專利名稱：表面安裝型天線、使用該天線的天線設備、以及通信設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括沉積在介電基體上的輻射電極(radiationelectrode)的表面安裝型天線(surface mount antenna)、包括這樣的天線的天線設備、以及通信設備。
背景技術：
近來，注意力主要集中在多頻帶天線上，其中，通過使用一個天線，可以在多個頻帶上執行無線通信。例如，執行天線操作的輻射電極包括具有不同的諧振頻率的多個諧振模式。因此，通過利用輻射電極的多個諧振模式，可以使用多頻帶天線在多個頻帶上執行無線通信(見日本待審專利申請公開No.2002-26624(專利文件1)、歐洲專利申請公開No.EP0938158 A2說明書(專利文件2)、國際公開No.WO99/22420小冊子(專利文件3)、以及日本待審專利申請公開No.2002-158529(專利文件4)。
通常，對于使用輻射電極的多個諧振模式的多頻帶天線，使用在基諧模式和高階模式下的諧振。即，在諧振電極的多個諧振模式中，基諧模式諧振頻率最低，與基諧模式諧振頻率相比，高階模式諧振頻率較高。因此，對輻射電極的設置如下在為無線通信設置的多個頻帶的較低頻帶中進行輻射電極的基諧模式諧振，在為無線通信設置的多個頻帶的較高頻帶中進行輻射電極的高階模式諧振。
然而，例如，對于諸如表面安裝型天線的小尺寸天線，難以獨立地控制輻射電極的基諧模式諧振和高階模式諧振。例如，在某些情況下可以滿意地進行基諧模式諧振，但是高階模式諧振不充分。因此，難以形成使基諧模式諧振和高階模式諧振能夠同時滿意地進行的輻射電極。
發明內容
為了克服以上描述的問題，本發明的優選實施例提出了一種表面安裝型天線，其中，可以相互獨立地控制輻射電極的基諧模式下的諧振及其高階模式下的諧振，因此，可以如預先所設置的那樣容易地執行在多個頻帶上的無線通信。此外，本發明的優選實施例提出了一種包括這樣新穎的表面安裝型天線的天線設備、以及包括此天線設備的通信設備。
依據本發明的優選實施例，表面安裝型天線包括介電基體；輻射電極，可用于執行天線操作，并且具有環形的形狀，以便在介電基體的多個表面上延伸，所述的輻射電極包括布置在它的一側上并且與外部電路連接的饋電部分，該輻射電極在存在于從饋電部分到另一端的路徑上的分支部分中分支，以便提供多個分支輻射電極，這些分支輻射電極的其中之一為環內分支輻射電極，該環內分支輻射電極由包括從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分、以及與輻射電極部分連接的另一分支輻射電極圍住，所述的環內分支輻射電極與環狀電極部分相隔一定的間距，在環內分支輻射電極和從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分之間形成電容，并且至少各個分支輻射電極的前端被設置在介電基體的不同的表面上。
同時，依據本發明的另一優選實施例，天線設備包括襯底、以及具有本發明的優選實施例的獨特結構并且設置在天線設備的襯底上的表面安裝型天線，所述的襯底具有設置在表面安裝型天線的安裝區域之外的至少一個區域內的接地電極，所述的表面安裝型天線設置在襯底的非接地區域。
此外，依據本發明的另一優選實施例，所述的通信設備包括具有本發明的優選實施例的獨特結構的表面安裝型天線、或者天線設備。
在本發明的優選實施例的表面安裝型天線或者天線設備中，環狀輻射電極在存在于從饋電部分到另一端的路徑上的分支部分上被分支，以便提供多個分支輻射電極，并且至少這些分支輻射電極的前端設置在介電基體的不同表面上，以便相互隔離。因此，例如，最好對分支輻射電極的其中之一進行設置，從而使其與從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分之間的電磁耦合強于其他分支輻射電極與所述的輻射電極部分之間的電磁耦合。因此，與從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極具有較強的電磁耦合的分支輻射電極可以充當用于控制高階模式的輻射電極。即，已經揭示了可以通過調整環狀輻射電極的開端(open end)和與該開端相對的輻射電極的部分之間的電容(電磁耦合程度)，控制高階模式下的諧振頻率或者其他特性。依據本發明的優選實施例，環狀輻射電極具有在存在于從饋電部分另一端的一側的分支部分上被分支的結構，以便定義多個分支輻射電極，并且這些分支輻射電極的其中之一可以充當用于控制高階模式的輻射電極。因此，通過使用用于控制高階模式的分支輻射電極，可以控制輻射電極的高階模式下的諧振頻率或者匹配，而不會對基諧模式造成危害性的影響。因而，可以容易地提供能夠在預先設置的基諧模式和高階模式下可靠地進行天線操作的天線電極。此外，當情況變化時，此輻射電極可以容易并且快速地對應于新的設計。
