專利名稱：內(nèi)置濾波器的天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在復(fù)數(shù)各頻帶同時(shí)發(fā)送和接收時(shí)，相互不產(chǎn)生干擾不對(duì)對(duì)手側(cè)造成噪音干擾，具有優(yōu)秀的隔離功能的濾波功能，適合于在手持電話、便攜終端等上搭載的小型易于進(jìn)行匹配的內(nèi)置濾波器的天線。更詳細(xì)地說，涉及蜂窩技術(shù)、GPS技術(shù)以及藍(lán)牙技術(shù)等，將多個(gè)頻帶的信號(hào)用一塊(1塊)天線進(jìn)行發(fā)送接收那樣地形成的情況下，也可以得到緊湊的相互沒有干擾的構(gòu)造的內(nèi)置濾波器的天線。
背景技術(shù)：
以往，由天線發(fā)送接收的信號(hào)通過帶通濾波器等的濾波器，可以只發(fā)送接收所希望的頻帶的信號(hào)。這樣的帶有濾波功能的天線，比如如圖9的框圖所示那樣，通過連接于輻射元件81上的連接器82的連接導(dǎo)線83連接帶通濾波器84那樣地構(gòu)成。作為連接這樣的天線的濾波器，分別當(dāng)要求急劇的衰減特性時(shí)，采用分布常數(shù)型的同軸共振型單體構(gòu)造濾波器，而當(dāng)對(duì)小型化要求高時(shí)，采用集中常數(shù)性的層疊構(gòu)造的濾波器，一般情況采用同軸共振性單體構(gòu)造的帶通濾波器。
作為濾波器，如果采用分布常數(shù)型濾波器，對(duì)應(yīng)使用的波長(zhǎng)，由于尺寸、形狀的要求會(huì)大型化，而采用層疊構(gòu)造的型濾波器，為了在各層的電極之間進(jìn)行連接要通過貫通孔連接，而通過這些貫通孔的連接，由于信號(hào)傳送路徑局部地狹窄，會(huì)產(chǎn)生高頻電阻、電感的增加，成為增加傳送信號(hào)損失、衰減特性低下的一個(gè)原因。進(jìn)而，為了遮斷在層間、層表面配設(shè)的多個(gè)濾波器用的電路元件、傳送路徑不需要的電結(jié)合以及不需要的輻射，必須進(jìn)行屏蔽，但是在層疊構(gòu)造的垂直方向，通過在瓷片上設(shè)置接地導(dǎo)體進(jìn)行屏蔽，而在層疊構(gòu)造的面方向(與瓷片的平行方向)，從貫通孔的連接部的間隙可以橫向漏出電波，不能發(fā)揮屏蔽的作用。
一方面，近年，比如在手持電話等使用的蜂窩技術(shù)無線機(jī)中，比如AMPS(美國(guó)規(guī)格0.8GHz帶寬用)與PCS(個(gè)人通信服務(wù)；美國(guó)規(guī)格1.8GHz帶寬用、相當(dāng)于日本的PHS)那樣地，采用兩個(gè)頻帶，作為天線，具有這所有的頻帶都可以使用那樣地雙頻帶化的傾向。而，由1.5GHz帶寬的GPS(Global Positioning System；衛(wèi)星定位系統(tǒng))檢測(cè)出每個(gè)手持電話所有者的位置的系統(tǒng)也正在研究，而且通過藍(lán)牙BT(Bluetooth；2.45GHz帶寬)在世界范圍上的規(guī)格化，蜂窩用終端機(jī)與個(gè)人計(jì)算機(jī)等的近距離無線連接的傾向，對(duì)于手持電話等所有這些的頻帶都必須能夠發(fā)送和接收的天線。
這種情況，比如在圖10所示的那樣在手持電話上配置天線時(shí)的例子，考慮如果蜂窩技術(shù)用或GPS用的天線配置在手持電話的上部，如果是BT用的天線則配置在手持電話的下邊。但是，便攜機(jī)器對(duì)小型化的要求更高，而便攜機(jī)器在各種各樣的部位安裝天線，與對(duì)其小型化的要求背道而馳。
如前所述，以往的帶濾波器的天線，由于用連接器以及連接導(dǎo)線連接天線化帶通濾波器，裝置的規(guī)模變大的同時(shí)損失也增大。而且由于輻射元件與濾波器獨(dú)立發(fā)揮作用，必須對(duì)輻射元件的借口進(jìn)行整合，就產(chǎn)生更加大型化的問題。因此，從減少傳送損失，實(shí)現(xiàn)裝置小型化的觀點(diǎn)，進(jìn)而從在用戶側(cè)如果不進(jìn)行天線與濾波器的整合的工作，就得不到最佳性能的觀點(diǎn)考慮，天線與濾波器一體化是理想的。
一方面，如前所述，要求在小型的便攜機(jī)器等上搭載可以在多個(gè)頻帶上使用的天線，對(duì)應(yīng)各種各樣的用途，濾波器的特性也包括分布常數(shù)型的同軸共振型單體構(gòu)造濾波器和集中常熟型的層疊構(gòu)造濾波器，如果同時(shí)制造這些，制造工藝不同成本增加并且產(chǎn)生伴隨單體構(gòu)造的大型化問題。
進(jìn)而，在前述那樣的帶通濾波器中，通過頻帶增寬后，遮斷特性變壞，產(chǎn)生不能做到遮斷特性好而且適應(yīng)頻帶又寬的帶通濾波器的問題。
進(jìn)而，如前所述，在對(duì)應(yīng)多頻帶使用的天線中，將天線與濾波器一體化做成濾波器內(nèi)置型，將蜂窩用、GPS用、BT用等多個(gè)頻帶的輻射元件以及帶通濾波器集中在一個(gè)地方配置，相互之間產(chǎn)生干擾，產(chǎn)生其他的頻帶的信號(hào)旋繞混入的問題。即在蜂窩用的雙頻帶天線中，由于不會(huì)有兩方面同時(shí)使用的情況，不會(huì)產(chǎn)生相互干擾的問題，但是蜂窩用、GPS用、藍(lán)牙用等同時(shí)使用時(shí)，由于相互間的干擾，使天線性能降低。
