專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于傳輸和接收無(wú)線電信號(hào)的天線裝置，并且具體涉 及由平面導(dǎo)體的簡(jiǎn)單組合形成的天線裝置，平面導(dǎo)體包括彼此面對(duì)且
其間插有絕緣材料的輻射導(dǎo)體板和接地導(dǎo)體板。
背景技術(shù)：
在使用無(wú)線電波通信方法的無(wú)線通信中，使用電流流過天線時(shí)產(chǎn) 生的輻射場(chǎng)來(lái)傳輸信號(hào)。天線具有各種類型。在通信中可使用具有寬 帶特性的天線，其通過在諸如UWB (超寬頻帶)的超寬頻帶上傳播 信號(hào)來(lái)傳輸和接收信號(hào)。此外，小尺寸天線有助于減小無(wú)線裝置的尺 寸和重量。即，貼片天線通常趨于在窄頻帶中操作，并且因此被認(rèn)為不 適于例如PAN (Personal Area Network個(gè)人局域網(wǎng))系統(tǒng)，后者的 操作頻帶必須是寬的。取決于設(shè)計(jì)參數(shù)，具有2或更小的VSWR(電 壓駐波比)的帶寬通常在百分之幾的量級(jí)。由于該缺陷，存在難于在 寬頻帶通信中使用貼片天線的問題。在其背表面的介電多層板上包括地的平面貼片天線具有窄 頻帶。因此，在現(xiàn)有技術(shù)的貼片天線中，為了保證寬頻帶特性，通常 使用天線背表面不包括地的結(jié)構(gòu)。然而，在這種情況下，設(shè)計(jì)的電子 裝置的外殼的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置，其類似于在貼片天線 中那樣被配置為包括介電層和將該介電層上下夾在中間的兩個(gè)導(dǎo)體 層，下導(dǎo)體層用作地，并且上導(dǎo)體層形成的輻射元件配置為使得不同 尺寸(即，不同寬度和長(zhǎng)度)的四個(gè)或更多輻射元件片在輻射元件的 寬度方向上連接至饋電線。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置，包括多個(gè)不同寬度和長(zhǎng)度的 輻射元件片。因此，當(dāng)各個(gè)輻射元件片作為諧振器運(yùn)行并輻射無(wú)線電 波時(shí)，輻射元件片之間的無(wú)線電波的有效波長(zhǎng)不同。因此，天線裝置 在各個(gè)有效波長(zhǎng)中運(yùn)行，并且因此具有寬頻帶特性。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置還可在通信距離大約等于或 小于波長(zhǎng)的近場(chǎng)中操作。通過參考基于本發(fā)明實(shí)施例和稍后描述的附圖的進(jìn)一步詳 細(xì)描述，本發(fā)明進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰。


圖l是例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的配置的圖； 圖2是例示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的配置的圖； 圖3是用于解釋由多個(gè)輻射元件片形成的輻射元件的具體形狀
的圖4例示一種狀態(tài)，其中以30mm的天線間距布置兩個(gè)貼片天 線，使得天線的各輻射元件彼此面對(duì)；圖5是示出圖4例示的天線對(duì)的反射特性和傳輸特性的相應(yīng)仿真
結(jié)果的圖6例示一種狀態(tài)，其中以30mm的天線間距布置圖1和圖2 例示的兩個(gè)平面天線，使得天線的各輻射元件彼此面對(duì)；
圖7是示出圖6例示的天線對(duì)的反射特性和傳輸特性的相應(yīng)仿真 結(jié)果的圖8是例示來(lái)自圖1和圖2例示的平面天線的無(wú)線電波輻射的
