专利名称：天线的制作方法
技术领域：
0001
本发明涉及天线，具体涉及至少具有2个共振频率的天线。
背景技术：
0002
在笔记本型个人电脑、携带信息终端及手机等电子设备上都搭 载有用于与外部设备进行无线通信的天线。伴随电子设备的多功能 化及小型化，对于天线也要求小型化且可在多个频带上对应。
0003
这里，在々贵电点与接地点之间设置折返式单极型的第1天线元 件，同时在馈电点的附近设有A^第1天线元件开始分盆且与第1天 线元件分开延伸的第2天线元件的双波段天线(例如参照专利文献 1)。由于这种天线的第1天线元件对应于第1频带，第2天线元件对 应于第2频带，因此可对应于2个频带。另外，通过分别调整第1 天线元件及第2天线元件各自的形状和尺寸，能够使天线的阻抗与 收发电3各匹配。
专利文献l:特开2006-196994号公报
发明内容
0004
但是，因为上述的双波段天线的第2天线元件具有从第1天线 元件分盆的形状，所以难以搭栽在受限的空间内。
0005
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种易于进行阻抗调整，
且易于内置在有限空间内的天线。
0006
为了解决上述课题，本发明的天线是包含至少2个共振频率的 天线，其特征在于
具备作为具有第1共振频率的逆F型天线和具有第2共振频率 的折返式单极天线这两种天线而发挥功能的形状。
0007
本发明的第1天线具备作为逆F型天线和折返式单极天线这两 种天线而发挥功能的形状，从而该形状由两种天线共用，使天线小 型化。所以，易于内置在受限的空间内。另外，在逆F型天线和折 返式单极天线中，由于为调整阻抗而进行尺寸与形状改变的部位不 同，因此，容易独立地进行阻抗调整。
0008
另外，为了实现上述目的，本发明天线中的第2天线的特征在 于包括
具有直线状边缘的接地面；
第1天线元件，与上述接地面的上述边缘大致平行地延伸； 在上述第1天线元件的一端和上述"l妄地面之间电连"t妄的"t妄地元
件；
第2天线元件，在上述接地面的上述边缘和上述第1天线元件之 间与第1天线元件大致平行地延伸，且上述接地元件侧的一端是被 供给输入信号的馈电点，而与该馈电点相反的一端电连接在第1天 线元件上；以及
第3天线元件，与上述第2天线元件之间隔着上述第1天线元 件而配置，具有与第1天线元件大致平行地延伸的部分，其后端电 连接在与上述第1天线元件的上述接地元件连接端相反的一端，其 前端在电气上开路。
0009
按照上述结构，本发明的第2天线中能形成作为逆F型天线和 折返式单极天线这两种天线而发挥功能的形状。因此，天线将小型 化，易于内置在受限的空间内，且易于调整阻抗。
0010
另外，为了实现上述目的，本发明天线中的第3天线的特征在
于设有
平面状的4妾地面；
第1天线元件，与上述接地面大致平行地延伸；
接地元件，在上述第1天线元件的一端与上述接地面之间电连
接；
第2天线元件，与第1天线元件大致平行地延伸，且上述接地 元件侧的 一端是被供给输入信号的馈电点，而与该馈电点相反的一 端电连接在第1天线元件上；以及
第3天线元件，与上述第2天线元件之间隔着上述第1天线元 件而配置，具有与第1天线元件大致平行地延伸的部分，其后端电 连接在与上述第1天线元件的上述接地元件连接端成相反侧的一端， 其前端在电气上开路。
0011
按照上述结构，本发明的第3天线中能形成具备逆F型天线和
折返式单极天线这两种天线功能的形状。
0012
另外，本发明的天线中的第2天线或第3天线是至少具有2个 共振频率的天线，以如下结构为优选
从上述接地元件与上述接地面相连接的接地连4矣点，经该接地 元件、上述第1天线元件及上述第3天线元件而至上述第3天线的 上述前端的路径长度，相当于第1共振频率的约1/4波长，
从上述接地连接点经上述^l妄地元件及上述第1天线元件而至第1 天线元件与上述第3天线元件相连接的折返点的路径长度，相当于 第2共振频率的约1/4波长，
从上述第3天线元件的上述折返点至上述前端的路径长度，相
当于上述第2共振频率的约1/2波长。
0013
