专利名称：表面安装天线及其制造方法和通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能安装在电路基片上的表面安装天线，其制造方法，和通信装置。
背景技术：
迄今为止，能安装在电路基片上的表面安装天线已在使用。这些表面安装天线包括例如片状并有至少一个辐射电极用作天线的介电基片，其中辐射电极设置在介电基片上。下面描述制造表面安装天线的两种已知方法。根据一种方法，通过电镀或诸如此类将电极形成在介电基片的表面上。然后，这个电极经过蚀刻，从而形成辐射电极。根据另一种方法，通过印刷，在介电基片的表面上形成厚膜胶，使其具有辐射电极的形状。然后，厚膜胶经干燥和烧烤，从而形成表面安装天线。
上述技术披露在日本未审查专利申请公报Nos.2001-119224和8-18329中。
一般来说，已知的表面安装天线具有小的基片。但是，辐射电极是单个地形成在小基片上的。由于在小基片上形成辐射电极较为困难，所以使表面安装天线的制造效率降低，其成本增加。
介电基片的介电常数和尺寸常常有小的变化，这常引起介电基片上的辐射电极谐振频率的变化。因此，辐射电极的尺度必须考虑介电常数和尺寸而以高精度进行调整，以减少变化。但是，由于辐射电极小，难以形成具有精确尺度的辐射电极。
还有，辐射电极的形状和尺度以及介电基片或其他元件的尺度，必须再进行设计，以改变辐射电极的谐振频率，这要求很多时间和人力。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的优选实施例提供一种表面安装天线，其具有至少一个能容易地真正产生所希望的谐振频率的辐射电极。形成这种表面安装天线，致使其设计能容易并快速地改变。除此以此，本发明的优选实施例提供一种有效率的制造表面安装天线的方法，以及一种包含表面安装天线的通信装置。
根据本发明的第一优选实施例，一种作为电容馈电表面安装天线工作的表面安装天线包含辐射电极和馈电端电极。这种表面安装天线包括基片和提供在基片的四个连续表面上的导电薄膜。这四个连续表面包括前端表面、顶部表面、后端表面和底部表面。多个有预定间隔的缝隙形成在导电薄膜上。多个缝隙在基片的宽度上以与四个连续表面环绕基片的方向交叉的方向上延伸，并将导电薄膜划分为多个导电薄膜部分。多个导电薄膜部分中的一个用作辐射电极，辐射电极作为天线工作，其他导电薄膜部分中的一个用作馈电端电极，馈电端电极与辐射电极电容耦合。多个缝隙中的至少一个形成在辐射电极与馈电端电极之间，并起电容耦合元件的作用，用于将辐射电极与馈电端电极电容耦合。由多个缝隙产生的电容之间的比率，用来匹配辐射电极的第一阻抗和馈电端电极的第二阻抗。形成电容部分的至少一个缝隙形成辐射电极的开路端，并且，形成辐射电极开路端的缝隙的侧面是通过使用切割器(dicer)形成的。
由于切割器的加工精度高，所以形成辐射电极开路端的缝隙的侧面是使用切割器来形成的。因此，开路端能在真正的预定位置上形成。由于开路端的位置能显著地影响辐射电极的谐振频率，所以，通过在真正的预定位置上形成开路端，能使辐射电极产生真正的预定谐振频率。
因此，在辐射电极形成以后，不需要调整辐射电极的谐振频率，因而使表面安装天线的制造效率提高。
再有，通过改变多个缝隙的每个的位置，就能形成各种类型的表面安装天线，即电容馈电表面安装天线，直接馈电表面安装天线，和具有电容馈电辐射电极和直接馈电辐射电极的表面安装天线。
再有，根据本发明的优选实施例，只是通过可变地确定缝隙的数目和每个缝隙的位置和宽度，就能容易地设计出具有各种天线特性的表面安装天线。
在形成电容馈电表面安装天线的场合，通过调整缝隙的电容之间的比率，表面安装天线的阻抗就能与电容馈电表面安装天线所连接的通信装置的电路阻抗匹配。在本发明的优选实施例中，这个比率能用来实现阻抗匹配。所以，在通信装置装有这种电容馈电表面安装天线的场合，不需要提供外部匹配电路，该外部匹配电路用于实现将电容馈电表面安装天线连接至通信装置的电路的信号流通路径上的阻抗匹配。因此，本发明的优选实施例的电路结构得以简化。
由此，仅利用缝隙的电容之间的比率而不使用外部匹配电路，就能容易地实现阻抗匹配。表面安装天线的阻抗匹配特性影响辐射电极的带宽。因此，由于这个特性提高，增加了辐射电极的带宽。
根据本发明的另一实施例，一种制造表面安装天线的方法，所述表面安装天线包括由导电薄膜形成并形成在基片上的至少一个辐射电极和至少一个馈电端电极，所述方法包括步骤在基板的包括顶部表面、底部表面、和彼此相对的端部表面的四个连续表面上形成导电薄膜；利用切割器切割导电薄膜，在导电薄膜上形成多个缝隙，使缝隙在与导电薄膜环绕基板的方向交叉的方向上延伸；和沿环绕方向将基板划分成多块，从而形成多个表面安装天线。
根据本发明的一个优选实施例的表面安装天线的制造方法，导电薄膜形成在基板上，即表面安装天线基片的基础材料上。缝隙在导电薄膜和基板上形成以后，切割基板并加以划分，从而同时形成多个表面安装天线。因此，本发明的制造效率显著高于在每一小基片上形成辐射电极的情形。这就是说，能容易地降低表面安装天线的制造成本。
