端側導體121的方向成直角地延伸，兩個折彎部124a、 124b延伸而接合成在接觸的位置形成直角。這樣，導體天線120的一端側導體面和另一端側導體面彼此成大致直角，并且將端部121a與基體110的天線固定用電極112接合，將另一個端部122a與天線固定用電極111接合(但是，端部122a的接合不是必須的)。因此，導體天線中一端側的導體121位于從主基板150的接地部分遠離的位置，并且形成為與接地部分成直角的導體面，因此電容耦合面減小，能夠減少不必要的電容耦合，其結果能夠擴大波段寬幅。
導體121、 122經由空間123電容耦合，即在電感Lal和Lbl、 La2
和Lb2、......、Lan禾口 Lbn之間，存在電容器Cal、 Ca2、......、 Ca(n-l)。
因此，該空間123至少是能夠形成電容耦合的程度的間隔。另外，在導體121、 122和接地部分之間存在電容器Cbl、 Cb2、 Cb3、……、Cbn、Cb (n+l)。使用例如由磷青銅、銅、42鎳等構成的金屬板制作該導體天線120，但為了減小電阻值而增大作為天線的增益且減小損耗，也可以在表面實施鍍金或鍍銀。
通過將安裝部141a、 140b螺合固定在未圖示的框體上而固定副基板140，安裝部140a與框體的接地部分連接而導通。并且，在副基板140上的安裝部140a—側，安裝有導體線路130、電纜連接器131。并且，如上所述，在該副基板140上搭載有基體110和導體天線120。
該天線裝置100具有各不相同的收發頻率波段，具體地，導體天線120的(折彎)全長(GSM波段的1/4波長)具有GSM波段(卯OMHz波段)作為收發頻率波段，導體天線120的一半長度(DCS波段和PCS波段的大致1/4波長)具有DCS波段(1700MHz波段)及PCS波段 (1800MHz波段)、以及UMTS波段(2200MHz波段)作為收發頻率 波段，從而實現四頻方式的天線裝置100。這樣，導體天線120的全長 (GSM波段的1/4波長)具有最低的頻率波段GSM波段作為其收發頻 率波段。導體天線120的一半長度(DCS波段和PCS波段的大致1/4 波長)具有DCS波段和PCS波段這兩個不同但接近的頻率波段作為其 收發頻率波段。并且，包括導體天線120的一端側導體121的端部121a 和另一端側導體122的端部122a的基體110部分具有比DCS波段/PCS 波段高的頻率波段即UMTS波段作為其收發頻率波段。
另外，使用由厚度為0.3mm的磷青銅等構成的金屬板制作第一實 施方式的導體天線120，并且為了減小電阻值而增大作為天線的增益且 減小損耗，在表面施加鍍金等。 一端側導體121的寬度和另一端側導 體122的寬度合越大放射效率越高，能夠形成為寬波段，但如果寬幅 過大，則與接地部分的相對面積增大，實際距離變近，反而降低波段 寬幅BW和增益。因此，優選在不引起波段寬幅BW的窄波段化及增 益降低的范圍內調整導體寬度。例如，在此一端側導體121的寬度比 另一端側導體122的寬度窄，從而能夠提高GSM波段(900MHz)等 低頻側的增益。另一方面，在提高DCS波段(nOOMHz波段)、PCS 波段(1800MHz波段)、UMTS波段(2200MHz波段)等高頻側的增 益時，只要使一端側導體121的寬度比另一端側導體122的寬度寬即 可。這樣，以在低頻側和高頻側不產生增益偏差的方式確定一端側導 體121和另一端側導體122的寬度。
下面，參照圖4說明導體天線的固定結構。
在組裝天線裝置100時，首先經由形成在接合面上的導體箔，通 過焊接將基體110直接固定在副基板140上。在該副基板140上設有 用于固定導體天線120的天線固定部即凹口部142a和142b。另外，導 體天線120的端部121a形成為與凹口部142a扣合的突起部121aa。并
14且，在導體121的第一折彎部124a的下端側形成與所述基板一側的凹 口部142b扣合的卡定部124aa。
