專利名稱：天線系統(tǒng)和使用它的無線電單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安裝在諸如便攜式電話等無線電單元上的天線系統(tǒng)，還涉及使用這種天線系統(tǒng)的無線電單元。
圖4是一個透視圖，示出表面安裝型天線的例子。

圖1所示的表面安裝型天線1具有長方體形狀的基片2，該基片2由絕緣體形成。在該基片2的頂表面2a上形成輻射電極3。輻射電極3的左端側(cè)(如圖4所示)延伸到基片2的側(cè)表面2b，并且輻射電極3的左端側(cè)3a形成開路端(不連接的)。在基片2的側(cè)表面2c上，饋送電極4從底表面朝上側(cè)延伸，并連續(xù)地連接到輻射電極3的右端部分，包圍了基片2的頂表面2a。
將基片2的底表面2d用作安裝表面，將這種表面安裝型天線1安裝在電路板上，并通過饋送電極4，導(dǎo)電地連接到形成在電路板上的無線電單元電路5。通過使輻射電極3和無線電單元電路5如此導(dǎo)電連接，例如，當由無線電單元電路5將信號通過饋送電極4提供給輻射電極3時，輻射電極3被信號激勵，該信號(無線電波)被發(fā)送到外面。另一方面，在接收信號時，信號沿與上述發(fā)送時相反的方向流入，該接收到的信號提供給了無線電單元5。按照這種方式，表面安裝型天線1執(zhí)行了發(fā)送/接收信號(無線電波)的天線操作。
同時，由輻射電極3的信號的有效線長度確定頻帶。相反，基于給定的技術(shù)說明，根據(jù)無線電波發(fā)送/接收的頻帶，確定輻射電極3的信號的有效線長度。由于使無線電單元最小化，還需要使上述表面安裝型天線1最小化。當表面安裝型天線1所需的無線電波發(fā)送/接收的頻帶降低時，必需將輻射電極3的信號的有效線長度設(shè)置得長，但是由于表面安裝型天線1的最小化，難以為了在低頻帶中執(zhí)行無線電波發(fā)送/接收而確保有效線長度。
相應(yīng)地，已經(jīng)提出了如圖5所示的天線系統(tǒng)7。在圖5中，示出天線系統(tǒng)7安裝在諸如便攜式電話等無線電單元10的電路板11上。如圖5所示的天線系統(tǒng)7包含如上所述的表面安裝型天線1，它構(gòu)成了一個表面安裝型天線部分，還有金屬板8，導(dǎo)電地連接到表面安裝型天線1的輻射電極3。在這種天線系統(tǒng)中，通過將金屬板8導(dǎo)電地連接到輻射電極3，通過安裝金屬板8的增加有效地伸長了輻射電極3的信號的有效線長度。這有助于在所需的低頻處的無線電波的發(fā)送/接收。
將天線系統(tǒng)7安裝到無線電單元的電路板11上，例如在如圖5所示的安裝配置中。尤其地，諸如信號處理電路和控制電路等無線電單元電路(5)形成在電路板11上，并將使這些無線電單元電路屏蔽的屏蔽罩13設(shè)置在該電路板11上。屏蔽罩13的頂表面平行于電路板11的表面，以及表面安裝型天線1的頂表面2a和底表面2d。使用表面安裝型天線1的基片2的底表面2d作為安裝表面，將天線系統(tǒng)7的表面安裝型天線1安裝到電路板11上的屏蔽罩13附近。將天線系統(tǒng)7的金屬板8設(shè)置在屏蔽罩13上，其間有間隙，從而金屬板8的表面平行于屏蔽罩13的頂表面。
設(shè)置有天線系統(tǒng)和無線電單元電路的電路板11被安置在例如由圖5中的點劃線示出的罩子12中。當無線電單元10是便攜式電話時，將用于無線電單元中的功率的電池設(shè)置在如圖5所示的電路板11上的空白部分上。