基板的切割和划分，优选使用与形成缝隙所用的相同的切割器。这样，从缝隙形成到基板切割一系列的制造过程，能用同一切割器依次完成，这进一步增加表面安装天线的制造效率。
在缝隙形成在四个连续导电薄膜部分中的至少两个部分的情况下，至少一个缝隙是不使用切割器而形成在至少一个导电薄膜部分上的。然后，使用切割器在其他导电薄膜部分上形成其它缝隙。
在使用切割器形成缝隙的情况下，每当经受缝隙成形加工的一个表面转换至另一表面时，基板必须转动和/或翻转，使经受缝隙成形加工的表面朝上。因为这个重装过程复杂，当要进行缝隙成形加工的表面数目多的时候，表面安装天线的制造效率下降。但是，在本发明的优选实施例中，至少一个缝隙是不使用切割器而在至少一部分导电薄膜上形成的，减少了重装过程。另外，由于使用切割器精确地形成构成辐射电极的开路端的缝隙，所以使得辐射电极能够产生真正希望的谐振频率。
根据本发明的另一优选实施例，一种通信装置包括上述表面安装天线或按照上述制造方法形成的表面安装天线。
因为该通信装置的表面安装天线能产生真正希望的谐振频率并具有宽的带宽，所以这种通信装置的可靠性大大增加。
将表面安装天线的阻抗与通信装置的电路的阻抗匹配是困难的，可以在表面安装天线和通信装置的电路之间的信号流通路径上设置匹配电路，以实现阻抗匹配，由此，通信装置的灵敏度得以提高。
在下面参考附图对优选实施例的详细描述中，本发明的其他特点、元件、特征和优点将变得更清晰。
图1是根据本发明第一优选实施例的表面安装天线设计图；图2A示出用接地安装法安装在通信装置的电路基片上的图1所示的表面安装天线；图2B是图2A所示表面安装天线的等效电路图；图3A示出用不接地安装法安装在电路基片上的图1所示的表面安装天线；图3B是图3A所示的表面安装天线的等效电路图；图4A示出图1所示的表面安装天线的制造过程一例；图4B示出图1所示的表面安装天线的制造过程另一例；图4C示出图1所示的表面安装天线的制造过程另一例；图4D示出图1所示的表面安装天线的制造过程另一例；图4E示出图1所示的表面安装天线的制造过程另一例；
图5是本发明第一优选实施例的表面安装天线制造示例的示意设计图；图6A示出用接地安装法安装在通信装置电路基片上的图5所示的表面安装天线；图6B是图6A所示的表面安装天线的等效电路图；图7A示出用不接地安装法安装在通信装置电路基片上的图5所示的表面安装天线；图7B是图7A所示的表面安装天线的等效电路图；图8是本发明第一优选实施例的表面安装天线制造另一示例的示意设计图；图9A示出用接地安装法安装在通信装置电路基片上的图8所示的表面安装天线；图9B是图9A所示的表面安装天线的等效电路图；图10A示出用不接地安装法安装在电路基片上的图8所示的表面安装天线；图10B是图10A所示的表面安装天线的等效电路图；图11是本发明第一优选实施例的表面安装天线制造另一示例的示意设计图；图12A示出用接地安装法安装在通信装置电路基片上的图11所示的表面安装天线；图12B是图12A所示的表面安装天线的等效电路图；图13A示出用不接地安装法安装在通信装置电路基片上的图11所示的表面安装天线；图13B是图13A所示的表面安装天线的等效电路图；图14简要示出表面安装天线连接至通信装置电路的一例；图15A示出根据本发明的第二优选实施例的表面安装天线制造过程的一例；图15B示出根据本发明的第二优选实施例的表面安装天线制造过程的另一例；图15C示出根据本发明的第二优选实施例的表面安装天线制造过程的另一例；图15D示出根据本发明的第二优选实施例的表面安装天线制造过程的另一例；图15E示出根据本发明的第二优选实施例的表面安装天线制造过程的另一例。
具体实施例方式
下面将参考附图，描述本发明优选实施例。图1是根据本发明的第一实施例的表面安装天线1的设计图。图2A是包含一个实际上为矩形的介电基片2的表面安装天线1示意透视图。这个介电基片2具有四个连续表面，即前端表面2a、顶部表面2b、后端表面2c和底部表面2d；以及导电薄膜4，其布置在这些表面上，并用多个缝隙3a、3b和3c将其分割为多个导电薄膜部分。
这些缝隙3a、3b和3c在介电基片2的宽度上延伸，其方向与按前端表面2a、顶部表面2b、后端表面2c和底部表面2d的顺序环境介电基片2的方向交叉。在这个优选实施例中，这些缝隙3a、3b和3c实际上在垂直于环绕方向的方向上延伸。每个缝隙的宽度与介电基片2的宽度相同。缝隙3a和3b以预定的它们之间的间隔形成在顶部表面2b上，而缝隙3c形成在底部表面2d上。
这些缝隙3a、3b和3c最好用切割器形成。每个缝隙的深度d最好为表面安装天线1厚度的大约1/2000至大约3/4，厚度用D表示；也就是说，((D/2000≤d≤3·D/4))。在这个条件下，这些缝隙3a、3b和3c的深度彼此可以相同或不同。此外，缝隙3a可以这样形成，使它的深度d与缝隙3b的深度相同，而缝隙3c的深度与缝隙3a和3b的深度不同。也就是说，这些缝隙3a、3b和3c中彼此间可以只有两个的深度相同。
