专利名称：宽频带天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发送接收GHz频带的电波的天线装置，本发明特别是小型的，按照获得宽频带特性的方式进行改进的发明。
背景技术：
构成与GHz带的电波共振的天线的技术的基本原理是由线条天线携带驻波。
由于天线的尺寸较小，故上述线条天线按照与波长λ的1/4共振的方式构成的技术为人们熟知。在此场合，线条天线的机械长度约为λ/4。
不限于电波，无论是弦、杆、气体，基本上按照λ/4的整数倍共振(共鸣)，如果不设置特殊的结构，则在小于λ/4的场合不共振。
为了进一步缩短λ/4的天线，使线条天线弯曲形成螺旋状，或使其反复弯曲呈曲折状(锯齿状)的技术公知，但是，无论怎么弯曲，按照λ/4共振的基本原理均相同，天线元件的电长度、机械长度小于λ/4的技术构思尚没有。
专利文献1JP特开平6-140820号文献专利文献2；JP特开2004-7460号文献专利文献3JP特开2003-304114号文献非专利文献1株式会社オ—ル社发行アンテノ工学ハンドブツク电子信息通信学会编伴随便携电话、无线LAN(局域网)技术的发达，正在计划UWB(Ultra Wide Band)无线系统。
人们要求对发送接收GHz频带的电波的天线的调谐特性进行宽频带处理，并且减小尺寸，减轻重量。
本发明是针对上述的情况而提出的，本发明的目的在于提供与已有技术相比较，具有宽频带特性，并且尺寸小、重量轻的GHz频带用天线装置。
发明内容
在为了实现上述目的而构思的本发明的天线装置中，如果在接近按照可采用在过去不可能调谐的小于λ/4的天线元件的方式设计的，比如，立方体的天线元件处，设置尺寸基本相同的非供电元件，则即使在将1条边的长度缩短到λ/8的情况下，仍获得优良的天线性能(2或以下的VSWR值和较宽的频带)。上述立方体可变形、可为长方体或与其类似的立体形状。
如果缩短上述立方体天线元件的背部，使其为正方形板状，则即使在将1条边的长度缩短到λ/4的情况下仍获得优良的天线性能。上述正方形可变形，可为长方形或与其类似的平板状的部件。
上述较宽频带以非供电元件的并设为条件而获得。由此，如果在1个较小树脂部件中，以嵌入方式形成天线元件和非供电元件，构成天线装置组件，则容易使用、实用价值较高。
图1为说明第1试行方案的天线装置的示意性的立体图；图2为上述第1试行方案的VSWR(电压驻波比voltagestanding wave ratio)图；图3为第1发明装置(权利要求1)的示意性的立体图；图4为第1发明装置的VSWR图；图5为表示上述第1发明装置的变形实例和第2试行方案(权利要求2)的立体图；图6为上述图5所示的第2试行方案的VSWR图；图7为说明第2发明装置用的示意性的俯视图；图8为说明上述第2发明装置(权利要求3)的具体结构的俯视图；图9为说明上述第2发明装置的VSWR图；图10为说明第3发明装置(权利要求4)的1个实施例的示意性的立体图；图11为表示上述第3发明装置的变形实例的分解立体图和装配立体图。
具体实施例方式
图1为以示意方式说明用于形成发明的研究的过程的试行方案的立体图。为了与后述的其它的试行方案相区别，将该图称为第1试行方案。
应发送接收的电波的波长由λ表示。
为了便于说明，假定由与接地板2的边缘平行的水平轴X、沿接地板2的面的轴Y、以及垂直轴Z构成的相垂直的3轴。
标号1表示长方体状天线元件，Y轴方向的1边的长度a、X轴方向的1边的长度b、Z轴方向的尺寸h基本相等，均小于λ/8。即，abh＜λ/8，为接近立方体的长方体。