并且，從圖示的前方側，將導體天線120的突起部121aa和卡定 部124aa—起插入凹口部142a、 142b中，從而導體天線120安裝到副 基板140上。并且，通過焊接將導體天線120的突起部121aa和卡定部 124aa分別接合在凹口部142a、 142b，導體天線120的一端側和折彎部 被固定到副基板上。另外，在本實施例中，通過焊接將另一端側導體 的端部122a接合在已固定的基體110的天線固定用電極111上，從而 牢固地固定在副基板140上。另外，突起部121aa在與凹口部142a接 合時，處于與基體110的天線固定用電極112及導體線路130接觸并 接合的狀態。
這樣，在第一實施方式的天線裝置100中，導體天線120除了與 基體110接合之外，突起部21aa及卡定部124aa部分固定在副基板 140上，從而在副基板140上形成三點支撐。并且，在本實施例中，由 于導體天線120的端部122a固定在基體IIO上，因此導體天線120的 負荷作用于基體IIO。此時，由于導體天線120的另外兩點固定在副基 板140上，因此可以將該導體天線120的另一端側導體122理解為以 折彎部124側為固定端、以端部122a為自由端的懸臂梁。此時，由于 端部122a從另一端側導體122向基體IIO—側彎曲，因此作用在該基 體IIO上的負荷成為將基體110向下方向即副基板140方向按壓的力。 從而，在第一實施方式的天線裝置100中，基體110和導體天線120 被穩定且牢固地固定而難以脫落，機械可靠性提高。
并且，如圖5所示，在第一實施方式的天線裝置100中，基體110 的天線固定用電極lll僅在一部分與導體天線120的端部122a接合。 因此，如圖5中的虛線所示，即使在基體110固定于副基板140上的 狀態下，也能夠進行切除形成在基體110上的天線固定用電極111的 一部分等加工。從而，僅通過切除該天線固定用電極111，也能夠進行天線裝置100的、特別是GSM波段的收發頻率調整。
下面，參照圖6至圖ll說明第一實施方式的天線裝置100的性能。 圖6是表示天線裝置100在GSM波段的天線特性的圖，圖7是表示天 線裝置100在DCS-UMTS波段的天線特性的圖。并且，圖8至圖11 是表示天線裝置100分別在GSM、 DCS、 PCS、 UMTS波段中的發送 波段和接收波段的中心頻率的增益指向性的圖。
圖6 (a) 、 (b) 、 (c)分別利用曲線表示第一實施方式的天線 裝置在GSM波段的天線特性中天線的立體指向性，上述曲線以3維的 XYZ軸作為基準，在XY面、YZ面、ZX面的剖面上，以2維方式從 中心點分布天線的指向性。也就是說，圖6 (a)所示的E2-面表示XY 面，圖6 (b)所示的El-面表示YZ面，圖6 (c)所示的H-面表示ZX 面。在上述附圖中，從中心點分布的曲線從中心點在徑向上越大，表 示指向性及增益越高，從中心點在徑向上分布越均勻而接近(正)圓， 表示沒有指向性及增益的下降而均勻。其中，例如作為搭載于移動電 話終端的天線，圖6 (c)所示ZX面的天線指向性很重要，優選在該 ZX面中增益最大，且得到均勻的增益、指向性。這表示在與上述副基 板140的表面正交的方向上能否得到均勻的增益、指向性。
艮P，表示相對于副基板140在其圓周方向上能夠得到什么程度的 均勻的增益、指向性。在移動電話終端中，由于沿著薄而長的終端設 備框體的長度方向配置副基板140及與該副基板140連接的主基板 150，因此相對于終端設備框體的圓周方向能夠得到什么程度的均勻的 增益、指向性變得很重要。這樣，如果能夠相對于終端設備框體的圓 周方向得到均勻的增益、指向性，則容易根據框體內金屬部位的配置 情況控制指向性，因此上述ZX面的垂直偏振波的指向性均勻化(無指 向性)很重要。因此，優選該ZX面中表示垂直偏振波指向性的曲線從 中心點在徑向上均勻分布而接近(正)圓。在圖6 (c)所示ZX面的 數據中，表示垂直偏振波指向性的垂直偏振曲線表示在0.00附近均勻的圓(正圓)，未發現圖中的X即橫軸方向上的增益下降，可知得到 了均勻的指向性及增益。
圖7(a)、 (b) 、 (c)與圖6(a)、 (b)、 (c)同樣立體(3 維)地表示第一實施方式的天線裝置100在DCS-UMTS波段中的天線 特性中天線的指向性。在本實施例的天線裝置11中，在圖7 (c)所示 ZX面的天線指向性數據中，表示垂直偏振波指向性的垂直偏振曲線表 示大致圓形，增益下降小，可知得到了實際使用所需的足夠的指向性 及增益。