分割顶部表面2b上的导电薄膜4的缝隙3a中产生电容Ca。也就是说，在分割导电薄膜4的缝隙3a的两侧之间生成电容Ca。分割顶部表面2b上的导电薄膜4的缝隙3b中生成电容Cb。也就是说，在分割导电薄膜4的缝隙3b的两侧之间生成电容Cb。电容Ca和电容Cb之和表示为电容Ct(Ct＝Ca+Cb)。在分割底部表面2d上的导电薄膜4的缝隙3c中有电容Cc产生。也就是说，在分割导电薄膜4的缝隙3c的两侧之间有电容Cc产生。电容Ct和电容Cc之间的比率用Sc(Sc＝Cc/Ct)表示。这个比率Sc的数值为大约0.1至大约10(约0.1≤Sc≤10)。
上述表面安装天线1安装在通信装置的电路基片上，并与例如配置在电路基片上的用作通信的RF电路5的电路相连。可以采用接地安装法或不接地安装法，将表面安装天线1安装的电路基片上。
如果表面安装天线1按接地安装法安装在电路基片上，则从底部表面2d上的缝隙3c通过前端表面2a延伸到底部表面2d上的缝隙3a的导电薄膜部分7，被连接至配置在电路基片上的RF电路5，如图2A所示。形成在缝隙3c后面的底部表面2d上的导电薄膜部分8，则连接至电路基片的地。
在这种情况下，导电薄膜部分7起馈电端电极的作用，导电薄膜部分8起地极的作用。在介电基片2上从底部表面2d的缝隙3b延伸至后端表面2c底端的导电薄膜部分9，起辐射电极的作用。形成在馈电端电极7与辐射电极9之间的缝隙3a和3b，形成电容耦合元件10，将馈电端电极7以电容方式耦合至辐射电极9。这就是说，这个表面安装天线1是一种电容馈电的表面安装天线。
如果表面安装天线1按照如上所述接地安装法，安装在电路基片上，则辐射电极9的一端通过电容耦合元件10连接至RF电路5。辐射电极9的另一端连接至地，如图2B所示的等效电路图所示。在这种情况下，辐射电极9产生与λ/4天线相同的谐振。
辐射电极9的有效长度用L来表示，有效长度L影响辐射电极9的谐振频率。有效长度L是辐射电极9的从一端至另一端的长度。如果表面安装天线1采用接地安装法安装在电路基片上，则辐射电极9与地连接的另一端，固定在后端表面2c的底端。虽然连接至地的另一端的位置是不能改变的，但缝隙3b的位置是可以变化地确定的，从而可以改变辐射电极9的开路端位置。因此，能够改变辐射电极9的有效长度L。这样，辐射电极9的电气长度就变成是可变的，并且辐射电极9的谐振频率也变成是可变的。这就是说，通过改变缝隙3b的位置，能够可变地控制辐射电极9的谐振频率。考虑这些事实，采用实验、仿真等等方法确定缝隙3b的位置，这样就可得到辐射电极9的预定谐振频率。
在缝隙3a、3b和3c中产生的电容Ca、Cb和Cc之间的平衡，影响辐射电极9与提供在外部的RF电路5之间的阻抗匹配。因此，缝隙3a、3b和3c每个的宽度通过实验、仿真等等来确定，使得电容Ca、Cb和Cc之间的比率变成适合于使辐射电极9的阻抗与RF电路5的阻抗匹配的电容比。
在这个优选实施例中，缝隙3a、3b和3c的宽度之和用H表示。在这种情况下，缝隙宽度H最好为有效长度L的大约1/1000至大约3/4。也就是说，有效长度L与缝隙宽度H之间的比为(1/1000)≤(H/L)≤(3/4)。在这些条件下，确定缝隙3a、3b和3c每个的宽度。
图3A是用非接地安装法，安装在电路基片上的图1所示的表面安装天线1的透视图。在这种情况下，从底部表面2d上的缝隙3c通过前端表面2a延伸至顶部表面2b上的缝隙3a的导电薄膜部分7，连接至电路基片上的RF电路5。此外，从缝隙3c至通过后端表面2c延伸至顶部表面2b上的缝隙3b的导电薄膜部分9，不与地接触。
在这种情况下，导电薄膜部分7起馈电端电极的作用，导电薄膜部分9起辐射电极的作用。在馈电端电极7与辐射电极9之间的缝隙3c形成电容耦合元件10，用于将馈电端电极7以电容方式耦合至辐射电极9。也就是说，这种表面安装天线1也起电容馈电的表面安装天线的作用，如同使用接地安装法的情况。
在根据非接地安装法，将图1所示的表面安装天线1安装在电路基片上的情况下，辐射电极9通过电容耦合元件10连接至RF电路5。辐射电极9的两端是开路的，如图3B的等效电路图中所示。其后，这种表面安装天线1起λ/2天线的作用。
由于在其端部提供有缝隙3b和缝隙3c，所以这个辐射电极9的两端是开路的。通过改变缝隙3b和3c的位置，能可变地控制辐射电极9的有效长度或电气长度。应当注意，电气长度确定辐射电极9的谐振频率。根据这些细节，确定缝隙3b和3c的位置，从而得到辐射电极9的预定谐振频率。
如同接地安装法那样，确定缝隙3a、3b和3c每个的宽度，以使电容Ca、Cb和Cc之间的比率，变成适合于辐射电极9的阻抗与外部RF电路5的阻抗匹配的电容比。
下面将参考图4A、4B、4C、4D和4E，描述这个优选实施例的表面安装天线1制造过程的示例。
首先，制备一块图4A中所示的介电基板15。这块介电基板15制成足够大，从那里可切割多个介电基片2。然后，如图4B所示，采用薄膜形成工艺例如电镀，厚膜印刷工艺或其他适当的处理等等方法，在介电基板15的整个表面上形成导电薄膜4。
