圆偏振天线,半导体模块,以及无线通信装置的制作方法

专利名称：圆偏振天线,半导体模块,以及无线通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及圆偏振天线，半导体模块，以及配有圆偏振天线的无线通信装置。
背景技术：
在RFID系统中，要求使用圆偏振天线作为读取器/写入器的天线，以进行通信而不考 虑IC标签的方向。在毫米波无线通信系统中，为了减少由多路环境中的滞后波所引起的 影响，要求使用圆偏振天线。在这些系统中，期望小和简单形状的天线。然而，传统的圆 偏振天线包括两个馈电点，令天线的配置复杂并且尺寸大。
于是，提出通过将馈电点的数目减少到一个的用于圆偏振天线的简化的结构。在 JP-A-2005-236656中公开了这样的结构的实例。
在JP-A-2005-236656中公开的圆偏振天线中，电源通过单极天线中的电力输送部件 被提供给垂直于单极天线排布的线性元件。根据此结构，不仅单极天线而且线性元件变成 辐射源，使得尽管天线具有单个馈电点，也能辐射圆偏振波。
在RFID系统和毫米波无线通信系统中，要求在宽范匿均频带中进行良好的通信。例 如，对RFID系统，860MHz到960 MHz的频带(11%以上的相对带宽(fractional bandwidth)) 被国际性地标准化。在毫米波段无线通信系统中，接近7GHz的频带(大约11%的相对带宽) 在例如日本，欧洲，和美国的国家中，没有许可证也能被使用。相对带宽是指示带宽与中 心工作频率的比的系数，并且如下计算。
舰微=微，乙、工微率 (1)
在此处说明中，圆偏振天线的相对带宽指的是阻抗特性或者轴比特性中的相对带宽。 可以说具有大相对带宽的圆偏振天线可以在宽范围的频带中进行良好的通信。
然而，在JP-A-2005-236656中公开的圆偏振天线中，全然没有考虑相对带宽。在 JP-A-2005-236656中公开的圆偏振天线中，线性元件要求半波长以上的长度并且单极天线 的元件长度是四分之一波长。因为单极天线和线性元件在元件长度方面不同，这些也在电 流强度方面不同。这引起轴比特性中的相对带宽减少。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供有圆偏振天线，包括形成有开口的导体接地板；以具 有大体上相同长度的L形状形成的第一和第二单极导体元件，所述第一和第二单极导体元 件被分别在第一和第二连接点连接到所述导体接地板；以及配备在所述第一和第二连接点 之一的馈电点，其中所述第一和第二单极导体元件被排布为大体上互相正交，并且所述各 个第一和第二单极导体元件的开路端被排布为互相接近，其中所述天线的第一部分和第二 部分被配置为关于经过所述第一和第二单极导体元件的开路端之间的直线对称，所述直线 大体上垂直于连接所述第一和第二连接点的线，其中所述第一部分包括(1)包括所述 第一单极导体元件、形成在所述直线的一侧的所述导体接地板的第一半；以及(2)所述 第一单极导体元件，并且其中所述第二部分包括(3)包括所述第二单极导体元件、形 成在所述直线的另一侧的所述导体接地板的第二半；以及(4)所述第二单极导体元件。
根据本发明的第二方面，提供有半导体模块，包括介电基板；以及被放置在所述介 电基板上的根据所述第一方面的天线。
根据本发明的第三方面，提供有无线通信装置，包括根据所述第一方面的天线；以 及放置在所述天线的所述导体接地板上的无线通信电路。


图1是显示根据本发明第一实施例的圆偏振天线的结构的图2A和2B是显示圆偏振天线的工作的图3是显示圆偏振天线的工作的图4是显示圆偏振天线的模拟结果的图5是显示圆偏振天线的模拟结果的图6是显示圆偏振天线的模拟结果的图7是显示圆偏振天线的修改实例的图8是显示圆偏振天线的修改实例的图9是显示圆偏振天线的另一个修改实例的图IO是显示根据本发明第二实施例的圆偏振天线的结构的图11是显示根据第二实施例的圆偏振天线的修改实例的图12是显示根据本发明第三实施例的圆偏振天线的结构的图；图13是显示根据第三实施例的圆偏振天线的模拟结果的图； 图14是显示根据第三实施例的圆偏振天线的模拟结果的图； 图15是显示根据第三实施例的圆偏振天线的模拟结果的图； 图16是显示根据本发明第四实施例的半导体模块的结构的图； 图17是显示根据本发明第五实施例的无线通信装置的结构的图； 图18是显示根据本发明第六实施例的无线系统的结构的图；以及