圖8表示第一實施方式的天線裝置100的指向性增益中GSM波段 中的發送波段和接收波段的中心頻率的增益指向性。在此，圖8 (a)、 (b) 、 (c)表示在GSM-Tx (GSM波段的發送波段的中心頻率)下 E2-面、El-面、H-面中的各指向性增益，圖8 (d) 、 (e) 、 (f)表 示在GSM-Rx (GSM波段的接收波段的中心頻率)下E2-面、El-面、 H-面中的各指向性增益。另外，在第一實施方式中，GSM的發送波段 的中心頻率為S95.5MHz，接收波段的中心頻率為940.5MHz。
在圖8 (c) 、 (f)所示的H-面的數據中，表示垂直偏振波指向 性的垂直偏振曲線表示在0.00附近均勻的圓(正圓)，未發現圖中的 X即縱軸方向上的增益下降。也就是說，可知在該天線裝置IOO中，在 GSM波段中的發送波段及接收波段均得到了均勻的指向性及增益。
圖9表示第一實施方式的天線裝置100的指向性增益中DCS波段 中的發送波段和接收波段的中心頻率的增益指向性。在此，圖9 (a)、 (b) 、 (c)表示在DCS-Tx (DCS波段的發送波段的中心頻率)下 E2-面、El-面、H-面中的各指向性增益，圖9 (d) 、 (e) 、 (f)表 示在DCS-Rx (DCS波段的接收波段的中心頻率)下E2-面、El-面、 H-面中的各指向性增益。另外，在第一實施方式中，DCS的發送波段 的中心頻率為1747.5MHz，接收波段的中心頻率為1842.5MHz。
17在圖9 (C) 、(f)所示的H-面的數據中，表示垂直偏振波指向
性的垂直偏振曲線在局部存在零點(Null point)，但是表示水平偏振
波指向性的水平偏振曲線彌補該點。因此，兩者的結合表示大致圓形，
圖中的X即縱軸方向上的增益下降也小。也就是說，可知在該天線裝 置100中，在DCS波段中的發送波段和接收波段均得到了實際使用所 需的足夠的指向性及增益。
圖10表示第一實施方式的天線裝置100的指向性增益中PCS波 段中的發送波段和接收波段的中心頻率的增益指向性。在此，圖10(a)、 (b) 、 (c)表示在PCS-Tx (PCS波段的發送波段的中心頻率)下E2-面、El-面、H-面中的各指向性增益，圖10 (d) 、 (e) 、 (f)表示 在PCS-Rx (PCS波段的接收波段的中心頻率)下E2-面、El-面、H-面中的各指向性增益。另外，在第一實施方式中，PCS的發送波段的 中心頻率為1880MHz，接收波段的中心頻率為1960MHz。
在圖10 (c) 、 (f)所示的H-面的數據中，表示垂直偏振波指向 性的垂直偏振曲線在局部存在零點，但是表示水平偏振波指向性的水 平偏振曲線彌補該點。因此，兩者的結合表示大致圓形，圖中的X即 縱軸方向上的增益下降也小。也就是說，可知在該天線裝置100中， 在PCS波段中的發送波段和接收波段均得到了實際使用所需的足夠的 指向性及增益。
圖11表示第一實施方式的天線裝置100的指向性增益中UMTS 波段中的發送波段和接收波段的中心頻率的增益指向性。在此，圖11
(a) 、 (b) 、 (c)表示在UMTS-Tx (UMTS波段的發送波段的中心 頻率)下E2-面、El-面、H-面中的各指向性增益，圖11 (d) 、 (e)、
(f)表示在UMTS-Rx(UMTS波段的接收波段的中心頻率)下E2-面、 El-面、H-面中的各指向性增益。另外，在第一實施方式中，UMTS的 發送波段的中心頻率為1950MHz，接收波段的中心頻率為2140MHz。在圖11 (C) 、 (f)所示的H-面的數據中，表示垂直偏振波指向 性的垂直偏振曲線表示大致圓形，圖中的X即縱軸方向上的增益下降
也小。也就是說，可知在該天線裝置100中，在UMTS波段中的發送
波段和接收波段均得到了實際使用所需的足夠的指向性及增益。
根據上述安裝結構，由于能夠確保基體110及導體天線120與主 基板150的接地部分的距離，因此能夠由基體110及導體天線120得 到上述的寬波段、高增益的天線。
下面，參照圖12、圖13說明本發明的第二實施方式。
圖12是表示本發明第二實施方式的天線裝置基本結構的圖，圖13 是表示第二實施方式的天線裝置的組裝狀態的圖。另外，對本發明的 第二實施方式和第一實施方式的相同部分標以相同的參照標號，省略 其說明。