接着，使用切割器在介电基板15的底部表面15d上的预定位置形成缝隙3c，如图4c所示。这个缝隙3c在与以前端表面15a、顶部表面15b、后端表面15c和底部表面15d的顺序环绕介电基板15的方向交叉的方向上延伸。在这个优选实施例中，这个缝隙3c最好形成为实际上垂直于上述环绕方向。另外，这个缝隙3c形成为从侧表面15e延伸至相对的侧表面15f，并有实际上恒定的宽度。
然后，反转介电基板15，并使用切割器在顶部表面15b的预定位置上形成缝隙3a和3b，如图4D中所示。与在底部表面15d上缝隙3c的情况相同，这些缝隙3a和3b在与前端表面15a、顶部表面15b、后端表面15c、底部表面15d环绕介电基板15的方向交叉的方向上延伸。在这个优选实施例中，这些缝隙3a和3b最好形成为实际上垂直于这个环绕方向。另外，缝隙3a和3b每个都形成为从侧表面15e延伸至相对的侧表面15f，并有实际上恒定的宽度。
然后，用切割器切割介电基板15，将其划分为多块。沿在环绕方向延伸的切割线L切割介电基板15，如图4E所示。由此，形成多个如图2A和3A中所示的表面安装天线1。在这一过程中，邻近侧表面15e的端部16a和邻近侧表面15f的端部16b被切割除去。所以，这时介电基板15的两个侧表面没有被导电薄膜4复盖着。
如已描述过的，导电薄膜4在介电基板15的整个表面上形成。这就是说，导电薄膜4在母体基板即介电基片2的基础材料上形成。然后，在介电基片15上形成缝隙3a、3b和3c，同时，从介电基板15切割多个表面安装天线1。这样，制造效率就高于单独地形成多个小的表面安装天线1。
因为在顶部表面15b上形成缝隙3a和3b的过程，以及后面的切割介电基板15的过程，都是用同一切割器来完成的，所以这些过程能顺序进行。因此，制造表面安装天线1所需的时间减少，制造效率提高。
根据本优选实施例的表面安装天线1的结构，由于缝隙3a、3b和3c的位置是可变化地确定的，所以辐射电极9的谐振频率(电气长度)是可变化的。因此，如果改变表面安装天线1的设计，辐射电极9的谐振频率就能容易而迅速地改变。
在这个优选实施例中，采用以高精度切割的切割器，缝隙3a、3b和3c就能形成精确的尺寸。因此，辐射电极9的开路端，即由缝隙3b和3c形成的开路端，就能够提供真正希望的位置。所以，辐射电极9就能产生真正希望的谐振频率。
虽然根据这个优选实施例形成三个缝隙。如图1中所示，但是缝隙数目不限于这个优选实施例，可以是两个或更多。这就是说，考虑辐射电极9的谐振频率和阻抗匹配，可以形成必要的缝隙数目。另外，考虑辐射电极9的预定谐振频率，缝隙可形成在不同于第一优选实施例的那些缝隙的位置上。下面将描述第一优选实施例的修改例。在这个修改例中，不同数目的缝隙形成在导电薄膜4的不同位置上。
图5是表面安装天线1的修改设计图。导电薄膜4也形成在四个连续表面上，即介电基片2的前端表面2a、顶部表面2b、后端表面2c和底部表面2d上。在这种情况下，缝隙3a形成在前端表面2a上，缝隙3b邻近顶部表面2b的前端部形成，缝隙3c邻近下表面2d的前端部形成。
这里，图5中所示的这个表面安装天线1安装在通信装置的电路基片上，如图6A的透视图所示，从底部表面2d上的缝隙3c延伸至前端表面2a上的缝隙3a的导电薄膜部分7与配置在电路基片上的RF电路5相连，从缝隙3c延伸至底部表面2d后端部的导电薄膜部分8与电路基片的地相连。
在这种情况下，导电薄膜部分7起馈电端电极的作用，导电薄膜部分8起地极的作用。从顶部表面2b上的缝隙3b延伸至后端表面2c的基片端的导电薄膜部分9，起辐射电极的作用。在馈电端电极7和辐射电极9之间形成的缝隙3a和3b确定电容耦合元件10，用于将馈电端电极7以电容方式耦合至辐射电极9。也就是说，这个表面安装天线1是电容馈电的表面安装天线。辐射电极9起λ/4天线的作用，如图6B的等效电路图所示。
图7A是图5中的表面安装天线1的透视图，这个天线采用非接地安装法，安装在电路基片上。如这个附图所示，从底部表面2d上形成的缝隙3c延伸至前端表面2a上形成的缝隙3a的导电薄膜部分7，连接至RF电路5。另外，从缝隙3c通过后端表面2c延伸至顶部表面2b的缝隙3b的导电薄膜部分9不与地接触。
在这种情况下，导电薄膜部分7起馈电端电极的作用，导电薄膜部分9起辐射电极的作用。在馈电端电极7与辐射电极9之间形成的缝隙3c起电容耦合元件10的作用，用于将馈电端电极7以电容方式耦合至辐射电极9。也就是说，这种表面安装天线1也起电容馈电表面安装天线的作用。辐射电极9起λ/2天线的作用，如图7B的等效电路图所示。
考虑辐射电极9的谐振频率和阻抗匹配，来确定图5至7中所示的每种表面安装天线1的缝隙3a、3b和3c的位置和宽度，如图1至3B的情况。
图8是另一种表面安装天线1的设计图。导电薄膜4也形成在四个连续表面上，即介电基片2的前端表面2a、顶部表面2b、后端表面2c和底部表面2d上。在这种情况下，缝隙3a形成在前端表面2a上，缝隙3b和3c接近顶部表面2b的前端部形成，它们之间有预定的空隙。
