專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線裝置。
背景技術(shù)：
無線通信設(shè)備的設(shè)計逐年變得越發(fā)復雜。無線通信設(shè)備例如為具有無線通信功能 的電子設(shè)備。其具體實施例可以包括無線終端(例如移動電話、智能電話、個人數(shù)字助理 (PDA)、個人計算機(PC)和全球定位系統(tǒng)(GPS)終端)，并包括無線通信應(yīng)用裝置，例如無線 通信卡(例如PCMCIA卡)。在無線通信設(shè)備內(nèi)部，設(shè)置有接收無線電波的內(nèi)部天線。優(yōu)選的是，將該內(nèi)部天線 的天線元件做得盡可能地小而輕。另外，該內(nèi)部天線滿足對天線增益和天線效率的設(shè)計要 求，并且，一些天線能夠處理不同的頻帶，以能夠支持寬帶或多個頻帶?，F(xiàn)有技術(shù)文獻[專利文獻1]日本特開專利公開No.2007-89109[專利文獻2]日本特開專利公開No.2002-190703[專利文獻3]日本特開專利公開No. 2004-194089A無線通信設(shè)備的傳統(tǒng)內(nèi)部天線(例如倒F天線或平面單極天線)占用了無線終端 內(nèi)部大量空間，以提供寬帶特性。在這種情況下，存在著陣對內(nèi)部天線而縮小尺寸的需求。另外，在無線通信設(shè)備內(nèi)部的有限空間中，安裝于接地面上的射頻電路(RF電路) 和內(nèi)部天線設(shè)置為彼此接近。因此，為了在RF電路與內(nèi)部天線之間進行高效的阻抗匹配， 安裝有用于內(nèi)部天線激勵端口的LC電路。除了妨礙針對內(nèi)部天線縮小尺寸之外，這樣安裝 LC電路有導致帶寬變窄且天線效率降低之虞。本發(fā)明一個方面的目的在于提供可以實現(xiàn)尺寸縮小的天線裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供了一種天線裝置，該天線裝置包括基底和天線導體，其 中，該基底使用具有高介電常數(shù)的材料形成，該天線導體容納在所述基底內(nèi)部，該天線導體 包括板形的第一金屬片，其中，該第一金屬片的平面形狀具有相對的兩邊；以及多個第二 金屬片，該多個第二金屬片從所述第一金屬片的所述相對的兩邊，以與所述第一金屬片的 平面垂直的方式，向所述第一金屬片的一個平面?zhèn)妊由臁Ｍㄟ^權(quán)利要求書中特別指出的要素和組合，將認知和獲悉本發(fā)明的目的和優(yōu)點。應(yīng)當理解，之前的概述和之后的詳述均是示例性和解釋性的，而不是對所要求保 護的本發(fā)明的限制。


圖IA示出了根據(jù)一個實施方式的天線裝置的配置實施例；圖IB是從圖IA所示天線裝置的一側(cè)觀看該裝置的示意性視圖2是示出圖IA所示天線裝置的電壓駐波比(VSWR)的圖；圖3A是作為比較例的、使用LC電路的天線電路圖；圖:3B是使用了圖IA所示的天線裝置的天線電路圖；圖4示出了圖IA所示天線裝置的增益輻射圖案；圖5示出了根據(jù)另一實施方式的天線裝置的配置實施例；圖6是示出圖5所示天線裝置的VSWR的圖；圖7示出了圖5所示天線裝置的增益輻射圖案；以及圖8示出了應(yīng)用到具有無線通信功能的電子設(shè)備的天線裝置的實施例。
具體實施例方式之后，參照附圖給出對本發(fā)明各個實施方式的描述。下面描述的實施方式的配置 是作為實施例而給出，并且本發(fā)明并不限于這些實施方式的配置。圖IA示出了根據(jù)一個實施方式的天線裝置的配置實施例，圖IB是示出了從圖IA 所示天線裝置的一側(cè)觀看該裝置的狀態(tài)的示意性視圖。圖IA和圖IB示出了用于無線通信 設(shè)備的天線裝置。無線通信設(shè)備例如為具有無線通信功能的電子設(shè)備。其具體實施例可以 包括無線終端(例如移動電話、智能電話、PDA、PC和GPS終端)，并包括無線通信應(yīng)用裝置， 例如無線通信卡(例如PCMCIA卡)。