特別是在帶通濾波器上，使通過了通過信號(hào)的頻帶的整數(shù)倍的仿真信號(hào)存在容易混入噪音的問題。因此，比如對(duì)于AMP的0.8GHz，如果分別發(fā)送接收1.5FHz的GPS用、2.45GHz的BT用的信號(hào)，成為AMP的信號(hào)的約二倍、三倍的頻帶的關(guān)系，作為仿真存在容易混入的問題。
本發(fā)明為了解決這樣的問題，其目的是提供既可以實(shí)現(xiàn)層疊體的濾波器的小型化，又可以使天線與濾波器一體化，并且在發(fā)送接收多個(gè)頻帶的信號(hào)時(shí)，互相之間信號(hào)也不會(huì)混亂那樣的構(gòu)造的內(nèi)置濾波器的天線。
本發(fā)明的其他的目的，在于提供一種即使發(fā)送接收多個(gè)頻帶的信號(hào)，由于簡(jiǎn)單的構(gòu)成，也不會(huì)產(chǎn)生相互干擾使濾波器特性惡化那樣的構(gòu)造的內(nèi)置濾波器的天線。
本發(fā)明的其他目的，在于提供一種小型可以表面安裝，復(fù)合多個(gè)頻帶的天線的同時(shí)可以抑制相互干擾的具體的構(gòu)造的內(nèi)置濾波器的天線。
本發(fā)明還有其他的目的，在于提供一種內(nèi)置濾波器的天線小型化的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生高頻電阻、電感的增加的濾波器內(nèi)置的天線。
本發(fā)明還有其他的目的，在于提供一種電介體層疊構(gòu)造體，當(dāng)在電介體層疊構(gòu)造體上形成電氣電路時(shí)，在形成于各層的元件之間不會(huì)對(duì)高頻產(chǎn)生損失地連接，或者可以提高層疊體的面方向的屏蔽特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)置濾波器的天線，在一面形成導(dǎo)電體膜的電介體片由至少構(gòu)成一個(gè)濾波器塊那樣地層疊并形成的電介體層疊構(gòu)造體、固定在該電介體層疊構(gòu)造體上并且連接所述濾波器塊而設(shè)置的輻射元件構(gòu)成，所述濾波器塊至少包含低通濾波器、高通濾波器以及帶阻濾波器的一個(gè)，使通過所希望的頻帶的構(gòu)造。
這里所謂濾波器塊意味著對(duì)應(yīng)一個(gè)頻帶的天線元件的濾波器組，是也包含只有一個(gè)濾波器組成的情況的意思。
通過這種構(gòu)造，比如通過高通濾波器與低通濾波器的組合，可以實(shí)現(xiàn)使所希望的頻帶的頻率通過的濾波器，可以自由設(shè)定其帶寬。進(jìn)而，如果必要，可以除去特定的頻帶，只讓希望的頻帶通過。進(jìn)而，在電介體層疊構(gòu)造體上固定輻射元件，由于直接連接濾波器，容易整合兩者間的電感的同時(shí)，連接配線可以變短，可以大幅度減少損失，成為高性能高效率的內(nèi)置濾波器的天線。
所述濾波器塊至少可以發(fā)送接收2個(gè)以上的頻帶的信號(hào)那樣地被形成2個(gè)以上，一個(gè)濾波器塊，在所述2個(gè)以上的信號(hào)之中，與使通過該一個(gè)濾波器塊的信號(hào)不同的信號(hào)的頻帶被遮斷那樣地可以是所述低通濾波器、高通濾波器以及帶阻濾波器的任一組合而形成，比如即使將蜂窩用與GPS用、BT用的輻射元件與濾波器形成在一個(gè)塊里，也不會(huì)相互干擾，可以進(jìn)行低噪音發(fā)送接收。
本發(fā)明的內(nèi)置濾波器的天線的其他方式，在一面形成導(dǎo)電體膜的電介體片由至少構(gòu)成一個(gè)濾波器塊那樣地層疊，形成薄型扁平形狀的電介體層疊構(gòu)造體、在該電介體層疊構(gòu)造體的一主面以及/或側(cè)面設(shè)置，與所述濾波器塊連接的至少1個(gè)輻射電極、向在所述電介體層疊構(gòu)造體的背面設(shè)置的所述輻射電極供電的供電部構(gòu)成。這里所謂一主面，是在一主面上直接設(shè)置的情況以外，從一主面離開一定的間隔或者設(shè)置在電介體塊內(nèi)的情況也包括在內(nèi)的意思。
由這個(gè)構(gòu)造，形成扁平的電介體層疊構(gòu)造體的濾波器，在其側(cè)面或表面(一主面)或者在其表面?zhèn)刃纬奢椛潆姌O的同時(shí)，在層疊構(gòu)造體的背面(一主面相對(duì)的面)或者側(cè)面形成供電部而構(gòu)成天線，因此可以得到非常薄形化的內(nèi)置濾波器的天線，手持電話、便攜終端等可以僅用很小的空間簡(jiǎn)單安裝。并且如后述那樣地，可以將蜂窩用、GPS用、藍(lán)牙用(BT)等的天線搭載在這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體內(nèi)，可以將4頻帶的天線復(fù)合化地集中在扁平的電介體層疊構(gòu)造體內(nèi)。
通過所述電介體層疊構(gòu)造體的所述電介體片，上下設(shè)置的所述導(dǎo)電膜間，通過形成于所述電介體片上的帶狀的導(dǎo)通柱連接面狀，與以往的貫通孔不同，由于連接部的截面積非常大，即使對(duì)于高頻，也不會(huì)招致電阻以及電感的增加，可以得到非常高性能的濾波器電路。這里所謂帶狀表示導(dǎo)通柱(連接部)的橫截面是細(xì)長(zhǎng)的形狀的意思，比如可以指斷面的縱橫比在2以上的關(guān)系。
