專利名稱：表面安裝型天線及使用這種天線的移動(dòng)通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)位裝置等使用的表面安裝型天線，特別是涉及安裝于便攜式終端裝置等的表面安裝型天線及使用這種天線的移動(dòng)通信裝置。
這樣的便攜式終端裝置使用的天線由于其尺寸受到限制，多使用表面安裝型天線。例如日本特開(kāi)平7-221537號(hào)公報(bào)記載的表面安裝型天線，是在與電介質(zhì)基板的主面平行的方向上形成通孔作為輻射電極的天線，或在電介質(zhì)基板的厚度方向上形成通孔，將輻射電極與饋電電極電氣連接作為天線。日本特開(kāi)平7-235825號(hào)公報(bào)記載的天線，是在電介質(zhì)基板的兩個(gè)主面上分別設(shè)置輻射電極與共平面型的饋電線路，再用通孔連接兩者。
這些天線都要求通孔的尺寸有高精度，由于通孔的連接部對(duì)天線的輸入阻抗有直接影響，因此產(chǎn)品的性能差異很大。
又，特開(kāi)平9-214226號(hào)公報(bào)所述的表面安裝型天線在基板中埋設(shè)饋電電極，力圖使天線小型化，但是由于需要有使基板粘合的工序，生產(chǎn)率不高，而且有時(shí)性能差異大。另外還由于基板與饋電電極的熱膨脹系數(shù)的不同，而在基板上產(chǎn)生裂紋，或由于應(yīng)力的積累而導(dǎo)致產(chǎn)品間性能的差異。
還有，特開(kāi)平11-112221號(hào)公報(bào)所述的天線是采用以輻射電極包圍饋電電極的配置，以追求小型化，但是在設(shè)計(jì)階段要預(yù)先決定饋電電極與輻射電極之間的微小間隔，以取得與天線的阻抗匹配。
因此，這種天線不具備調(diào)整手段，往往因制造方法不同而在產(chǎn)品之間存在比較大的性能差異。
還有，特開(kāi)平11-74721號(hào)公報(bào)所述的表面安裝型天線是采用在電介質(zhì)基板的同一主面上設(shè)置輻射電極與接地電極的結(jié)構(gòu)，對(duì)這兩個(gè)電極沒(méi)有特別采取措施來(lái)減少其占有面積，結(jié)果是電介質(zhì)基板的面積偏大，難于實(shí)現(xiàn)天線的小型化。
這樣，已有的表面安裝型天線就存在不能夠同時(shí)滿足小型化、減小產(chǎn)品之間的特性差異、提高生產(chǎn)效率和可靠性這樣的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的安裝在印刷電路基板上的表面安裝型天線包含基板、設(shè)置于其第1主面上的輻射電極、設(shè)置于第2主面上的接地電極、在第2主面上及一個(gè)側(cè)面上至少設(shè)置一部分的第1饋電電極、以及在該側(cè)面上設(shè)置的第1饋電電極上并在所述輻射電極與所述接地電極之間形成的孔的內(nèi)壁面上設(shè)置的第2饋電電極。
還有，第1饋電電極與接地電極保持非接觸狀態(tài)。又，第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接。
另外，還可以在側(cè)面上的第1饋電電極附近切除靠第2主面一側(cè)的一部分形成階梯狀，在其階梯部分的階梯面上設(shè)置饋電電極作為第2饋電電極，以取代設(shè)置于孔中的第2饋電電極。在這種情況下，也可以在基板的4個(gè)側(cè)面切除靠第2主面一側(cè)的一部分形成階梯狀，在其階梯部分的階梯面上再設(shè)置第2接地電極，與第2主面上設(shè)置的接地電極電氣連接。
還有，作為其他的第2饋電電極，也可以以形成于第2主面上的槽部的內(nèi)壁面上設(shè)置的饋電電極作為第2饋電電極，以便更容易制造。又，作為其他的第2饋電電極，也可以在設(shè)置第1饋電電極的側(cè)面上與第1及第2主面平行地形成槽部，在其內(nèi)壁面的一部分上設(shè)置饋電電極作為第2饋電電極。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，則本發(fā)明的表面安裝型天線以及使用這種天線的通信裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，能夠減小產(chǎn)品之間的性能差異，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和可靠性。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的外觀頂視圖。
圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的平面圖。
圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的側(cè)面圖。
圖5表示本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的輸入阻抗及VSWR的頻率特性。
圖6表示本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的方向特性。
圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的表面安裝型天線的立體圖。
圖8是本發(fā)明實(shí)施例3的表面安裝型天線的立體圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例4的表面安裝型天線的立體圖。


圖10是本發(fā)明實(shí)施例5的表面安裝型天線的立體圖。
圖11是本發(fā)明實(shí)施例6的移動(dòng)通信裝置的立體圖。
圖12是表示本發(fā)明實(shí)施例6的移動(dòng)通信裝置的方框圖。
圖13是表示本發(fā)明實(shí)施例6的另一實(shí)施形態(tài)的移動(dòng)通信裝置的立體圖。