天線裝置200包括基體110、導體天線220、及導體線路230等， 上述部件安裝在設置于主基板250上的搭載區域240。該主基板250由 與第一實施方式的主基板150相同的材質形成，并設有供電端口 251 和導體線路241。并且，從該供電端口251電連接有導體線路241和天 線固定用電極112，并經由上述導電部件向導體天線220供電。
導體天線220由金屬制(厚度為0.3mm的磷青銅)的薄板材形成 為大致U字形，并且在折彎部224彎曲，以使相對的圖示下方的一端 側導體221的平面和圖示上方的另一端側導體220的平面成大致直角。 并且， 一端側導體221的端部221a為供電側，連接到供電端口251， 另一端側導體222的端部222a為開放端側，與基體220的天線固定用 電極lll的一部分連接。并且，導體221、 222之間分離，形成帶狀的 空間223。并且，導體天線220形成為在固定時能夠將導體222配置成從安裝區域240觀察時以與基體110大致相同的距離平行于安裝區域
240。
折彎部224大致包括第一折彎部224a和第二折彎部224b。第一折 彎部224a與導體221具有同一平面，并向導體222方向成直角地延伸， 第二折彎部與另一端側的導體222具有同一平面，并向一端側的導體 221方向成直角地延伸，兩個折彎部224a、 224b延伸而接合成在會合 的位置形成直角。在第一實施方式中，通過該折彎部224的形狀，能 夠將導體天線220的端部221a從基體210迂回而與固定用電極112接 合，將端部222a與天線固定用電極lll接合。
圖13用于說明第二實施方式的天線裝置200的組裝狀態的圖。在 組裝天線裝置200時，首先將基體110直接固定在安裝區域240上， 并固定導體天線220。在該安裝區域240上設有由通孔構成的天線固定 孔242aa、 242ab、 242b，用于固定導體天線220。并且，在導體天線 220的端部221a的前端部設有與所述固定孔242aa、 242ab扣合的突起 部221aa、 221ab。并且，在固定孔242b,在導體天線220的一端側導 體221和第一折彎部224a折彎的部分即圖示下端側設有突起部224aa。
并且，從圖示上方側，將導體天線220的突起部221aa、 221ab、 224aa —起插入固定孔242aa、 242ab、 242b中，從而導體天線220安 裝到安裝區域240。并且，通過焊接將導體天線220的突起部221aa、 221ab、 242aa分別接合在固定孔242aa、 242ab、 242b，并通過焊接將 端部222a接合在已固定的基體110的天線固定用電極111上，從而導 體天線220被固定在安裝區域240上。另外，突起部221aa在與固定孔 242aa接合時，處于與基體110的天線固定用電極112及導體線路241 接觸并接合的狀態。
這樣，在第二實施方式的天線裝置200中，導體天線220在安裝 區域240上除了將一端側接合在基體上之外，在突起部221aa、 221ab、
20224aa和端部222a的4個點進行固定，從而在安裝區域240上形成4 點支撐。
另外，由于導體天線220的端部222a固定在直接固定于安裝區域 240上的基體110上，因此導體天線220的負荷作用于該基體110。此 時，導體天線220的突起部224aa固定支撐在安裝區域240上，導體 222被固定成相對于安裝區域240分離與從安裝區域240到天線固定用 電極111的距離大致相同的距離，并與安裝區域240平行。因此，可 以將另 一端側的導體222理解為由基體110和突起部224aa支撐的兩端 支撐梁，從另一端側的導體222對基體110向剝離基體110的方向作 用的負荷被突起部224aa分散，從而減輕至約一半。
另外，在第二實施方式的天線裝置200中，在安裝區域240上搭 載有基體IIO等的面的背面，設有收發頻率調整用圖案243 (利用虛線 表示)。該收發頻率調整用圖案243經由天線固定部242b連接到突起 部224aa，通過進行切除該收發頻率調整用圖案243的一部分等加工， 也能夠進行天線裝置200的、特別是DCS/PCS/UMTS波段中的收發頻 率調整。