具體地講，所述輻射電極的至少一個(gè)設(shè)置在所述電介體層疊構(gòu)造體的側(cè)面或側(cè)面近旁的所述一主面，在該側(cè)面或所述一主面與所述輻射電極電容耦合那樣地設(shè)置供電電極，該供電電極通過所述濾波器塊與設(shè)置在所述電介體層疊構(gòu)造體的背面的供電部連接的構(gòu)造，由此內(nèi)置濾波器的天線作為天線可以幾乎不占用空間地形成。
在所述輻射電極以及供電電極的近旁的所述電介體層疊構(gòu)造體的一主面、與該一主面相對(duì)的背面以及側(cè)面，不設(shè)置接地導(dǎo)體的構(gòu)造，由此，輻射電極、供電電極與接地導(dǎo)體可以確保電氣的距離，避免天線輻射電阻的不必要的降低，可以得到高的天線天線效率和寬的天線頻帶特性。這里所謂近旁，比如從輻射電極等到輻射電極的寬的1/2～2倍程度的范圍的意思。
在所述電介體層疊構(gòu)造體的一主面，除去所述輻射電極近旁并設(shè)置接地導(dǎo)體，在該一主面的一部分輻射電極連接用的供電電極與所述接地導(dǎo)體離開間隔并被導(dǎo)出，在其供電電極上，連接桿狀輻射電極(元件)、線圈狀輻射電極(元件)等，由此比如可以構(gòu)成蜂窩用天線。
在所述電介體層疊構(gòu)造體的一主面?zhèn)?，通過絕緣性支撐體以及空間設(shè)置輻射電極，該輻射電極與所述供電電極連接并且在該輻射電極的電感匹配的位置，與所述電介體層疊構(gòu)造體的接地導(dǎo)體連結(jié)，由此，可以構(gòu)成平板狀的雙頻帶蜂窩用天線。
更具體地，在所述電介體層疊構(gòu)造體的相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，以及該電介體層疊構(gòu)造體的一主面?zhèn)戎校辽僭趦蓚€(gè)地方設(shè)置兩個(gè)以上的輻射電極，至少可以接收兩個(gè)以上的頻帶的信號(hào)并且分別與該兩個(gè)以上的輻射電極電耦合，在所述電介體層疊構(gòu)造體上形成兩個(gè)以上所述濾波器。
至少形成兩個(gè)以上可以發(fā)送接收兩個(gè)以上的頻帶的信號(hào)的所述濾波器塊，該至少兩個(gè)以上的濾波器塊通過形成于所述電介體片上的帶狀的導(dǎo)通柱，由所述電介體層疊構(gòu)造體的電介體片垂直方向形成的屏蔽壁相互之間不干涉的構(gòu)造，由此，即使在電介體層疊構(gòu)造體上形成多個(gè)頻帶的濾波器電路，可以相互之間屏蔽，相互之間不形成干擾。其結(jié)果，即使很小的電介體層疊構(gòu)造體和在其周圍形成多個(gè)頻帶用的輻射電極，各自可以作為非常高特性的天線發(fā)揮作用，可以得到小型化高性能的復(fù)合天線。
更具體地，形成于所述電介體層疊構(gòu)造體的側(cè)面或一主面的天線，是衛(wèi)星定位系統(tǒng)用以及/或者藍(lán)牙用，可以在所述一主面?zhèn)冗B接供電電極設(shè)置的輻射電極作為蜂窩用而形成。
一根天線單元被折疊，與鄰接的單元之間電耦合的部分至少形成于兩個(gè)地方，通過調(diào)整該電耦合部分，對(duì)所希望的4頻帶共振那樣地形成輻射電極，所述天線單元的一端部通過多路轉(zhuǎn)換器連接各自頻帶的濾波器，由此，對(duì)于蜂窩用、GPS用、BT用的4頻帶也可以以一個(gè)輻射電極構(gòu)成，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)構(gòu)造簡(jiǎn)潔、小型化。
本發(fā)明的電介體層疊構(gòu)造體，是形成導(dǎo)電體膜的電介體片數(shù)枚重疊并且固定的電介體層疊構(gòu)造體，通過在所述電介體片上形成帶狀的導(dǎo)通柱，形成設(shè)置在上下電介片上的導(dǎo)電體膜的連接，或者在所述電介體層疊構(gòu)造體的厚度方向形成屏蔽壁。通過這個(gè)構(gòu)造，即使是在電介體片上形成導(dǎo)電體膜的層疊構(gòu)造體，也可以以低電阻連接于介于瓷片的導(dǎo)電體膜之間，并且對(duì)于瓷片的水平方向可以完全屏蔽，可以以緊湊的形狀形成相互之間不受干擾的高性能電路元件。進(jìn)而，通過采用這個(gè)構(gòu)造，在周圍形成屏蔽壁，可以形成同軸線路。此時(shí)，線路自身通過跨兩層以上的連接，可以形成粗的線路，可以由層疊構(gòu)造體形成高頻電路。其結(jié)果，由層疊構(gòu)造體也可以形成同軸共振器等。


圖1(a)～(b)是表示本發(fā)明的內(nèi)置濾波器天線的一實(shí)施方式的說明圖。
圖2(a)～(c)是圖1所示的例子的電介體層疊構(gòu)造替的一例的剖面圖，以及形成濾波器的例子的說明圖。
圖3是說明輻射元件的其他的構(gòu)成例的圖。
圖4(a)～(b)是表示本發(fā)明的濾波器內(nèi)置天線的其他實(shí)施方式的說明圖。
圖5(a)～(6)是表示圖4所示的例的蜂窩用輻射電極的一例的說明圖。
圖6是說明圖4所示的例的各頻帶的濾波器塊的構(gòu)成例的圖。
圖7(a)～(b)是圖4所示的4頻率的輻射電極在一個(gè)天線單元上構(gòu)成的例的說明圖。
圖8(a)～(b)是表示輻射元件與供電部的關(guān)系的其他例子的說明圖。
圖9是以往的帶濾波器的天線的說明圖。