此外，依據本發明的優選實施例，分支輻射電極的其中之一是由包括從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分、以及與該輻射電極部分連接的另一分支輻射電極圍住的環內分支輻射電極，所述的環內分支輻射電極與環狀電極部分相隔一定間距。因此，環內分支輻射電極的電場可以限制在環內分支輻射電極的環形內。因此，例如，即使諸如能夠充當“地”的人體等對象靠近天線，也可以避免輻射電極的電場被強烈地吸引到“地”對象的問題的發生。即，該天線可以防止遭受來自外部的危害性的影響。
此外，依據本發明的優選實施例，該輻射電極在存在于從一端的一側(饋電部分)到另一端的一側(即開端側)路徑上的分支部分上被分支，以便形成多個分支輻射電極。換句話說，輻射電極的開端被分離為多個電極，即，多個分支輻射電極。通過設置各個分支輻射電極的開端的布局和位置，可以減小輻射電極的開端和“地”之間的電容。這可以使天線效率和帶寬得到提高。
此外，依據本發明的優選實施例，輻射電極最好具有環狀的結構。因此，可以容易地增加輻射電極的有效長度，從而產生更大的電長度，這可以在尺寸具有限制的介電基體上進行。此外，可以在從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極和分支輻射電極之間設置電容。因此，由電容將電感(inductance)(電長度)施加到輻射電極。依據此結構，可以增加輻射電極的電感。因此，可以容易地降低表面安裝型天線、包括此表面安裝型天線的天線設備、以及包括此天線設備的通信設備的尺寸。
優選的是，至少環內分支輻射電極的前端被從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分圍住，并且與該輻射電極部分相隔一定的間距，在環內分支輻射電極和靠近環內分支輻射電極且離饋電部分位置相對較近的輻射電極部分之間的間距，大于在環內分支輻射電極和靠近環內分支輻射電極且離饋電部分位置相對較遠的輻射電極部分之間的間距。因此，可以環內分支輻射電極和靠近環內分支輻射電極且離饋電部分相對較遠的輻射電極的部分定義的環形中產生強電場。因此，可以如以上所描述的，防止可能由能夠充當“地”的人體或者其他對象的影響造成的天線特性的惡化。此外，可以容易地增強高階模式的匹配、以及天線效率。
此外，在與環內分支輻射電極相比位置離饋電部分更近、并且沿著環內分支輻射電極延伸的切口部分的長度，大于與環內分支輻射電極相比位置離饋電部分更遠、并且沿著環內分支輻射電極延伸的切口部分的長度的情況下，產生的強電場可以集中在環內分支輻射電極和存在于饋電電極一側的輻射電極之間。因此，即使人體或者其他對象靠近天線，也可以防止電場被吸引到“地”。因而，可以降低由于人體或者其他對象的影響可能造成的天線特性的改變。
優選的是，設置在高階模式下與環狀輻射電極一起產生雙諧振的無饋電(no feeding)輻射電極。在這種情況下，由于環狀輻射電極和無饋電輻射電極導致的雙諧振狀態，因此可以增加輻射電極的高階模式下的帶寬。對于包括安裝在襯底上并且具有無饋電輻射電極的表面安裝型天線的天線設備，即使設置在表面安裝型天線的介電基體上的無饋電輻射電極的電長度，小于對應于設定的諧振頻率的電長度，通過將無饋電輻射電極經由具有設置在襯底上的電感的電路來與接地電極進行連接，可以對此較短的電長度進行補償。因此，可以如預先所設定的那樣進行無饋電輻射電極的操作。這有助于降低表面安裝型天線的尺寸。
此外，優選的是，可以設置用于調整輻射電極的諧振頻率的頻率調整部分。在這種情況下，即使由于較低的處理精度或者其他問題可能造成輻射電極的諧振頻率與所指定的頻率相偏離，通過使用頻率調整部分，也可以對諧振頻率進行調整。因此，可以提供具有高可靠性的天線特性的表面安裝型天線、包括此表面安裝型天線的天線設備、以及包括此天線設備的通信設備。
優選的是，可以設置用于控制輻射電極的高階模式的諧振頻率的凹口(cut-in)。在這種情況下，不僅可以容易地控制在高階模式下的多個諧振狀態中頻率最低的高階模式下的諧振，而且可以容易地控制其頻率高于以上所述的最低頻率的高階模式下的諧振。
此外，在分支輻射電極的其中之一設置在介電基體的上表面上、以及另一分支輻射電極設置在介電基體的側表面上、或者環內分支輻射電極具有較大的寬度的情況下，也可以獲得以上所述的極佳的優點。
從參考附圖所采用的以下的優選實施例的詳細描述中，本發明的其他特征、要素、特性、以及優點將變得更加顯而易見。
圖1A和1B示出依據本發明的第一優選實施例的表面安裝型天線、以及包括此天線的天線設備；圖2示出圖1中的輻射電極的簡化形式的模型；圖3是依據本發明的第一優選實施例的表面安裝型天線的一個改進的展開圖；圖4A和4B是依據本發明的第一優選實施例的表面安裝型天線的其他改進的展開圖；圖5A和5B是依據本發明的第一優選實施例的還有的其他改進的展開圖；圖6A和6B示出依據本發明的第二優選實施例的表面安裝型天線、以及包括此天線的天線設備；圖7A和7B與圖6A和6B相似，示出依據本發明的第二優選實施例的表面安裝型天線、以及包括此天線的天線設備；圖8示出依據第二優選實施例的表面安裝型天線的模型，其中設置了多個非饋電輻射電極；圖9示出本發明的第三優選實施例；