由于本发明的对像的GHz带的电波的波长在比如，为3GHz的场合约为10cm，故其1/8为1cm强，与已有实例相比较非常小。
按照与接地板2的边缘沿Y方向以j尺寸离开的方式，设置上述长方体状天线元件1，通过同轴缆线3与高频电源9连接。上述尺寸j小于λ/8。
图2表示上述试行方案的天线装置的VSWR。可知道，在4～6GHz的范围内具有较宽的频带。
但是，比如，如果要用于无线LAN，由于必须能够发射接收2.4GHz的电波，故与图2所示的特性相比较，最好向低频侧(图中的左方)扩大。
因此，本发明人对前述的图1所示的第1试行方案的天线方案进行了改进，构思了图3所示的第1发明。在该第1发明中，按照与在先描述的长方体状天线元件1邻接的方式设置长方体状非供电元件4。
该长方体状非供电元件4的形状尺寸按照与长方体状天线元件1类似的方式设定。该长方体状非供电元件4通过接地线5与接地板2连接导通。
长方体状天线元件1与长方体状非供电元件4之间的距离i小于λ/8。
图4表示上述图3(第1发明)的VSWR。如果将其与前述的图2(第1试行方案)的VSWR相对照，则可理解为“通过设置长方体状非供电元件4，调谐频率的频带向低频侧扩大”。
图5为说明前述图3所示的第1发明的变形实例和改良实例的图，箭头A表示上述第1发明的天线装置的1个实施例。即使在像箭头u那样，使上述第1发明的实施例A变形的情况下，仍获得相同的作用效果。即，即使在使长方体状天线元件1变形，形成圆柱状天线元件7的情况下，如果尺寸基本相同则作用效果也相同。
另外，即使在使长方体状非供电元件4变形，形成圆柱状非供电元件8的情况下，如果其外形相同则作用效果也基本相同。
像根据这样的观点而容易理解的那样，可将第1发明的“长方体”变形为“尺寸基本相同的立体的形状”，还可使其呈中空状，它们均包括在本发明的技术范围(专利权的范围)内。
如果像箭头v那样，对上述第1发明的实施例A进行改进，则接近第2发明(由于尚未达到第2发明，故称为“第2试行方案”，由箭头B表示)。
即，如果降低长方体状天线元件1的背部，呈平板状使其变形，则形成平板状天线元件10，如果降低长方体状非供电元件4的背部，使其变形为平板状，则形成平板状非供电元件11。
该第2试行方案的俯视图形与上述第1发明(图3)类似。如果以立体方式观看它，则形成高度方向极薄的结构。
即，平板状天线元件10与接地板2的边缘，沿Y轴方向以j＜λ/4的距离间隔开，或平板状天线元件10与平板状非供电元件11之间的距离为i＜λ/4。
上述第2试行方案的天线装置的VSWR像图6那样。
在GHz频带呈现较宽的调谐特性，但是，可惜的是在3GHz的低频侧不能调谐。因此，像下述那样，进一步对上述第2试行方案进行改进，将频带向低频侧扩大。
图7中的箭头B所表示的为前述图5中箭头B所指的第2试行方案的天线装置的俯视图。在该第2试行方案B中，平板状天线元件10和平板状非供电元件11按照面对间隔开的方式以静电电容耦合，但是，按照该耦合更加紧密的方式像箭头C那样改进。
即，按照平板状非供电元件11中的，与平板状天线元件10面对而间隔开的边的长度延伸的方式设置非供电元件延长部12(添加平行斜线而表示)。
但是，前述的长方体状天线元件1的1条边的长度为λ/8，但是，将长方体状元件的背部降低改进为平板状元件，其结果是，难以将长方形的1条边的长度缩小到λ/8，长方形的1条边的长度适合小于λ/4。但是，在已有技术中，由于不将天线元件弯曲或弯折无法小于λ/4，故通过图7中的符号D所示的方案，“制作小于λ/4的天线元件”的意义重大。