天線裝置10是用于使用2GHz頻帶的手持設(shè)備的陶瓷芯片天線(陶瓷芯片單極天 線)。手持設(shè)備至少包括例如移動電話或智能電話的無線通信終端。在圖IA和圖IB中，天線裝置10包括基底11和容納在基底11內(nèi)部的天線導體 12。在此，基底11具有使用陶瓷材料制成的長方形形狀，其中該陶瓷材料是具有高介 電常數(shù)的材料的一種實施例。在該實施例中，使用介電常數(shù)約為10的陶瓷材料。具體來說， 基底11是使用介電常數(shù)ε ,為10. 2而介電損耗因子tan δ為0. 0023的陶瓷材料形成的。 基底的介電常數(shù)優(yōu)選滿足、=10士 1。天線導體(天線元件)12包括板形的第一金屬片13以及多個第二金屬片14，其 中，第一金屬片13的平面形狀為矩形(圖IA和圖IB中的矩形)，各個第二金屬片14具有 矩形板形狀。在基底11內(nèi)部，第一金屬片13在基底11的高度方向(圖IA和圖IB的Z方 向)上直立，并且設(shè)置在基底11的寬度方向(圖IA和圖IB的X方向)上。各個第二金屬片14從在第一金屬片13寬度方向上構(gòu)成相對的兩邊的各個外緣開 始，以與第一金屬片13垂直的方式，向作為第一金屬片13的一個平面的平面13a側(cè)延伸。 在該實施方式中，多個第二金屬片14是具有相同形狀并且在基底11長度方向(圖IA和圖 IB中Y方向)上延伸的條狀板，并且，各個第二金屬片14與相鄰第二金屬片14彼此間隔 開。例如，天線導體12可以按照如下方式形成。也就是說，在具有多個作為第二金屬 片的延伸部的板上，各個延伸部從矩形的相對的兩邊彎曲，以形成方U形。天線裝置10還包括作為導體的導體板15、電感器元件16和金屬片17。導體板15 連接到天線導體12。導體板15是以下這種金屬板，它在與第二金屬片14相同的方向上延 伸并且比第二金屬片14長?？梢酝ㄟ^將從第一金屬片13延伸的條形部彎曲一個直角，來形成導體板15。如上描述，天線導體12具有三維形狀。當將導體板15連接到第一金屬片13的部分被視為近端部(一個端部)時，電感 器元件16連接到導體板15的遠端部(另一個端部)。電感器元件16連接到成板型的金屬 片17的一個端部。金屬片17是作為饋電線路的饋電板。導體板15、電感器元件16和金屬片17設(shè)置在板形的支撐件上，該支撐件在與基底 11的前側(cè)Ila垂直的方向上從前側(cè)Ila開始延伸，并且受支撐件18直線形式支撐。具有如上述配置的天線裝置10 (天線芯片單極)按照間隔附接到接地面19(其包 括射頻電路(RF電路)(未示出))。接地面19例如為印刷配線板(PWB)。接地面19具有 線形外緣19a。天線裝置10附接到接地面19，其中支撐件18的部分按照以下這種方式固 定到接地面19，使得在外緣19a與基底11的前側(cè)Ila之間形成間隔。在這種情況下，天線裝置10附接到接地面19，從而第一金屬片13與接地面19垂 直，并且多個第二金屬片14分別與接地面19水平。按照這種配置，有可能減少在手持設(shè)備 中的天線裝置10所占用的體積。在天線裝置10附接到接地面19的狀態(tài)中，金屬片13的遠端部電連接到設(shè)置在接 地面19的饋電端口(未示出)。在圖1中，金屬片13的遠端部通過焊料20連接到該饋電端□。根據(jù)上述天線裝置10，由于天線導體12形成為三維方U形，所以可以減小天線12 的體積，這又使得可以減小基底11的體積。換言之，可以縮小天線裝置10的尺寸。另外，根據(jù)天線導體12，可以經(jīng)由第一金屬片13在各個第二金屬片14的遠端與金 屬片17的遠端部之間形成大量線路(方U形線路)。這意味著天線導體12能夠接收各種 波長。具體來說，這意味著可以使用第一金屬片13和多個第二金屬片14的寬度來對該天 線可接收的諧振頻帶進行調(diào)整。圖2是示出圖IA和圖IB所示天線裝置10的電壓駐波比(VSWR)特性的圖。