当图8所示的这个表面安装天线1安装在通信装置的电路基片上时，如图9A透视图中所示，从前端表面2a上的缝隙3a延伸至前端表面2a的基片端的导电薄膜部分7，起馈电端电极的作用。复盖底部表面2d整个表面的导电薄膜部分8起地极的作用。另外，从顶部表面2b上的缝隙3c延伸至后端表面2c的基片端的导电薄膜部分9，起辐射电极的作用。提供在馈电端电极7与辐射电极9之间的缝隙3a、3b和3c确定电容耦合元件10，用于电容式耦合馈电端电极7和辐射电极9。
在这种情况下，辐射电极9的一端通过电容耦合元件10连接至RF电路5，它的另一端连接至地，如图9B的等效电路所示。这个辐射电极9起λ/4天线的作用。
图10A是图8的表面安装天线1的透视图，表面安装天线1采用非接地安装法安装在电路基片上。在这种情况下，从前端表面2a上的缝隙3a延伸至前端表面2a的基片端的导电薄膜部分7，起馈电端电极的作用。另外，从底部表面2d的前端通过后端表面2c延伸至顶部表面2b上的缝隙3c的导电薄膜部分9，起辐射电极的作用。更具体地说，形成在前端表面2a上的导电薄膜部分7，作为从缝隙3a通过后端表面2c延伸至缝隙3c的导电薄膜4的一部分，起馈电端电极的作用，此外，导电薄膜4的另一部分即导电薄膜部分9起辐射电极的作用。馈电端电极7和辐射电极9彼此相邻地排列着。
在这种情况下，表面安装天线1起直接馈电表面安装天线的作用。缝隙3a、3b和3c提供在馈电端电极7的一端与辐射电极9的一端之间。这些缝隙之一即缝隙3a，形成馈电端电极7的开路端，而另一缝隙即缝隙3c，形成辐射电极9的开路端。这就是说，辐射电极9的一个开路端直接连接至RF电路5，它的另一端形成开路端，如图10B的等效电路图所示。这个辐射电极9起λ/4天线的作用。因为邻近馈电端电极7的辐射电极9端部位置是固定的，所以，能通过改变形成辐射电极9开路端的缝隙3c的位置，控制辐射电极9的谐振频率。
多个缝隙例如缝隙3a和3b，能形成在导电薄膜4上，如图11的设计图所示。在这种情况下，缝隙3a和缝隙3b分别形成在前端表面2a的后端表面2c上。
图12A是图11中所示的这个表面安装天线1的透视图，表面安装天线1用接地安装法，安装在电路基片上。在这种情况下，从前端表面2a上的缝隙3a延伸至前端表面2a的基片端的导电薄膜部分7，起馈电端电极的作用。从底部表面2d延伸至邻接底部表面2d的后端表面2c上的缝隙3b的导电薄膜部分8，起地极的作用。从缝隙3a通过顶部表面2b延伸至缝隙3b的导电薄膜部分9，起辐射电极的作用。提供在馈电端电极7与辐射电极9之间的缝隙3a形成电容耦合元件10，用于将馈电端电极7电容式耦合至辐射电极9。这种表面安装天线1起电容馈电表面安装天线的作用。
图12B是图12A的表面安装天线1的等效电路图。在这个附图中，有两个开路端的辐射电极9，通过电容耦合元件10连接至RF电路5。这个辐射电极9起λ/2天线的作用。确定设置在辐射电极9两侧的缝隙3a和3b位置，致使辐射电极9能产生预定的谐振频率。此外，确定缝隙3a和3b中每一个的宽度，以便获得缝隙3a和3b所产生的电容Ca和Cc之间的预定比率。也就是说，该预定比率适合于使辐射电极9的阻抗与RF电路5的阻抗匹配。
图13A是图11的表面安装天线1的透视图，这个表面安装天线1采用非接地安装法，安装在电路基片上。在这种情况下，从前端表面2a上的缝隙3a延伸至前端表面2a的基片端的导电薄膜部分7，起馈电端电极的作用。从缝隙3a通过顶部表面2b延伸至缝隙3b的导电薄膜部分9，起电容馈电辐射电极的作用。从底部表面2d延伸至邻接底部表面2d的后端表面2c上的缝隙3b的导电薄膜部分9’起直接馈电辐射电极的作用。提供在馈电端电极7与电容馈电辐射电极9之间的缝隙3a，确定电容耦合元件10，电容耦合元件10用于将馈电端电极7以电容方式耦合至电容馈电的辐射电极9。
这就是说，不同电源馈电类型的两种辐射电极，即电容馈电辐射电极9和直接馈电辐射电极9’形成在图3A中所示的介电基片2上。如图13B的等效电路图所示，电容馈电辐射电极9有两个开路端起λ/2天线的作用。直接馈电辐射电极9’起λ/4天线的作用。
如已经描述过的，能以不同方法，通过改变缝隙的数目和宽度以及缝隙之间的间隙改变表面安装天线1。与图1所示的表面安装天线1情况相同，图5至13B所示的每种表面安装天线1的辐射电极9谐振频率，能通过调节缝隙3a、3b和3c的位置进行控制。这里使用电容馈电的表面安装天线1，通过调节缝隙的宽度，即缝隙的电容，辐射电极9的阻抗能与RF电路5的阻抗匹配。
在第一优选实施例中，每个缝隙的宽度最好确定为表面安装天线1厚度(厚度用D指示)的大约1/2000至大约3/4的范围，即为(D/2000)≤d≤(3·D/4)。但是，宽度d的确定，可不限于上述优选实施例。
另外，在第一优选实施例中，缝隙3a、3b和3c的宽度之和称为缝隙宽度H。缝隙宽度H最好为辐射电极9有效长度L的大约1/1000至大约3/4的范围。这就是说，有效长度L与缝隙宽度H之比为(1/1000)≤(H/L)≤(3/4)。但是，缝隙宽度H的确定可不限于上述优选实施例。