圖10是在以往的手持電話機(jī)上配置4頻率的天線的例子的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)置濾波器的天線進(jìn)行說明。本發(fā)明的內(nèi)置濾波器天線如同在圖1期一實(shí)施方式的構(gòu)造說明圖以及框圖所示那樣，在一面形成導(dǎo)電替膜的電介體片11參照?qǐng)D2(a)，至少要構(gòu)成一個(gè)濾波器塊63那樣地被層疊，并形成電介體層疊構(gòu)造體1。在這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體1上安裝輻射元件62，輻射元件62連接濾波器塊63。而濾波器塊63至少包含低通濾波器63a、高通濾波器63b、以及帶阻濾波器63c的一個(gè)。在圖所示的例子中，只是表示了一個(gè)輻射元件62和一個(gè)濾波器塊63，也可以如前所述地將可以進(jìn)行發(fā)送接收多個(gè)頻帶的信號(hào)的多個(gè)輻射元件和多個(gè)濾波器塊63安裝在電介體層疊構(gòu)造體1中，內(nèi)置在里面。
電介體層疊構(gòu)造體1，其剖面說明圖如圖2(a)所示那樣，比如在瓷片(印刷電路基板)11的一面通過印刷等使導(dǎo)電體膜形成希望的形狀，通過夾持構(gòu)成電感(L)等的帶線27、37以及電介體片11并形成導(dǎo)電體膜，形成電容器(C)26、36，在希望的圖形上形成導(dǎo)電體膜的同時(shí)，在上面以及下面，基本上是全面地與形成導(dǎo)電體膜71、72的瓷片11重合，并在按壓狀態(tài)切斷，通過燒結(jié)而形成。在外形上，形成比如3.5cm×2cm程度大小，2～7mm程度的厚度。這個(gè)L、C，比如通過圖2(c)所示那樣地連接而形成，可以構(gòu)成低通濾波器LPF或高通濾波器HPF。其他的濾波器也只要改變其L、C的大小或連接就可以形成。另外，上面以及下面的導(dǎo)電體膜71、72被接地，發(fā)揮屏蔽板的功能。
當(dāng)夾持瓷片11在上下層連接的情況下，在形成于瓷片11上的導(dǎo)通孔內(nèi)埋入導(dǎo)電體由連接的導(dǎo)通柱29連接，這個(gè)導(dǎo)通柱29如圖2(b)中圖2(a)與直角方向的剖面說明圖所示那樣地，形成比如0.1mm程度厚，1～2mm程度寬的帶狀。這個(gè)寬是配線(帶線)等的寬，可以根據(jù)特性要求自由地設(shè)定。由這樣形成的帶狀，連接的截面積變大，可以避免了高頻電阻、電感的增加，可以形成層疊構(gòu)造的高特性的濾波器。這里所謂帶狀，并不限于如前所述那樣地，截面的縱橫比在十倍以上的形狀，而是意味著截面的縱橫比在二以上的關(guān)系的形狀。為了形成這個(gè)帶狀的導(dǎo)通柱，可以通過將瓷片上設(shè)置的導(dǎo)通孔形成細(xì)長(zhǎng)的溝狀而形成。
在圖2(a)所示的例子中，表示了形成后述的BT用濾波器塊25和GPS用濾波器塊35的兩個(gè)濾波器塊的例子，在其間形成屏蔽壁12，具有相互屏蔽的構(gòu)造特征。這個(gè)屏蔽壁12與所述的導(dǎo)通柱一樣，將屏蔽所必需的幅長(zhǎng)的細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)通孔形成在各瓷片的同樣的部位，在那個(gè)導(dǎo)通孔內(nèi)埋入導(dǎo)電體，重疊瓷片，按壓并切斷后燒結(jié)而形成。
濾波器塊有如后述圖6所示BT用濾波器塊25、GPS用濾波器塊35等那樣地有多個(gè)濾波器構(gòu)成的情況，也有只由一個(gè)濾波器構(gòu)成的情況。而且，當(dāng)發(fā)送接收多個(gè)頻帶時(shí)，由于為了除去其對(duì)手方的信號(hào)的頻帶，選擇濾波器而形成，可以防止干擾等的噪音的混合以及噪音干涉。
在制造這樣的電介體層疊構(gòu)造體1時(shí)，比如在100μm程度厚的瓷片11上有成形模具形成導(dǎo)通柱用的細(xì)長(zhǎng)的溝，通過印刷等形成在其溝內(nèi)埋入的導(dǎo)電體以及必要的帶線。然后，如前所述形成濾波器電路那樣地，數(shù)十片重疊并壓緊固定，切成各個(gè)電介體層疊構(gòu)造體的大小，或者形成切斷用溝以后通過燒結(jié)而形成。另外，在后述的這個(gè)側(cè)面形成輻射元件、接地導(dǎo)體時(shí)，通過在其側(cè)面印刷導(dǎo)電體等而設(shè)置。
輻射元件2，在圖1所示的例子中，采用被稱為棒型天線或螺旋型天線的線狀的輻射元件。但是，在如圖3所示那樣的被稱為轉(zhuǎn)接天線的電介體基板62上，導(dǎo)電體膜62a也可以采用以規(guī)定的大小形成的輻射元件62。而且，如后述那樣地，在電介體層疊構(gòu)造體的表面、側(cè)面，使輻射電極以及供電電極電容耦合，形成所謂電介體天線，形成輻射元件，通過電介體層疊構(gòu)造體的供電部與導(dǎo)電性連接裝置連接外部輻射電極而形成。
根據(jù)本發(fā)明，層疊瓷片等的電介體片的電介體層疊構(gòu)造體而形成濾波器塊，與濾波器塊連接，在其電介體層疊構(gòu)造體上形成直接輻射元件，由于安裝在其近旁，可以使其阻抗整合一體，沒有必要在輻射元件上再設(shè)置個(gè)別的整合電路，而且，沒有比通過連接用的導(dǎo)線、連接器，以非常高效率地緊湊地形成。
而且，如圖6中后述的具體例子中那樣，不只是使濾波器通過所希望的頻帶的帶通濾波器，為了除去由于有同時(shí)發(fā)送接收的可能性而容易混合的對(duì)手方的頻帶，通過將低通濾波器、高通濾波器、帶阻濾波器等至少兩個(gè)以上組合使用，即使鄰近地設(shè)置多個(gè)頻帶的天線，也可以除去基于干涉等的噪音。其結(jié)果，在手持電話等非常地要求小型化的便攜機(jī)器上也不用占用空間而安裝多個(gè)用途的天線，可以將蜂窩以外的衛(wèi)星定位系統(tǒng)、BT用等的天線一體化形成。