圖14是表示本發(fā)明實(shí)施例6的另一其他實(shí)施形態(tài)的移動(dòng)通信裝置的立體圖。
圖15是表示使用本發(fā)明實(shí)施例6的移動(dòng)通信裝置的系統(tǒng)概略圖。
實(shí)施例1圖1、2、3和4分別為本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的立體圖、外觀頂視圖、平面圖和側(cè)面圖。
下面對(duì)本實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)要素以及電氣特性逐條加以說(shuō)明。
1.基板(a)εr在圖1、2、3和4中，基板1由電介質(zhì)材料構(gòu)成，其相對(duì)介電常數(shù)εr最好是大于4而小于150(更理想的是大于18而小于130)。如果εr小于4，則基板1的尺寸過(guò)大，天線不能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，而如果εr大于150，則天線的工作頻帶過(guò)于狹窄，稍微有一點(diǎn)組成上的差異或缺陷就會(huì)導(dǎo)致偏離規(guī)定的頻帶，不僅不能夠得到所希望的特性，而且特性的差異也變大。在εr為4～12的范圍，適于使用介質(zhì)損耗角正切小于0.005、Q值下降少的樹(shù)脂基板，而在6～150的范圍，適于使用同樣是介質(zhì)損耗角正切小于0.005、Q值下降少的陶瓷基板。
(b)材料作為基板1的具體構(gòu)成材料，使用玻璃/含氟樹(shù)脂、玻璃/熱固性PPO樹(shù)脂、BT樹(shù)脂、陶瓷粉末PTFE層疊板、陶瓷/金屬須晶等的樹(shù)脂系基板、鎂橄欖石、氧化鋁系、鈦酸鎂系、鈦酸鈣系、氧化鋯-錫-鈦系、鈦酸鋇系和鉛-鈣-鈦系等的陶瓷基板。如果考慮耐氣候性良好、機(jī)械強(qiáng)度大、廉價(jià)等因素，則使用其中的陶瓷為理想。在這種情況下，為了得到較大的抗彎折強(qiáng)度(flexural strength)等，燒結(jié)密度最好是大于92％(更加理想的是大于95％)。如果燒結(jié)密度小于92％，則會(huì)發(fā)生Q值下降、相對(duì)介電常數(shù)εr下降等不良情況。
(c)形狀基板1的形狀可以采取圖1、2、3、4所示的方形板狀、多邊形板狀(剖面為三角形、四邊形、五邊形等)或圓形板狀。采取多邊形板狀的情況下，正多邊形在安裝和性能上更加理想。
又，基板1表面的光潔度，為了抑制與下述電極的界面的性能差異，最好是控制在50微米以下(更加理想的是控制在10微米以下，能夠控制在5微米以下則最為理想)。如果表面光潔度在50微米以上，則常常導(dǎo)致電極的導(dǎo)體損耗增加，天線的絕對(duì)增益下降，同時(shí)也是產(chǎn)生有效介電常數(shù)εr差異的重要原因，引起天線工作頻率的偏移，在規(guī)定頻帶的天線增益下降。
又，在本實(shí)施例中，使基板1的厚度均勻(中央部與端部的厚度大致相同)，以此可以實(shí)現(xiàn)性能的均勻化和穩(wěn)定化，但是也可以根據(jù)使用狀況和使用設(shè)備的種類等，使基板1的厚度在規(guī)定的部位之間有所不同。例如在基板1上形成多個(gè)凹部和階梯部，或者可以使基板1一端的厚度與相反的一端的厚度有所不同。
還有，如圖1所示，在基板1的角部進(jìn)行倒角或錐形加工等，以此可以防止在基板1的角部1c發(fā)生大缺陷等而導(dǎo)致天線性能發(fā)生變化。
特別是從生產(chǎn)率來(lái)看，最好實(shí)施C倒角或R處理這樣的角部處理。在這種情況下，C倒角或R處理這樣的角部處理取0.1毫米以上(最好是0.2毫米以上)，則基板1即使受到一點(diǎn)沖擊等，其角部也幾乎不會(huì)產(chǎn)生缺陷等，即使受到大的沖擊等，也只是發(fā)生很小的缺陷，對(duì)發(fā)信和收信特性不會(huì)有影響。這些倒角或錐形加工，不管材料如何都是需要的，而對(duì)于使用比較容易發(fā)生缺口的陶瓷的情況特別有效。
還可以不實(shí)施如上所述的角部處理，而在角部設(shè)置有機(jī)樹(shù)脂等，也可以防止角部發(fā)生大的缺口。
實(shí)施這樣的缺口防止措施，可以抑制由于缺口的產(chǎn)生而引起的天線特性劣化所造成的工藝質(zhì)量變壞，又可以提高天線的生產(chǎn)效率和成品率。
(d)尺寸使天線的寬度L1(cm)、長(zhǎng)度L2(cm)、厚度L3(cm)滿足下述關(guān)系條件，以此可以使天線的工作頻率為最佳值，同時(shí)可以使外形尺寸達(dá)到最小值，因此能夠穩(wěn)定地提供天線，同時(shí)能夠恰當(dāng)?shù)卮_保增益和頻帶寬度。
2λ0/(7εr1/2)≤L1≤2λ0/(2εr1/2)2λ0/(7εr1/2)≤L2≤2λ0/(2εr1/2)λ0/(30εr1/2)≤L3≤λ0/(2εr1/2)
在這里，λ0為天線的工作頻率下的自由空間的波長(zhǎng)(單位cm)，εr表示天線的結(jié)構(gòu)材料的相對(duì)介電常數(shù)。天線的厚度L3如果小于上述范圍，則天線本身的機(jī)械強(qiáng)度降低，容易產(chǎn)生裂紋等，同時(shí)天線的增益下降，頻帶寬度減小，不能夠進(jìn)行穩(wěn)定的電波收發(fā)信。又，如果高于上述范圍，則天線的外形尺寸過(guò)大，不能夠?qū)崿F(xiàn)小型化和薄型化。
2.輻射電極及接地電極輻射電極2及接地電極3如圖1、2、3、4所示，分別設(shè)置于基板1的第1主面1a和第2主面1b。接地電極3上設(shè)置端子部3a-3e，分別設(shè)置在相對(duì)的側(cè)面1c和1d上，側(cè)面1c上設(shè)置端子部3a和3b，側(cè)面1d上設(shè)置端子部3c-3e。