根据上述结构，折返式单极天线对应于第1共振频率，逆F天 线对应于第2共振频率，从而共用天线元件而能与所要的2个频带 对应的天线。 一
0014
另外，本发明的天线中的第2天线或第3天线是安装在电子设 备的包含金属部的壳体上的天线，
优选上述接地面具有与包含上述第1天线元件及上述第2天 线元件的面大致垂直的、面对上述壳体而被安装的对置面。
0015
根据上述结构，天线的第1天线元件和上述第2天线元件与壳 体分离，并以设于接地面的对置面与壳体相面对的方式安装在壳体 上。因此，能够使对置面与壳体中内置的金属部电容耦合，使金属 部具有作为接地面的一部分的功能，因此可实现接地面减小的小型 天线。
0016
如以上说明，根据本发明，可实现一种易于阻抗调整且易于内 置在受限空间中的天线。
0055
图1是本发明实施例1的面型天线的外观图。
图2说明图1所示的面型天线作为逆F型天线而工作的原理。
图3说明图1所示的面型天线作为折返式单极天线而工作的原理。
图4是表示图1所示的面型天线的阻抗特性曲线。
图5是表示图1所示的面型天线的电压驻波特性曲线。
图6是本发明实施例2的面型天线的外观图。
7
图7是本发明实施例3的面型天线的外观图。
图8是表示本发明实施例4的天线外观的透视图。 图9是表示本发明实施例4的天线外观的投影图。 图IO是表示图8的天线的《吏用状态的透视图。 图11是表示在壳体上装有图10所示的天线的状态下的电压驻 波特性曲线。
图12是表示本发明实施例4的变形例中各种天线外观的左视图。
标记i兌明005610,20， 30 面型天线(天线)
11，21, 31， 41 接地面
12，22， 42 接地元件
13，23， 43 第1天线元件
14,24, 44 第2天线元件
15,25， 45 第3天线元件
40天线
40A~ 40E 天线
111,411边缘
112接地连接点
141馈电点
151后端
152,252, 452 前端
400电子设备的壳体
401壳体框架(金属部)
具体实施例方式
0017
下面参照附图，说明本发明天线的实施方式。
0018
图1是本发明实施例1的一种面型天线的外观图。
0019
图1所示的面型天线10是用于在2个频带下接收和发送电波的 双波段天线，含有第1共振频率及第2共振频率。本实施例的面型 天线10在分别包含第1共振频率附近、比第1共振频率稍高的第1 使用频率约850MHz和第2共振频率附近的第2使用频率约1950MHz 的2个频带下使用。面型天线10作为印刷电路板上的印刷导体图案 而形成，具有大致矩形的外形。面型天线10具有面状扩展的大致矩 形的接地面11;与接地面11连接的接地元件12;与接地元件12连 接、且以线状延伸的第1天线元件13;再与第1天线元件13连接、 且以线状延伸的第2天线元件14及第3天线元件15。由接地面11、 接地元件12、第1天线元件13、第2天线元件14及第3天线元件15
属层而一体地形成。
0020
接地面11具有直线状边缘111，第1天线元件13与边缘111大 致平行地延伸。第1天线元件13的一端通过接地元件12与接地面11 电连接。接地面11与接地元件12相连接的点称为接地连接点112。
0021
第2天线元件14和第3天线元件15具有从与接地元件12连接 而延伸的第1天线元件13的一端开始，约180°地折返而在该第1 天线元件13的两侧延伸的形状。
0022
第2天线元件14在^^地面11的边缘111和第1天线元件13之 间，与第1天线元件13大致平行地延伸。第2天线元件14中接地 元件12配置侧的一端是供给输入信号的馈电点141。另一方面，第 2天线元件14的与馈电点141相反的一端与第1天线元件13电连接。 同轴电缆的芯线(未图示)连接在馈电点141上，同轴电缆的屏蔽
线连接在接地面11上。接地面11形成为屏蔽线所连接的接地点113
向馈电点141突出的形状。按此形状，被连接的同轴电缆朝向第2 天线元件14延伸的方向安装，并且屏蔽线连接在接地面11中最接 近于馈电点141的接地点113上。
0023