如圖 2可以看出，當VSWR為2時，按照2GHz的諧振頻率，可覆蓋從約1. 9GHz到約2. IGHz的寬 帶。因此，天線裝置10適于寬帶。此外，金屬片17(作為饋電線路)和電感器元件16作為針對該天線進行阻抗匹配 的阻抗匹配電路。圖3A是作為比較例的、使用LC電路的天線電路圖，圖:3B是使用圖1所 示的天線裝置10的天線電路圖。在圖3A所示的比較例中，為了在天線與RF電路(圖示為電阻器R)之間進行阻抗 匹配，將LC電路設(shè)置在天線與RF電路之間。因為是電容器構(gòu)成該LC電路，所以需要具有 大電容的電容器，因此，電容器成為導致該天線裝置體積增大的主要因素。另一方面，根據(jù)本實施方式，如圖:3B所示，RF電路(圖示為電阻器R)和天線(天 線導體12)通過電感器元件16和金屬片17 (饋電線路)而串聯(lián)。根據(jù)該實施方式，饋電線 路(金屬片17)作為圖3A中電容器的替代，因此，可在天線導體12與金屬片17之間進行 阻抗匹配。與電容器相比，金屬片17占用體積小。結(jié)果，可以縮小天線裝置10的尺寸。圖4示出通過對根據(jù)實施方式的、圖IA和圖IB所示天線裝置的增益輻射圖案進 行仿真而獲得的結(jié)果。作為條件，將圖IA和圖IB所示天線裝置10的基底11的長度Li、 寬度Wl和高度Hl分別設(shè)為5毫米、10毫米和6毫米。另外，第一金屬片13的尺寸為9. 25 毫米寬度W2乘4.2毫米長度1^2。此外，各個第二金屬片14的尺寸為2. 6毫米長度L3乘1毫米寬度。第二金屬片14之間的間隔設(shè)為0. 5毫米。另外，RF電路的阻抗設(shè)為50歐，電 感器元件16的阻抗設(shè)為6nH。在這種條件下，天線裝置10能夠獲得96%的天線效率。如上所述，根據(jù)天線裝置10，可以在減小天線裝置10尺寸的同時，進行適當?shù)淖?抗匹配，因此，可獲得在較寬帶寬中具有高效率的陶瓷芯片天線(陶瓷芯片單極天線)。圖5說明根據(jù)另一實施方式的天線裝置IOA附接到接地面19的狀態(tài)。天線裝置 IOA為用于GPS應(yīng)用的陶瓷芯片天線(陶瓷芯片單極天線)，并且覆蓋1. 5GHz頻帶的GPS 頻帶。天線裝置IOA包括基底IlA和天線導體12A。類似于天線導體12，天線導體12A包 括形成方U形的第一金屬片13A以及多個第二金屬片14A。另外，類似于天線裝置10，天線 導體12A包括導體板15A、電感器元件16A和作為饋電線路的金屬片17A，它們彼此串聯(lián)。導 體板15A、電感器元件16A和金屬片17A設(shè)置在從基底IlA的前側(cè)而延伸的支撐件18A上。隨后，支撐件18A的一部分固定到接地面19，因此容納(嵌入)有天線導體12A的 基底IlA處于設(shè)置為與接地面19彼此間隔的狀態(tài)。金屬片17A的遠端通過借助于焊料20A 的饋電口，電連接到設(shè)置在接地面19上的針對GPS的RF電路(未示出)。應(yīng)當注意，在第二實施方式中，鑒于所使用的帶寬(即1.5GHz)比2GHz窄，第一金 屬片13A的寬度縮短，并且第二金屬片14A的數(shù)量較少。圖6是示出天線裝置IOA的VSWR特性的圖，圖7示出通過對天線裝置IOA的增 益輻射圖案進行仿真所獲得的結(jié)果。如圖6所示，當VSWR為1時，天線裝置IOA能夠覆蓋 1. 5GHz。另外，如圖7所示，可獲得96%的天線效率。應(yīng)當注意，作為仿真的條件，將基底IlA的長度Li、寬度Wl和高度Hl分別設(shè)為 3. 5毫米、4. 75毫米和4毫米，基底IlA的介電常數(shù)設(shè)為10，并且電感器元件16A的電感設(shè) 為20nH。另外，將金屬片13A設(shè)為4. 75毫米(X方向)乘4.2毫米(Y方向)的矩形板。此 外，各個金屬片14A為1毫米(X方向)乘2. 5毫米(Y方向)，并且金屬片14A之間的間隔 設(shè)為0. 5毫米。