還有，在本實(shí)施例中設(shè)置5個(gè)端子3a-3e，但是也可以設(shè)置一個(gè)或者設(shè)置多個(gè)，可以根據(jù)天線的設(shè)計(jì)規(guī)格適當(dāng)改變。而且也可以在側(cè)面1c和1d以外的側(cè)面上設(shè)置端子部。
可以這樣說(shuō)，如圖1所示把多個(gè)端子部3a-3e分別在相對(duì)的側(cè)面1c和1d上設(shè)置數(shù)個(gè)，可以進(jìn)一步提高安裝強(qiáng)度等。
所形成的饋電電極4a和4c跨越側(cè)面1c和主面1b露出到外部，而且與接地電極3保持非接觸狀態(tài)。具體地說(shuō)，如圖1所示，在接地電極3的一部分上設(shè)置凹部3f，在該凹部3f內(nèi)形成間隙，設(shè)置饋電電極4c，同時(shí)也在側(cè)面1c設(shè)置饋電電極4a。
又，在側(cè)面1c設(shè)置如圖1所示的孔5。在該孔5內(nèi)設(shè)置內(nèi)壁面上涂布電極材料的饋電電極4b。因此，饋電電極形成3個(gè)電極4a、4b和4c相互電氣連接的結(jié)構(gòu)。
特別是饋電電極4a主要是作為外部電極起作用的。饋電電極4b設(shè)置于夾在輻射電極面和接地電極面之間的空間，因此可以根據(jù)其長(zhǎng)度改變本身的電感和與這些電極之間的電容量。因此，能夠起調(diào)整天線的輸入阻抗的作用。
孔5不用電極材料充填而形成中空狀態(tài)，這樣即使饋電電極4b與基板1熱膨脹系數(shù)有不同，熱應(yīng)力也被其中空部所吸收，可以防止在基板1上發(fā)生裂紋或基板1和饋電電極4b上積蓄應(yīng)力導(dǎo)致性能變壞的情況發(fā)生。特別是安裝有本實(shí)施例的表面安裝型天線的便攜式終端裝置常常也用于溫差特別大的環(huán)境下，因此上述結(jié)構(gòu)比較理想。
3.饋電電極(a)孔的深度如圖3所示，形成饋電電極4b的孔5的深度D1最好是根據(jù)下式?jīng)Q定，即使得K＝D1/G1＞0.08，其中G1為基板1的長(zhǎng)度。
在K＝1的情況下，孔5為通孔。如果K小于0.08，則饋電電極4b的長(zhǎng)度過(guò)短，饋電電極4b與輻射電極之間以及接地電極之間的電容量小，因此不能夠得到所希望的特性。所以K的范圍最好是0.08＜K≤1。又，特別理想的范圍是0.1≤K≤0.5，在這個(gè)范圍能夠得到非常好的天線特性。
(b)孔的位置孔5的中心位置最好是如圖3所示位于基板1的寬度G2的中心線P上，但是即使偏離中心線P的兩側(cè)G2/10左右的范圍內(nèi)，也不會(huì)發(fā)生性能下降。
如圖4所示，最好是在基板1的厚度方向的中心線P1靠接地電極3一側(cè)設(shè)置孔5。這樣配置孔5，使饋電電極4b與輻射電極2的間隔大于饋電電極4b與接地電極3的間隔，容易進(jìn)行天線特性的調(diào)整，能夠提高生產(chǎn)效率。
(c)孔的直徑在以基板1的厚度G3為1的情況下，孔5在基板1的厚度方向上的尺寸t最好是在0.1～0.55的范圍內(nèi)。小于0.1則饋電電極4b難于形成，大于0.55則基板1的機(jī)械強(qiáng)度降低，而且饋電電極4b接近輻射電極2，天線性能的調(diào)整難于進(jìn)行，生產(chǎn)效率低。
(d)孔的形狀孔5的剖面形狀最好是與接地電極3及輻射電極2平行的部分少的圓形、橢圓形及方形等形狀。在孔5具有長(zhǎng)邊與接地電極3及輻射電極2平行相對(duì)的四邊形剖面的情況下，天線的性能難于調(diào)整，生產(chǎn)效率低下。
也并不是說(shuō)方形的剖面形狀都不好，如上所述，在短邊與接地電極3及輻射電極2平行相對(duì)的情況下，天線性能的調(diào)整容易進(jìn)行，不存在問(wèn)題。
如上所述，在孔5形成饋電電極4b，構(gòu)成饋電電極4a及4c相互電氣連接在一起的饋電電極，這樣就形成饋電電極4a、4b、4c本身的電感以及在接地電極3與饋電電極4a、4b、4c之間以及輻射電極2與饋電電極4a、4b、4c之間分別形成電容，有助于天線的輸入阻抗匹配。
4.電極材料輻射電極2、接地電極3以及饋電電極4a、4b、4c使用純金屬Ag、Au、Cu及Pd或這些金屬的合金，或這些金屬材料與其他金屬(Ti、Ni等)的合金。這些材料中，尤其是Ag或Ag與其他金屬材料的合金，其特性以及形成各電極時(shí)的加工性能非常優(yōu)異，因此很適用。
還有，各電極可以做成單層結(jié)構(gòu)，又可以做成多層結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，為了提高耐腐蝕性和防銹性能等，可以在各電極表面形成耐腐蝕性好的Au、Pt、Ti等金屬保護(hù)膜。
又，為了同樣的目的，也可以對(duì)電極表面進(jìn)行化學(xué)處理，形成環(huán)氧樹(shù)脂或硅樹(shù)脂保護(hù)膜等。還可以在不影響性能的程度上在各電極中摻雜氧、氮、碳中的至少一種。
又可以以提高接合強(qiáng)度等為目的，在基板1與各電極之間形成其他金屬材料的薄膜作為緩沖層。
5.電極的制造方法各電極等的形成可以使用印刷方法、電鍍方法及濺射方法等。特別是要形成的電極的膜厚比較薄的情況下，使用濺射方法或電鍍方法是比較理想的，而在要做得比較厚的情況下，則使用印刷方法比較理想。本實(shí)施例的情況下，使用生產(chǎn)效率比較高的印刷方法。將金屬Ag的顆粒與玻璃料(glass frit)及溶劑混合形成的膏漿(paste)以規(guī)定的形狀涂布在基板1上，經(jīng)過(guò)加熱處理，形成各電極。又，各電極的膜厚最好是在0.01～50微米的范圍內(nèi)(更加理想的是1～40微米范圍內(nèi))。如果各電極的膜厚小于0.01微米，則小于趨膚深度，會(huì)發(fā)生天線增益下降的情況。
如果各電極的膜厚大于50微米，則電極容易發(fā)生剝離，而且涂布量大也造成材料費(fèi)用的增加。