在使用电容馈电的辐射电极9的场合，通过调节由形成在导电薄膜4上的缝隙所产生的电容之间的平衡，辐射电极9能容易地与RF电路5的阻抗匹配。因为表面安装天线1自身能实现阻抗匹配，所以馈电端电极7和RF电路能相互直接连接，而不担心阻抗失配，这就不需要在表面安装天线1与RF电路5之间提供阻抗匹配电路。因此，通信装置的电路得到简化。
在使用直接馈电的辐射电极9的情况下，辐射电极9的阻抗如此高，以致有可能出现阻抗失配。在这种情况下，不能将表面安装天线1直接连接至RF电路5。所以，在从表面安装天线1延伸至RF电路5的信号流通路径上，必须提供匹配电路18，用于使表面安装天线1的阻抗匹配于RF电路5的阻抗，如图14所示。在这个附图中，匹配电路18最好包括两个电感线圈，例如两个片状线圈。但是，匹配电路18的结构可以变化，不限于上述图14所示的例子，只要匹配电路18是为表面安装天线1与RF电路5之间的阻抗失配而准备的。
现在将描述本发明的第二优选实施例。注意，与第一优选实施例相同的部件采用相同的参考号码来表示，并省略对它们的说明。
这个优选实施例的表面安装天线1，有缝隙3a、3b和3c处于前端表面2a、顶部表面2b、后端表面2c和底部表面2d上的至少两个导电薄膜部分。
在这个优选实施例中，缝隙3a、3b和3c中至少一个缝隙最好是用切割器形成，该缝隙是形成在四个连续表面上的至少一个导电薄膜部分上。但是，其它的缝隙则使用其它的工艺例如蚀刻、厚膜图形印刷或其他适当的处理等等形成。
更详细地说，在缝隙3a和3b形成在顶部表面2b上，缝隙3c形成在底部表面2d上的地方，如图1中所示，缝隙3c不是使用切割器形成的，而是使用蚀刻、厚膜图形印刷或其他适当的处理形成的。在顶部表面2b上的缝隙3a和3b最好使用切割器形成。
现在将参考图15A、15B、15C、15D和15E描述这个优选实施例的表面安装天线1的制造过程示例。
首先，与在第一优选实施例中一样，制备介电基板15，如图15A所示。然后，在介电基板15的整个表面上形成导电薄膜4，如图15B所示。
然后，不使用切割器，在底部表面15d上形成缝隙3c。这个缝隙3c是采用例如蚀刻、厚膜图形印刷或适当的处理方法形成的。
然后，反转介电基板15，使用切割器在顶部表面15b上的预定位置形成缝隙3a和3b如图15D所示。
此外，与第一优选实施例中一样，介电基板15被切割，沿预定的切割线L划分为多块。因此，同时形成多个表面安装天线1，如图15E所示。
把介电基板15装到切割器上使切割器能切割介电基板15，是很困难的。特别是，如果缝隙3a、3b和3c在介电基片2的四个连续表面2a、2b、2c和2d中的至少两个表面上形成，每次切割器完成一个表面的切割并准备切割下一个表面，因而介电基板15的放置是以下一次要切割的预定表面朝上时，必须将介电基板15重新装到切割器上，这就是说，在所有用切割器形成缝隙的地方，介电基板15必须多次重装到切割器上，这是很麻烦和花费时间的。
但是在第二优选实施例中，在四个连续表面中的至少一个表面上形成至少一个缝隙，该缝隙不是使用切割器形成的。所以，将介电基板15装到切割器上的次数大大减少。
在根据这个优选实施例形成图2A和2B所示的表面安装天线1时，顶部表面2b上的缝隙3a和3b最好用切割器形成，缝隙3c最好用蚀刻、厚膜图形印刷或其他合适的处理方法形成。采用蚀刻、厚膜图形印刷或其它合适的处理等方法形成缝隙3c，在精度上稍低于用切割器形成缝隙3a和3b。因为缝隙3b影响辐射电极9的谐振频率，用切割器高精度地形成，能使辐射电极9以高精度产生预定的谐振频率。此外，因为缝隙3c几乎不影响辐射电极9的谐振频率，不用切割器形成，能够减少将介电基板15装到切割器上的步骤数目。
因此，根据这个优选实施例，至少影响辐射电极9谐振频率的缝隙，用切割器形成，而其它的缝隙采用别的方法代替切割器来完成。因此，将介电基板15装到切割器上所需的步骤数目大大地减少，并且，由辐射电极9能产生真正希望的谐振频率。
这个优选实施例表面安装天线1的结构和制造步骤，适用于如图5至13B所示的缝隙形成的情况。
现在描述本发明的第三优选实施例。这个优选实施例涉及上述的通信装置。该通信装置可以包括第一优选实施例的表面安装天线1，或者是包括第二优选实施例的表面安装天线1。因为这种通信装置的结构可以变化，所以省略对它的描述。当表面安装天线1直接连接至RF电路5，并且表面安装天线1的阻抗与RF电路5的阻抗不匹配时，在通信装置的电路基片预定位置上的表面安装天线1与RF电路5之间的信号流通路径中，形成匹配电路18，以实现阻抗匹配。
本发明不限于上述第一至第三优选实施例，而能以各种形式实现。在第一和第二优选实施例中。例如，导电薄膜4最好形成在介电基板15的整个表面上。但是，在介电基板15的侧表面不需要导电薄膜4时，导电薄膜4只应形成在四个连续表面，即前端表面、顶部表面、后端表面和底部表面上，使用例如厚膜图形印刷方法形成。这种方法省去只为了形成其上没有导电薄膜4的部分而除去端部16a和16b的步骤。因为端部16a和16b能有效使用，所以省得浪费空间。