如果將上述天線裝置10和天線裝置IOA設(shè)置在同一無線通信設(shè)備內(nèi)，則這種無線 通信設(shè)備能夠支持2GHz頻帶和1. 5GHz頻帶兩者，即支持多個頻帶。應(yīng)當注意，雖然是在不 同附圖中圖示，但是天線裝置10和天線裝置IOA可以設(shè)置在同一接地面19上。圖8是示意性示出了具有無線通信功能的電子設(shè)備(無線通信設(shè)備)的一個實施 例的圖，該無線通信裝置包括天線裝置10和天線裝置10A。在圖8中，電子設(shè)備30是具有 GPS功能的移動電話。電子設(shè)備30包括天線裝置10和天線裝置10A。另外，電子設(shè)備30包括連接到天 線裝置10的RF部31、連接到天線裝置IOA的GPS模塊32，以及連接到RF部31和GPS模 塊32的控制裝置33。控制裝置33連接到包括按鍵或按鈕的輸入裝置34、例如液晶顯示器 的顯示裝置35、麥克風36和揚聲器37。RF部31和GPS模塊32分別作為無線通信部。RF部31包括具有RF電路及基帶處理部的RF部。天線裝置10所接收到的、2GHz 帶的無線信號經(jīng)過RF電路所進行的向下變頻和A/D轉(zhuǎn)換，隨后由基帶處理部解調(diào)為基帶信 號。該基帶信號被輸入到控制裝置33?？刂蒲b置33包括通信處理器、應(yīng)用處理器、各種儲存裝置、用于輸入裝置34和顯 示裝置35的設(shè)備驅(qū)動器、用于麥克風36和揚聲器37的模擬前端(用于模擬音頻信號的處理電路)等。例如，在控制裝置33中，在從RF部31輸入基帶信號的情況下，通信處理器進行從 基帶信號提取編碼后的數(shù)據(jù)的處理以解碼該數(shù)據(jù)，并且例如對于該數(shù)據(jù)進行糾錯處理。如 果該數(shù)據(jù)例如是音頻數(shù)據(jù)，則通信處理器將音頻數(shù)據(jù)連接到模擬前端，在該模擬前端重現(xiàn) 與該音頻數(shù)據(jù)相對應(yīng)的音頻，隨后從揚聲器27輸出該音頻。另一方面，當從麥克風36輸入模擬音頻信號時，通過模擬前端和通信處理器來生 成數(shù)字音頻信號的編碼信號，隨后通過RF部31的基帶處理部將該編碼信號調(diào)制為基帶信 號。在基帶信號經(jīng)過RF電路進行的D/A轉(zhuǎn)換和向上變頻為無線信號后，從天線裝置10發(fā) 出該無線信號。應(yīng)當注意，如果通信處理器獲得的數(shù)據(jù)例如是非音頻數(shù)據(jù)，則應(yīng)用處理器對該非 音頻數(shù)據(jù)進行預定處理。例如，應(yīng)用處理器控制顯示裝置35基于該非音頻數(shù)據(jù)在該顯示裝 置35上顯示字母和圖形。另外，將天線裝置IOA接收到的、1. 5GHz帶的無線信號輸入到GPS模塊32。GPS模 塊32包括RF電路和GPS基帶處理部。RF電路對無線信號進行向下變頻和A/D轉(zhuǎn)換?；?帶處理部對來自RF電路的數(shù)字信號進行解調(diào)處理，并且對包含在解調(diào)信號中的GPS數(shù)據(jù) (例如GPS衛(wèi)星的C/A碼和導航數(shù)據(jù))進行解碼處理。將解碼后的GPS數(shù)據(jù)輸入到控制裝 置33，隨后對其進行預定處理，例如對顯示裝置35進行控制、以顯示電子裝置30的當前位 置。對電子設(shè)備30的操作是通過使用輸入裝置34的按鈕或按鍵操作而進行的。根據(jù)上述實施方式，在實現(xiàn)對無線通信設(shè)備的尺寸減小的同時可以進行適當?shù)淖?抗匹配。此外，可以支持寬帶或多個頻帶。應(yīng)當注意，在各個實施方式中，使用了厚度為0. 25毫米的條狀金屬板作為金屬片 17和17A?？梢赃m當?shù)馗淖兘饘倨?7和17A的厚度、寬度和長度。另外，除此之外，天線裝 置10和IOA的尺寸以及基底的介電常數(shù)是作為實施例而給出，因此可以適當進行改變。