第3天线元件15以在第3天线元件15和第2天线元件14之间 夹入第1天线元件13的方式而配置。第3天线元件15与第1天线 元件13大致平行地延伸。第3天线元件15的两端中位于从第1天 线元件13折返侧的后端151与第1天线元件13的与接地元件12连 接端相反的一端电连接。位于与后端151相反侧的前端152在电气 上开路。
0024
面型天线IO具有第l共振频率和第2共振频芈这2个共振频率。 面型天线10从接地连接点112,经接地元件12、第1天线元件13 及第3天线元件15，至前端152的路径长度(下文称此长度为短截线 长度)按照相当于第1共振频率的约1/4波长的尺寸而形成。在本实 施例中第1使用频率约850MHz，第1共振频率比第1使用频率稍低。 所以，短截线长度是在约850MHz的1/4波长，即约88mm附近，且 比1/4波长稍长一些而形成。
0025
另外，面型天线10形成为这样经接地元件12及第1天线元 件13至第1天线元件13与第3天线元件15连接的折返点的路径长 度，相当于面型天线10包含的2个共振频率中的第2共振频率的约 1/4波长的尺寸。在本实施例的例中，第2共振频率与第2使用频率 大致相等，约为1950MHz。所以，经接地元件12及第1天线元件13 至第1天线元件13与笫3天线元件15的连接点的路径长度，为第2 使用频率的约l/4波长，即约38mm的长度。另外，第3天线元件15 的长度按照第2共振频率的约1/2波长的尺寸而形成。
0026
上述的面型天线10具有可作为包含第1共振频率的逆F型天线
和包含第2共振频率的折返式单极天线这两种天线而发挥功能的形 状。在面型天线10中，作为具有第1共振频率的逆F型天线而发挥 功能的元件群和作为具有第2共振频率的折返式单极天线这两种天 线而发挥功能的元件群被兼用，这些元件群一体地构成。如以下说 明的那样，面型天线IO可理解为各天线的叠加。
0027
图2说明图1所示的面型天线作为逆F型天线而工作的原理。 在图2的(a)中，面型天线10包含信号源而简化表示，(b)中表示的是 与(a)所示的面型天线IO在电学上大致等效的逆F型天线。
0028
图1所示的面型天线10的结构，可简化成图2(a)来加以考虑。 另外，图2(a)所示的结构是通过将从第1天线元件13弯折而延伸的 第3天线元件15在第1天线元件13的延伸线上展开，而与图2(b)所 示结构的逆F型天线大致等效。在图2(a)所示的结构中，第2天线元 件14作为逆F型天线的馈电部而发挥功能，接地元件12作为逆F 型天线的接地部而发挥功能。图2(a)所示的面型天线10的共振频率， 是以接地元件12、第1天线元件13及第3天线元件15的总长(即 短截线长度)取作1/4波长的频率。作为逆F型天线而发挥功能的面 型天线10，其共振频率的阻抗高于标准的传输线路的特性阻抗50f2。 因此，在共振频率附近、比共净展频率稍高的第1使用频率下使用面 型天线10。
0029
另外，如图2(a)所示，作为逆F型天线而发挥功能的面型天线10 可通过调整第2天线元件14连4^在第1天线元件13的位置P，简单 地调整阻抗。例如，如图2(b)所示，馈电部的连接位置P越向前端152 '侧移动，天线的阻抗就越向无限大上升；越向与前端152'的相反 侧移动，天线的阻抗就越向零下降。在本实施例中，第1天线元件13 和第2天线元件14是在共振频率附近，且在比共振频率稍高的第1
使用频率中的阻抗的实部分量成为标准值50。(参照图4)的位置上连
接。另外，在作为逆F型天线而发挥功能的面型天线10中，第2天 线元件14作为从馈电点看的串联电感而发挥功能，所以通过调整第 2天线元件14的长度，能够简单地调整阻抗的虛部分量。在本实施 例中将第2天线元件14的长度取为笫1使用频率中阻抗的虛部分量 为OQ(参照图4)的长度。
0030
对于图2(b)所示的逆F型天线的基本形状，图1及图2(a)所示的 面型天线10的第2天线元件14具有从第1天线元件13弯折而延伸 的形状。因此，面型天线10也作为折返式单极天线，与逆F型天线 同时发挥功能。
0031
图3说明图1所示的面型天线作为折返式单极天线而工作的原 理。在图3(a)中面型天线10也是包含信号源而简化表示，在图3(b) 及(c)中表示的是与(a)所示的面型天线10'电学上大致等效的折返式单 极天线。