因此，即使是上述結構，也能夠得到與第一實施方式的天線裝置 IOO相同的作用、效果。
接著，參照圖14、圖15說明本發明的第三實施方式。圖14是表 示本發明第三實施方式的天線裝置基本結構的圖，圖15是表示第三實 施方式的天線裝置的組裝狀態的圖。另外，對本發明的第三實施方式 和第一、第二實施方式的相同部分標以相同的參照標號，并省略其說 明。
天線裝置300包括基體110、導體天線320、及導體線路341等， 上述部件安裝在設置于主基板350上的搭載區域340。該主基板350由與第一實施方式的主基板150相同的材質形成，并設有供電端口 351
和供電線341，從該供電端口 351經由導體線路341向導體天線320供 電。
圖15是用于說明第三實施方式的天線裝置300的組裝狀態的圖。 在天線裝置300中，在安裝區域340上設有用于固定導體天線320的 凹口部342aa、 342ab、 342b。并且，在導體天線320的端部321a的前 端設有與所述凹口部342aa、 342ab扣合的突起部321aa、 321ab。并且， 在凹口部342b，在導體天線320的一端側導體321和第一折彎部324a 折彎的部分即圖示下端側設有突起部324aa。
凹口部342aa、 342ab、 342b形成為凹口，僅通過使突起部321aa、 321ab、324a與該凹口扣合，就能夠安裝該天線裝置300的導體天線320， 因此能夠從圖示前方側或圖示上方側插入而安裝。也就是說，在天線 裝置300中，可以選擇安裝導體天線320的方向，能夠從容易安裝的 方向進行安裝。并且，固定為與第二實施方式相同的狀態。
并且，在第三實施方式的天線裝置300中，在安裝區域340上搭 載有基體IIO等的面的背面，設有收發頻率調整用圖案343。該收發頻 率調整用圖案343經由凹口部342aa、342ab連接到突起部321aa、321ab, 通過進行切除該收發頻率調整用圖案343的一部分等加工，也能夠進 行天線裝置300的、特別是GSM波段中的收發頻率調整。
因此，即使是上述結構，也能夠實現與第一實施方式的天線裝置 IOO相同的作用、效果。
下面，參照圖16、圖17說明本發明的第四實施方式。圖16是表 示本發明第四實施方式的天線裝置基本結構的圖，圖n是表示第四實 施方式的天線裝置的組裝狀態的圖。另外，對本發明的第四實施方式 和上述實施方式中相同的部分標以相同的參照標號，并省略其說明。
22天線裝置400包括基體110、導體天線420、及導體圖案443等， 上述部件安裝在副基板440上。副基板440可以與第一實施方式的副 基板140相同，在此省略導體線路、電纜連接器、及兩端部的安裝部。 并且，主基板也可以使用與上述實施方式相同的材質和結構的主基板， 從主基板一側的供電端口電連接至副基板一側的導體線路，經由上述 導電部件向導體天線420供電。
在該實施方式中，導體天線420包括 一端側的導體421，由金屬 制(厚度為0.3mm的磷青銅)的薄板材形成；和另一端側的導體422， 由在副基板的背面對金屬箔(銅)進行印刷等而形成的導體圖案443 (利用單點劃線表示)形成，并且連接一端側導體421的折彎部424 和導體圖案443形成為大致U字形的導體天線。此時， 一端側導體421 的平面和另一端側導體422的平面成大致直角， 一端側導體421的端 部421a為供電側，并連接到供電端口 (未圖示)，另一端側的導體圖 案443的端部422a為開放端側。并且，導體421、 422之間經由副基板 而分離，在其之間形成帶狀的空間423。另外，也可以將該空間423設 計得較大，在一端側導體421的前端突起部421aa上設置折彎部，設計 成構成在該空間內延伸的其他導體的實施方式等。
在組裝天線裝置400時，首先通過焊接等將基體110直接固定在 副基板440的預定位置。在副基板440的長度方向端部上設有由通孔 構成的天線固定孔442b，在與通孔固定孔442b相連的背面，通過印刷 等形成由銅箔等構成的導體圖案443。另一方面，導體天線420的端部 421a的前端部形成為突起部421aa，在另一端側折彎部的端部424a上 也形成有突起部424aa。因此，將一端側導體421的突起部424aa —起 插入固定孔442b中，在與導體圖案443連接的基礎上通過焊接接合。 此時或在此之后，將另一個突起部421aa和端部421a的一部分與基體 110的天線固定用電極112、 113連接，并通過焊接接合。導體天線420 的一端側導體421和另一端側導體422構成為大致U字形，導體天線420被安裝固定在基體110和副基板440這兩者上。另外，也可以在副 基板上設置用于插入一端側導體421的突起部421aa的固定孔，使一端 側的導體421也嵌入并固定在基板上。
