專利名稱：寬頻帶天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于發(fā)送接收GHz頻帶的電波的天線裝置，本發(fā)明特別是小型的，按照獲得寬頻帶特性的方式進行改進的發(fā)明。
背景技術(shù)：
構(gòu)成與GHz帶的電波共振的天線的技術(shù)的基本原理是由線條天線攜帶駐波。
由于天線的尺寸較小，故上述線條天線按照與波長λ的1/4共振的方式構(gòu)成的技術(shù)為人們熟知。在此場合，線條天線的機械長度約為λ/4。
不限于電波，無論是弦、桿、氣體，基本上按照λ/4的整數(shù)倍共振(共鳴)，如果不設(shè)置特殊的結(jié)構(gòu)，則在小于λ/4的場合不共振。
為了進一步縮短λ/4的天線，使線條天線彎曲形成螺旋狀，或使其反復(fù)彎曲呈曲折狀(鋸齒狀)的技術(shù)公知，但是，無論怎么彎曲，按照λ/4共振的基本原理均相同，天線元件的電長度、機械長度小于λ/4的技術(shù)構(gòu)思尚沒有。
專利文獻1JP特開平6-140820號文獻專利文獻2；JP特開2004-7460號文獻專利文獻3JP特開2003-304114號文獻非專利文獻1株式會社オ—ル社發(fā)行アンテノ工學(xué)ハンドブツク電子信息通信學(xué)會編伴隨便攜電話、無線LAN(局域網(wǎng))技術(shù)的發(fā)達，正在計劃UWB(Ultra Wide Band)無線系統(tǒng)。
人們要求對發(fā)送接收GHz頻帶的電波的天線的調(diào)諧特性進行寬頻帶處理，并且減小尺寸，減輕重量。
本發(fā)明是針對上述的情況而提出的，本發(fā)明的目的在于提供與已有技術(shù)相比較，具有寬頻帶特性，并且尺寸小、重量輕的GHz頻帶用天線裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在為了實現(xiàn)上述目的而構(gòu)思的本發(fā)明的天線裝置中，如果在接近按照可采用在過去不可能調(diào)諧的小于λ/4的天線元件的方式設(shè)計的，比如，立方體的天線元件處，設(shè)置尺寸基本相同的非供電元件，則即使在將1條邊的長度縮短到λ/8的情況下，仍獲得優(yōu)良的天線性能(2或以下的VSWR值和較寬的頻帶)。上述立方體可變形、可為長方體或與其類似的立體形狀。
如果縮短上述立方體天線元件的背部，使其為正方形板狀，則即使在將1條邊的長度縮短到λ/4的情況下仍獲得優(yōu)良的天線性能。上述正方形可變形，可為長方形或與其類似的平板狀的部件。
上述較寬頻帶以非供電元件的并設(shè)為條件而獲得。由此，如果在1個較小樹脂部件中，以嵌入方式形成天線元件和非供電元件，構(gòu)成天線裝置組件，則容易使用、實用價值較高。


圖1為說明第1試行方案的天線裝置的示意性的立體圖；圖2為上述第1試行方案的VSWR(電壓駐波比voltagestanding wave ratio)圖；圖3為第1發(fā)明裝置(權(quán)利要求1)的示意性的立體圖；圖4為第1發(fā)明裝置的VSWR圖；圖5為表示上述第1發(fā)明裝置的變形實例和第2試行方案(權(quán)利要求2)的立體圖；圖6為上述圖5所示的第2試行方案的VSWR圖；圖7為說明第2發(fā)明裝置用的示意性的俯視圖；圖8為說明上述第2發(fā)明裝置(權(quán)利要求3)的具體結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9為說明上述第2發(fā)明裝置的VSWR圖；圖10為說明第3發(fā)明裝置(權(quán)利要求4)的1個實施例的示意性的立體圖；圖11為表示上述第3發(fā)明裝置的變形實例的分解立體圖和裝配立體圖。
具體實施例方式
圖1為以示意方式說明用于形成發(fā)明的研究的過程的試行方案的立體圖。為了與后述的其它的試行方案相區(qū)別，將該圖稱為第1試行方案。
應(yīng)發(fā)送接收的電波的波長由λ表示。