同時，目前對厚度D減小的諸如便攜式電話等無線電單元10的需要增加。為了減小無線電單元10的厚度，天線系統(tǒng)7的金屬板8與屏蔽罩13的頂表面之間的間隙必需非常窄。但是，將金屬板8的整個表面與屏蔽罩13的頂表面相對設(shè)置，其間有間隙，并且屏蔽罩13與電路板11的表面等效于地端，因此，通過減小上述金屬板8和屏蔽罩13之間的間隙，顯著增加金屬板8和屏蔽罩13之間的靜電電容，換句話說，金屬板8和地端之間的靜電電容。電容中的這種增加引起天線增益減小、無線電波發(fā)送/接收頻帶變窄等問題。
本發(fā)明的一個目的是解決上述問題。本發(fā)明的另一個目的是提供一種天線系統(tǒng)，它能夠滿足更低頻率無線電波的發(fā)送/接收的需要，并能夠減小無線電單元的厚度而不破壞天線的性能，還提供一種使用這種天線系統(tǒng)的無線電單元。
為了達到上述目的，本發(fā)明在第一個方面提供了一種表面安裝型天線，其中包含表面安裝型天線部分，通過在基片上形成用于無線電波發(fā)送/接收的輻射電極而構(gòu)成；金屬板，導(dǎo)電地連接到所述表面安裝型天線部分的所述輻射電極，并且與輻射電極一起執(zhí)行無線電波發(fā)送/接收，其中，將所述基片的底表面用作安裝表面，將所述表面安裝型天線部分安裝在無線電單元的電路板上；將金屬板設(shè)置得與所述電路板絕緣；和將所述金屬板設(shè)置在所述表面安裝型天線部分的所述基片長邊一側(cè)表面附近，從而所述金屬板的表面與所述表面安裝型天線部分的底表面不平行。
本發(fā)明在第二個方面提供了一種無線電單元，它包括根據(jù)上述第一方面的天線系統(tǒng)。
在根據(jù)第二個方面的無線電單元中，較好地將天線系統(tǒng)的金屬板設(shè)置得使其基片相對于電路板的相應(yīng)的端表面，其間有間隙。
在具有上述特點的本發(fā)明中，將天線系統(tǒng)的金屬板設(shè)置在表面安裝型天線部分的基片的外部長邊側(cè)表面附近，其間有間隙，從而金屬板的表面不平行于表面安裝型天線部分的底表面。當將基片的底表面用作安裝表面，將表面安裝型天線部分安裝到無線電單元的電路板上時，金屬板不平行于電路板表面的等于地的表面。
因此，可防止金屬板和電路板(即，地)之間產(chǎn)生大的靜電電容，可避免金屬板和地之間的靜電電容增加的問題，其中靜電電容的增加是由無線電單元的厚度的減小引起的。這有助于達到減小無線電單元的厚度，同時防止天線性能的惡化。
從下面參照附圖，對本發(fā)明的較佳實施例的詳細的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特點和優(yōu)點是清楚的。
圖1是用于解釋一個實施例的天線系統(tǒng)和無線電單元的透視圖；圖2A和2B是用于解釋表面安裝型天線部分的修改的透視圖；圖3A和3B是用于解釋表面安裝型天線部分的其他修改的透視圖；圖4是用于解釋表面安裝型天線的一個例子的透視圖；和圖5是用于解釋所提出的一種天線系統(tǒng)的例子的透視圖，其中該系統(tǒng)具有表面安裝型天線部分和金屬板。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的無線電單元，以及根據(jù)其一個實施例的天線系統(tǒng)。在對這個實施例的描述中，對與圖5所示的天線系統(tǒng)和無線電單元中系統(tǒng)的單元給出系統(tǒng)的標號，并且將省略它們共有部分的重復(fù)描述。該實施例中示出的無線電單元10還提供了如圖5所示的罩子12，但是在圖1中省略了對罩的描述。