即使是上述結構，也能夠得到與第一實施方式的天線裝置相同的 作用、效果。
下面，參照圖18、圖19說明本發明的第五實施方式。圖18是表 示本發明第五實施方式的天線裝置基本結構的圖，圖19是表示第五實 施方式的天線裝置的組裝狀態的圖。另外，對本發明的第五實施方式 和上述實施方式中相同的部分標以相同的參照標號，并省略其說明。
天線裝置500包括基體110、導體天線520、及導體線路530等， 上述部件安裝在副基板540上。與第一實施方式同樣地，該副基板540 位于與主基板(未圖示)分離的位置，并在長度方向的兩端部設置安 裝部140a、 140b，在安裝部140a—側安裝電纜連接器531，利用同軸 電纜141與分離的主基板連接。
在該實施方式中，從基體110上表面到基體110的一個側面設有 天線電極(第二導體圖案)511，在基體110的一個側面設有供電側電 極(第三導體圖案)512。并且，天線電極(第二導體圖案)511經由 接合用線路(第一導體圖案)533與后述導體天線520的另一端側導體 522的端部開放端522a接合，供電側電極(第三導體圖案)512經由供 電用線路(第四導體圖案)532與導體天線520的一端側導體521的端 部供電部521a接合。由此，在基體110上，在天線電極(第二導體圖 案)511、供電側電極(第三導體圖案)512之間間接地接合，上述天 線電極511、供電側電極512經由供電用線路(第四導體圖案)532、 接合用線路(第一導體圖案)533分別與導體天線520的一端側導體 521的端部供電部521a和另一端側導體522的端部522a連接，從而相 對的導體521、 522的端部側經由基體110電容耦合。與第一實施方式同樣地，導體天線520在折彎部524彎曲而形成 為大致U字形，以使一端側導體521的平面和另一端側導體522的平 面成大致直角。并且， 一端側導體521的端部521a為供電側，經由供 電用線路(第四導體圖案)532、供電側電極(第三導體圖案)512、 導體線路530、及電纜連接器531與供電端口連接。并且，另一端側導 體522的端部522a為開放端側，經由接合用線路(第一導體圖案)533 與基體100的天線電極(第二導體圖案)511接合。
在組裝天線裝置500時，首先通過焊接將基體110直接固定在副 基板540的預定位置，進而通過焊接將導體天線520以不與基體110 接觸的狀態固定在副基板540上。在該副基板540上設有用于固定導 體天線520的凹口部542a、 542b和固定孔543。 一端側導體521的端 部521a形成為與凹口部542a扣合的突起部521aa。凹口部542b與第 一折彎部524a下端側的卡定部524aa抵接。并且，另一端側導體522 的端部522a插入固定孔543中。
并且，通過將突起部521aa和卡定部524aa—起插入凹口部542a、 542b，將端部522a嵌入固定孔543中，導體天線120被安裝到副基板 540上。此時或在此之后，通過焊接將導體天線520的突起部521aa和 卡定部524aa分別接合在凹口部542a、542b上，并通過焊接將端部522a 接合在固定孔543上，從而導體天線520固定在副基板540上。另外， 突起部521aa在與凹口部542a接合時處于與供電線路532接觸的狀態， 同樣地導體522的端部522a在與固定孔543接合時處于與接合用線路 533接觸的狀態。
在第五實施方式的天線裝置500中，能夠得到與第一實施方式的 天線裝置相同的作用、效果。進而，由于基體110和導體天線520分 別固定在副基板540上，因此彼此不產生力學干擾。因此，施加在基 體110上的外力不會傳遞到導體天線520上，相反地施加在導體天線520上的外力不會傳遞到基體110上。并且，基體110直接固定在副基