另外，在第一和第二优选实施例中，使用切割器形成缝隙，切割器形成缝隙时，使每个缝隙延伸至预定的长度，并有预定的宽度。但是，缝隙也可这样形成，其延伸的长度比蚀刻、厚膜图形印刷或其他适当的处理等等用的预定长度稍短一点。然后，缝隙两端可用切割器切去，使缝隙延伸至预定的长度，并有预定的宽度。
本发明不限于上述各个优选实施例，在权利要求描述的范围内，能进行各种修改。通过适当地组合每个不同的优选实施例的技术特征而得到的实施例，也包括在本发明的技术范围内。
权利要求
1.一种起电容馈电的表面安装天线作用的表面安装天线包括辐射电极和馈电端电极，其特征在于表面安装天线包括基片，其具有四个连续表面，包括前端表面、顶部表面、后端表面和底部表面；和提供在基片的四个连续表面上的导电薄膜，在导电薄膜中形成的多个空间分割的缝隙，多个缝隙在基片宽度上沿与四个连续表面环绕基片的方向交叉的预定方向上延伸，并将导电薄膜划分成多个导电薄膜部分；多个导电薄膜部分中的一个部分定义为作为天线工作的辐射电极，其他导电薄膜部分中的一个部分定义为馈电端电极，馈电端电极与辐射电极电容耦合；多个缝隙中的至少一个缝隙形成在辐射电极和馈电端电极之间，并定义为用于将辐射电极与馈电端电极电容耦合的电容耦合元件；由多个缝隙产生的电容之间的至少一个比率被用于匹配辐射电极的第一阻抗与馈电端电极的第二阻抗；和形成电容耦合元件的至少一个缝隙定义为辐射电极的开路端，并且形成开路端的缝隙的侧面是用切割器形成的。
2.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的每一个的宽度实际上与基片的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的至少一个缝隙形成在基片的顶部表面，并且多个缝隙中的至少一个缝隙形成在基片的底部表面。
4.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的每一个的深度为表面安装天线厚度的大约1/2000至大约3/4。
5.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的至少两个缝隙具有不同的深度。
6.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于电容由多个缝隙中的每个缝隙产生。
7.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于辐射电极有两个开路端并起λ/2天线的作用。
8.根据权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于馈电端电极起λ/4天线的作用。
9.一种通信装置，其特征在于包含根据权利要求1所述的表面安装天线通信装置。
10.根据权利要求9所述的通信装置装置，其特征在于表面安装天线安装在通信装置的电路基片上，并连接至设置在电路基片上的电路，并且，通信装置包括从所述表面安装天线至所述电路的信号流通路径上的匹配电路，以便使表面安装天线的阻抗与电路的阻抗匹配。
11.一种表面安装天线，作为包括辐射电极和馈电端电极的直接馈电表面安装天线，其特征在于表面安装天线包括基片，其具有四个连续表面，包括前端表面、顶部表面、后端表面和底部表面；和提供在基片的四个连续表面上的导电薄膜，多个空间分割的缝隙形成在导电薄膜上，多个缝隙在基片宽度上沿与四个连续表面环绕基片的方向交叉的预定方向上延伸，并将导电薄膜划分成多个导电薄膜部分；导电薄膜部分之一的一端定义为馈电端电极，其另一端定义为作为天线工作的辐射电极，并且，馈电端电极和辐射电极安排成彼此之间相邻；多个缝隙中的至少两个缝隙形成在定义为馈电端电极的端部和定义为辐射电极的另一端部之间；辐射电极的开路端是由多个缝隙中的一个缝隙的侧面所限定的，所述侧面是使用切割器形成的。
12.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的每一个的宽度实际上与基片的宽度相同。
13.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的至少一个缝隙形成在基片的顶部表面，并且多个缝隙中的至少一个缝隙形成在基片的底部表面。
14.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的每一个的深度为表面安装天线厚度的大约1/2000至大约3/4。
15.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的至少两个缝隙具有不同的深度。
16.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于电容由多个缝隙中的每个缝隙产生的。
17.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于辐射电极有两个开路端并起λ/2天线的作用。