在此所述的全部示例及條件性語言旨在教導的目的，以幫助讀者理解發(fā)明人作出 的以推動現(xiàn)有技術(shù)進步的本發(fā)明的原理及概念，并且本發(fā)明的原理及概念應(yīng)當理解為不限 于具體所述的示例和條件，而且說明書中這些示例的組織方式也與本發(fā)明的優(yōu)劣無關(guān)。雖 然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的多個實施方式，但是應(yīng)當理解的是，可以進行各種變化、替換和 修改而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種天線裝置，該天線裝置包括使用具有高介電常數(shù)的材料形成的基底；以及 容納在所述基底內(nèi)部的天線導體， 其中，該天線導體包括板形的第一金屬片，其中，該第一金屬片的平面形狀具有相對的兩邊；以及 多個第二金屬片，該多個第二金屬片從所述第一金屬片的所述相對的兩邊，以與所述 第一金屬片的平面垂直的方式，向所述第一金屬片的一個平面?zhèn)妊由臁?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置，該天線裝置還包括 電感器元件；以及作為電容器元件替代物的金屬片，所述電感器元件和所述金屬片通過導體串聯(lián)地連接到所述天線導體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線裝置，其中所述金屬片的與連接到所述電感器元件的端部相反側(cè)的端部連接到設(shè)置在接地面上 的射頻電路；并且所述電感器元件和所述金屬片作為所述天線導體與所述射頻電路之間的阻抗匹配電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線裝置，其中所述導體、所述電感器元件和所述金屬片設(shè)置成直線；所述導體的與連接到所述電感器元件的端部相反側(cè)的端部，以與所述第一金屬片的平 面垂直的方式，連接到所述第一金屬片的所述相對的兩邊中的一方；所述金屬片的與連接到所述電感器元件的端部相反側(cè)的端部附接到所述接地面；并且 容納所述天線導體的所述基底在與所述接地面的外緣間隔開的位置處受到支撐件的 支撐，該支撐件支撐所述金屬片、所述電感器元件和所述導體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線，其中 所述第一金屬片設(shè)置為垂直于所述接地面；并且 所述多個第二金屬片設(shè)置為相對于所述接地面水平。
6.一種具有無線通信功能的電子設(shè)備，該電子設(shè)備包括 天線裝置；以及通過所述天線裝置進行無線通信的無線通信部，其中 所述天線裝置包括使用具有高介電常數(shù)的材料形成的基底；以及 容納在所述基底內(nèi)部的天線導體， 并且，該天線導體包括板形的第一金屬片，其中，該第一金屬片的平面形狀具有相對的兩邊；以及 多個第二金屬片，該多個第二金屬片從所述第一金屬片的所述相對的兩邊，以與所述 第一金屬片的平面垂直的方式，向所述第一金屬片的一個平面?zhèn)妊由臁?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及天線裝置，該天線裝置包括基底和天線導體，其中，該基底使用具有高介電常數(shù)的材料形成，該天線導體容納在所述基底內(nèi)部，該天線導體包括板形的第一金屬片，其中，該第一金屬片的平面形狀具有相對的兩邊；以及多個第二金屬片，該多個第二金屬片從所述第一金屬片的所述相對的兩邊，以與所述第一金屬片的平面垂直的方式，向所述第一金屬片的一個平面?zhèn)妊由臁?br> 文檔編號H01Q1/38GK102082322SQ201010539770
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者安德烈·S·安德連科, 山雅城尚志 申請人:富士通株式會社