圖9是例示圖l和圖2例示的平面天線在4.5GHz頻率下的電場(chǎng) 強(qiáng)度分布的圖10是例示圖1和圖2例示的平面天線在4.5GHz頻率下的》茲 場(chǎng)強(qiáng)度分布的圖11是例示圖1和圖2例示的平面天線在5.0GHz頻率下的電 場(chǎng)強(qiáng)度分布的圖12是圖ll是例示圖l和圖2例示的平面天線在5.0GHz頻率 下的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布的圖13是例示圖l和圖2例示的平面天線在5.5GHz頻率下的電 場(chǎng)強(qiáng)度分布的圖14是例示圖1和圖2例示的平面天線在5.5GHz頻率下的f茲 場(chǎng)強(qiáng)度分布的圖15是例示形成在印刷板上的貼片天線的典型配置例子的圖 (從上看的印刷板的視圖)；以及
圖16是例示形成在印刷板上的貼片天線的典型配置例子的圖 (傾斜看的印刷板的視圖)。
具體實(shí)施例方式圖l和圖2例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的配置。圖 中例示的天線裝置是具有如下結(jié)構(gòu)的平面天線，其中類似于在貼片天線中那樣，在印刷板中薄介電層被兩個(gè)導(dǎo)體層上下地夾在中間，并且
其中下導(dǎo)體層被用作地(GND)而上導(dǎo)體層被用作輻射元件并饋以電 源(圖1是從上面觀察的印刷板的視圖，而圖2是傾斜觀察的印刷板 的視圖)。導(dǎo)體層包括例如銅或銀，并且介電層包括例如玻璃環(huán)氧樹 脂或特氟隆(Teflon,注冊(cè)商標(biāo))。圖l和圖2例示了平面天線，其中矩形輻射元件片在輻射元 件的寬度方向連接起來(lái)以形成單個(gè)輻射元件。然而，本發(fā)明的宗旨不 限于輻射元件片的任何特定數(shù)量或形狀。例如，期望理解導(dǎo)體的形狀 可以是曲線的。當(dāng)輻射元件片501到504分別具有寬度Wa、 Wb、 Wc和 Wd,以及長(zhǎng)度La、 Lb、 Lc和Ld時(shí)，為了減小到饋電線505的距離， 為有效波長(zhǎng)kg選擇輻射元件片501到504的寬度和長(zhǎng)度，所述有效波 長(zhǎng)kg由所期望傳輸?shù)念l率決定，如下面公式(9)到(14)所示，其 中We表示饋電線505的寬度。
方程4<formula>formula see original document page 11</formula>反射特性Sll是表示天線諧振的量。通常認(rèn)為該量的值越小， 諧振越強(qiáng)。同時(shí)，傳輸特性S21是表示兩個(gè)天線間傳輸了多少電能的 量。通常認(rèn)為該量的值越大，輸入信號(hào)就越有效的被傳輸?shù)捷敵鰝?cè)。
ii[48在圖7的反射特性S11中觀察到，沒有產(chǎn)生強(qiáng)的諧振。即，
可以說圖l和圖2例示的平面天線不是作為其中駐波僅被限制在輻射
元件特定部分的諧振天線，而是作為其中磁場(chǎng)(電流)在不同長(zhǎng)度的 導(dǎo)體部分中傳播的行波天線。本發(fā)明人認(rèn)為該特性是拓寬平面天線頻
帶的一個(gè)因素。，分量 絕對(duì)值，最大-3d: 67.7467A/mat國(guó)7.2011/誦2.61387/0.725，頻率4.5， 相位90度。
圖11中，類型電場(chǎng)(峰)，監(jiān)視器電場(chǎng)(f=5.0) [lj，分量 絕對(duì)值，最大-3d: 18130.4V/m at-5.9195/-6.90229/1.5,頻率5，相
位0度。
圖12中，類型磁場(chǎng)(峰)，監(jiān)視器磁場(chǎng)(f=5.0) [l]，分量 絕對(duì)值，最大-3d: 47.41 A/m at-14.1409/-0.474/0.725，頻率5，相位 卯度。
圖13中，類型電場(chǎng)(峰)，監(jiān)視器電場(chǎng)(f=5.5) [1，分量 絕對(duì)值，最大國(guó)3d: 20731.9V/m at-14.1409/7.2/1.5，頻率5.5，相位 112.5度。
圖14中，類型磁場(chǎng)(峰)，監(jiān)視器磁場(chǎng)(f=5.5) [l]，分量 絕對(duì)值，最大-3d: 75.0429A/m at -2.18659/-7.25/0.725，頻率5.5， 相位22.5度。在每個(gè)圖中，以灰度級(jí)示出電場(chǎng)或磁場(chǎng)的強(qiáng)度。白色 表示最高強(qiáng)度，而黑色表示最低強(qiáng)度。