進(jìn)而，通過在各濾波器塊間形成屏蔽壁，可以在電介體層疊構(gòu)造體的電介體片與平行方向確實(shí)實(shí)現(xiàn)屏蔽，可以使周圍的幾乎一周被屏蔽。其結(jié)果，連接于多個(gè)頻道的天線的各自的濾波器塊的上下周圍幾乎完全被屏蔽，多個(gè)頻帶的天線以及他的濾波器一體形成，構(gòu)成既緊湊，又可以完全防止相互之間的干擾。
其次，參照?qǐng)D4，對(duì)采用這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體內(nèi)置濾波器，比如藍(lán)牙用、GPS用、AMPS/PCS等的雙蜂窩用那樣地，適合于形成4頻率的復(fù)合天線的具體的構(gòu)造的濾波器內(nèi)置天線的實(shí)施方式進(jìn)行說明。這個(gè)實(shí)施方式的內(nèi)置濾波器天線，如圖4所示那樣，與圖1以及圖2所示的相同的電介體層疊構(gòu)造體1，在一面形成導(dǎo)電體膜的電介體片11(參照?qǐng)D2(a))，通過至少構(gòu)成一個(gè)濾波器塊那樣地層疊，形成薄形、扁平的形狀。在這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體1的表面(一主面)側(cè)以及/或者側(cè)面，設(shè)置與所述濾波器塊連接的至少一個(gè)輻射元件2～4，在其電介體層疊構(gòu)造體1的背面設(shè)置可以向輻射元件2～4供電的供電部(輸入輸出端子)28、38、48。另外，在圖4中，(b)～(d)分別表示(a)的左視圖、仰視圖以及后視圖。
在圖4所示的例子中，表示了一個(gè)復(fù)合天線的例子。但是作為復(fù)合天線，也沒有必要將那些全部搭載，可以搭載一個(gè)以上所希望的輻射元件。電介體層疊構(gòu)造體1如圖2(a)以及(b)所示那樣地形成。在這個(gè)構(gòu)造中，比如為了構(gòu)成所述的對(duì)應(yīng)4頻帶的濾波器內(nèi)置天線，縱×橫為20mm×30mm程度，厚度1～2mm的程度大小地形成。在圖2(a)所示得例子中，分別地由電容26與帶線27形成BT用的濾波器塊25、由電容36與帶線37形成GPS用的濾波器35。
在圖4所示的例子中，在電介體層疊構(gòu)造體1的表面以及背面除去一部分，分別形成接地導(dǎo)體71、72。而在沒有設(shè)置輻射元件2、3的側(cè)面，也除去供電部，設(shè)置接地導(dǎo)體73、74。表面以及側(cè)面的接地導(dǎo)體71、73、74，發(fā)揮使濾波器塊25、35、45等不被噪音侵入那樣地屏蔽板的功能，并且表面的接地導(dǎo)體71在后述的蜂窩用天線設(shè)置在這個(gè)上部時(shí)，具有作為其底板的功能。背面的接地導(dǎo)體72當(dāng)安裝這個(gè)天線的主板等上有接地板時(shí)，濾波器也被屏蔽，由于并非一定需要，因此有時(shí)可不設(shè)置。
作為所述的‘除去一部分’而又沒有設(shè)置接地導(dǎo)體71、72的部分是在設(shè)置BT用以及GPS用的輻射電極21、31和供電電極22、32的部分(輻射元件2、3的部分)的近旁，即輻射電極21、31的1/2～2倍程度的寬的部分A、B。這些輻射電極21、31、供電電極22、32不在電介體層疊構(gòu)造體1的側(cè)面，當(dāng)設(shè)置在表面的端部側(cè)時(shí)，在那個(gè)部分以及其周圍(側(cè)面)和背面的對(duì)應(yīng)部分，同樣地除去接地導(dǎo)體。而且，當(dāng)在安裝了這個(gè)天線的主板上有接地板時(shí)，除去那個(gè)接地板的該當(dāng)部分是理想的。在輻射電極21、31以及供電電極22、32的近旁除去這個(gè)接地導(dǎo)體71、72，是為了防止在輻射電極21、31的近旁存在接地導(dǎo)體，輻射電極與接地導(dǎo)體之間的電氣距離變小，天線輻射電阻降低，天線的效率降低，并且天線的帶寬特性降低等這些問題而確保一定的間隔。
BT用輻射元件2以及GPS用輻射元件3分別由輻射電極21、31、與那個(gè)輻射電極21、31的一端部側(cè)電容耦合使之共振的供電電極22、32構(gòu)成，在那個(gè)供電電極22、32中，通過在內(nèi)層的層疊片上形成的連接用圖形23、33分別連接所述的BT用濾波器塊25、GPS用濾波器塊35，濾波器塊的另一端分別連接輸入輸出端子28、38。那個(gè)輸入輸出端子28、38在圖4(c)～(d)所示的例子中，是跨越電介體層疊構(gòu)造體1的一個(gè)側(cè)面以及背面形成的，由于在背面或側(cè)面至少一方設(shè)置，當(dāng)在手持電話等的主板等的搭載基板上搭載時(shí)，由于帶有架座成為可以直接安裝在表面的構(gòu)造。另外，BT用輸入輸出端子28是發(fā)送接收共用端子TRX，GPS用輸入輸出端子38成為接收端子。這個(gè)BT用輻射元件2以及GPS用輻射元件3不在電介體層疊構(gòu)造體1的側(cè)面，也可以設(shè)置在側(cè)面?zhèn)鹊谋砻?一主面)。