图19是显示根据本发明第七实施例的RFID系统的结构的图。
具体实施例方式
现在参照附图描述本发明的实施例。 第一实施例
将参考图1到9描述根据本发明第一实施例的圆偏振天线。图1是显示根据第一实施 例的圆偏振天线10的结构的图。
圆偏振天线包括具有剪切块(孔)30的导体接地板20，在连接点CPa和CPb连接到 导体接地板20的L形单极导体元件41和42，以及配备于导体接地板20和L形单极导体 元件41的接点CPa的馈入点50。
导体接地板20是由具有高导电性的金属，例如铜，铝，银，和金形成的薄板。导体 接地板20的厚度相对于圆偏振天线的中心工作频率是足够地薄，并且可以是大约1/50波 长到1/100波长。导体接地板20是正方形状的，并且在中央形成具有正方形状的剪切块 30。
L形单极导体元件41和42是像导体接地板20那样由具有高导电性的金属形成的线性 元件。L形单极导体元件41具有线性元件411和412。通过与导体接地板20的顶点A相 距L的位置处的接点CPa处的馈电点50，线性元件411在一端被连接到导体接地板20的 边缘El。线性元件411被垂直于边缘El放置。线性元件412在一端被连接到线性元件411 的相反的一端并且被平行于边缘E1地放置。
L形单极导体元件42具有线性元件421和422。通过与导体接地板20的顶点A相距L 的位置处的接点CPb处的馈电点50，线性元件421在一端被连接到导体接地板20的边缘 E2。线性元件421被垂直于边缘E2放置。线性元件422在一端被连接到线性元件421的 相反的一端并且被平行于边缘E2地放置。线性元件412和422被排布以致相反的端(开路端)被排布为在导体接地板20的顶 点A的附近相互靠近。也就是说，L形单极导体元件41和42被形成为关于经过顶点A并 且大致垂直于连接连接点CPa和CPb的线的线(以下将简称对称轴)对称。
从对称轴开始形成在L形单极导体元件41侧上的导体接地板20的第一导体接地板部 分(图1中的阴影线部分)以及从对称轴开始形成在L形单极导体元件42侧上的导体接 地板20的第二导体接地板部分(图1中的竖线部分)大致关于对称轴对称。也就是说， 对称轴是导体接地板20的对角线并且根据本实施例的天线具有关于对称轴对称的形状。
词句"相反的端(开路端)被排布为相互靠近"用来意指开路端之间的距离等于或者 小于谐振频率的波长的大约1/25。然而，开路端之间的距离被调节，借此阻抗特性可以被 调节。所以，开路端之间的距离不局限于l/25波长。
接下来，将用图2和3描述根据本实施例的圆偏振天线的工作原理。这里，将描述关 于无线信号的发送的工作原理，但是类似的说明也适用于无线信号的接收。
第一工作状态图2A是显示圆偏振天线10的第一工作状态的实例的图。如果低频无线信号通过馈电 点50被提供给L形单极导体元件41，则相反符号的电荷在L形单极导体元件41和42的 开路端大量出现。在图2A中的实例中，负电荷出现在L形单极导体元件41的开口端而正 电荷出现在L形单极导体元件42的开口端。
在这时候，寄生电容出现在L形单极导体元件41和42的开路端之间。由于寄生电容 的作用，L形单极导体元件41和42的集合电气元件长度变为如所看到的长。所以，L形 单极导体元件41和42以低频谐振并且无线信号被发送。这里，L形单极导体元件41和 42以其谐振的最低频率称为最低谐振频率。
第二工作状态
图2B是显示圆偏振天线10的第二工作状态的实例的图。为发送高频无线信号，如果 无线信号通过馈电点50被提供，则相同符号的电荷在L形单极导体元件41和42的开路 端大量出现。在图2B中的实例中，负电荷出现在L形单极导体元件41和42的开路端。