[53首先，參照?qǐng)D9、 11和13，在各個(gè)頻率間比較圖l和圖2例 示的平面天線的電場(chǎng)強(qiáng)度。根據(jù)比較可以理解，電場(chǎng)的最強(qiáng)區(qū)域隨頻 率而變化。該結(jié)果表明輻射元件上的各種位置輻射不同頻率的電場(chǎng)， 并且該特性是用于加寬平面天線頻帶的一個(gè)因素。
[54隨后，參照?qǐng)D10、 12和14，在各個(gè)頻率間比較圖1和圖2 例示的平面天線的磁場(chǎng)貢獻(xiàn)。根據(jù)比較可以理解，各自具有強(qiáng)磁場(chǎng)的 區(qū)域分布在天線導(dǎo)體的邊緣。如圖7所示，在反射特性S11中的目標(biāo) 頻帶中缺少?gòu)?qiáng)諧振。因此，本發(fā)明的平面天線被認(rèn)為是不作為其中駐 波僅被限制在輻射元件上特定部分的諧振天線，而是作為其中磁場(chǎng) (電流)在不同長(zhǎng)度的導(dǎo)體部分中傳播的行波天線。此外，本發(fā)明人
13認(rèn)為該特性是用于加寬本平面天線頻帶的一個(gè)因素。
[55本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要在所附的權(quán)利要求或其 等同的范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素，可以進(jìn)行各種修改、組合、 子組合和改變。
權(quán)利要求
1. 一種平面天線裝置，包括介電層；和將所述介電層上下夾在中間的兩個(gè)導(dǎo)體層，其中所述下導(dǎo)體層用作地，以及其中所述上導(dǎo)體層形成輻射元件，所述輻射元件具有其中四個(gè)或更多個(gè)不同尺寸的輻射元件片被連接至饋電線的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的天線裝置，其中所述輻射元件片分別成形為不同寬度和長(zhǎng)度的矩形形狀，并且在輻射元件的寬度方向被連接以形成單個(gè)輻射元件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的天線裝置，其中，當(dāng)所述輻射元件包括分別具有寬度W。、 Wi.....和長(zhǎng)度L。、 Lp ...、 L^并且在寬度方向連接至具有寬度WN的饋電線的N個(gè)輻射元件片時(shí)，為由所期望傳輸?shù)念l率決定的有效波長(zhǎng)、選擇所述輻射元件片的寬度和長(zhǎng)度，如下面公式(1)到(6)所示方程l<formula>formula see original document page 2</formula>其中N表示大于或等于5的整數(shù)，并且Wi的下標(biāo)表示從0到N-l的范圍的整數(shù)，其按照到饋電線的距離減小的順序被分配給每個(gè)輻射元件片作為序號(hào)，以及其中考慮傳輸線的阻抗來(lái)選擇饋電線的適當(dāng)寬度Ww。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的天線裝置，安裝在印刷板材料或包括導(dǎo)體層和介電層的交替層疊的介電多層板上。
全文摘要
平面天線裝置包括介電層和將所述介電層上下夾在中間的兩個(gè)導(dǎo)體層。所述下導(dǎo)體層用作地，且其中所述上導(dǎo)體層形成輻射元件，輻射元件具有其中四個(gè)或更多個(gè)不同尺寸的輻射元件片被連接至饋電線的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK101465471SQ20081018521
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者一木洋, 中西崇, 半田正樹, 吉岡正纮, 和田成司, 望月俊助, 木村裕人, 荒木亮輔, 菊地正人, 近藤哲二郎 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社