0032
图3(b)所示的天线具有这样的结构图3(a)所示的面型天线10 的第1天线元件13、笫2天线元件14和笫3天线元件15全部沿着 远离接地面11的方向延伸而展开。另外，图3(b)所示的天线跟图3(c) 所示的基本的折返式单极天线大致等效。在图3(a)所示的面型天线10 中，以接地元件12、第1天线元件13和第3天线元件15的总长， 即短截线长度作为3/4波长的频率成为共振频率。一^L地说，如果折 返式单极天线的短截线长度是共振频率的1/4波长的整数倍就可工 作，在本实施例中短截线长度取作共振频率中的1/4波长的奇数倍， 特别是设定为约3/4波长。另外，接地元件12的长度和第1天线元 件13的长度是共振频率的约1/4波长；第3天线元件15的长度是共 振频率的约2/4，即约l/2波长。另外，面型天线10的第3天线元件 15相对于第1天线元件13成约180°地折返。 一旦在面型天线10上
产生共振频率的驻波，第3天线元件15中的前端152和距离前端152 达1/2波长的后端151，对于电流成为驻波的波节。另一方面，接地 元件12和第1天线元件13中的接地连接点112,对于电流成为驻波 的波腹。另外，在位于离接地连接点112为1/4波长的、在第2天线 元件14上的折返点上，对于电流成为驻'波的波节。因此，第1天线 元件13的驻波电流W2的方向和第2天线元件14的驻波电流Wl的 方向一致。所以，通过互感作用，可得到高于未折返的单极天线的 阻抗。在作为折返式单极天线而工作的面型天线10中，可通过改变 第2天线元件14对于第1天线元件13的相对粗细，简单地调整阻 抗的实部分量。在本实施例中将第2天线元件14的粗细设定为第2 共振频率中的阻抗的实部分量成为标准值即50Q(参照图4)的粗细。
0033
图4表示图1所示的面型天线的阻抗特性曲线，图5表示电压 驻波特性曲线。
0034
如图4所示，在属于第1频带的第1使用频率fl附近以及属于 第2频带的第2使用频率G附近这两者中进行调整，使面型天线10 的阻抗Z的实部分量Re(Z)为50D，虚部分量Im(Z)为0Q。另外， 如图5所示，在第1使用频率fl附近和第2使用频率f2附近这两处 都能获得良好的电压驻波特性。
0035
下面，说明本发明的实施例2。在以下实施例2的说明中主要说 明与上述实施例1的不同点。
0036
图6是本发明实施例2中一种面型天线的外观图。
0037
图6所示的面型天线20,例如是无线LAN等的、在与实施例1 的面型天线10不同的频带下4吏用的双波段天线，面型天线20具有 ^接地面21、接地元件22、第1天线元件23、第2天线元件24及第
3天线元件25，具有与实施例1的面型天线10相同的基本结构。而 面型天线20与面型天线10的不同点在于对应于共振频率的各元 件尺寸；具有按照为抑制不需要的反射而作的曲线的倒角；以及在 第3天线元件25的前端252侧形成蛇行图案253。由于第3天线元 件25的一部分具有蛇行图案253，相对于电学长度的实际长度(路径 长)被缩短。在本实施例的面型天线20中，考虑到蛇行图案的波长压 缩效果，笫3天线元件25的长度(实际路径长)形成为相当于被压缩 的1/2波长附近的尺寸。
0038
至此，说明了在布线基板的单面形成的面型天线，而下面说明 在布线基板的双面形成元件的本发明的实施例3。在以下实施例3的 说明中，在与以前说明的实施例1中的各要素相同的要素上附加同 一符号进行表示，并说明与实施例1的不同点。
0039
图7是本发明实施例3的面型天线的外观图。
0040
图7所示的面型天线30与实施例1的面型天线10的不同点在 于接地面31形成在基板36的相对于其它元件的相反侧的面上。 接地元件12、第1天线元件13、第2天线元件14及第3天线元件15 隔着平板状基板36,与接地面31大致平行地配置。4妄地元件12与 接地面31经由贯穿基板36而设的通孔电连接。与实施例1的面型 天线10同样，图7所示的面型天线30也作为双波-f殳天线而工作。