為了便于說明，假定由與接地板2的邊緣平行的水平軸X、沿接地板2的面的軸Y、以及垂直軸Z構(gòu)成的相垂直的3軸。
標號1表示長方體狀天線元件，Y軸方向的1邊的長度a、X軸方向的1邊的長度b、Z軸方向的尺寸h基本相等，均小于λ/8。即，abh＜λ/8，為接近立方體的長方體。
由于本發(fā)明的對像的GHz帶的電波的波長在比如，為3GHz的場合約為10cm，故其1/8為1cm強，與已有實例相比較非常小。
按照與接地板2的邊緣沿Y方向以j尺寸離開的方式，設(shè)置上述長方體狀天線元件1，通過同軸纜線3與高頻電源9連接。上述尺寸j小于λ/8。
圖2表示上述試行方案的天線裝置的VSWR?？芍?，在4～6GHz的范圍內(nèi)具有較寬的頻帶。
但是，比如，如果要用于無線LAN，由于必須能夠發(fā)射接收2.4GHz的電波，故與圖2所示的特性相比較，最好向低頻側(cè)(圖中的左方)擴大。
因此，本發(fā)明人對前述的圖1所示的第1試行方案的天線方案進行了改進，構(gòu)思了圖3所示的第1發(fā)明。在該第1發(fā)明中，按照與在先描述的長方體狀天線元件1鄰接的方式設(shè)置長方體狀非供電元件4。
該長方體狀非供電元件4的形狀尺寸按照與長方體狀天線元件1類似的方式設(shè)定。該長方體狀非供電元件4通過接地線5與接地板2連接導(dǎo)通。
長方體狀天線元件1與長方體狀非供電元件4之間的距離i小于λ/8。
圖4表示上述圖3(第1發(fā)明)的VSWR。如果將其與前述的圖2(第1試行方案)的VSWR相對照，則可理解為“通過設(shè)置長方體狀非供電元件4，調(diào)諧頻率的頻帶向低頻側(cè)擴大”。
圖5為說明前述圖3所示的第1發(fā)明的變形實例和改良實例的圖，箭頭A表示上述第1發(fā)明的天線裝置的1個實施例。即使在像箭頭u那樣，使上述第1發(fā)明的實施例A變形的情況下，仍獲得相同的作用效果。即，即使在使長方體狀天線元件1變形，形成圓柱狀天線元件7的情況下，如果尺寸基本相同則作用效果也相同。
另外，即使在使長方體狀非供電元件4變形，形成圓柱狀非供電元件8的情況下，如果其外形相同則作用效果也基本相同。
像根據(jù)這樣的觀點而容易理解的那樣，可將第1發(fā)明的“長方體”變形為“尺寸基本相同的立體的形狀”，還可使其呈中空狀，它們均包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍(專利權(quán)的范圍)內(nèi)。
如果像箭頭v那樣，對上述第1發(fā)明的實施例A進行改進，則接近第2發(fā)明(由于尚未達到第2發(fā)明，故稱為“第2試行方案”，由箭頭B表示)。
即，如果降低長方體狀天線元件1的背部，呈平板狀使其變形，則形成平板狀天線元件10，如果降低長方體狀非供電元件4的背部，使其變形為平板狀，則形成平板狀非供電元件11。
該第2試行方案的俯視圖形與上述第1發(fā)明(圖3)類似。如果以立體方式觀看它，則形成高度方向極薄的結(jié)構(gòu)。
即，平板狀天線元件10與接地板2的邊緣，沿Y軸方向以j＜λ/4的距離間隔開，或平板狀天線元件10與平板狀非供電元件11之間的距離為i＜λ/4。
上述第2試行方案的天線裝置的VSWR像圖6那樣。
在GHz頻帶呈現(xiàn)較寬的調(diào)諧特性，但是，可惜的是在3GHz的低頻側(cè)不能調(diào)諧。因此，像下述那樣，進一步對上述第2試行方案進行改進，將頻帶向低頻側(cè)擴大。
圖7中的箭頭B所表示的為前述圖5中箭頭B所指的第2試行方案的天線裝置的俯視圖。在該第2試行方案B中，平板狀天線元件10和平板狀非供電元件11按照面對間隔開的方式以靜電電容耦合，但是，按照該耦合更加緊密的方式像箭頭C那樣改進。
即，按照平板狀非供電元件11中的，與平板狀天線元件10面對而間隔開的邊的長度延伸的方式設(shè)置非供電元件延長部12(添加平行斜線而表示)。