6.天線特性圖5表示本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的輸入阻抗及VSWR的頻率特性。如圖5所示，本實(shí)施例的天線，圖5所示的B點(diǎn)在史密斯圓圖上的中心線B1上，而且存在于其中點(diǎn)。通常，高頻電路的輸入阻抗往往以50Ω進(jìn)行匹配，因此在這種情況下，從圖5可以了解到，天線的輸入阻抗可調(diào)整為50Ω。
圖6表示本發(fā)明實(shí)施例1的表面安裝型天線的方向特性。從圖中可以了解到，從天頂方向(仰角90°)到地平線方向(仰角0°)呈現(xiàn)良好的特性。
還有，在本實(shí)施例中，為了形成饋電電極4b，不是在孔5的內(nèi)部完全充填電極材料，而是使電極在整個(gè)內(nèi)壁面上形成，但是也可以在內(nèi)壁的一部分上形成電極。采用這樣的結(jié)構(gòu)，在基板1上預(yù)先設(shè)置深度完全相同的孔5，根據(jù)不同規(guī)格調(diào)整形成于孔5內(nèi)的饋電電極4b的長(zhǎng)度，通過(guò)這樣，由于不必使孔本身有各種各樣的長(zhǎng)度，因此可以實(shí)現(xiàn)零部件的通用性。作為一種具體的方法，可以在一定深度的孔5的底部充填規(guī)定長(zhǎng)度的電介質(zhì)或絕緣體，然后在內(nèi)壁面上形成饋電電極，這樣容易調(diào)整饋電電極4b的長(zhǎng)度。
如上所述，采用本實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)小型化且性能差異小的、生產(chǎn)效率和可靠性優(yōu)異的表面安裝型天線。
實(shí)施例2圖7是本發(fā)明實(shí)施例2的表面安裝型天線的立體圖。
從基板1的側(cè)面1c到主面1b，如圖7所示切除側(cè)面1c和主面1b的一部分形成階梯部6，階梯部6的一邊的階梯面4a’(下面，“階梯面”意味著階梯部的沿著主面的面和沿著側(cè)面的兩個(gè)面中的各個(gè)面)上形成饋電電極4a。采用這樣的結(jié)構(gòu)，則輸入到饋電電極4a信號(hào)在其邊緣端部與輻射電極2產(chǎn)生電磁耦合，作為天線進(jìn)行輻射。這時(shí)，饋電電極4a由于具有階梯6，與基板1的外部輪廓相比，處于比較靠?jī)?nèi)部的位置上，形成更加合適而且穩(wěn)定的電極配置，能夠向輻射電極2饋電，可以取得穩(wěn)定的天線特性。
又，在將本實(shí)施例的天線安裝于印刷電路基板上時(shí)，饋電電極的焊接部處于比基板1的外圍更靠?jī)?nèi)側(cè)的地方，能夠承受基板的彎曲應(yīng)力。
實(shí)施例3圖8是本發(fā)明實(shí)施例3的表面安裝型天線的立體圖。如圖8所示，跨越側(cè)面1c、1d和主面1b形成與實(shí)施例2中形成的階梯部6(圖7)相同的階梯部6a、6b、6c、6d、及6e。然后在階梯部6a、6b、6c、6d、及6e的階梯面3a’、3b’、3c’、3d’、及3e’上設(shè)置固定電極3a、3b、3c、3d、及3e。
這樣構(gòu)成的表面安裝型天線，電極的焊接部與實(shí)施例2相比，存在于天線外形輪廓的內(nèi)側(cè)，因此在將天線安裝于印刷電路基板時(shí)，基板更加能夠耐受彎折、撓曲，能夠改善天線的可靠性。又，安裝本實(shí)施例的天線的印刷電路基板上形成的臺(tái)階圖形(land pattern)的尺寸能夠限制在天線的外形尺寸內(nèi)，能夠節(jié)省印刷電路基板上所占的空間。
實(shí)施例4圖9是本發(fā)明實(shí)施例4的表面安裝型天線的立體圖。在本實(shí)施例中，主面1b上形成圖9所示的槽7，以代替圖1所示的孔5。槽7的內(nèi)壁面設(shè)置饋電電極4b，與基板1的側(cè)面1c上設(shè)置的饋電電極4a如圖9所示進(jìn)行電氣連接。
這樣形成槽7的優(yōu)點(diǎn)是，在工藝上比形成孔容易，在其內(nèi)壁面設(shè)置電極也容易。
實(shí)施例5圖10是本發(fā)明實(shí)施例5的表面安裝型天線的立體圖。如圖10所示，在基板1的側(cè)面1c上靠近接地電極一側(cè)，形成與基板1的寬度或長(zhǎng)度方向平行、而且與其厚度方向垂直的狹縫8。將在主面1b與側(cè)面1c上分別形成的饋電電極4c及4a與狹縫8的內(nèi)側(cè)面(不是狹縫內(nèi)的底面，而與主面1b平行的面)中主面1b一側(cè)的內(nèi)側(cè)面的一部分上設(shè)置的饋電電極4d電氣連接。
這樣構(gòu)成的表面安裝型天線，信號(hào)經(jīng)饋電電極4c及4a，從4d的開(kāi)放端與輻射電極2電磁耦合，作為天線進(jìn)行輻射。這種表面安裝型天線不必在基板內(nèi)部埋設(shè)形成饋電電極。而且狹縫8比實(shí)施例1的孔5容易形成，因此具有性能調(diào)整容易、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例6實(shí)施例6是把上述各表面安裝型天線使用于移動(dòng)通信裝置的例子。
圖11及圖12所示的本實(shí)施例的移動(dòng)通信裝置，在有接收信號(hào)到來(lái)時(shí)，使用收發(fā)兼用天線105接收信號(hào)，由控制部111將接收的信息顯示于顯示部104，把裝置設(shè)定于接收模式，建立通信。然后進(jìn)行聲音和數(shù)據(jù)的收發(fā)信。
另一方面，在發(fā)信時(shí)利用操作部103選擇通信對(duì)象，控制部111使發(fā)信部106生產(chǎn)發(fā)信信號(hào)，從天線105向外部空間輻射，同時(shí)把裝置設(shè)定于發(fā)信模式。接著接收來(lái)自通信對(duì)象的信號(hào)，建立通信，進(jìn)行聲音和數(shù)據(jù)的收發(fā)信。