圖10示出本發明的第三優選實施例的一個改進。
圖11A示出依據本發明的另一優選實施例的表面安裝型天線的模型；圖11B是依據本發明的一個優選實施例的表面安裝型天線的展開圖；圖12是依據本發明的另一優選實施例的表面安裝型天線的展開圖；圖13是依據本發明還有的另一優選實施例的表面安裝型天線的展開圖；圖14是具有在分支輻射電極中形成的凹口的表面安裝型天線的實例的展開圖；圖15是示出表面安裝型天線的阻抗特性的實例的曲線圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖來描述本發明的優選實施例。
圖1A是表面安裝型天線的第一優選實施例及包括此天線的天線設備的示意透視圖。圖1B是該表面安裝型天線的展開圖。
第一優選實施例的天線設備1包括安裝在諸如在通信設備中使用的電路襯底3上的表面安裝型天線2。接地電極4設置于至少在其中安裝表面安裝型天線2的區域Z之外的電路襯底3上。因此，表面安裝型天線2被表面安裝于其中沒有設置接地電極4的電路襯底3的非接地區域Z。
表面安裝型天線2包括大致為矩形形狀的介電基體6、以及在基體6上設置的輻射電極7。對于輻射電極7，其基端(base-end)部分設置在基體6的側表面6a上。輻射電極7按照環形的方式布置，其中，電極7從側表面6a依次通過側表面6b和6c，延伸到側表面6d。此外，輻射電極7的前側(front side)被分支，從而提供了分支輻射電極8A和分支輻射電極8B。即，布置的分支輻射電極8a從側表面6d向側表面6a延伸，換句話說，該分支輻射電極按照向基端側Q返回的方式延伸。分支輻射電極8B設置在上表面6e上。在圖2中，以簡化的形式示出了輻射電極7。在圖1中，對設置在側表面6a到6d上的輻射電極7的一部分進行布置，以使其彎曲到基體6的上表面6e上。在第一優選實施例中，輻射電極7中從基端側Q到分支部分的范圍內的部分被稱為主電極9，其中，電極7從分支部分被分支為分支輻射電極8A和8B。也就是說，輻射電極7包括主輻射電極9和分支輻射電極8A和8B。
輻射電極7的基端側Q構成與設置在電路襯底3上的外部電路連接的饋電部分(即，作為發射一接收電路的RF電路)。輻射電極7的各個分支輻射電極8A和8B的前端分別構成開端(open end)。分支輻射電極8A和8B的開端8ak和8bk設置在基體6的不同表面上。特別地，分支輻射電極8A的開端8ak設置在基體6的側表面6a上，并且與輻射電極7的饋電部分Q相對且與該饋電部分相隔一定的間距。此外，分支輻射電極8B的開端8bk設置在基體6的上表面6e上，并且與輻射電極7中不包括饋電部分Q的部分相對且與該部分相隔一定的間距。
在第一優選實施例中，分支輻射電極8B被包括主輻射電極9(即從輻射電極7的饋電部分Q延伸到分支部分的輻射電極部分)及與主輻射電極9連接的分支輻射電極8A的環狀電極部分圍住，并且與該環狀電極部分相隔一定的間距。因此，分支輻射電極8B是環內(in-loop)分支輻射電極。分支輻射電極(環內分支輻射電極)8B的前側被主輻射電極9圍住，并且相對于主輻射電極9相隔一定的間距。因此，在分支輻射電極8B和圍住分支輻射電極8B的主輻射電極9之間形成了電容。
將分支輻射電極8B的開端8bk和與開端8bk相對的主輻射電極9之間的間距Gk設置得足夠小，從而使分支輻射電極8B的開端8bk和主輻射電極9可以進行相互的電磁耦合。另一方面，將分支輻射電極8A的開端8ak和輻射電極7的饋電部分Q之間的間距g設置得大于間距Gk，從而使分支輻射電路8A的開端8ak和輻射電極7的饋電部分Q幾乎不能夠進行相互的電磁耦合。
將包括設置在基體6上的輻射電極7的表面安裝型天線2布置在電路襯底3上的設定位置。因此，天線2通過諸如布線圖(wiring pattern)、片狀線圈(chip coil)、或者設置在電路襯底3上的其他元件的匹配電路，與RF電路10連接。例如，從外部RF電路10通過諸如片狀線圈11或者其他元件的匹配電路，將信號從外部提供給輻射電極7的饋電部分Q。該信號通過饋電部分Q和主輻射電極9傳輸，以致于到達分支部分。然后，信號被分割并且進入兩條路線，即，一條路線經過分支輻射電極8A，另一條路線經過分支輻射電極8B。這樣，對信號進行發射。通過信號的發射使輻射電極7輻射諧振，從而可以對天線進行操作。對于將表面安裝型天線2設置在電路襯底3上的方法，可以使用各種技術。例如，通過焊接(soldering)將表面安裝型天線2的基體6安裝在電路襯底2上，通過粘合或者其他適當的材料將基體6接合到電路襯底3上，等等。可以使用任意這樣的技術。
輻射電極7的基諧模式下的諧振按照與λ/4單極天線的基諧模式諧振相似的諧振狀態進行。