0041
至此，说明了在布线基板的表面上形成的面型天线，而下面说 明具有立体构造的本发明实施例4。在以下实施例4的说明中主要i兑 明与实施例i的不同点。
0042
图8是表示本发明实施例4的天线外观的透^f见图。另外，图9 是表示本发明实施例4的天线外观的投影图。图9(a)是天线的，面
图，部分(b)是左视图。
0043
图8及图9所示的天线40是在2-6GHz频率范围内包含2个共 振频率的双波段天线，天线40通过对金属板进行穿孔加工和弯折加 工而一体地形成。天线40设有已形成直线状边缘411的4^地面41; 与接地面41连接的接地元件42;与接地元件42连接的、与边缘411 大致平行地延伸的第1天线元件43;与第1天线元件43连接的、在 边缘411和第1天线元件43之间与第1天线元件43大致平行地延 伸的第2天线元件44;以及隔着第1天线元件43与第2天线元件44 而配置的、具有与第1天线元件43大致平行地延伸的部分的第3天 线元件45。天线40具有与实施例1的面型天线IO相同的基本结构。
0044
另一方面，除加工方法不同之外，图8所示的天线40的第3天 线元件45与实施例1的面型天线10的不同点在于相对于第1天 线元件43及第2天线元件44大致垂直地弯折。另外，与实施例1 的面型天线10的不同点在于笫3天线元件45的前端452侧的部 分以曲折状形成。还有，与实施例1的面型天线10的不同点在于 接地面41具有通过在3个位置上曲折而区分的4个面41a、 41b、 41c、 41d。 4个面41a 41d中面41d与板状的第1天线元件43及第2天 线元件44大致垂直地形成，纟支固定在电子设备的壳体上。下面将面 41d称作对置面41d。
0045
图IO是表示图8所示的天线的使用状态的透视图。
0046
如图10所示，天线40安装在笔记本型个人电脑及手提信息终 端等电子设备的壳体400上。图10所示的电子设备的壳体400具有 金属制壳体框架401以及由全面覆盖壳体框架401的绝缘性材料构 成的外罩402。金属制壳体框架401相当于一例安装本发明天线的壳 体中包含的金属部。通过将天线40安装在壳体400上，使^体框架
401作为接地面41的延伸部分而发挥功能。因此，即使天线40所设 的接地面ll小，也能良好地保持性能。
0047
使对置面41d与壳体400内部的壳体框架401相面对而安装天 线40。如上所述，因为壳体400由绝缘性材料构成的外罩覆盖，所 以天线40与壳体框架401不接触。但是，因为天线40是在接地面41 的对置面41d与壳体400内部的壳体框架401相面对的状态下进行 安装，所以接地面41与壳体框架401电容耦合。因此，壳体内部的 壳体框架401作为接地面41的延伸部分而发挥功能。例如，在对置 面41d的宽度E为18mm时，如果深度D约在3mm以上，壳体框架 401与对置面41d之间的间隙G约在1.5mm以下，则壳体框架401 作为接地面41的延伸部分而充分地发挥功能。另外，因为对置面41d 与包含第1天线元件43及第2天线元件44的面是大致垂直地形成， 所以在使对置面41d和壳体框架401相面对而安装天线40时，第1 天线元件43及第2天线元件44成为充分地远离壳体框架401的姿 态。
0048
图11是表示在壳体上安装图10所示的天线的状态下的电压驻 波特性曲线。
0049
图11是以图10所示的形态，表示'壳体框架401与对置面41d 之间的间隙G为0.5mm的状态以及l.Omm的状态时的特性。另外， 作为比较例，表示的是壳体框架401与对置面41d接触的状态，即 间隙G为Omm的特性。如图11的曲线所示，即使在间隙G为0.5mm 的状态以及l.Omm的状态的任一种状态，也能同壳体框架401与对 置面41d电连接的状态(G二Omm)—样，在2个使用频带下得到良好 的电压驻波特性。
0050
下面，说明弯折方向及位置与实施例4的天线不同的k施例4
的变形例。
0051