還有，在緊急通報(bào)時(shí)，由緊急輸入部108生成緊急信號(hào)，控制部111使發(fā)信部106生成發(fā)信信號(hào)，從天線105向外部空間輻射。
通信建立之后，來(lái)自GPS的發(fā)信信號(hào)由平面天線110接收，將位置檢測(cè)部109檢測(cè)得到的當(dāng)前位置信息從天線105輻射出。在這種情況下，在圖中天線105是一支，但是也有分集(diversity)天線、可以供多個(gè)通信系統(tǒng)使用的雙重或三重型移動(dòng)通信裝置用的天線或多支天線的情況。
又，在雙重或三重型移動(dòng)通信裝置的情況下，發(fā)信部106及接收部107又可以有多個(gè)。
還有，緊急輸入部108最好是用簡(jiǎn)單的操作就能夠輸入，也有用各種傳感器構(gòu)成的情況。平面天線110使用實(shí)施例1～5所說(shuō)明的表面安裝型天線。
以上是本實(shí)施例的概略情況，下面對(duì)本實(shí)施例的各部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
1.操作部103操作部103如圖11所示，可以是使用將多個(gè)按鈕組合形成的結(jié)構(gòu)，或是(未圖示出的)在外殼112中設(shè)置能夠自由旋轉(zhuǎn)或自由轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件，使這些構(gòu)件旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)這樣依序在顯示部104顯示字符或菜單等并加以選擇的結(jié)構(gòu)。也可以用聲音輸入或手寫(xiě)輸入等。
2.顯示部顯示部104可以使用LED、有機(jī)EL顯示器、裝有多個(gè)LED的顯示器等各種顯示器。又可以使用單色顯示的顯示器、彩色顯示的顯示器、或部分彩色顯示的顯示器等。
3.緊急輸入部108緊急輸入部108沒(méi)有圖示出，可以在外殼112上設(shè)置通常不使用的按鈕等，通過(guò)按下該按鈕，使緊急輸入部108生成緊急信號(hào)，或在外殼112的內(nèi)部或外部配置溫度傳感器或沖擊傳感器等各種傳感器，使傳感器在緊急時(shí)生成檢測(cè)信號(hào)。例如在配置沖擊傳感器的情況下，在緊急時(shí)使外殼112撞擊地面等，由沖擊傳感器檢測(cè)該沖擊，緊急輸入部108根據(jù)其檢測(cè)信號(hào)生成緊急信號(hào)。
還可以按下操作部103上的特定按鈕較長(zhǎng)的時(shí)間，或輸入特定的關(guān)鍵詞，以生成緊急信號(hào)，在這種情況下，就不需要該緊急輸入部108。這樣使操作部103具有緊急輸入部108的功能，將該緊急輸入部108加以省略，則可以使裝置簡(jiǎn)化。
4.平面天線110平面天線110如圖11所示，位于揚(yáng)聲器102的后面，最好是設(shè)置為天線110的主面與揚(yáng)聲器102直接相對(duì)。操作部103的背面部分等揚(yáng)聲器102以外的部分配置其他電路基板，如果在那里配置天線110，則必須使移動(dòng)通信裝置121本身厚度變大，或使外殼112的一部分突出，這樣外觀就變差，而且遮住天線110，將影響接收靈敏度。不僅如此，而且在使用時(shí)手會(huì)遮住天線110，導(dǎo)致接收靈敏度下降，所以是不理想的。
另外，還可以如圖13所示，將平面天線110與揚(yáng)聲器102并排配置，可以減小裝置121的厚度。
還有，也可以如圖14所示，將天線110的主面與外殼112的上表面相對(duì)配置，或以一定的角度傾斜配置，使天線110在通信時(shí)其輻射電極面向著天頂方向，這樣裝置厚度雖然多少厚了一點(diǎn)，多少以此可以提高接收靈敏度。
平面天線110是生產(chǎn)效率高的本發(fā)明的表面安裝型天線，因此本實(shí)施例的移動(dòng)通信裝置也能夠?qū)崿F(xiàn)高生產(chǎn)效率。其中，平面天線110適于使用εr在4～150范圍內(nèi)的碳氟樹(shù)脂(Fluoro Carbon Resin)或電介質(zhì)陶瓷等高頻特性優(yōu)異的基板制成的微帶天線。特別是使用εr為20～150范圍的電介質(zhì)陶瓷基板，能夠構(gòu)成小型的、接收靈敏度高的天線，因此非常適于裝置的小型化。
根據(jù)關(guān)于平面天線110的配置的定量研究，如圖11所示，從外殼的上表面112a測(cè)出的移動(dòng)通信裝置121的尺寸L及平面天線110的尺寸P最好是，P＜0.35L，更理想的是P＜0.3L，最理想的是P＜0.25L。對(duì)于圖13所示的情況也相同。
如上所述，將平面天線110內(nèi)藏于移動(dòng)通信裝置121中，即使幾乎不改變其他零部件和構(gòu)件的配置等，也能夠?qū)崿F(xiàn)小型化及高接收靈敏度、生產(chǎn)效率高而且可靠性高的移動(dòng)通信裝置。
5.動(dòng)作(a)接收時(shí)在有接收信號(hào)到來(lái)時(shí)，接收部107向控制部111送出接收信號(hào)。控制部111根據(jù)該接收信號(hào)在顯示部104顯示規(guī)定的字符等。
一旦由操作部103按下表示接受該接收信號(hào)的按鈕，控制部111從操作部接收該信號(hào)后，將各部設(shè)定于收信模式。
其后，天線105接收的信號(hào)在接收部107變換為聲音信號(hào)，聲音信號(hào)從揚(yáng)聲器102作為聲音輸出。從話筒101輸入的聲音變換為聲音信號(hào)，通過(guò)發(fā)信部106從天線105輻射到外部空間。
(b)發(fā)信時(shí)在進(jìn)行發(fā)信時(shí)，從操作部103向控制部111送出表示發(fā)信的意思的信號(hào)。接著又從操作部103向控制部111發(fā)送出表示對(duì)方的電話號(hào)碼的信號(hào)。控制部111接收該信號(hào)，使發(fā)信部106生成包含電話號(hào)碼的發(fā)信信號(hào)，通過(guò)天線105向外部空間輻射。