在这时候，出现在L形单极导体元件41和42的开路端之间的寄生电容具有减小的电 容值。所以，寄生电容的效应变得难以得到，因而，L形单极导体元件41和42的电气元 件长度变得接近于L形单极导体元件41和42的元件长度，并且与第一工作状态比较，L 形单极导体元件41和42以高频谐振。在这时候，相反相位的电流流入L形单极导体元件 41和42。也就是说，流入L形单极导体元件41和42的电流之间的相位差变成将近180度。这里，L形单极导体元件41和42以其谐振的最高频率称为最高谐振频率。如果频率 被简单地称作谐振频率，则它意指最高谐振频率。 第三工作状态
将描述以最高谐振频率和最低谐振频率之间的频带中的任何要求的频率(以下将简称 中间频率)发送无线信号的情况。如果中间频率的无线信号通过馈电点50被提供到L形 单极导体元件41，则在L形单极导体元件41和42的开路端出现电荷。开路端之间出现的 寄生电容变为这样的电容值，从而每一 L形单极导体元件41和42的电气元件长度变为中 间频率的四分之一波长那样多的长度。所以，L形单极导体元件41和42以中间频率谐振 并发送无线信号。
如上所述，根据本实施例的圆偏振天线10，当它进入第一到第三工作状态的任何状态 之时，以在最低谐振频率到最高谐振频率范围内的宽频率谐振。因此，圆偏振天线10在 阻抗特性中的相对带宽被提高。开路端之间的寄生电容值华取决于L形单极导体元件41 和42的开路端之间的距离而变化。所以，如果开路端之间的距离变化，则圆偏振天线10 的最低谐振频率也变化。从而，圆偏振天线10的阻抗特性可以通过调节开路端之间的距 离被调节。
随后，将用图3描述圆偏振天线10的轴比特性中的相对带宽的提高。首先，两正交 电流流入天线并且如果电流大小相同并具有90度的相位差，则具有好的轴比特性的圆偏 振波(接近圆形的圆偏振波)被辐射。
圆偏振天线10的主辐射源是L形单极导体元件41和42的，垂直于边缘El和E2的 部分(线性元件411和412) ; L形单极导体元件41和42中感应并产生的电流Jl和J2 也流入导体接地板20。正交电流Jl和J2流入导体接地板20并且在顶点A附近合并，并 且出现以相对于边缘El和E2倾斜的方向流动的电流J3。
以相对于边缘El和E2倾斜的方向流动的电流J3不以直角与电流Jl或J2相交，并 且阻碍圆偏振波的出现。然而，圆偏振天线10具有形成有剪切块30的导体接地板20。剪 切块30使得电流J3难以流动。电流J3的出现被抑制，从而好的圆偏振波从圆偏振天线 IO被辐射。
将用图4-6描述使用圆偏振天线10的模拟结果。用于模拟的圆偏振天线10的结构如下。
导体接地板20是以每一边测量为80 mm的正方形形状作为轮廓而形成，并且在中央 具有剪切块30。 L形单极导体元件41， 42具有10誦长的垂直部分(线性元件411， 421)和46腿长的水平部分(线性元件412， 422)，并且整体元件长度是56 mm。 L形单极导 体元件41和42的开路端之间的线距离(图3中的Ll)是5. 7 mm。
图4是显示在圆偏振天线10的最大辐射方向的轴比的频率特性的图。如图4所示， 在最大辐射方向，轴比在约1220 MHz和约1380 MHz之间是3 dB以下。可见圆偏振天线 IO具有很宽的频道特性，因为轴比是3 dB以下处的相对带宽约是12。/。。当由dB表示的值 更低之时，意味着辐射了具有低轴比(接近圆形)的圆偏振波。相对带宽是通过将带宽除 以中心频率1300腿z来计算的。
图5是显示圆偏振天线10的阻抗频率特性的图。阻抗指的是VSWR (电压驻波比)。
如图5所示，VSWR在约1055 MHz和约1605 MHz之间是3 dB以下。也就是说，看到 的是圆偏振天线10具有很宽的频带特性，因为VSWR是3 dB以下处的相对带宽是37%以上。