蜂窩用輻射元件4，比如作為AMPS/PCS用的雙天線的一個(gè)例子的平板狀天線的例子，如圖5所示那樣，連接形成于電介體層疊構(gòu)造體1的表面的供電電極42和外部輻射電極41那樣地，通過導(dǎo)電性連接裝置43連接的同時(shí)，為了與外部輻射電極41的接口取得匹配，通過使外部輻射電極41的一部分與電介體層疊構(gòu)造體1的表面?zhèn)冉拥貙?dǎo)體71的一部分71a進(jìn)行電接觸的導(dǎo)電性連接裝置44進(jìn)行連接的同時(shí)，通過絕緣性支撐機(jī)構(gòu)45被支撐著。這個(gè)外部輻射電極41作為支撐、連結(jié)電介體層疊構(gòu)造體1的導(dǎo)電性連接裝置43、44，由于采用彈簧式的導(dǎo)通柱(連針)，與外部輻射電極41可以插拔，將電介體層疊構(gòu)造體1安裝到主板上后，可以安裝外部輻射電極41，極大地提高了方便性。
另外，在圖5所示的天線構(gòu)造中，電介體層疊構(gòu)造體1的大小與前述的一樣，在其表面?zhèn)仍O(shè)置蜂窩用的放電電極狀態(tài)的整體厚度形成7mm程度(電介體層疊構(gòu)造體1的厚度2mm的程度)。在圖5所示的例子中，是以平面狀輻射電極圖形，形成AMPS和PCS(1.8GHz)用的雙天線的例子，也可以是構(gòu)成蜂窩用的雙頻帶的天線圖形，以及拉桿天線、彎曲形狀的天線、將折疊天線與鄰近的單元之間結(jié)合調(diào)整共振頻率的線狀天線輻射電極連接供電電極42(電介體層疊構(gòu)造體1的側(cè)面也行)的構(gòu)造。
這個(gè)供電電極42的另一端側(cè)，連接形成電介體層疊構(gòu)造體1的濾波器塊45，那個(gè)濾波器塊的另一端部側(cè)，如圖4(c)～(d)所示那樣，連接從電介體層疊構(gòu)造體1的一側(cè)面開始跨越其背面形成的輸入端子48。而，輸入端子48分別對(duì)于AMPS用以及PCS用，設(shè)置發(fā)送用端子TX和接收用端子RX。
各個(gè)頻帶的濾波器塊25、35、45，比如在圖6的框圖中所示那樣的構(gòu)造中，有所述的層疊體形成的電容、帶線的電感等形成。此時(shí)，一個(gè)濾波器塊可以遮斷通過其他的濾波器塊的信號(hào)的頻帶那樣地，通過所述低通濾波器、高通濾波器以及帶阻濾波器組合而形成，即使將蜂窩用、GPS用、BT用的輻射元件與濾波器形成在一個(gè)塊內(nèi)，相互之間也不會(huì)有信號(hào)干擾，可以進(jìn)行低噪音的發(fā)送與接收。
比如BT(2.45GHz)用濾波器塊25由于比其他的蜂窩用(0.8Ghz和1.8GHz)、GPS用(1.5GHz)的頻帶要高，高于1.8GHz的頻率，更理想的是插入可以通過高于2.4GHz的頻率的高通濾波器HPF的話，完全不必?fù)?dān)心對(duì)方的信號(hào)作為噪音被混合，在這個(gè)例子中，為了進(jìn)一步除去這些頻帶信號(hào)以外的噪音，插入與以往相同的帶通濾波器。
而且，GPS用濾波器塊35比其他的BT用的低，并且與PCS的頻帶接近，因此將BT頻帶排除，比如由截?cái)喔哂?.6GHz的高頻帶的低通濾波器LPF、排除接近1.5GHz的PCS帶的1.8GHz帶的帶阻濾波器BEF、排除其他噪音的帶通濾波器BPF構(gòu)成。
進(jìn)而，蜂窩用(AMPS/PCS)濾波器塊45同樣地插入排除BT帶的低通濾波器LPF與排除GPS帶的帶阻濾波器BEF，進(jìn)而插入分離AMPS與PCS的天線分離濾波器，各自的信號(hào)記憶部由天線共用器分離成發(fā)送信號(hào)頻帶TX與接收信號(hào)頻帶RX，并連接到輸入輸出端子48。
這些濾波器塊25、35以及45在所述的電介體層疊構(gòu)造體1中形成的平面的位置關(guān)系，比如如圖4(a)的虛線所示那樣地，是平面上分離的，這些濾波器全體所占的面積約2cm2程度(層疊體全體的面積2cm×3cm程度)。在這些濾波器塊之間在縱方向形成所述屏蔽壁的話，可以完全防止上下周圍的相互干擾。另外，濾波器塊25、35以及45的構(gòu)成不限于所所述的例子，也可以組合其它的濾波器。
這樣形成的天線，當(dāng)向手持電話的主板上安裝之際，當(dāng)將這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體搭載到主板的上端(比如手持電話器的上部)時(shí)，在那個(gè)主板的上邊以及/或者側(cè)面配置所述的輻射電極那樣地安裝是理想的。這是因?yàn)閷⑤椛潆姌O朝向手持電話等的機(jī)器的外側(cè)那樣地安裝，可以無損耗地接收和發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)本實(shí)施方式，由將瓷片等的電介體層疊稱非常扁平薄形化的電介體層疊構(gòu)造體而形成濾波器塊，進(jìn)而直接在那個(gè)電介體層疊構(gòu)造體上形成天線，在其近旁安裝而形成的構(gòu)造，因此可以非常緊湊地形成，可以一體化地形成蜂窩以外的衛(wèi)星定位系統(tǒng)、BT用等的天線。其結(jié)果，手持電話那樣的非常小型化的便攜機(jī)器上也不用占用空間安裝多種用途的天線。并且，本發(fā)明的電介體層疊構(gòu)造體通過導(dǎo)通柱進(jìn)行多層膜之間的導(dǎo)電體膜的連接，因此不會(huì)產(chǎn)生以往的由于層疊構(gòu)造體產(chǎn)生的高頻電阻的增加以及電感的增加和隨之而來的性能降低，可以進(jìn)行高性能的濾波處理。
