專利名稱：天線設(shè)備和使用這種天線設(shè)備的通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線設(shè)備和使用這種天線設(shè)備的通信設(shè)備，本發(fā)明尤其涉及一種用于移動通信設(shè)備中的天線設(shè)備，以及使用這種天線設(shè)備的通信設(shè)備。
近年來，在高性能移動電話(諸如PHS)的進步中，需要提供一種移動通信設(shè)備，其中按裝在其上的天線具有更高的性能特性，諸如高增益和能夠小型化。
圖6示出按裝在移動通信設(shè)備上的傳統(tǒng)的天線設(shè)備。圖6中，天線設(shè)備1包含設(shè)置在安裝基片2的一個主表面2a上的接地電極3、主表面2a的具有移動部分3a的角、設(shè)置在移動部分3a中的供電線4以及按裝在其上的表面安裝天線5。然后，將供電線4連接到表面安裝天線5的電源接線端(圖中未示)，并連接到設(shè)置在安裝基片2上的信號源6。
圖7更為詳細地示出了表面安裝天線5。表面安裝天線5具有如第10-13139號日本未審查專利公告中所解釋的結(jié)構(gòu)。
在圖7中，表面安裝天線包含幾個設(shè)置在矩形基片10上的電極該矩形基片10含有諸如陶瓷或樹脂之類的絕緣電介質(zhì)。首先，設(shè)置帶狀發(fā)射電極11，從基片10的另一個主表面10b延伸出來，跨過一個端表面10d，再次返回另一個主表面10b。發(fā)射電極11的一端是開口端11a，另一端連接到第一接地終端12，該終端12從基片10的端面10c延伸到其第一主表面10a。另外，饋電電極13與發(fā)射電極11絕緣，并設(shè)置在基片10的第二主表面10b上。饋電電極13的一端連接到饋送端14，該饋送端從基片10的端面10c延伸到其第一主表面10a。類似地，將接地電極15設(shè)置在基片10另一個主表面10b上，該主表面10在發(fā)射電極11的開口端11a附近。將接地電極15的一端連接到第二接地端16，該接地端16從基片10的端面10c延伸到第一主表面10a。另外，將定位端17和18設(shè)置在基片10的第一主表面10a上，并連接到發(fā)射電極11。
當將表面安裝天線5安裝到安裝基片(圖中未示)上時，五個電極，包含第一和第二接地端12和16、饋送端14、和定位端17和18通過焊接連接到接地電極、供電線和電極，以在安裝基片的一側(cè)上定位。因此，五個電極表現(xiàn)為端子，以將它們與這些另外的電極區(qū)別開。
在具有這樣的構(gòu)成的表面安裝天線5中，當將高頻信號輸入到饋送端14時，高頻信號通過發(fā)射電極11的開口端11a與饋電電極13之間產(chǎn)生的電容，傳送到發(fā)射電極11。發(fā)射電極11由其發(fā)射電極11本身的電感成分以及在發(fā)射電極11的開口端11a與饋電電極13之間形成的電容諧振。表面安裝天線5通過將一部分諧振能量以電波形式輻射到空間作為天線。
在這一點上，由于發(fā)射電極11的一端是開口端11a，而另一端是接地端，故諧振接近于四分之一波長。流到發(fā)射電極的電流19(即流到表面安裝天線5的電流)從發(fā)射電極11的接地端(更具體地說是第一接地端12)朝開口端11a流。結(jié)果，從表面安裝天線5輻射的電波的磁場分量，以及由表面安裝天線5接收到的電波主要沿圖7所示的坐標的z軸方向振動。
將表面安裝天線5的電極和終端分開設(shè)置，但不必一定是通過一些清晰的邊界將它們分開。電極和終端可以設(shè)置在一起。
在圖6所示的天線設(shè)備1中，當電流19流到表面安裝天線5時，與電流19相差180度的鏡像電流7主要流到接地電極3。
但是，當使用天線設(shè)備1時，安裝基片2由塑料、金屬之類的材料的裝置覆蓋。經(jīng)常將罩子留在諸如架子上或包內(nèi)。當放置在架子上或包內(nèi)時，罩子常常接近于包括金屬之類的導(dǎo)電的物體，這樣的物體或多或少象接地的導(dǎo)體。這導(dǎo)致一個問題，即依賴于這種類型的天線設(shè)備1所使用的外部環(huán)境，接近于那里的接地導(dǎo)體改變了流到表面安裝天線5的電流19的鏡像電流7的電流的方向和位置，這影響天線設(shè)備1的特性，諸如其增益和方向性。