包括分支輻射電極8A和分支輻射電極8B的整個輻射電極7與輻射電極7的基諧模式下的諧振存在一定的關系。因此，對從饋電部分Q到分支輻射電極8A的開端8ak的范圍內的有效長度、從饋電部分Q到分支輻射電極8B的開端8bk的范圍內的有效長度等進行設置，從而使輻射電極7具有與要求的基諧模式下的諧振頻率對應的電長度(electricallength)。
此外，不用說，分支輻射電極8A和分支輻射電極8B都與輻射電極7的高階模式下的諧振存在一定的關系。然而，在分支輻射電極8A和8B中，分支輻射電極8B與主輻射電極9存在更強的電磁耦合，因此與輻射電極7的高階模式下的諧振頻率和阻抗具有更大的關系。另一分支輻射電極8A與高階模式下的諧振頻率的關系相對較小。
如果可以改變與高階模式具有較大關系的分支輻射電極8B的開端8bk和與開端8bk相對的主輻射電極9之間的間距Gk和相對區域(換句話說，在開端8bk和與開端8bk相對的輻射電極部分之間的電容)，則可以顯著地改變高階模式下的諧振頻率，而使基諧模式下的諧振頻率的變化保持得盡可能小。因此，在該第一優選實施例中，對分支輻射電極8B的開端8bk和主輻射電極9之間的間距Gk和相對區域進行設置，從而使輻射電極7的高階模式下的諧振頻率具有設定的值。
此外，在第一優選實施例中，主輻射電極9沿著分支輻射電極8B兩個側邊(side edge)布置，并且靠近電極8B且與電極8B相隔一定的間距。在分支輻射電極8B的一個側邊和靠近上述的一個側邊且離饋電部分Q相對較近的主輻射電極9的部分之間的間距Gn、以及在分支輻射電極8B的另一側邊和靠近上述的另一側邊且與饋電部分Q相對較遠的主輻射電極9的部分之間的間距Gd，與高階模式下工作的輻射電極7和RF電路10側之間的匹配具有很大的關系。即，通過調整間距Gn和Gd(即，調整在間距Gn中產生的電容、以及在間距Gd中產生的電容)，可以控制輻射電極7在高階模式下的諧振時的匹配，而不會對基諧模式下的諧振造成危害性的影響。匹配與帶寬有關。因此，在第一優選實施例中，對間距Gn和Gd進行設置，從而實現輻射電極7在高階模式下所要求的匹配，此外，可以增加頻率帶寬。
即，通過調整分支輻射電極(環內分支輻射電極)8B和主輻射電極9之間的間距Gk、Gn和Gd，可以充分獨立于基諧模式，對高階模式下的諧振頻率和所述的匹配進行控制，而幾乎不會對基諧模式下產生的諧振造成危險性的影響。
在圖1A和1B的實例中，間距Gn大致等于間距Gd。然而，這些間距Gn和Gd不必彼此相等。例如，作為對間距Gn和Gd進行研究來實現滿意的匹配的結果，如圖4A和4B所示，已經揭示出在某些情況下，間距Gn可以大于間距Gd。在這種情況下，如圖4A和4B中的長短交替虛線所表示的，電場限制在包括主輻射電極9和分支輻射電極8B的輻射電極7的環(loop)中。因此，可以避免當能夠充當“地”的諸如人體或者其他實體的對象靠近(reach)表面安裝型天線2時，電場被吸引到“地”對象而對天線特性造成危害性的影響的問題。此外，在某些情況下，間距Gn可以小于間隔Gd。
例如，為了改善匹配，不對間距Gn和Gd進行調整，而是設置與間距Gn和Gd具有幾乎相同寬度的切口(slit)，并且對切口的長度Sn和Sd進行調整，以便控制電容Cn和Cd，從而可以改善輻射電極7的高階模式下的匹配。在上面的描述中，長度Sn(見圖3)是與分支輻射電極(環內分支輻射電極)8B相比位置離饋電部分Q相對較近、并且沿著分支輻射電極8B延伸的切口的長度。長度Sd是與分支輻射電極8B相比位置離饋電部分Q相對較遠、并且沿著分支輻射電極8B延伸的切口的長度。在分支輻射電極8B和與分支輻射電極8B相對并且位置離饋電部分Q相對較近的主輻射電極9的部分之間，產生電容Cn。在分支輻射電極8B和與分支輻射電極8B相對并且位置離饋電部分Q相對較遠的主輻射電極9的部分之間，產生電容Cd。
此外，在圖3的實例中，切口長度Sn最好大于切口長度Sd。在這種情況下，在與分支輻射電極8B相比位置離饋電部分Q較近的切口中產生的電容Cn，大于在與分支輻射電極8B相比位置離饋電部分Q較遠的切口中產生的電容Cd。因此，在分支輻射電極8B和位置離饋電部分Q較近的主輻射電極9的部分之間的電場強度更大。因而，可以降低由于人體或者其他對象靠近天線時產生的天線特性的改變。
如以上所述，依據第一優選實施例，在存在于從一側端部的饋電部分Q到另一側(開端)的路徑上的分支部分，對輻射電極7進行分割，以便形成多個分支輻射電極8A和8B。因而，輻射電極7具有其中該電極7的開端一側被分支和分離的配置。在輻射電極7的開端和輻射電極7的“地”之間將會產生最高的電場。在開端7和“地”之間的電場與表面安裝型天線2的天線效率和帶寬的降低之間存在一定的關系。然而，在第一優選實施例中，最好將輻射電極7的開端一側分支為兩個分支輻射電極8A和8B。因此，與作為另一分支輻射電極的分支輻射電極8A相比，作為分支輻射電極之一的分支輻射電極8B可以位于離“地”較遠處。因此，可以降低在輻射電極7和“地”之間產生的電場強度。因而，可以改善表面安裝型天線2的天線效率和帶寬。