進(jìn)而，由于采用本發(fā)明的電介體層疊構(gòu)造體的帶狀的導(dǎo)通柱，也可以與層疊構(gòu)造體的電介體片平行的方向確實(shí)地進(jìn)行屏蔽，如前所述，可以對(duì)周圍的一周進(jìn)行屏蔽。其結(jié)果，連接多個(gè)頻帶的天線的濾波器塊的上下周圍全部可以屏蔽，即使多個(gè)頻帶的天線以及其濾波器塊在一個(gè)整體形成，并很緊湊地構(gòu)成，也可以完全防止其相互之間的干擾。
在所述的例子中，分別形成BT用、GPS用以及蜂窩用的輻射電極，是在電介體層疊構(gòu)造體的周圍配置多遠(yuǎn)見多供電(MEMFMulti ElementMulti Feed)的例子，比如通過與鄰接天線單元的單元的電容以及/或者電介體的結(jié)合那樣地折疊，在一根單元從一個(gè)部委供電在多個(gè)頻帶共振的單元件單供電(SESFSingle Element Single Feed)的構(gòu)造形成也可以。在這個(gè)構(gòu)造中，通過調(diào)整其鄰接的單元間的間隔，可以使所述的4頻率分別共振。比如如圖7(a)所示那樣，最初的兩個(gè)單元51a與后面的兩個(gè)單元51b分別耦合，最初的兩個(gè)單元51a與后面的兩個(gè)單元51b之間不耦合那樣地調(diào)整，通過分別在兩個(gè)單元之間調(diào)整耦合度，對(duì)所述4頻率可以成為由一個(gè)部位的供電產(chǎn)生共振的輻射電極。
如果采用這樣構(gòu)造的輻射電極，一個(gè)輻射電極51，只要將濾波器與形成的所述的在各個(gè)頻帶用的濾波器連接，就可以發(fā)送和接收。此時(shí)，如圖7(b)所示那樣，在輻射電極51上連接多路轉(zhuǎn)換器，由此分離各頻帶，只分別將各頻帶的信號(hào)與各濾波器塊25、35、以及45連接。
進(jìn)而，輻射電極與供電部的關(guān)系如圖8(a)所示那樣，比如將各供電電極分別與同一供電部結(jié)合那樣地形成多元件單供電(MESFMultiSingle Feed)構(gòu)造，如圖8(b)所示那樣，比如在倒F天線構(gòu)造中，也可以形成在各自的頻帶，匹配位置上連接供電部的單元件多供電(SEMFSingle Element Multi Feed)構(gòu)造等。
另外，作為所述的各實(shí)施例的變形例，還可以在所述輻射電極、層疊體構(gòu)造的主面的更上側(cè)至少配置一層層疊片。而且，在所述例中，作為蜂窩用，舉出的是AMPS/PCS的例，根據(jù)國(guó)家的不同這個(gè)構(gòu)造會(huì)變化，也不限于衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)與BT等的組合，即使其他頻帶的組合，通過本發(fā)明排除可以同時(shí)使用的其他頻帶那樣地而構(gòu)成濾波器塊，即使在復(fù)合化的天線的情況下，也可以不受噪音等的影響，成為高性能的天線。
根據(jù)本發(fā)明，既采用濾波器塊由電介體層疊構(gòu)造的構(gòu)成又不會(huì)引起電感、高頻電阻的增加而構(gòu)成，因此可以非常小型地得到具有高性能的濾波特性的天線。其結(jié)果像手持電話那樣的要求小型化的便攜機(jī)器也可以簡(jiǎn)單地搭載。并且，由于即使多個(gè)頻帶用被復(fù)合化，也可以防止相互之間的干擾，在機(jī)器離分散，安裝多個(gè)天線，作為一個(gè)內(nèi)置濾波器的天線，比如雙頻帶的蜂窩用、GPS用、BT用的4頻率天線非常小地形成。因此，在手持電話里，不僅蜂窩用，不管是GPS用、BT用等幾乎不論什么情況都可以搭載。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的電介體層疊構(gòu)造體，在各層設(shè)置的配線等的連接，對(duì)于高頻也是低電阻，可以幾乎不增加電感地連接。因此，即使不采用共振器等的構(gòu)造，也可以形成非常高性能的濾波器，對(duì)電子機(jī)器的小型化具有更大的貢獻(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以發(fā)送接收多個(gè)頻帶的信號(hào)的內(nèi)置濾波器的天線可以非常小型地形成，手持電話、便攜終端機(jī)器等的小型的無線機(jī)器，也可以搭載利用高性能的天線。進(jìn)而通過可以使用多個(gè)頻帶的天線，小型的無線機(jī)器不只可以用于一個(gè)目的，可以有各種各樣的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置濾波器的天線，其特征在于在一面形成導(dǎo)電體膜的電介體片由至少構(gòu)成一個(gè)濾波器塊那樣地層疊并形成的電介體層疊構(gòu)造體、固定在該電介體層疊構(gòu)造體上并且連接所述濾波器塊而設(shè)置的輻射元件構(gòu)成，所述濾波器塊至少包含低通濾波器、高通濾波器以及帶阻濾波器的一個(gè)，使通過所希望的頻帶。
2.如權(quán)利要求所述的天線，其特征在于所述濾波器塊至少可以發(fā)送接收2個(gè)以上的頻帶的信號(hào)那樣地形成2個(gè)以上，一個(gè)濾波器塊，在所述2個(gè)以上的信號(hào)之中，與使通過該一個(gè)濾波器塊的信號(hào)不同的信號(hào)的頻帶被遮斷那樣地可以是所述低通濾波器、高通濾波器以及帶阻濾波器的任一組合而形成。