但是，前述的長方體狀天線元件1的1條邊的長度為λ/8，但是，將長方體狀元件的背部降低改進為平板狀元件，其結(jié)果是，難以將長方形的1條邊的長度縮小到λ/8，長方形的1條邊的長度適合小于λ/4。但是，在已有技術(shù)中，由于不將天線元件彎曲或彎折無法小于λ/4，故通過圖7中的符號D所示的方案，“制作小于λ/4的天線元件”的意義重大。
該方案(由圖7中的箭頭D表示)為第2發(fā)明。
圖8為上述第2發(fā)明的天線裝置的具體俯視圖。符號10表示與第2試行方案相同的平板狀天線元件。
在與第2試行方案的平板狀非供電元件11相同的基本部13中，與通過圖7說明的非供電元件延長部12和相同的延長部14成一體連接，構(gòu)成擴大平板狀非供電元件15。
為了便于說明，像圖示的那樣假定垂直坐標軸X、Y。
符號a’表示平板狀天線元件10的Y軸方向長度，小于λ/4。
符號b’表示平板狀天線元件10的X軸方向長度，小于λ/4。
符號c表示基本部13的X軸方向長度，小于λ/4。符號d表示基本部13的Y軸方向長度，小于λ/4。符號e表示延長部14的X軸方向的長度。其尺寸將在后面進行具體描述。
符號f表示延長部14的Y軸方向的長度，f＜d。
符號i表示平板狀天線元件10和擴大平板狀非供電元件15的X軸方向間距，i足夠地小于e。
在上述各種尺寸中，對天線性能影響較大的是延長部14的X軸方向長度e。
圖9表示以上述尺寸e為參數(shù)，按照3mm、5mm、7mm變化時的VSWR。
由此而知道，“伴隨上述尺寸e的增加，調(diào)諧頻帶向低頻側(cè)擴大”。
在實施本發(fā)明的場合，可對應(yīng)于所需的天線性能，適當?shù)卦O(shè)定上述尺寸e。
對于前述第1發(fā)明以及第2發(fā)明中，通過將天線元件和非供電元件并排，獲得所需的天線性能。
在第1發(fā)明(圖5中的符號A)中，長方體狀天線元件1和長方體狀非供電元件4的配置關(guān)系是重要的，在第2發(fā)明(圖8)中，平板狀天線元件10和擴大平板狀非供電元件15的配置關(guān)系是重要的。
根據(jù)這樣的考慮，最好將天線元件和非供電元件并排，將其密封于樹脂部件中。其為第3發(fā)明。
圖10為第3發(fā)明的1個實施例。
長方體狀天線元件1和長方體狀非供電元件4以嵌入方式形成于樹脂部件16中。在長方體狀天線元件1中設(shè)置供電線18，在長方體狀非供電元件4中設(shè)置接地線19。
另一方面，在電路襯底6上設(shè)置接地板2，并且殘留安裝樹脂部件16的空部k。
在上述接地板2上成一體地設(shè)置接地線5，在電路襯底6上設(shè)置微帶線17。
如果將樹脂部件16設(shè)置于電路襯底6的空部k，則供電線18像箭頭m那樣，與微帶線17接觸，從高頻電源9接收供電，并且接地線19像箭頭n那樣，與接地線5接觸而實現(xiàn)導(dǎo)通。
作為與上述(圖10的)實施例不同的實施例，最好將第2發(fā)明(圖8)的平板狀天線元件10和擴大平板狀非供電元件15密封固定于樹脂塊的內(nèi)部，雖然關(guān)于這一點的圖示省略。
圖11為前述的圖10所示的第3發(fā)明的變形實例，圖的左半為分解立體圖，圖的右半為裝配立體圖。
(參照左半部)在襯底芯片21的上下，設(shè)置平板狀天線元件10和放大平板狀非供電元件15。這些元件為與前述的圖8所示的相同的部件。
假定與圖8所示的X軸和Y軸相垂直的Z軸，與和其(Z軸)平行的Z’軸，沿該Z軸和Z’軸設(shè)置通孔20。該通孔為在后面的步驟進行電鍍而相互導(dǎo)通用的機構(gòu)。
像由箭頭w所示的那樣裝配，形成天線裝置裝配件22。
在上述天線裝置裝配件22中，由于平板狀天線元件10和放大平板狀非供電元件15相互定位，故可代替圖10的樹脂塊16而使用。
此外，由于平板狀天線元件10和放大平板狀非供電元件15分別每次2塊地上下排列而相互導(dǎo)通，故可獲得良好的天線特性。
權(quán)利要求