對(duì)方接收到該信號(hào)并建立通信的情況下，從天線105接收到對(duì)方發(fā)送來(lái)的同意通信的發(fā)信信號(hào)。接收部107檢測(cè)出同意通信的信息并送到控制部111。這時(shí)控制部111把各部設(shè)定于發(fā)信模式。
其后，天線105接收的信號(hào)在接收部107變換為聲音信號(hào)，聲音信號(hào)從揚(yáng)聲器102作為聲音輸出。從話筒101輸入的聲音變換為聲音信號(hào)后通過(guò)發(fā)信部106，從天線105輻射到外部空間。
(c)緊急發(fā)信時(shí)下面利用圖12和圖15對(duì)緊急事態(tài)情況下的動(dòng)作的一個(gè)例子加以說(shuō)明。一旦平面天線110(圖12)接收到來(lái)自至少3個(gè)GPS衛(wèi)星120的發(fā)信信號(hào)A(圖15)，位置檢測(cè)部109(圖12)就對(duì)移動(dòng)通信裝置121(圖11～14)的位置進(jìn)行檢測(cè)。在這種情況下，由平面天線110和位置檢測(cè)部109進(jìn)行的測(cè)位有持續(xù)進(jìn)行的方法、(以規(guī)定的時(shí)間間隔)間歇進(jìn)行的方法、和在對(duì)操作部103進(jìn)行輸入操作之后進(jìn)行的方法等。
在不考慮移動(dòng)通信裝置121本身節(jié)電的情況下，最好是持續(xù)進(jìn)行的方法，其優(yōu)點(diǎn)是能夠得到正確的位置信息。
反之，在考慮節(jié)電的情況下，以規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行測(cè)位有降低裝置121的功率消耗的優(yōu)點(diǎn)。
在緊急事態(tài)的情況下，從緊急輸入部108或操作部103輸入表示緊急事態(tài)的信息。該信號(hào)一旦傳送到控制部111，控制部111就從本身的存儲(chǔ)器或別的存儲(chǔ)器調(diào)出所存儲(chǔ)的規(guī)定的聯(lián)絡(luò)處122(警察署、消防隊(duì)、急救中心等)的電話號(hào)碼，通過(guò)發(fā)信部106與天線105將發(fā)信信號(hào)輻射到外部。
控制部111通過(guò)天線105與接收部107對(duì)與通信對(duì)象建立通信的情況進(jìn)行檢測(cè)后，控制部111取得位置檢測(cè)部109檢測(cè)出的當(dāng)前或稍微更早一些的位置信息(緯度和經(jīng)度)。
其后，該位置信息通過(guò)發(fā)信部106與天線105發(fā)送到聯(lián)絡(luò)處122。在這種情況下，除了位置信息外，還可以發(fā)送規(guī)定的信息(姓名、地址、宿疾等)。
又，圖15表示緊急時(shí)的通信系統(tǒng)。移動(dòng)通信裝置121從來(lái)自GPS衛(wèi)星120的發(fā)信信號(hào)A得到位置信息，在緊急時(shí)，裝置121如上所述動(dòng)作，首先向基地臺(tái)123發(fā)送信號(hào)B。然后基地臺(tái)123直接發(fā)送信號(hào)C到聯(lián)絡(luò)處122，建立裝置121與聯(lián)絡(luò)處122之間的通話。又有從基地臺(tái)123通過(guò)一般線路建立裝置121與聯(lián)絡(luò)處122之間的通信的情況。
還有從裝置121向通信衛(wèi)星124發(fā)送信號(hào)D，從通信衛(wèi)星124直接將信號(hào)E發(fā)送到聯(lián)絡(luò)處122，建立裝置121與聯(lián)絡(luò)處122之間的通信的情況。又有將從通信衛(wèi)星124來(lái)的信號(hào)發(fā)送到地面站，從地面站通過(guò)一般線路建立裝置121與聯(lián)絡(luò)處122之間的通信的情況(未圖示)。
還有，在移動(dòng)通信裝置121能夠與基地臺(tái)123及通信衛(wèi)星124兩者進(jìn)行通信的情況下，首先，控制部111對(duì)發(fā)信部106進(jìn)行控制，發(fā)送基地臺(tái)123用的頻率信號(hào)。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能夠接收到規(guī)定信號(hào)的情況下，控制部111就判定不能夠與基地臺(tái)123進(jìn)行通話，這下又可以切換為使用通信衛(wèi)星124的通信。
下面對(duì)具體的緊急事態(tài)時(shí)移動(dòng)通信裝置121的動(dòng)作的例子進(jìn)行說(shuō)明。
設(shè)想裝備移動(dòng)通信裝置121的車(chē)子在郊外發(fā)生交通事故，駕駛員受了重傷，不能發(fā)出聲音的情況。重傷者如果操作緊急輸入部108，則裝置121進(jìn)行上述動(dòng)作，向聯(lián)絡(luò)處122傳送當(dāng)前位置等信息。
聯(lián)絡(luò)處122在接收到該位置信息之后，緊急派遣救護(hù)車(chē)到事故現(xiàn)場(chǎng)等處，進(jìn)行重傷員的救援等工作。但是，為了避免在平常由于誤操作緊急輸入部108等的情況下誤地將急救車(chē)派到現(xiàn)場(chǎng)，預(yù)先決定這樣進(jìn)行處理，即聯(lián)絡(luò)處122在接收到緊急聯(lián)絡(luò)時(shí)立即發(fā)送聲音或信號(hào)，在能夠確認(rèn)緊急請(qǐng)求或沒(méi)有答復(fù)的情況下才派遣急救車(chē)到現(xiàn)場(chǎng)。預(yù)先決定采用這樣的方法，對(duì)情況進(jìn)行雙向確認(rèn)，可以構(gòu)成失誤少、可靠性高的系統(tǒng)。