图6是显示在圆偏振天线10的中心频率1300 MHz的，轴比与仰角的特性曲线的曲线 图。0度的仰角表示垂直于导体接地板20和L形单极导体元件41和42的方向。如图6所 示，轴比在从约-20度到约53度的范围中是3dB以下。可见圆偏振天线10具有宽角度的 轴比特性，因为在60度以上的很宽的范围内，轴比是3dB以下。
如上所述，根据第一实施例，L形单极导体元件41和42被排布，这样开路端被排布 为接近形成有剪切块30的正方形状的导体接地板20的两相邻边El和E2，所以可以在阻 抗特性和轴比特性两者中提高相对带宽。所以，根据本实施例的圆偏振天线10可以提供 在宽频带方面好的阻抗特性和轴比特性并且可以进行良好的通信。
因为每一 L形单极导体元件41和42的元件长度是谐振频率的四分之一波长，所以可 以使导体接地板20的一边成为半波长以下并且也可以使圆偏振天线10小型化。此外，导 体接地板20和L形单极导体元件41和42可以被排布在同一个平面上，并且圆偏振天线 10也可以被容易地实施在电介质板上。
L形单极导体元件41和42与导体接地板20的连接点CPa和CPb是在与顶点A相等的 距离(距离L)处，但是可以是边缘El和E2的中心点。在这种情况下，流入连接点CPa 和CPb与顶点A之间的边缘El和E2的电流Jl和J2，与流入除连接点CPa和CPb与顶点 A之间的之外的边缘E1和E2的电流J3和J4 (未显示)变得大小几乎相等(即，Jl将近 等于J3并且J2将近等于J4)。如果边缘El和E2具有相同长度，则电流Jl和J2的大小 变得几乎相等，因此流入正交边缘E1和E2的电流的大小变为几乎相等(Jl+J3将近等于 J2+J4)，并且使得可能从圆偏振天线IO辐射好的圆偏振波。在图1中，在导体接地板20中做的剪切块30的形状是正方形，但是剪切块30中最 靠近边缘El和E2的，剪切块30的边缘(图1中的el和e2)可以平行于边缘El和E2。 流入在辐射元件的L形单极导体元件41和42的附近的导体接地板的电流大大地影响圆偏 振波的辐射。流入导体接地板的电流强烈地流入边缘。如果使得剪切块30的接近L形单 极导体元件41和42的边缘el和e2平行于导体接地板20的边缘El和E2则导体接地板 20在L形单极导体元件41和42附近的边缘(El和E2) ， (el和e2)互相垂直，以致流 入边缘的电流Jl和J2也垂直，于是变得便于辐射圆偏振波。
所以，剪切块31的形状可以是三角形，如图7所示。形状为每个都具有给定宽度的 两个剪切块在端部被连接，就是，形状像字母L的剪切块32可以被形成在导体接地板22 上，如图8所示。然而，L形单极导体元件41和42中感应的电流也流入除导体接地板20 的边缘El或E2以外的边缘。所以，如果正方形形状的剪切块30形成在导体接地板20上， 则流入除顶点A以外的任何的电流的结合也可以被抑制，因而与形状似三角形的剪切块31 或形状似字母L的剪切块32比较，可以获得好的轴比特性。
第一修改实例
根据本实施例的圆偏振天线10的第一修改实例如图9显示。图1所示的圆偏振天线 10的导体接地板20是四次旋转对称的形状。这里提到的表述"四次旋转对称的形状"用 来指图案旋转了 90度时符合原来的形状的形状。
因为图1所示的圆偏振天线10具有形成似四次旋转对称形状的导体接地板20，所以 流入导体接地板20的电流的大小容易变为将近相等的，并且可以获得宽频带中的好的轴 比特性。然而，即使导体接地板的形状不是四次旋转对称形状，除非它在很大程度上变为 非对称的，根据与图1中的类似的原理也可以获得宽频带中的好的轴比特性。如图9所示， 例如，导体接地板23可以是矩形。