该方案(由图7中的箭头D表示)为第2发明。
图8为上述第2发明的天线装置的具体俯视图。符号10表示与第2试行方案相同的平板状天线元件。
在与第2试行方案的平板状非供电元件11相同的基本部13中，与通过图7说明的非供电元件延长部12和相同的延长部14成一体连接，构成扩大平板状非供电元件15。
为了便于说明，像图示的那样假定垂直坐标轴X、Y。
符号a’表示平板状天线元件10的Y轴方向长度，小于λ/4。
符号b’表示平板状天线元件10的X轴方向长度，小于λ/4。
符号c表示基本部13的X轴方向长度，小于λ/4。符号d表示基本部13的Y轴方向长度，小于λ/4。符号e表示延长部14的X轴方向的长度。其尺寸将在后面进行具体描述。
符号f表示延长部14的Y轴方向的长度，f＜d。
符号i表示平板状天线元件10和扩大平板状非供电元件15的X轴方向间距，i足够地小于e。
在上述各种尺寸中，对天线性能影响较大的是延长部14的X轴方向长度e。
图9表示以上述尺寸e为参数，按照3mm、5mm、7mm变化时的VSWR。
由此而知道，“伴随上述尺寸e的增加，调谐频带向低频侧扩大”。
在实施本发明的场合，可对应于所需的天线性能，适当地设定上述尺寸e。
对于前述第1发明以及第2发明中，通过将天线元件和非供电元件并排，获得所需的天线性能。
在第1发明(图5中的符号A)中，长方体状天线元件1和长方体状非供电元件4的配置关系是重要的，在第2发明(图8)中，平板状天线元件10和扩大平板状非供电元件15的配置关系是重要的。
根据这样的考虑，最好将天线元件和非供电元件并排，将其密封于树脂部件中。其为第3发明。
图10为第3发明的1个实施例。
长方体状天线元件1和长方体状非供电元件4以嵌入方式形成于树脂部件16中。在长方体状天线元件1中设置供电线18，在长方体状非供电元件4中设置接地线19。
另一方面，在电路衬底6上设置接地板2，并且残留安装树脂部件16的空部k。
在上述接地板2上成一体地设置接地线5，在电路衬底6上设置微带线17。
如果将树脂部件16设置于电路衬底6的空部k，则供电线18像箭头m那样，与微带线17接触，从高频电源9接收供电，并且接地线19像箭头n那样，与接地线5接触而实现导通。
作为与上述(图10的)实施例不同的实施例，最好将第2发明(图8)的平板状天线元件10和扩大平板状非供电元件15密封固定于树脂块的内部，虽然关于这一点的图示省略。
图11为前述的图10所示的第3发明的变形实例，图的左半为分解立体图，图的右半为装配立体图。
(参照左半部)在衬底芯片21的上下，设置平板状天线元件10和放大平板状非供电元件15。这些元件为与前述的图8所示的相同的部件。
假定与图8所示的X轴和Y轴相垂直的Z轴，与和其(Z轴)平行的Z’轴，沿该Z轴和Z’轴设置通孔20。该通孔为在后面的步骤进行电镀而相互导通用的机构。
像由箭头w所示的那样装配，形成天线装置装配件22。
在上述天线装置装配件22中，由于平板状天线元件10和放大平板状非供电元件15相互定位，故可代替图10的树脂块16而使用。
此外，由于平板状天线元件10和放大平板状非供电元件15分别每次2块地上下排列而相互导通，故可获得良好的天线特性。
权利要求
1.一种GHz频带用天线装置，该GHz频带用天线装置为发送接收波长λ的电波的天线装置，其特征在于设定相垂直的3个轴X、Y、Z，该3个轴X、Y、Z包括与接地板的边缘平行的X轴与沿接地板的面的Y轴；“Y轴方向的尺寸a＜λ/8，X轴方向的尺寸b＜λ/8，Z轴方向的尺寸h＜λ/8的长方体状天线元件”按照与上述接地板的边缘沿Y轴方向，以间距j＜λ/8间隔开的方式设置；并且按照与该长方体状天线元件，以间距i＜λ/8间隔开的方式设置“其形状尺寸与上述长方体状天线元件基本相同的长方体状非供电天线元件”，上述平板状天线元件与高频电源连接导通，平板状非供电元件与接地板连接导通。