還有，在本實(shí)施例中，說(shuō)明了對(duì)聲音進(jìn)行收發(fā)信的例子，但是對(duì)于進(jìn)行文字?jǐn)?shù)據(jù)的發(fā)信或接收的至少一種通信的情況，也能夠得到相同的效果。
如上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的、產(chǎn)品之間的特性差異小的、生產(chǎn)效率和可靠性高的表面安裝型天線以及使用這種天線的通信裝置。
權(quán)利要求
1.一種表面安裝型天線，其特征在于，包含(a)基板、(b)設(shè)置于所述基板的第1主面上的輻射電極、(c)設(shè)置于所述基板的第2主面上的接地電極、(d)在所述第2主面上及所述基板的側(cè)面上，至少設(shè)置其一部分的第1饋電電極、以及(e)在所述側(cè)面上形成的孔的內(nèi)壁面上設(shè)置的第2饋電電極，所述第1饋電電極與所述接地電極保持非接觸狀態(tài)，而且使第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，在所述側(cè)面上的一部分設(shè)置所述接地電極外的另一接地電極，所述接地電極與所述另一接地電極電氣連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，在所述第1饋電電極上設(shè)置所述孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔不是貫通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔是貫通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，與第1主面及第2主面平行地設(shè)置所述孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔的剖面形狀在深度方向上是一定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔的剖面形狀在深度方向上是變化的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔的剖面形狀是包含圓形、橢圓形、方形的與輻射電極及接地電極平行相對(duì)的部分少的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔在所述側(cè)面上的位置比所述輻射電極更加靠近所述接地電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔的深度D1與所述基板在所述深度方向上的長(zhǎng)度G1存在如下關(guān)系0.1≤D1/G1≤0.5。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述孔的剖面尺寸中，所述基板的厚度方向上的尺寸為所述基板的厚度的10～55％的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝型天線，其特征在于，所述基板由一塊基板構(gòu)成。
14.一種表面安裝型天線，其特征在于，包含(a)基板、(b)設(shè)置于所述基板的第1主面上的輻射電極、(c)設(shè)置于所述基板的第2主面上的接地電極、(d)在所述基板的第2主面上至少設(shè)置其一部分的第1饋電電極、以及(e)所述基板側(cè)面的、靠第2主面一側(cè)的一部分被切除形成階梯形狀的階梯部的階梯面上設(shè)置的第2饋電電極，所述第1饋電電極與所述接地電極保持非接觸狀態(tài)，而且第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面安裝型天線，其特征在于，在所述基板側(cè)面的一部分上設(shè)置所述接地電極以外的另一接地電極，將所述接地電極與所述另一接地電極電氣連接。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的表面安裝型天線，其特征在于，還包含(f)在所述基板的4個(gè)側(cè)面上切除靠第2主面一側(cè)的一部分形成階梯狀，在形成的階梯部的階梯面上設(shè)置的第2接地電極，將第1接地電極與第2接地電極電氣連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的表面安裝型天線，其特征在于，在所述基板的側(cè)面的一部分上設(shè)置所述接地電極以外的另一接地電極，將所述接地電極與所述另一接地電極電氣連接。
18.一種安裝于印刷電路基板上的表面安裝型天線，其特征在于，包含(a)基板、(b)設(shè)置于所述基板的第1主面上的輻射電極、(c)設(shè)置于所述基板的第2主面上的接地電極、(d)在所述基板的第2主面上及側(cè)面上，至少設(shè)置其一部分的第1饋電電極、以及(e)在所述第2主面上設(shè)置的槽部的內(nèi)壁面上形成的第2饋電電極，所述第1饋電電極與所述接地電極保持非接觸狀態(tài)，而且使第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的表面安裝型天線，其特征在于，將所述槽部設(shè)置于位于所述第2主面上的所述第1饋電電極上。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的表面安裝型天線，其特征在于，在所述基板的側(cè)面上的一部分設(shè)置所述接地電極以外的另一接地電極，將所述接地電極與所述另一接地電極電氣連接。