1.一種GHz頻帶用天線裝置，該GHz頻帶用天線裝置為發(fā)送接收波長λ的電波的天線裝置，其特征在于設(shè)定相垂直的3個軸X、Y、Z，該3個軸X、Y、Z包括與接地板的邊緣平行的X軸與沿接地板的面的Y軸；“Y軸方向的尺寸a＜λ/8，X軸方向的尺寸b＜λ/8，Z軸方向的尺寸h＜λ/8的長方體狀天線元件”按照與上述接地板的邊緣沿Y軸方向，以間距j＜λ/8間隔開的方式設(shè)置；并且按照與該長方體狀天線元件，以間距i＜λ/8間隔開的方式設(shè)置“其形狀尺寸與上述長方體狀天線元件基本相同的長方體狀非供電天線元件”，上述平板狀天線元件與高頻電源連接導(dǎo)通，平板狀非供電元件與接地板連接導(dǎo)通。
2.一種GHz頻帶用天線裝置，該GHz頻帶用天線裝置為發(fā)送接收波長λ的電波的天線裝置，其特征在于設(shè)定相垂直的3個軸X、Y、Z，該3個軸X、Y、Z包括與接地板的邊緣平行的X軸與沿接地板的面的Y軸；“Y軸方向的尺寸a＜λ/4，X軸方向的尺寸b＜λ/4的平板狀天線元件”按照與上述接地板的邊緣沿Y軸方向，以間距j＜λ/4間隔開的方式設(shè)置；并且按照與該平板狀天線元件，以間距i＜λ/4間隔開的方式設(shè)置“其形狀尺寸與上述平板狀天線元件基本相同的平板狀非供電元件”，上述平板狀天線元件與高頻電源連接導(dǎo)通，平板狀非供電元件與接地板連接導(dǎo)通。
3.一種GHz頻帶用天線裝置，該GHz頻帶用天線裝置為發(fā)送接收波長λ的電波的天線裝置，其特征在于設(shè)定相垂直的3個軸X、Y、Z，該3個軸X、Y、Z包括與接地板的邊緣平行的X軸與沿接地板的面的Y軸；“Y軸方向的尺寸a＜λ/4，X軸方向的尺寸b＜λ/4的平板狀天線元件”按照與上述接地板的邊緣沿Y軸方向，以間距j＜λ/4間隔開的方式設(shè)置；并且按照與該平板狀天線元件，以間距i＜λ/4間隔開的方式設(shè)置“其形狀尺寸與上述平板狀天線元件基本相同的平板狀非供電元件”；并且，按照與上述平板狀非供電元件沿X軸方向，與上述平板狀天線元件面對地間隔開的方式，非供電元件延長部延伸，形成擴大平板狀非供電元件；上述平板狀天線元件與高頻電源連接導(dǎo)通，擴大平板狀非供電元件與接地板連接導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GHz頻帶用天線裝置，其特征在于長方體狀天線元件和長方體狀非供電天線元件以嵌入方式形成于1個樹脂塊的內(nèi)部；并且，在上述長方體狀天線元件中設(shè)置供電線，在長方體狀非供電天線元件中設(shè)置接地線。
5.一種GHz頻帶用天線裝置，該GHz頻帶用天線裝置為發(fā)送接收波長λ的電波的天線裝置，其特征在于設(shè)定相垂直的3個軸X、Y、Z；2個“Y軸方向的尺寸a＜λ/4，X軸方向的尺寸b＜λ/4的平板狀天線元件”按照與襯底芯片的兩側(cè)面接觸的方式設(shè)置；并且，按照與上述2個平板狀天線元件分別以間距i＜λ/4間隔開的方式，設(shè)置“其形狀尺寸與上述平板狀天線元件基本相同的，共計2個平板狀非供電元件”；并且，在上述2個平板狀非供電元件的每個中，設(shè)置“沿X軸方向延伸，與上述平板狀天線元件面對而間隔開的延長部”，構(gòu)成擴大平板狀非供電元件。
全文摘要
為了提供發(fā)送接收GHz頻帶的電波(波長λ)的、尺寸較小、重量較輕、頻帶較寬的天線裝置，構(gòu)成X軸方向的邊長b’＜λ/4，Y軸方向的邊長a’＜λ/4的平板狀天線元件(10)，按照與接地板(2)，以間距尺寸j＜λ/4j間隔開的方式設(shè)置，與高頻電源(9)連接。基本部(13)和延長部(14)一體地連接，該基本部(13)的尺寸形狀與上述平板狀天線元件(10)相同，該延長部(14)按照與該平面狀天線元件(10)面對間隔開的方式，從上述基本部(13)而沿X軸方向伸出，構(gòu)成擴大平板狀非供電元件(15)，通過接地線(5)與接地板(2)連接導(dǎo)通。
文檔編號H01Q1/50GK1841845SQ200610003289
公開日2006年10月4日 申請日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月28日
發(fā)明者中野久松, 山內(nèi)潤治, 淺野陽一, 橋本大一, 宇佐美晃, 清藤巖, 佐藤誠, 清水秀記 申請人:三省電機株式會社