為了解決上述問題，本發(fā)明的較佳實施例提供了一種天線設(shè)備，這種天線設(shè)備具有更高的增益和特性，它們很大程度上不受天線設(shè)備所使用的外部環(huán)境的影響，本發(fā)明還提供了一種使用該天線設(shè)備的通信設(shè)備。
本發(fā)明的一個較佳實施例提供了一種天線設(shè)備，它包含具有一個開口端和一個接地端的帶狀發(fā)射電極、包含與發(fā)射電極絕緣的饋電電極的表面安裝天線、以及設(shè)置在表面安裝天線附近的單極天線。發(fā)射電極、表面安裝天線以及單極天線都設(shè)置在基體的表面上，該基體包含絕緣體。另外，表面安裝天線和單極天線由單個饋送點饋電，并如此安排，從而流到表面安裝天線的電流的鏡像電流流到單極天線，流到單極天線的電流的鏡像電流流到表面安裝天線。
另外，本發(fā)明的天線設(shè)備包含具有一個開口端和一個接地端的帶狀發(fā)射電極、包含與發(fā)射電極絕緣的饋電電極的表面安裝天線以及設(shè)置在表面安裝天線附近的單極天線。發(fā)射電極、表面安裝天線和單極天線設(shè)置在基體的表面上，該基體含有絕緣體。表面安裝天線和單極天線都由單個饋送點饋電。另外，表面安裝天線的開口端沿取發(fā)射電極的接地端作為參考的方向與單極天線的開口端取饋送點作為參考的方向相對。
較好地，單極天線的電氣長度在天線設(shè)備所使用的頻率的波長的八分之一和四分之一之間。
另外，本發(fā)明的通信設(shè)備使用上述的任何一種天線設(shè)備。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，本發(fā)明的天線設(shè)備的增益可以得到改進。另外，可以減小與其所處的位置引起的天線設(shè)備的特性的變化。
另外，本發(fā)明的通信設(shè)備可以達到更好的特性。


圖1A和1B是示出本發(fā)明的天線設(shè)備的實施例的示圖；圖2A到2F是示出本發(fā)明的天線設(shè)備的反射損失和方向性的示圖；圖3是示出本發(fā)明的天線設(shè)備的單極天線的電氣長度和最大增益之間的關(guān)系的示圖；圖4A和4B是示出本發(fā)明的天線設(shè)備的另一個實施例的示圖；圖5是本發(fā)明的通信設(shè)備的實施例的透視圖；圖6是示出傳統(tǒng)的通信設(shè)備的示圖；及圖7是用于圖6的通信設(shè)備中的表面安裝天線的透視圖。
圖1A和1B示出本發(fā)明的通信設(shè)備的實施例。這里，1A是從安裝基片2的第一主表面2a看的示圖，圖1B是從安裝基片2的第二主表面看的示圖。在圖1A和1B中，與圖6和圖7中的部分相同的部分用相同的標號表示，并省略了對它們再次解釋。
在圖1A和1B所示的天線設(shè)備20中，將接地電極21設(shè)置在安裝基片2的第二主表面2b上，將饋電線22設(shè)置在接地電極21的開缺部分21a中，其中該開缺部分在安裝基片2的第二主表面2b的角上，并且將單極天線23安裝在其上。單極天線23的饋送端23a連接到饋電線22。將饋電線4設(shè)置在安裝基片2的第一主表面2a上，并通過通孔24連接到設(shè)置在安裝基片2的第二主表面2b上的饋電線22。這里，由于將饋電線4連接到信號源6，故表面安裝的天線5和單極天線23都由相同的饋送點供電。另外，如此設(shè)置表面安裝天線5和單極天線23，從而發(fā)射電極11的開口端11a的方向(取表面安裝天線5的發(fā)射電極11的接地端作參考)相反于單極天線23的開口端23b的方向(取饋送端23a作參考)。
在如此構(gòu)成的天線設(shè)備20中，當電流19流到表面安裝天線5時，電流25同時也流到單極天線23。然后，由于通過形成于饋送電極13和發(fā)射電極11的開口端11a之間的電容饋送表面安裝天線5，并將單極天線23直接饋送于其饋送端23a，故表面安裝天線5和單極天線23的電流相位是相反的。
取表面安裝天線5作為參考，表面安裝天線5的電流19的鏡像電路與流到單極天線23的電流25具有相同的方向和相位。結(jié)果，流到表面安裝天線5的電流25的大部分鏡像電路流到單極天線23，而不流到接地電極3。
反之，取單極天線23作為參考，當在裝置中工作時，單極天線23的應(yīng)該流到接地電極21的鏡像電路與流到表面安裝天線5的電流19具有相同的方向和相位，結(jié)果流到單極天線23的電流25的大部分鏡像電路流到表面安裝天線5，而不流到接地電極21。