21.一種表面安裝型天線，其特征在于，包含(a)基板、(b)設(shè)置于所述基板的第1主面上的輻射電極、(c)設(shè)置于所述基板的第2主面上的接地電極、(d)在所述基板的第2主面上及側(cè)面上，至少設(shè)置其一部分的第1饋電電極、以及(e)在形成于所述側(cè)面的槽部的內(nèi)壁面上設(shè)置的第2饋電電極，所述第1饋電電極與所述接地電極保持非接觸狀態(tài)，而且使第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝型天線，其特征在于，在所述基板的側(cè)面上的一部分設(shè)置所述接地電極以外的另一接地電極，將所述接地電極與所述另一接地電極電氣連接。
23.一種移動(dòng)通信裝置，是處理包含數(shù)據(jù)信號(hào)和聲音信號(hào)中的至少一種的第1信號(hào)以及包含位置信息的第2信號(hào)的移動(dòng)通信裝置，其特征在于，包含(a)收發(fā)第1信號(hào)的第1天線部、(b)進(jìn)行根據(jù)所述數(shù)據(jù)信號(hào)和所述聲音信號(hào)中的至少一種生成所述第1信號(hào)或根據(jù)所述第1信號(hào)生成所述數(shù)據(jù)信號(hào)與所述聲音信號(hào)中的至少一種這兩種生成中的至少一種生成的變換部、(c)接收所述第2信號(hào)的第2天線部、(d)根據(jù)所述第2信號(hào)檢測(cè)所述位置信息的位置檢測(cè)部、(e)所述移動(dòng)通信裝置的操作者在緊急時(shí)進(jìn)行輸入的緊急輸入部、(f)存儲(chǔ)所述移動(dòng)通信裝置的通信對(duì)象信息的存儲(chǔ)部、(g)顯示所述操作者讀取用的信息的顯示部、(h)控制所述移動(dòng)通信裝置的動(dòng)作的控制部、以及(i)所述移動(dòng)通信裝置的外殼，所述第2天線部是表面安裝型天線，包含(j)基板、(k)設(shè)置于所述基板的第1主面上的輻射電極、(l)設(shè)置于所述基板的第2主面上的接地電極、(m)在所述第2主面上及一個(gè)側(cè)面上，至少設(shè)置其一部分的第1饋電電極、以及(n)在所述側(cè)面上形成的孔的內(nèi)壁面上設(shè)置的第2饋電電極，所述第1饋電電極與所述接地電極保持非接觸狀態(tài)，而且使第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接，所述控制部在所述操作者對(duì)所述緊急輸入部進(jìn)行規(guī)定的輸入時(shí)·讀出在所述存儲(chǔ)部存儲(chǔ)的緊急時(shí)的所述通信對(duì)象信息，·使所述變換部根據(jù)緊急時(shí)的所述通信對(duì)象信息生成第1 rf信號(hào)，從所述第1天線部發(fā)送，·在所述第1天線部接收到所述通信對(duì)象來(lái)的應(yīng)答信號(hào)之后，建立通信，·使所述變換部將所述位置檢測(cè)部得到的所述位置信息變換為第1信號(hào)，然后從所述第1天線部發(fā)送。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的移動(dòng)通信裝置，其特征在于，所述第2天線部位于從所述外殼上表面起0.35L的范圍內(nèi)，L為所述移動(dòng)通信裝置在長(zhǎng)度方向上的尺寸。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的移動(dòng)通信裝置，其特征在于，所述移動(dòng)通信裝置具備揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器設(shè)置于所述外殼內(nèi)的上部，而且將所述第2天線部設(shè)置于所述外殼內(nèi)，使所述第2天線的所述第2主面與所述揚(yáng)聲器的背面相對(duì)。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的移動(dòng)通信裝置，其特征在于，所述移動(dòng)通信裝置具備揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器與所述第2天線部并排設(shè)置。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的移動(dòng)通信裝置，其特征在于，將所述第2天線部設(shè)置于所述外殼內(nèi)，使所述第2天線部的所述第1主面與所述外殼的上表面平行相對(duì)。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的移動(dòng)通信裝置，其特征在于，將所述第2天線部設(shè)置于所述外殼內(nèi)，使第2天線部的第1主面與所述外殼的上表面以某一角度相對(duì)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了表面安裝型天線及使用這種天線的移動(dòng)通信裝置。輻射電極設(shè)置于基板的第1主面上。接地電極設(shè)置于基板的第2主面上。第1饋電電極在基板的側(cè)面及第2主面上至少設(shè)置其一部分。第2饋電電極形成于與第1及第2主面平行設(shè)置的孔的內(nèi)壁面。第1饋電電極與接地電極保持非接觸狀態(tài)。第1饋電電極與第2饋電電極電氣連接。使用這種表面安裝型天線的移動(dòng)通信裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小型化,其性能差異小,而且具有高生產(chǎn)效率和可靠性。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1383344SQ0114097
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月25日
發(fā)明者後藤和秀, 尾中良雄, 吉之元淳, 崎田主實(shí), 佐佐木勝美, 椎葉健吾 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社