18.根据权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于馈电端电极起λ/4天线的作用。
19.一种通信装置，其特征在于包含根据权利要求11所述的表面安装天线。
20.根据权利要求19所述的通信装置，其特征在于表面安装天线安装在通信装置的电路基片上，并与设置在电路基片上的电路连接，并且，通信装置包括从所述表面安装天线延伸至所述电路的信号流通路径上的匹配电路，以便匹配表面安装天线的阻抗与电路的阻抗。
21.一种表面安装天线，包括基片，其具有四个连续表面，包括前端表面、顶部表面、后端表面和底部表面；和提供在基片的四个连续表面上的导电薄膜，其特征在于多个空间分割的缝隙形成在导电薄膜上，多个缝隙在基片宽度上沿与四个连续表面环绕基片的方向交叉的预定方向上延伸，并将导电薄膜划分成多个导电薄膜部分；导电薄膜部分之一的一端定义为连接至外部电路的馈电端电极，其另一端定义为作为天线工作并与馈电端电极相邻的直接馈电辐射电极；通过至少一个缝隙与馈电端电极相邻的导电薄膜部分定义为电容馈电辐射电极；馈电端电极与电容馈电辐射电极之间的至少一个缝隙定义为电容耦合元件，该电容耦合元件用于电容耦合馈电端电极和电容馈电辐射电极；定义为电容耦合元件的所述至少一个缝隙定义为电容馈电辐射电极的第一开路端，形成第一开路端的缝隙的侧面是使用切割器形成的；和多个缝隙中的一个缝隙定义为直接馈电辐射电极的第二开路端，形成第二开路端的缝隙的侧面是使用切割器形成的。
22.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的每一个的宽度实际上与基片的宽度相同。
23.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的至少一个缝隙形成在基片的顶部表面，并且，多个缝隙中的至少一个缝隙形成在基片的底部表面。
24.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的每一个的深度为表面安装天线厚度的大约1/2000至大约3/4。
25.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于多个缝隙中的至少两个缝隙具有不同的深度。
26.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于电容是由多个缝隙中的每个缝隙产生的。
27.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于辐射电极有两个开路端并起λ/2天线的作用。
28.根据权利要求21所述的表面安装天线，其特征在于馈电端电极起λ/4天线的作用。
29.一种通信装置，其特征在于包含根据权利要求21所述的表面安装天线。
30.根据权利要求29所述的通信装置，其特征在于表面安装天线安装在通信装置的电路基片上，并与设置在电路基片上的电路连接，并且，通信装置包括从所述表面安装天线延伸至所述电路的信号流通路径上的匹配电路，以便匹配表面安装天线的阻抗与电路的阻抗。
31.一种制造表面安装天线的方法，所述表面安装天线包括由导电薄膜形成的并且形成在基片上的至少一个辐射电极和至少一个馈电端电极，这种方法包括步骤在基板的四个连续表面上形成导电薄膜，四个连续表面包括顶部表面、底部表面和彼此相对的两个端部表面；使用切割器切割导电薄膜，在导电薄膜上形成多个缝隙，使缝隙在与导电薄膜部分环绕基板的方向交叉的方向上延伸；和沿环绕方向将基板划分成多块，从而形成多个表面安装天线。
32.一种制造表面安装天线的方法，所述表面安装天线包括由导电薄膜形成的并且形成在基片上的至少一个辐射电极和至少一个馈电端电极，这种方法包括步骤在基板的四个连续表面的每一表面上形成导电薄膜，四个连续表面包括顶部表面、底部表面和彼此相对的两个端部表面；在导电薄膜中形成多个缝隙，使缝隙在与导电薄膜部分环绕基板的方向交叉的方向上延伸；和沿环绕方向将基板划分成多块，从而形成多个表面安装天线；其中，所述多个缝隙是形成在四个导电薄膜部分的至少两部分上；和通过不使用切割器的预定的缝隙成形方法，在四个导电薄膜部分的至少一个部分上形成至少一个缝隙，使用切割器在其他导电薄膜部分上形成其他缝隙。
全文摘要
一种表面安装天线，包括提供在介电基片的四个连续表面上，即前端部表面、顶部表面、后端部表面和底部表面上的导电薄膜。多个缝隙形成在导电薄膜上，将导电薄膜划分成多个导电薄膜部分。被划分的导电薄膜部分中的至少一个部分起辐射电极的作用。缝隙之一的侧面，即形成辐射电极开路端的缝隙的侧面，使用切割器形成。因为切割器能以高精度切割，所以能在真正希望的位置上提供开路端，因而辐射电极能产生真正希望的谐振频率。
文档编号H01Q1/22GK1501586SQ200310103638
公开日2004年6月2日 申请日期2003年11月6日 优先权日2002年11月13日
发明者栉比裕一, 山口实 申请人:株式会社村田制作所