3.一種內(nèi)置濾波器的天線，其特征在于在一面形成導(dǎo)電體膜的電介體片由至少構(gòu)成一個(gè)濾波器塊那樣地層疊，形成薄型扁平形狀的電介體層疊構(gòu)造體、在該電介體層疊構(gòu)造體的一主面以及/或側(cè)面設(shè)置，與所述濾波器塊連接的至少1個(gè)輻射電極、向在所述電介體層疊構(gòu)造體的背面設(shè)置的所述輻射電極供電的供電部構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的天線，其特征在于通過所述電介體層疊構(gòu)造體的所述電介體片，上下設(shè)置的所述導(dǎo)電膜間，通過形成于所述電介體片上的帶狀的導(dǎo)通柱連接面狀而成。
5.如權(quán)利要求3或4所述的天線，其特征在于所述輻射電極的至少一個(gè)設(shè)置在所述電介體層疊構(gòu)造體的側(cè)面或側(cè)面近旁的所述一主面，在該側(cè)面或所述一主面與所述輻射電極電容耦合那樣地設(shè)置供電電極，該供電電極通過所述濾波器塊與設(shè)置在所述電介體層疊構(gòu)造體的背面的供電部連接。
6.如權(quán)利要求5所述的天線，其特征在于在所述輻射電極以及供電電極的近旁的電介體層疊構(gòu)造體的一主面、與該一主面相對(duì)的背面以及側(cè)面，不設(shè)置接地導(dǎo)體的構(gòu)造。
7.如權(quán)利要求3～6的任一項(xiàng)所述的天線，其特征在于在所述電介體層疊構(gòu)造體的一主面，除去所述輻射電極近旁并設(shè)置接地導(dǎo)體，在該一主面的一部分輻射電極連接用的供電電極與所述接地導(dǎo)體離開間隔并導(dǎo)出而成。
8.如權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于在所述電介體層疊構(gòu)造體的一主面?zhèn)?，通過絕緣性支撐體以及空間設(shè)置輻射電極，該輻射電極與所述供電電極連接并且在該輻射電極的電感匹配的位置，與所述電介體層疊構(gòu)造體的接地導(dǎo)體連結(jié)而成。
9.如權(quán)利要求3～8的任一項(xiàng)所述的天線，其特征在于所述電介體層疊構(gòu)造體的相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，以及該電介體層疊構(gòu)造體的一主面?zhèn)戎?，至少在兩個(gè)地方設(shè)置兩個(gè)以上的輻射電極，至少可以接收兩個(gè)以上的頻帶的信號(hào)并且分別與該兩個(gè)以上的輻射電極電耦合，在所述電介體層疊構(gòu)造體上形成兩個(gè)以上所述濾波器而成。
10.如權(quán)利要求1或3所述的天線，其特征在于至少形成兩個(gè)以上可以發(fā)送接收兩個(gè)以上的頻帶的信號(hào)的所述濾波器塊，該至少兩個(gè)以上的濾波器塊通過形成于所述電介體片上的帶狀的導(dǎo)通柱，由所述電介體層疊構(gòu)造體的電介體片垂直方向形成的屏蔽壁相互之間不干涉的構(gòu)造。
11.如權(quán)利要求9所述的天線，其特征在于形成于所述電介體層疊構(gòu)造體的側(cè)面或一主面的天線，是衛(wèi)星定位系統(tǒng)用以及/或者藍(lán)牙用，在所述一主面?zhèn)冗B接供電電極設(shè)置的輻射電極是蜂窩用。
12.如權(quán)利要求3、4或者9所述的天線，其特征在于一根天線單元被折疊，與鄰接的單元之間電耦合的部分至少形成于兩個(gè)地方，通過調(diào)整該電耦合部分，對(duì)所希望的4頻帶共振那樣地形成輻射電極，所述天線單元的一端部通過多路轉(zhuǎn)換器連接各自頻帶的濾波器而成。
13.一種電介體層疊構(gòu)造體，是形成導(dǎo)電體膜的電介體片數(shù)枚重疊并且固定的電介體層疊構(gòu)造體，其特征在于通過在所述電介體片上形成帶狀的導(dǎo)通柱，形成設(shè)置在上下電介片上的導(dǎo)電體膜的連接，或者在所述電介體層疊構(gòu)造體的厚度方向形成屏蔽壁而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)置濾波器的天線。在薄型，扁平形狀的電介體層疊構(gòu)造體(1)上至少形成一個(gè)濾波器塊(25、35、45)。連接濾波器塊安裝輻射元件(2、3)。而濾波器塊分別至少包含低通濾波器、高通濾波器以及帶阻濾波器的一個(gè)。在這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體的表面(一主面)側(cè)以及側(cè)面，設(shè)置至少一個(gè)連接所述濾波器塊的輻射元件(2、3)，在這個(gè)電介體層疊構(gòu)造體的背面設(shè)置可以向輻射元件供電的供電部(28、38、48)。其結(jié)果天線與濾波器塊一體化的同時(shí)，在即使發(fā)送接收多個(gè)頻帶的信號(hào)那樣的情況下，可以得到相互之間沒有信號(hào)干擾那樣的造型小，可以在表面安裝的內(nèi)置濾波器的天線。
文檔編號(hào)H03H7/01GK1493095SQ0280519
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2002年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月23日
發(fā)明者堀江涼, 鈴木光廣, 龜田省三郎, 福田晃一, 市川博, 大山隆治, 一, 三郎, 廣, 治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社友華, 宇部興產(chǎn)株式會(huì)社