此外，在第一優選實施例中，分支輻射電極的其中之一構成了環內分支輻射電極8B。環內分支輻射電極8B的前端部分由主輻射電極9圍住，并且在前端部分和主輻射電極9之間設置了一定的間距，從而可以形成電容。可以將電容施加到輻射電極7，從而增加輻射電極7的電感(電長度)。因此，在輻射電極的有效長度彼此大致相等的條件下，與具有線性形狀的輻射電極的諧振頻率相比，可以降低第一優選實施例的輻射電極7的諧振頻率。一個原因在于對應于由以上提到的電容產生的電感，增加了輻射電極7的電感。換句話說，當要求相同的諧振頻率時，可以將第一優選實施例的輻射電極7的有效長度設置得比諸如線性輻射電極的有效長度要短。因此，可以容易地減小基體6(即，表面安裝型天線2)的尺寸。
此外，在第一優選實施例中，輻射電極7具有環狀，并且將輻射電極7在位于從輻射電極7的饋電部分Q到另一端的一側的路徑上的分支部分上進行分支，以便設置分支輻射電極8A和8B，并且分支輻射電極8B的開端和主輻射電極9之間電磁耦合要強于在分支輻射電極8A的開端和主輻射電極之間的電磁耦合。依據此結構，分支輻射電極8A和8B都與基諧模式下產生的諧振存在一定的關系。然而，分支輻射電極8B與在高階模式下形成的諧振具有更大的關系，而分支輻射電極8A幾乎與該諧振無關。因此，其優點在于，可以將分支輻射電極8B用作對高階模式下的諧振進行控制的電極，因而，可以彼此充分獨立地進行基諧模式下的諧振頻率的控制和匹配等、以及在高階模式下的諧振頻率控制和匹配等。
依據第一優選實施例，對部分地構成輻射電極7的主輻射電極9進行布置，從而使其在基體6的所有四個側表面6a到6d上連續地延伸。然而，不必在基體6的所有四個側表面6a到6d上設置主輻射電極9。例如，如圖5A和5B所示的表面安裝型天線2的展開圖所示，可以將主輻射電極9設置在基體的四個側表面6a到6d中的至少一個上。
此外，如圖14所示，可以在分支輻射電極8A上形成凹口21。在這種情況下，如圖15A中的阻抗特性的曲線圖所示，可以對三階和四階諧振(高階模式)進行控制，從而使這兩個諧振狀態在曲線圖中相互位置較接近。通過如圖15B所示，將表面安裝型天線2(大致具有以下尺寸寬度8mm、長度23mm、以及厚度6mm)安裝在襯底3上進行試驗，可以獲得圖15A中的曲線圖。在圖15A中的實線α表示當襯底3上的接地電極4的長度L大約為90mm時獲得的阻抗特性。虛線β表示當襯底3上的接地電極4的長度L大約為180mm時獲得的阻抗特性。可以對圖14所示的表面安裝型天線2進行構造，從而使第一諧振(基諧模式)發生在圖15A所示的低頻帶，并且使第二到第四諧振(高階模式)發生在高頻帶。依據由本發明的發明人所進行的試驗，已經確認第二到第四諧振(高階模式)可以分別由內環分支輻射電極8B和主要在分支輻射電極8A中形成的凹口21來控制。
下面，將描述第二優選實施例。在第二優選實施例的描述中，使用相同的參考符號表示與第一優選實施例相同的元件，并且不再對其進行重復描述。
在優選的第二實施例中，如圖6A、6B、7A和7B所示，除了環形輻射電極7之外，還在表面安裝型天線2的基體6上設置無饋電輻射電極12，并且在電極7和12之間設置一定的間距。優選的是，除了無饋電輻射電極12之外，第二優選實施例的結構與第一優選實施例的結構相同。圖6A和圖7A分別為天線設備的示意透視圖。圖6B是圖6A所示的表面安裝型天線2的展開圖。圖7B是圖7A所示的表面安裝型天線2的展開圖。
無饋電輻射電極12可以與輻射電極7進行電磁耦合，以便與輻射電極7一起，產生高階模式下的雙諧振狀態。因此，例如，可以增加在高階模式下的帶寬。無饋電輻射電極12與輻射電極7的電磁耦合與無饋電輻射電極12和輻射電極7的雙諧振狀態存在一定的關系。無饋電輻射電極12和輻射電極7之間的距離D與以上提到的電磁耦合具有一定的關系。在第二優選實施例中，對無饋電輻射電極12和輻射電極7之間的間距等進行設置，從而使無饋電輻射電極12和輻射電極7可以具有要求的雙諧振狀態。
如圖6A和6B所示，對分支輻射電極8b的開端8bk和無饋電輻射電極12的前端進行設置，從而使部分地構成輻射電極7的主輻射電極9介于開端8bk和電極12的前端之間。在這種情況下，不僅無饋電輻射電極12的前端和主輻射電極9之間的間距D，而且無饋電輻射電極12的前端和分支輻射電極8B的開端8bk之間間距d，以及存在于無饋電輻射電極12的前端和分支輻射電極8B的開端8bk之間的主輻射電極9的部分的寬度W，都與無饋電輻射電極12和輻射電極7的電磁耦合(即，雙諧振)存在一定的關系。因此，在這種情況下，不僅要對間距D、而且要對間距d及主輻射電極9的寬度W進行設置，從而使無饋電輻射電極12和輻射電極7可以具有滿意的雙諧振狀態。