板540上，導體天線520在突起部521aa、卡定部524aa及端部522a 這3點固定，從而在副基板540上形成3點支撐。另外，在該天線裝 置500中，由于能夠分別搭載基體110和導體天線520,因此能夠自由 地顛倒為容易搭載的順序。因此，組裝時也容易，還能夠提高生產效 率。
下面，參照圖20說明本發明的第六實施方式。圖20是表示本發 明第六實施方式的天線裝置的特征部分即基體的圖。另外，本發明第 六實施方式除了基體與第一 第五實施方式不同之外，具有大致相同 的結構。因此，對相同的部分標以相同的參照標號，并省略其說明。
在第六實施方式的天線裝置600中，在基體610上設有收發頻率 調整用圖案643。在此，在圖20 (a)中，從基體610的上表面到一個 側面設置收發頻率調整用圖案643，該收發頻率調整用圖案643從基體 610上表面的與導體天線另一端側的端部122a接合的一側，向上表面 另一端惻延伸，并在該另一端側向一個惻面一側折彎之后，向一個側 面的端部延伸。從而，在該基體610上盡可能長地設置收發頻率調整 用圖案643。
圖20 (b)表示不同的實施方式，在此從基體610'的上表面到一個 側面設置收發頻率調整用圖案643'。該收發頻率調整用圖案643'在基體 610'上表面的中央部向一個側面一側折彎之后，向一個側面上的另一端 側延伸。從而，在該基體610'上，收發頻率調整用圖案643'在兩個表面 上向相同的方向延伸。
并且，通過進行切除上述收發頻率調整用圖案643的一部分等加 工，能夠進行天線裝置600的、特別是GSM波段中的收發頻率調整。
如上所述，根據本實施方式的天線裝置，能夠實現節省空間的內置天線裝置，能夠實現包括GSM波段、DCS/PCS波段、及UMTS波 段的寬波段(四頻)化，能夠在各波段內保持良好的增益和垂直偏振 波的無指向性。并且，作為結構特長，例如通過在由形狀自由度高的 金屬板構成的大致U字形導體天線上，設置能夠使天線小型化的陶瓷 電介質或陶瓷磁體等絕緣性基體，能夠實現整體的小型化，并得到設 計的自由度。并且，通過在一張金屬板的導體天線上設置一個陶瓷電 介質或陶瓷磁體的基體，能夠對應多個波段，不需要按不同的波段分 別設置天線，因此還能夠節省空間。
并且，陶瓷電介質或者陶瓷磁體的基體并不是安裝在放射電極和 接地導體之間，而是設置在具有折彎部的金屬板導體天線的電極間電 場強度強的位置(金屬板的前端和供電部附近之間)，因此能夠實現 多頻化、寬波段化。并且，由于金屬板的導體天線與接地導體垂直或 垂直的部分較多，因此接地導體間的電容減小，能夠提高放射效率， 實現寬波段化。并且，作為功能特長，能夠確保僅由電介質構成的天 線的2倍的寬波段，能夠進一步提高增益。并且，通過設置陶瓷電介 質或陶瓷磁體的基體，能夠得到波長縮短的效果。特別是，通過使用 陶瓷電介質而增大介電常數，能夠減少來自其他波段的影響，防止指 向性紊亂和VSWR惡化。
并且，能夠使介電常數大于通常使用的金屬板天線或樹脂上粘貼 導體箔的天線，通過使陶瓷電介質小型化，能夠減小金屬板的導體天 線和接地部分間的有效電容，提高放射效率，實現寬波段化。并且， 由于金屬板的導體天線和噪聲源的有效距離也增大，因此能夠提高 S/N。此外，通過設置具有厚度和寬度的金屬板的導體天線，能夠提高 電波的放射效率。另外，能夠根據折彎金屬板的導體天線長度、陶瓷 電介質的介電常數、及配置位置，能夠控制多個共振頻率。當然，本 發明的大致U字形的天線即使不是金屬板，也能夠得到相同的效果， 但在金屬板的情況下，相比較而言具有形狀的自由度，能夠以低成本 構成，更有優勢。另外，在本實施方式的天線裝置中，將與直接固定在基板上的基 體接合的導體天線固定在基板上。因此，導體天線在基板上有多點支 撐，從而能夠分散作用在基體上的導體天線的負荷。并且，根據結構 還能夠從導體天線向基體施加將基體本身朝向基板按壓的負荷。從而， 由于導體天線在基板上有多點支撐，因此能夠保持穩定性地進行固定， 能夠使用更長的導體天線。另外，能夠減輕直接固定在基板上的基體 受到的、由所接合的導體天線產生的向剝離基體的方向作用的應力， 因此能夠保持穩定性地進行固定。因此，能夠防止天線裝置因基體的 剝離等而破損，能夠維持機械可靠性。