2.一种GHz频带用天线装置，该GHz频带用天线装置为发送接收波长λ的电波的天线装置，其特征在于设定相垂直的3个轴X、Y、Z，该3个轴X、Y、Z包括与接地板的边缘平行的X轴与沿接地板的面的Y轴；“Y轴方向的尺寸a＜λ/4，X轴方向的尺寸b＜λ/4的平板状天线元件”按照与上述接地板的边缘沿Y轴方向，以间距j＜λ/4间隔开的方式设置；并且按照与该平板状天线元件，以间距i＜λ/4间隔开的方式设置“其形状尺寸与上述平板状天线元件基本相同的平板状非供电元件”，上述平板状天线元件与高频电源连接导通，平板状非供电元件与接地板连接导通。
3.一种GHz频带用天线装置，该GHz频带用天线装置为发送接收波长λ的电波的天线装置，其特征在于设定相垂直的3个轴X、Y、Z，该3个轴X、Y、Z包括与接地板的边缘平行的X轴与沿接地板的面的Y轴；“Y轴方向的尺寸a＜λ/4，X轴方向的尺寸b＜λ/4的平板状天线元件”按照与上述接地板的边缘沿Y轴方向，以间距j＜λ/4间隔开的方式设置；并且按照与该平板状天线元件，以间距i＜λ/4间隔开的方式设置“其形状尺寸与上述平板状天线元件基本相同的平板状非供电元件”；并且，按照与上述平板状非供电元件沿X轴方向，与上述平板状天线元件面对地间隔开的方式，非供电元件延长部延伸，形成扩大平板状非供电元件；上述平板状天线元件与高频电源连接导通，扩大平板状非供电元件与接地板连接导通。
4.根据权利要求1所述的GHz频带用天线装置，其特征在于长方体状天线元件和长方体状非供电天线元件以嵌入方式形成于1个树脂块的内部；并且，在上述长方体状天线元件中设置供电线，在长方体状非供电天线元件中设置接地线。
5.一种GHz频带用天线装置，该GHz频带用天线装置为发送接收波长λ的电波的天线装置，其特征在于设定相垂直的3个轴X、Y、Z；2个“Y轴方向的尺寸a＜λ/4，X轴方向的尺寸b＜λ/4的平板状天线元件”按照与衬底芯片的两侧面接触的方式设置；并且，按照与上述2个平板状天线元件分别以间距i＜λ/4间隔开的方式，设置“其形状尺寸与上述平板状天线元件基本相同的，共计2个平板状非供电元件”；并且，在上述2个平板状非供电元件的每个中，设置“沿X轴方向延伸，与上述平板状天线元件面对而间隔开的延长部”，构成扩大平板状非供电元件。
全文摘要
为了提供发送接收GHz频带的电波(波长λ)的、尺寸较小、重量较轻、频带较宽的天线装置，构成X轴方向的边长b’＜λ/4，Y轴方向的边长a’＜λ/4的平板状天线元件(10)，按照与接地板(2)，以间距尺寸j＜λ/4j间隔开的方式设置，与高频电源(9)连接。基本部(13)和延长部(14)一体地连接，该基本部(13)的尺寸形状与上述平板状天线元件(10)相同，该延长部(14)按照与该平面状天线元件(10)面对间隔开的方式，从上述基本部(13)而沿X轴方向伸出，构成扩大平板状非供电元件(15)，通过接地线(5)与接地板(2)连接导通。
文档编号H01Q1/50GK1841845SQ200610003289
公开日2006年10月4日 申请日期2006年2月8日 优先权日2005年3月28日
发明者中野久松, 山内润治, 浅野阳一, 桥本大一, 宇佐美晃, 清藤岩, 佐藤诚, 清水秀记 申请人:三省电机株式会社