在第二優選實施例的天線電極1中，如圖6A和7A所示，表面安裝型天線2的無饋電輻射電極12與電路襯底3上的接地電極4連接。對于表面安裝型天線2，需要減小尺寸。同時，基體6的尺寸的減小需要滿足要求。因此，當在小尺寸的基體6上不僅形成環狀輻射電極7，而且形成無饋電的輻射電極12時，不可避免地，必須將無饋電輻射電極12所位于的區域設置得較窄。因此，在某些情況下，無饋電輻射電極12的電長度變得比所要求的長度要短。對于這樣的情況，無饋電輻射電極12不直接與接地電極4連接，而是在無饋電輻射電極12和接地電極4之間延伸的連接路線上包括具有電感的電路13。電路13可以將電感施加到無饋電輻射電極12。因此，從表面上看，無饋電輻射電極12的電長度變得大于實際無饋電輻射電極12電長度。因此，形成電路13，從而具有可以對無饋電輻射電極12的電長度的不足(shortness)進行補償的電感。因此，從表面上看，無饋電輻射電極12的電長度具有設定的值，從而可以在輻射電極7和無饋電輻射電極12之間產生滿意的雙諧振狀態。
電路13可以包括串聯于無饋電輻射電極12和接地電極4之間的連接路線上的電感器。同時，電路13可以具有包括電感器和電容器的并聯電路，以便降低基諧模式下的帶寬。
依據第二優選實施例，除了環狀輻射電極7之外，還設置無饋電輻射電極12。由于輻射電極7和無饋電電極12的雙諧振，可以增加高階模式下的帶寬。
在圖6A、6B、7A和7B的實例中，優選的是，設置一個無饋電輻射電極12。然而，例如，可以如圖8所示設置多個無饋電輻射電極12a和12b。在這種情況下，通過適當地設置無饋電輻射電極12a和12b的布置和電長度，以使無饋電輻射電極12的其中之一可以充當基諧模式下的雙諧振的無饋電輻射電極，而另一個充當高階模式下的雙諧振的無饋電輻射電極，從而可以容易地同時增加基諧模式和高階模式下的帶寬。此外，可以使多個無饋電輻射電極12都充當基諧模式和高階模式其中之一下的雙諧振的無饋電輻射電極。
下面將描述本發明的第三優選實施例，在第三優選實施例的描述中，使用相同的參考符號來表示與第一和第二優選實施例相同的元件，并且不再對其重復描述。
在第三優選實施例中，其特征在于，如圖9所示在環狀輻射電極7中形成頻率調整部分14。除了頻率調整部分14之外，第三優選實施例的其他結構與第一和第二優選實施例中的每一個的結構相同。
頻率調整部分14能夠可變地改變存在于分支輻射電極8B中離饋電電極Q相對較遠的側邊(side edge)、和靠近以上提到的電極8B的部分的主輻射電極9的部分之間存在的切口SL的部分的長度，從而可以調整存在于切口SL的兩側的電極8B和9之間產生的電容。因而，可以調整輻射電極7的諧振頻率。
依據第三優選實施例，沿著切口SL的延長線以一定的間距排列多個去掉電極的部分15，以便定義頻率調整部分14。頻率調整部分14有效地增加了切口SL的長度。即，通過剪切(trimming)或者其他適當的工藝，可以切下切口SL和相鄰的電極部分之間的電極部分、以及去掉電極的部分15之間的電極部分(由圖9中的虛線P圍住)，從而增加切口SL的長度。因此能夠可變地調整諧振頻率。
依據第三優選實施例，如以上所描述的，對用于調整輻射電極7的諧振頻率的部分進行設置。因此，可以提供具有如預先所設置的準確的諧振頻率的表面安裝型天線2，以及包括這樣的表面安裝型天線的天線設備1。
此外，依據第三優選實施例，可以應用頻率調整部分14，以便可變地調整切口SL的長度，從而能夠可變地調整輻射電極7的頻率。在這種情況下，例如，可以使用圖10所示的配置。在圖10所示出的實例中，沿著分支輻射電極8B的一個側邊設置有多個突出部(protuberance)16。這些突出部構成了頻率調整部分14。在圖10的實例中的頻率調整部分14中，通過剪切或者其他適當的工藝去除至少一個突出部16，從而對在切口SL兩邊的電極8B和9之間的電容進行可變地改變。因此，例如，通過剪切或者其他適當的工藝，可以可變地調整輻射電極7的諧振頻率。
在圖9和10所示的實例中，在基體6上只設置了環狀輻射電極7。不用說，在設置有無饋電的輻射電極12的情況下，也可以設置頻率調整部分14。
下面將描述第四優選實施例。第四優選實施例涉及一種通信設備。其特征在于，該天線設備具有在第一到第三優選實施例中描述的天線設備1和表面安裝型天線2的其中之一。除了天線設備1或者表面安裝型天線2之外，該通信設備的結構沒有特別的限制。可以對通信設備進行適當地構造，以便滿足在本說明書中未包括其描述的各種要求。上面已經描述天線設備1和表面安裝型天線2，因此省略對其的重復描述。
該通信設備具有具有在第一到第三優選實施例中描述的天線設備1和表面安裝型天線2的其中之一。因此，由于天線設備1或者表面安裝型天線2的尺寸較小，可以降低通信設備的尺寸。此外，可以增強使用該通信設備進行的無線天線的可靠性。
本發明不局限于以上描述的第一到第四優選實施例。還可以采用各種形式。例如，在第一到第四優選實施例中，只在基體6的上表面上設置了部分地構成輻射天線7的分支輻射電極8B。然而，例如，可以對分支輻射電極8B進行布置，從而使其如圖11A和11B所示，在基體6的幾個表面上延伸。因此，電極8B可以是比除了電極8B之外的分支輻射電極8的部分具有更大的寬度的分支輻射電極。