本實施方式中，從導體線路直接向導體天線供電，但本發明的實 施方式不限于此。例如，也可以在基體上設置導體圖案，將該導體圖 案與導體線路連接，并經由基體的導體圖案向導體天線的端部供電。 另外，在本發明的第一實施方式中，副基板固定在框體上，但是本發 明的副基板也可以固定在主基板上。
工業上的可利用性
本發明并不限于移動電話，也能夠作為GPS、無線LAN等各種無
線通信設備的天線而廣泛適用。
權利要求
1. 一種天線裝置，其特征在于，包括導體天線，形成為大致U字狀，在一端側具有供電部，另一端側為開放端，該導體天線具有折彎部；基體，由絕緣材料構成；以及基板，搭載所述導體天線和所述基體，所述導體天線的一端側和另一端側的導體表面彼此成大致直角，所述基體被固定在所述基板上，在所述導體天線上，所述導體天線的至少一端側固定在所述基體上，所述折彎部固定在所述基板上。
2. 根據權利要求l所述的天線裝置，其特征在于， 所述導體天線的一端側還固定在所述基板上。
3. 根據權利要求1或2所述的天線裝置，其特征在于， 在所述導體天線上設置有用于固定在所述基板上的卡定部，在所述基板上形成有與所述卡定部對應的凹口部。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 在所述導體天線上設置有用于固定在所述基板上的突起部，在所述基板上形成有與所述突起部對應的孔部。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 在所述導體天線上， 一端側由板狀導體構成，另一端側由形成在基板背面的導體圖案構成，所述一端側的板狀導體的折彎部附近的端 部卡定在設置于基板上的孔部或凹口部，且與所述另一端側的導體圖 案接合，并且該導體天線固定在基板上。
6. 根據權利要求1至4中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 所述導體天線的一端側和另一端側經由所述基體而靠近配置，所述導體天線另一端部的開放端和所述基體接合而支撐固定在所述基板 及基體上。
7. 根據權利要求1至4中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 所述基體固定在所述基板上，所述導體天線另一端部的開放端和所述基體在分離的狀態下分別單獨固定在所述基板上。
8. 根據權利要求7所述的天線裝置，其特征在于，在所述基板上設有第1導體圖案，在所述基體上形成有第2導體圖案，所述第2導體圖案和所述導體天線另一端部的開放端經由所述第 1導體圖案連接，在所述基體上形成有第3導體圖案， 在所述基板上設有第4導體圖案，經由所述第3導體圖案及所述第4導體圖案向所述導體天線的供 電部供電。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 在所述基體及/或基板上形成有收發頻率調整用的導體圖案。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的天線裝置，其特征在于， 所述基板為與主基板連接的副基板。
11. 一種無線通信設備，其特征在于， 內置有權利要求1至10中任一項所述的天線裝置。
全文摘要
本發明提供的技術能夠實現一種節省空間的天線裝置，能夠實現寬波段(多個波段)化，能夠在各波段內保持良好的增益和垂直偏振波的無指向性，并且能夠維持機械可靠性。本發明的一種天線裝置包括導體天線，形成為大致U字狀，在一端側具有供電部，另一端側為開放端，該導體天線具有折彎部；基體，由絕緣材料構成；以及基板，搭載所述導體天線和所述基體，所述導體天線的一端側和另一端側的導體表面彼此成大致直角，所述基體被固定在所述基板上，在所述導體天線中，所述導體天線的至少一端側固定在所述基體上，所述折彎部固定在所述基板上。
文檔編號H01Q9/42GK101461096SQ20078002017
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月30日 優先權日2006年5月31日
發明者和田俊之, 青山博志, 高木保規 申請人:日立金屬株式會社