以這種方法，流到表面安裝天線5的電流19的大部分鏡像電路和流到單極天線23的電流的鏡像電路并不流到接地電極21或安裝基片2的接地電極3。結(jié)果，即使當用塑料罩子之類的裝置覆蓋天線設(shè)備20，并在各種外部的環(huán)境下使用這種天線設(shè)備20流到表面安裝天線5和單極天線23的電流的鏡像電路的流動的位置和方向是不變的，由此幾乎完全解決了天線設(shè)備20的特性變化的問題。
圖2A到2F示出了本發(fā)明的天線設(shè)備20的增益的方向性和反射損失，它與其中只安裝了單極天線的天線設(shè)備以及其中只安裝了表面安裝天線的天線設(shè)備相比較。這里，圖2A示出了當只安裝單極天線時天線設(shè)備的反射損失，圖2B示出該天線設(shè)備增益的方向性，圖2C示出當只安裝表面安裝天線時天線設(shè)備的反射損失，圖2D示出該天線設(shè)備中增益的方向性，圖2E示出本發(fā)明的天線設(shè)備20的反射損失，圖2F示出該天線設(shè)備中增益方向性。圖2A、2C和2E中，符號BW1、BW2和BW3表示天線設(shè)備的帶寬(其中反射損失在-9.5dB以下的頻帶寬度)。
如可以從圖2A到2F知道的，當只安裝單極天線時本發(fā)明的天線設(shè)備得到的帶寬不具有總體的平衡，而是得到比只安裝表面安裝天線較寬的帶寬，尤其是在高頻側(cè)上。另外，關(guān)于方向性，當只安裝單極天線時在0度和180度附近出現(xiàn)的零點可以由表面安裝天線的方向性補償，由此而消除掉。另外，雖然本發(fā)明的天線的平均增益是-3.19dBd，這在只安裝單極天線的平均值(-3.00dBd)和只安裝表面安裝天線的平均值(-3.65dBd)之間，本發(fā)明的天線設(shè)備的增益的最大值是3.01dBd，這超過了其它兩種情況下的最大增益(分別是1.21dBd和2.38dBd)。
以這種方法，通過結(jié)合表面安裝天線和單極天線，從單個饋送點給它們饋送，并如此安排它們，從而從表面安裝天線的發(fā)射電極的接地端到到其開口端的方向與從單極天線的饋送點到開口端的方向相反，這可以改進兩種天線的帶寬和增益。
圖3示出當天線設(shè)備20的單極天線23的電氣長度變化時的最大增益。這里，基準線r表示當只安裝表面安裝天線5時天線設(shè)備20的最大增益。
根據(jù)圖3，當單極天線23的電氣長度是波長的八分之一到波長的四分之一時，最大增益超過了基準線r。結(jié)果，在本發(fā)明的天線設(shè)備20中，通過將單極天線23的電氣長度設(shè)置到波長的八分之一和四分之一之間，可以得到比只安裝表面安裝天線5更高的增益。
圖4A和4B示出本發(fā)明的天線設(shè)備的另一個實施例。在圖4A和4B中，從安裝基片2的第一主表面2a看的示圖與圖1中的相同，故只示出了安裝基片2的第二主表面2b的示圖。另外，與圖1中相同的部分由相同的標號表示，并省略了另外的解釋。
在圖4A和4B中，fs天線設(shè)備30的單極天線31能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸32旋轉(zhuǎn)180度。這里，圖4A示出了從安裝基片2(即罩子)突出的單極天線31，圖4B示出存儲在安裝基片2(即罩子)中的單極天線31。當單極天線31突出時，單極天線31的饋送端31a連接到饋電線22。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，當天線設(shè)備30的單極天線31存儲在安裝基片2中時不工作(在移動電話中是備用的)，并且只有表面安裝天線5用作天線設(shè)備。然后，當將單極天線31拔出至突出位置(當在移動電話情況下進行呼叫時)時，天線設(shè)備30作為結(jié)合了單極天線31和表面安裝天線5的天線設(shè)備。
當按照這樣的方式結(jié)合表面安裝天線5和單極天線31以形成天線設(shè)備30時，由于在例如移動電話處于備用時存儲了單極天線31，單極天線31將不受到破壞，即使天線設(shè)備30掉落或被胡亂處理時亦是如此。
可以通過除旋轉(zhuǎn)之外的其它的方式，諸如延長、折疊等等存儲單極天線。
在上述實施例中，表面安裝天線5的基板包含有絕緣電介質(zhì)，諸如陶瓷和樹脂等等，但也可以使用具有類似絕緣特性的磁體。