此外，如圖12所示，輻射電極7的一部分具有曲折(meandering)形狀。在這種情況下，可以增加輻射電極7的電長度。因此，可以進一步實現尺寸的減小。特別地，如果將曲折形狀的部分設置在輻射電極7中電流分布最大的區域，則可以增強曲折形狀的部分對增加輻射電極7的電長度效果。因此，可以實現進一步的更大的尺寸減小。
此外，在第一到第四優選實施例中，在分支輻射電極8A的開端8ak和饋電部分Q之間的間距g最好大于在分支輻射電極8B的開端8bk與主輻射電極9之間的間距Gk。然而，如圖3所示，可以將間距g設置得大致等于間距Gk。在這種情況下，例如，最好增加其中電極8B由主輻射電極9圍住的分支輻射電極8B的長度，從而使分支輻射電極8B和主輻射電極9之間的電磁耦合顯著地強于分支輻射電極8A的開端8ak和饋電部分Q之間的電磁耦合。同時，在這種情況下，可以像第一到第四優選實施例一樣執行天線操作。可以獲得與第一到第四優選實施例相同的優點。
此外，在第一到第四實施例中，考慮其中之一，即部分地構成輻射電極7的分支輻射電極8A和8B中的電極8A，開端8ak設置在與輻射電極7的饋電部分Q相同的基體6的表面6a上，以便與饋電部分Q相對且與饋電部分Q相隔一定的間距。然而，如圖13所示，對于分支輻射電極8A和8B的其中之一，可以對開端進行布置，以使其不與輻射電極7的饋電部分Q相對。
此外，對于部分地構成輻射電極7的環內分支輻射電極8B，其前端一側由主輻射電極9圍住。然而，如圖13所示，環內分支輻射電極8B的一個側邊靠近主輻射電極9且與其相隔間距Gd。環內分支輻射電極8B的相對的側邊靠近分支輻射電極8A且與其相隔一定的間距。因此，可以形成環內分支輻射電極8B，以使其被包括主輻射電極0和分支輻射電極9A的環狀電極圍住。在圖13的實例中，高階模式的諧振頻率可以由分支輻射電極8B的開端8bk和與開端8bk相對的主輻射電極的間距來控制。此外，高階模式下的匹配可以由分支輻射電極8B和主輻射電極9之間的間距Gd來控制。圖13所示的表面安裝型天線2與第一到第四優選實施例的各個表面安裝型天線2大致相同的優點。
此外，如圖14所示，通過在具有較大寬度的分支輻射電極8A中形成凹口21，可以容易地控制高階模式下的第二、第三和第四諧振(見圖15A)。
此外，在第一到第四優選實施例中，在輻射電極7中形成兩個分支輻射電極，即分支輻射電極8A和8B。然而，可以形成至少三個分支輻射電極。
本發明不局限于以上描述的每一個優選實施例，而可以在權利要求所限定的范圍內進行各種修改。通過適當地組合在不同的優選實施例中的每一個中公開的技術特征獲得的實施例被包括于本發明的技術領域內。
權利要求
1.一種表面安裝型天線，包括介電基體；輻射電極，用于進行天線操作，并且按照環狀設置，以便在介電基體的多個表面上延伸；所述的輻射電極包括設置在其一側并且與外部電路連接的饋電部分，該輻射電極在沿著從饋電部分到另一端的路線上存在的分支部分上被分支，以便定義多個分支輻射電極；分支輻射電極的其中之一是由包括從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分、以及與該輻射電極部分連接的另一分支輻射電極的環狀電極圍住的環內分支輻射電極，所述的環內分支輻射電極與環狀電極部分相隔一定的間距；環內分支輻射電極和從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分定義了兩者間的電容；以及至少各個分支輻射電極的前端設置在介電基體的不同表面上。
2.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于至少環內分支輻射電極的前端由從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分圍住，并且在環內分支輻射電極的至少前端部分的側邊、和靠近該側邊且離饋電部分的位置相對較近的輻射電極部分之間的間距，大于在環內分支輻射電極的至少前端部分的另一側邊、和靠近此另一側邊且離饋電部分的位置相對較遠的輻射電極部分之間的間距。
3.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于至少環內分支輻射電極的前端部分由從輻射電極的饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分，通過具有大致恒定不變的寬度的切口圍住，與其位置比環內分支輻射電極離饋電部分遠、并且沿著環內分支輻射電極延伸的其他切口部分相比，其位置比環內分支輻射電極離饋電部分近、并且沿著環內分支輻射電極延伸的切口部分具有更大的長度。