如圖1中所示，根據(jù)本實施例的天線系統(tǒng)7包含構(gòu)成如圖5所示的天線系統(tǒng)7的情況下的表面安裝型天線部分的表面安裝型天線1，以及金屬板。根據(jù)這個實施例和如圖5所示的天線系統(tǒng)之間的差別在于上述表面安裝型天線1與金屬板8之間的安裝關(guān)系。具體地說，在這個實施例中，將金屬板8設(shè)置在表面安裝型天線1的基片2的外部長邊表面附近，其間有間隙，從而金屬板8的表面基本上平行于基片2的側(cè)表面。在這個實施例中，表面安裝型天線1可具有各種配置，但是這里，將以圖4所示的表面安裝型天線1為例給出描述。
在這個實施例中，用于連接的金屬板單元14沿垂直于金屬板8的平面的方向由金屬板8的上端8a(圖1所示)開始延伸，并且使用焊料和導(dǎo)電膏，使用于連接的金屬板單元14的延伸端連接到表面安裝型天線1的輻射電極3。由此導(dǎo)電地連接輻射電極3與金屬板8。將金屬板8的上端部8a設(shè)置得基本上與表面安裝型天線1的基片2的頂表面齊平。
如圖1所示，根據(jù)本實施例的無線電單元10設(shè)置有天線系統(tǒng)7，它在電路板11的外部邊緣區(qū)域具有上述特有的特征。更具體地說，將天線系統(tǒng)7的表面安裝型天線1安裝在電路板11的外部邊緣，其中，將基片2的底表面2d用作安裝表面。金屬板8離開電路板11，即，如此設(shè)置金屬板8，以便與電路板絕緣，其中留有間隙。
在這個實施例中，如圖1所示，金屬板的下端8d位于比表面安裝型天線1的基片2的底表面2d更低的位置，并且更具體地說，例如，基本上在與電路板11的后表面相同的水平位置，或者相對于后表面稍稍朝下突出的位置，即，低于設(shè)置在后表面上的單元的最高的一個單元的頂部的位置。結(jié)果，金屬板8的表面不僅與基片2的外部長側(cè)面相對，而且與電路板11的相對應(yīng)的端表面相對，它們之間有間隙。
如上所述，在這個實施例中，金屬板8的上端8a處于與表面安裝型天線1的基片2的頂表面相同的水平上，金屬板8的下端8d處于與電路板11的后表面相同的水平上，或相對于后表面稍稍朝下突出。因此，金屬板8沿高度方向的寬度小，如圖1所示，金屬板8最好具有窄的矩形。按照這種方法，通過減小金屬板8沿高度方向的寬度，防止金屬板8的端部相對于無線電單元10的其他單元，沿垂直方向(如圖1所示)突出。換句話說，金屬板8具有不阻礙無線電單元10的厚度的減小的配置。
如圖1所示，在這個實施例中，雖然金屬板8的一部分與屏蔽罩13對應(yīng)的側(cè)表面相對，其間有間隙，金屬板8與屏蔽罩13的對應(yīng)的側(cè)表面之間的間隙設(shè)置為足夠?qū)?，以防止發(fā)生增加金屬板8和地之間的靜電電容的問題的發(fā)生。
根據(jù)本實施例，如在上述提出的例子的情況下，由于通過導(dǎo)電地將金屬板8連接到表面安裝型天線1的輻射電極3形成天線系統(tǒng)，可以等效地延長輻射電極3的信號的有效線長度。這種便利得到一種能夠發(fā)送低頻無線電波的天線系統(tǒng)7，它難以由輻射電極3獨自得到。一種等效地延長輻射電極3的信號的有效線長度而又不利用金屬板8的方法是，將電感單元與輻射電極3串聯(lián)。但是，這樣產(chǎn)生了如此的問題，即，天線的靈敏度被電感單元破壞。相反，和本實施例相同，如果通過將金屬板8導(dǎo)電地連接到輻射電極3而等效地延長信號的有效線長度，則將不會有破壞天線靈敏度的風險，并且可以以高度靈敏度執(zhí)行低頻所需的無線電波的發(fā)送/接收。