另外，單極天線不限于圖1A和1B、圖4A和4B中所示的矩形天線?？梢允褂昧硗庑螤畹膯螛O天線，諸如包含扭成螺旋狀的發(fā)射導(dǎo)電體的螺旋形天線，或者結(jié)合矩形天線和螺旋天線的天線。
圖5示出了使用本發(fā)明的天線設(shè)備地20的通信設(shè)備的實施例。在圖5中，天線設(shè)備40包含設(shè)置在罩子41中的通信設(shè)備20。饋電線4設(shè)置在通信設(shè)備20的安裝基片2上，并通過開關(guān)42連接到發(fā)送器43和接收器44，它們類似地設(shè)置在安裝基片2上。
通過按照這種方式使用通信設(shè)備20形成通信設(shè)備40，可以使通信設(shè)備40的帶寬更寬，并可以增加其增益。另外，由于流到按裝在通信設(shè)備20上的單極天線23和表面安裝天線5的電流的大部分鏡像電路不流到通信設(shè)備40的罩子41或安裝基片2的接地電極3，故天線特性不受通信設(shè)備40所使用的外部環(huán)境的影響。
根據(jù)本發(fā)明的天線設(shè)備，具有開口端和接地端的帶狀的發(fā)射電極、包含與所述發(fā)射電極絕緣的饋電電極的表面安裝天線、以及單極天線由單個饋送點饋送，并設(shè)置在包含絕緣體的基體表面上，從而表面安裝天線的開口端的方向(取發(fā)射電極的接地端作為參考)相反于單極天線的開口端的方向(取饋送端作為參考)延伸。結(jié)果，流到表面安裝天線的電流的鏡像電路可以流到單極天線，流到單極天線的電流的鏡像電路可以流到表面安裝天線，從而大部分鏡像電路流到接地電極。結(jié)果，可能防止天線設(shè)備的特性受到其使用的外部環(huán)境的變化的影響。另外，天線設(shè)備的帶寬和增益都可以改進。
另外，通過將單極天線的電氣長度設(shè)置在波長的八分之一和四分之一之間，天線設(shè)備的增益可以增加到大于只按照表面安裝天線時的增益。
另外，當本發(fā)明的天線設(shè)備用于通信設(shè)備中時，天線設(shè)備的帶寬更寬，增益也改進了。另外，可以防止通信設(shè)備的特性受其使用的外部環(huán)境的變化的影響。
權(quán)利要求
1.一種天線設(shè)備，其特征在于包含具有一個開口端和一個接地端的帶狀發(fā)射電極；包含與所述發(fā)射電極絕緣的饋電電極的表面安裝天線；設(shè)置在所述表面安裝天線附近的單極天線；發(fā)射電極、表面安裝天線和單極天線設(shè)置在包含絕緣體的基體的表面上；所述表面安裝天線和所述單極天線由單個饋送點饋送，并如此安排，從而使流到所述表面安裝天線的電流的鏡像電路流到所述單極天線，流到所述單極天線的電流的鏡像電路流到所述表面安裝天線。
2.一種天線設(shè)備，包含局異構(gòu)開口端和一個接地端的帶狀發(fā)射電極；包含與所述發(fā)射電極絕緣的饋電電極的表面安裝天線；以及設(shè)置在所述表面安裝天線附近的單極天線；發(fā)射電極、表面安裝天線和單極天線設(shè)置在包含絕緣體的基體的表面上；所述表面安裝天線和所述單極天線由單個饋送點饋送，所述表面安裝天線的所述開口端取發(fā)射電極的接地端作為參考時的方向與單極天線的開口端取饋送點作為參考的方向相反。
3.如權(quán)利要求1或2所述的天線設(shè)備，其特征在于所述單極天線的電氣長度在使用的頻率的波長的八分之一和四分之一之間。
4.一種通信設(shè)備，其特征在于包含如權(quán)利要求1到3中任一條所述的天線設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種天線設(shè)備,它具有改進的增益,并且其特征幾乎不受其使用的外部環(huán)境,諸如在接近于地面導(dǎo)體的位置使用的影響。表面安裝天線和單極天線由單個的饋送點饋送,表面安裝天線開口端取發(fā)射電極接地端為參考的方向沿與單極天線開口端沿取饋送終端作為參考的方向相反的方向延伸。
文檔編號H01Q21/29GK1267101SQ9912154
公開日2000年9月20日 申請日期1999年10月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月15日
發(fā)明者川端一也, 岡田健, 湯淺敦之, 南云正二, 栗田淳一 申請人:株式會社村田制作所