4.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于在部分地構成輻射電極的多個分支輻射電極中，一個分支輻射電極的前端設置在與輻射電極的饋電部分相同的介電基體的表面上，并且該前端與饋電部分相對且與饋電部分相隔一定的間距，環內分支輻射電極的前端設置在與不包括饋電部分的輻射電極部分相同的基體表面上，并且該前端與不包括饋電部分的輻射電極部分相對且與其相隔一定的間距，在饋電部分和與饋電部分相對的分支輻射電極的前端之間的間距，大于在不包括饋電部分的輻射電極部分和與不包括饋電部分的輻射電極部分相對的環內分支輻射電極的前端之間的間距。
5.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于環內分支輻射電極設置在介電基體的上表面上，并且其他的分支輻射電極的其中之一設置在介電基體的側表面上。
6.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于環內分支輻射電極比其他的分支輻射電極中的任一個具有較大的寬度。
7.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于在介電基體上除了設置環狀輻射電極之外，還設置至少一個無饋電輻射電極，并且設置的無饋電輻射電極與環狀輻射電極相隔一定的間距，并且與環狀輻射電極進行電磁耦合，從而使無饋電輻射電極與環狀輻射電極一起在高階模式下產生雙諧振狀態。
8.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于設置的環內分支輻射電極的至少一個側表面通過切口，靠近從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分，并且在鄰近切口的地方存在的電極部分中設置頻率調整部分，所設置的頻率調整部分可變地改變切口的寬度和長度的至少其中之一，以便調整輻射電極的諧振頻率。
9.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于部分地構成輻射電極的分支輻射電極的其中之一具有用于控制在輻射電極的高階模式下的諧振頻率的凹口。
10.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于通過設置環內分支輻射電極和包括另一分支輻射電極的環狀電極之間的間距，或者通過設置環內分支輻射電極與從輻射電極的饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分之間的間距，可以調整天線的匹配。
11.根據權利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于通過設置環內分支輻射電極和從饋電部分延伸到分支部分的輻射電極之間的電容，可以調整高階模式下的諧振頻率。
12.一種包括襯底和根據權利要求1所述的表面安裝型天線的天線設備。
13.根據權利要求12所述的天線設備，其特征在于所述的襯底具有至少設置在不包括表面安裝型天線的安裝區域的區域內的接地電極，所述的表面安裝型天線設置在襯底的非接地區域上。
14.根據權利要求12所述的天線設備，其特征在于在介電基體上除了設置環狀輻射電極之外，還設置至少一個無饋電輻射電極，所設置的無饋電輻射電極與環狀輻射電極相隔一定的間距，并且與環狀輻射電極進行電磁耦合，從而使無饋電輻射電極與環狀輻射電極一起在高階模式下產生雙諧振狀態。
15.根據權利要求14所述的天線設備，其特征在于無饋電輻射電極的一端的一側通過具有設置在襯底上的電感的電路，與襯底的接地電極連接。
16.一種包括根據權利要求1所述的表面安裝型天線的通信設備。
17.一種包括根據權利要求12所述的天線設備的通信設備。
18.一種包括根據權利要求14所述的天線設備的通信設備。
19.一種包括根據權利要求15所述的天線設備的通信設備。
全文摘要
表面安裝型天線包括環狀輻射電極，以便在介電基體的多個表面上延伸。環狀輻射電極的前端一側被分支，以便提供多個分支輻射電極。輻射電極的一個側端充當與外部電路連接的饋電部分。分支輻射電極的其中之一是由包括從輻射電極的饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分、以及與該輻射電極部分連接的另一分支輻射電極的環狀電極部分圍住的環內分支輻射電極，所述的環內分支輻射電極的位置與環狀電極相隔一定的間距。在分支輻射電極的所述的一個和從輻射電極的饋電部分延伸到分支部分的輻射電極部分之間，產生電容。
文檔編號H04B1/40GK1497774SQ20031010149
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月21日 優先權日2002年10月23日
發明者宮田明, 秋山恒, 川端一也, 也 申請人:株式會社村田制作所