還有，由于將金屬板8設(shè)置在表面安裝型天線1的基片2的外部長側(cè)表面附近，其間有間隙，故而金屬板的表面基本上平行于基片2的外部長側(cè)表面，當將天線系統(tǒng)7安裝到圖1所示的實施例中的無線電單元10的電路板11上時，金屬板8基本上垂直于電路板11的表面和屏蔽罩13的頂表面。結(jié)果，能夠防止電路板的表面或屏蔽罩13的頂表面與金屬板8之間產(chǎn)生大的靜電電容。由此，可以避免由于上述無線電單元10的厚度的減小，引起金屬板8和地之間的靜電電容增加的問題，并使無線電單元10變細，而不需要擔心天線增益減小以及頻帶變窄。
這一事實由本發(fā)明人在下面的實驗中得以確認。首先，制備上述根據(jù)圖5所示的提出的例子的天線系統(tǒng)7，以及具有根據(jù)本實施例的配置的天線系統(tǒng)7。然后，按照如圖4所示的安裝配置，將根據(jù)提出的例子的天線系統(tǒng)7設(shè)置到無線電單元10的電路板11上。隨后將本實施例所示的天線系統(tǒng)7按照圖1所示的安裝配置放置到無線電單元10的電路板11上。在設(shè)置諸如無線電單元的罩子厚度等其他條件時為相等時，在提出的例子的這些天線單元7與實施例之間比較天線增益和頻帶。表1示出了實驗例子。
表1
如從表1可見，與根據(jù)提出的例子的天線系統(tǒng)7相比，具有根據(jù)本實施例的配置的天線系統(tǒng)7在天線增益和帶寬的變大方面，表現(xiàn)出顯著的改進。
通過這種方法，提供具有根據(jù)本實施例的配置的天線系統(tǒng)7抑制了諸如天線增益和帶寬等天線特性的惡化，并允許實現(xiàn)使無線電單元10變窄。
同時，本發(fā)明不限于上述實施例，而可以采用各種實施例。例如，在上述實施例中，雖然將金屬板8設(shè)置得基本上平行于表面安裝型天線1的基片2的外部長邊側(cè)表面，金屬板8只能設(shè)置得不平行于基片2的底表面，即，金屬板8可以設(shè)置得相對于基片2的外部長邊側(cè)表面成斜角。
還有，在上述實施例中，使用焊料或?qū)щ姼?，將用于連接金屬板8和輻射電極3的金屬板連接部件14黏結(jié)起來。但是，金屬板8和輻射電極3僅需要導(dǎo)電地連接，因此金屬板8和輻射電極3例如只需要接觸而非結(jié)合它們，或可以例如制成為整體。
另外，在上述實施例中，將金屬板8的下端8d放置在比表面安裝型天線1的基片2的底表面2d更低的位置，但是可以設(shè)置在與基片2的底表面2d相同的水平位置，或高于底表面2d。還有，在上述實施例中，將金屬板8設(shè)置得離開電路板11，但是可以設(shè)置在電路板11上，其間有間隙。
在上述實施例中，已經(jīng)取圖4所示的表面安裝型天線1為例給出了描述，但是，構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的天線系統(tǒng)的表面安裝型天線的配置不限于圖4所示的表面安裝型天線。表面安裝型天線部分可以具有各種配置。例如，可以采用如圖2A所示的表面安裝型天線。圖2B是圖2A所示的表面安裝型天線的透視圖。
圖2A和2B所示的表面安裝型天線1具有基片2，該基片2通過整體地層疊由介質(zhì)材料構(gòu)成的生片層16a，16b和16c而形成。在該基片2中，設(shè)置一個形成為螺旋形的輻射電極3。具體地說，分別在構(gòu)成基片2的生片層16a和16b的頂表面上形成用于形成上述輻射電極3的導(dǎo)電圖案17和18。形成在生片層16a上的導(dǎo)電圖案17與形成在生片層16b上的導(dǎo)電圖案18通過形成在生片層16b上的通孔導(dǎo)電，由此形成螺旋形輻射電極3。