图12是表示本发明实施例4的变形例中各种天线的外观的左视 图。图12(a)至(e)是表示弯折方向及位置与图8及图9所示的天线40 不同的5种天线40A-40E的左视图，与电子设备的壳体一起示出。 还有，为了比较，图12(f)表示与图9(b)所示的天线相同的天线40。 另外，图12中省略了覆盖壳体框架401的外罩。
0052
如图12(a)至(e)所示，变形例的天线4OA 40E具有将接地面弯 折而形成的、与壳体内部的壳体框架相面对的对置面41d。因此，与 图8及图9所示的天线40同样，能够与—壳体框架电容耦合，使壳体 框架401作为接地面41的延伸部分而发挥功能。
0053
以上说明了本发明的实施例，但本发明不限定于此。
0054
在上述的实施例中说明了双波段天线的例子，但本发明不限于 此，例如，也可通过再增加元件而适用于具有3个以上共振频率的 天线。
权利要求
1.一种至少具有2个共振频率的天线，其特征在于具备可作为具有第1共振频率的逆F型天线和具有第2共振频率的折返式单极天线这两种天线而发挥功能的形状。
2. —种天线，其特征在于包括 具有直线状边缘的接地面；第1天线元件，与所述接地面的所述边缘大致平行地延伸； 接地元件，在所述第1天线元件的一端和所述接地面之间电连接；第2天线元件，在所述接地面的所述边缘和所述第1天线元件之 间与第1天线元件大致平行地延伸，所述接地元件侧的一端是被供给 输入信号的馈电点，而与该馈电点相反的一端电连接在该第1天线元 件上；以及第3天线元件，与所述第2天线元件之间隔着所述第1天线元件 而配置，具有与第1天线元件大致平行地延伸的部分，其后端电连接 在与所述第1天线元件的所述4妄地元件连^t妄端成相反侧的一端，其前 端在电气上开路。
3. —种天线，其特征在于包括 平面状的4妄地面；第1天线元件，与所述接地面大致平行地延伸；接地元件，在所述第1天线元件的一端和所述接地面之间电连接；第2天线元件，与第1天线元件大致平行地延伸，所述接地元件 侧的 一端是被供给输入信号的馈电点，而与该馈电点相反的 一端电连 接在该第1天线元件上；以及第3天线元件，与所述第2天线元件之间隔着所述第1天线元件 而配置，具有与第1天线元件大致平行地延伸的部分，其后端电连接 在与所述第1天线元件的所述4秦地元件连接端成相反侧的一端，其前 端在电气上开路。
4. 如权利要求2或3中记载的天线，其特征在于 所述天线是至少具有2个共振频率的天线，从所述接地元件与所述接地面相连接的接地连接点，经该接地元 件、所述第1天线元件和所述第3天线元件而至所述第3天线的所述 前端的路径长度，相当于第1共振频率的约1/4波长，从所述接地连接点经所述4妄地元件及所述第1天线元件而至第1 天线元件与所述第3天线元件相连接的折返点的路径长度,相当于第2 共振频率的约1/4波长，从所述第3天线元件的所述折返点至所述前端的路径长度，相当 于所述第2共振频率的约1/2波长。
5. 如权利要求2或3中记载的天线,其特征在于 所述天线是安装在电子设备的包含金属部的壳体上的天线， 所述接地面具有与包含所迷第1天线元件及所述第2天线元件的面大致垂直的、面对所述壳体而被安装的对置面。
全文摘要
提供一种易于进行阻抗调整，且易于设在受限空间内的天线。天线(10)包括具有直线状边缘(111)的接地面(11)；与边缘(111)大致平行地延伸的第1天线元件(13)；在第1天线元件(13)的一端与接地面(11)之间电连接的接地元件(12)；在边缘(111)与第1天线元件(13)之间与第1天线元件(13)大致平行地延伸的、在与馈电点(141)相反的一端与第1天线元件(13)相连接的第2天线元件；以及与第2天线元件(14)之间隔着第1天线元件(13)而配置的、其后端(151)连接在第1天线元件(13)的一端、其前端(152)开路的第3天线元件(15)。所述天线作为具有第1共振频率的逆F型天线和具有第2共振频率的折返式单极天线这两种天线而发挥功能。
文档编号H01Q1/24GK101179147SQ20071016944
公开日2008年5月14日 申请日期2007年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者池田博, 野末大介, 高田义直 申请人:安普泰科电子有限公司