在基片2的左側(cè)表面(如圖2A所示)上形成饋送電極4，并在圖2A所示的右側(cè)表面上形成自由終端部分20。輻射電極3的一端側(cè)導(dǎo)電地連接到上述饋送電極4，同時輻射電極3的另外一端導(dǎo)電地連接到自由終端部分20。
另外，可以采用如圖3A所示的表面安裝型天線1。圖3A所示的表面安裝型天線1是如此的，從而通過在基片2的頂表面、前側(cè)表面、底表面以及后側(cè)表面上形成螺旋形導(dǎo)體圖案配置輻射電極3。在如圖2A和2B所示的表面安裝型天線1的情況下，將輻射電極3的一端側(cè)導(dǎo)電地連接到形成在基片2的左側(cè)表面上的饋送電極4，同時，將輻射電極3的另外一端導(dǎo)電地連接到形成在基片2的右側(cè)表面上的自由終端部分20。
另外，可以采用如圖3B所示的表面安裝型天線。圖3B所示的表面安裝型天線1是如此的，從而通過在基片2的頂表面上形成曲折形導(dǎo)體圖案配置輻射電極3。在如圖2A、2B和3A所示的表面安裝型天線1的情況下，將輻射電極3的一端側(cè)導(dǎo)電地連接到形成在基片2上的饋送電極4，同時將輻射電極3的另外一端側(cè)導(dǎo)電地連接到形成在基片2上的自由終端部分20。
圖2A和2B，以及圖3A和3B所示的表面安裝型天線1中的每一個都能夠執(zhí)行類似于根據(jù)上述實施例的表面安裝型天線的功能，其方法是將表面安裝型天線1安裝到輻射電極10的電路板11上，并導(dǎo)電地將無線電單元5連接到上述饋送電極4。
通過如上所述地利用表面安裝型天線1，可以配置與上述實施例類似的天線系統(tǒng)。具體地說，將金屬板導(dǎo)電地連接到如圖2A和2B，以及圖3A，3B所示的表面安裝型天線1中每一個的自由端部20，并且通過自由終端部分20導(dǎo)電地連接輻射電極3和金屬板。這里，將金屬板設(shè)置在基片的外部長邊側(cè)表面附近，其間具有縫隙，以便不平行于基片2的底表面2d。通過按照這種方式配置天線系統(tǒng)，可以如上述實施例的情況那樣施加良好的效果。
另外，在上述實施例中，構(gòu)成表面安裝型天線1的基片2由絕緣體形成，但是基片可以由例如磁體形成。
如從上面可以看到的，根據(jù)本發(fā)明，由于將要導(dǎo)電地連接到表面安裝型天線部分的輻射電極的金屬板設(shè)置在表面安裝型天線部分的基片的外部長側(cè)表面附近，其間具有間隙，從而金屬板的表面不平行于表面安裝型天線部分的底表面，這可以防止在將天線系統(tǒng)的表面安裝型天線部分安裝到電路板上，同時將基片的底表面用作安裝表面時，在電路板表面的表面(該電路板表面等價于地)與金屬板之間產(chǎn)生大的靜電電容。因此，可以防止由金屬板和地之間的靜電電容的增加引起的天線增益的減小，以及帶寬的變窄。
根據(jù)本發(fā)明的無線電單元，由于將具有上述特點的天線系統(tǒng)設(shè)置在這種無線電單元中，可以實現(xiàn)減小無線電單元的厚度，而不相應(yīng)地減小天線增益以及使帶寬變窄。
在根據(jù)本發(fā)明的無線電單元中，其中如此設(shè)置其天線系統(tǒng)的金屬板，從而其表面與電路板的相應(yīng)的端表面相對，其間有間隙，金屬板和電路板的表面不相對，因此，可減小金屬板和地端之間靜電電容增加的問題，并且實現(xiàn)小型的，具有好的天線增益，并允許使無線電波發(fā)送/接收的頻帶變寬的無線電單元。
雖然已經(jīng)參照目前被認為較好的實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當知道，在不背離本發(fā)明更為寬的方面的情況下，可以有各種變化和修改，所附權(quán)利要求覆蓋了在本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)的所有的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種天線系統(tǒng)，其特征在于包含表面安裝型天線部分，通過在基片上形成用于無線電波發(fā)送/接收的輻射電極而構(gòu)成；金屬板，導(dǎo)電地連接到所述表面安裝型天線部分的所述輻射電極，并且與輻射電極一起執(zhí)行無線電波發(fā)送/接收，其中，將所述基片的底表面用作安裝表面，將所述表面安裝型天線部分安裝在無線電單元的電路板上；將金屬板設(shè)置得與所述電路板絕緣；和將所述金屬板設(shè)置在所述表面安裝型天線部分的所述基片長邊一側(cè)表面附近，從而所述金屬板的表面與所述表面安裝型天線部分的底表面不平行。
2.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于基片具有長側(cè)和短側(cè)表面，基片在金屬板附近的一側(cè)表面包含長側(cè)表面。
3.如權(quán)利要求1所述的天線系統(tǒng)，其特征在于電路板具有兩個主表面，金屬板設(shè)置在電路板的端表面附近，并位于電路板兩個主表面之間。
4.一種含有天線系統(tǒng)的無線電單元，其特征在于包含表面安裝型天線部分，通過在基片上形成無線電波發(fā)送/接收的輻射電極配置而成；和金屬板，導(dǎo)電地連接到所述表面安裝型天線部分的所述輻射電極，與所述輻射電極一起執(zhí)行無線電波發(fā)送/接收，其中將所述基片的底表面用作安裝表面，將所述表面安裝型天線部分安裝在無線電單元的電路板上；將所述金屬板設(shè)置得與所述電路板絕緣；和將所述金屬板設(shè)置在所述表面安裝型天線部分的所述基片的所述外部側(cè)表面附近，從而所述金屬板的表面不與所述表面安裝型天線部分平行。
5.如權(quán)利要求4所述的無線電單元，其特征在于基片具有長側(cè)表面和短側(cè)表面，所述金屬板附近的基片側(cè)表面包含長側(cè)表面。
6.如權(quán)利要求4所述的無線電單元，其特征在于所述電路板具有兩個主表面，金屬板設(shè)置在電路板的一個端表面附近，并位于電路板的兩個主表面之間。
7.如權(quán)利要求4所述的無線電單元，其特征在于將所述天線系統(tǒng)的金屬板設(shè)置得使其表面相對于電路板的相應(yīng)的端表面，并且其間有間隙。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種厚度減小,但是天線性能未惡化的無線電單元。與輻射電極一起執(zhí)行無線電波發(fā)送/接收的金屬板導(dǎo)電地連接到表面安裝型天線的輻射電極。較好地,如此設(shè)置金屬板,以便與表面安裝型天線的基片的外部長側(cè)表面相對,其間有間隙。因此,當將金屬板安裝到無線電單元的電路板上時,金屬板不面對等于地端的電路板表面以及屏蔽罩的頂表面。通過將金屬板基本上垂直地設(shè)置給電路板,可以避免金屬板與地之間的靜電電容增加的問題,其中靜電電容的增加是由于無線電單元的厚度的減小引起的。
文檔編號H01Q1/40GK1330477SQ0112107
公開日2002年1月9日 申請日期2001年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月15日
發(fā)明者櫛比裕一, 山木知尚 申請人:株式會社村田制作所