特别地，在图9所示的圆偏振天线13中，平行于边缘El和E2的正方形形状的剪切 块30的边缘el和e2处于与边缘El和E2相等的距离，并且L形单极导体元件41和42 与边缘El和E2的连接点CPa和CPb被排布在处于与顶点A相等的距离的点。所以，圆偏 振天线13的一部分以对称轴(经过顶点A并且大致垂直于连接连接点CPa和CPb的线的 线)为中心关于线而对称，所以可以获得宽频带中的好的轴比特性与好的阻抗特性。圆偏 振天线13的剪切块30和连接点CPa和CPb的形状不局限于图9所示的那些，并且如果形 状不与导体接地板23的形状一样变为很大程度上非对称，则可以是任意的。例如，剪切 块30可以是形状像矩形并且连接点CPa和CPb可以被配备在边缘El和E2的中点。如上面所述的第一修改实例所示，可以使导体接地板23的形状变形，从而可以对应 于安装它的位置装配圆偏振天线13，除非它变为很大程度上非对称的。 第二实施例
将以图10描述根据本发明第二实施例的圆偏振天线14。图10所示的圆偏振天线14 的结构和操作与图1所示的圆偏振天线10的相同，除了圆偏振天线14进一步地包括L形 单极导体元件43和44。和先前参考图1描述的那些一样的组件在图10中用相同参考标号 表示，并且不会再次讨论。
L形单极导体元件43和44通过与导体接地板20的顶点B相距L的连接点CPc和CPd 被连接到边缘E3和E4。 L形单极导体元件43从连接点CPc开始与侧E3垂直地延伸距离M 然后平行于侧E3向顶点B延伸距离N。 L形单极导体元件44从连接点CPd开始与边缘E4 垂直地延伸距离M然后平行于边缘E4向顶点B延伸距离N。 L形单极导体元件43和44的 结构和工作原理与L形单极导体元件41和42的相同，除了 L形单极导体元件43和44被 排布在侧E3和E4上。所以，图10所示的圆偏振天线14关于线(对称轴)对称。
图10所示的圆偏振天线14例如使用L形单极导体元件41和42用于发送而使用L形 单极导体元件43和44用于接收。
通常，作为圆偏振天线，使用片天线元件。因为片天线元件可以仅仅用于或者发送或 者接收，所以对发送和接收两者，变为必需两个片天线元件，而且天线尺寸变大。
然而，在根据本实施例的圆偏振天线14中，两对L形单极导体元件被连接到一个导 体接地板20。因为与片天线元件相比较，L形单极导体元件41到44是小的，所以可以配 置能执行发送和接收两者的圆偏振天线14，而不必扩大圆偏振天线10的尺寸。
如上所述，根据第二实施例所示的圆偏振天线14，可以提供与第一实施例的那些类似 的优点，并且另外，两对L形单极导体元件可以安装在一个圆偏振天线中，而不必扩大圆 偏振天线的尺寸。因此，例如可以提供能执行发送和接收两者的小的圆偏振天线14。
在图10中，馈电点51被配备在L形单极导体元件43和边缘E3的连接点CPc。在这 种情况下，L形单极导体元件43和44辐射出的圆偏振波以与L形单极导体元件41和42 辐射出的圆偏振波一样的方向转动。如果馈电点51被配备在L形单极导体元件44和边缘 E4的连接点CPd，则L形单极导体元件43和44辐射出的圆偏振波的转动方向变为与L形 单极导体元件41和42辐射出的圆偏振波的转动方向相反。
第二修改实例图11显示根据本发明的第二实施例的圆偏振天线的修改实例。图11所示的圆偏振天 线15的结构和工作与图10所示的圆偏振天线14的相同，除了 L形单极导体元件45， 46 的元件长度不同于图10所示的L形单极导体元件43， 44的元件长度(在图11中的实例 中，前者比后者更短)。
如图11所示，使得两对L形单极导体元件在元件长度方面不同，以致该两对L形单 极导体元件以不同频率谐振。所以，使得圆偏振天线15可能以不同频率发送与接收无线 信号。
第三实施例
将以图12到16描述根据本发明第三实施例的圆偏振天线16。图12所示的圆偏振天 线16的结构和工作与图1所示的圆偏振天线10的相同，除导体接地板24的形状之外。 所以，和先前参考图1描述的那些一样的组件在图12中用相同参考标号表示，并且不会 再次讨论。
圆偏振天线16的导体接地板24形状像通过正方形的四角的每个被切掉其一边为L3 的正方形而形成的十字。导体接地板24的包含切去的正方形的一部分称作角部A'。因为 导体接地板24形状像十字，所以与图1所示的圆偏振天线10相比较，轴比特性和阻抗特 性两者都被改进了。圆偏振天线16的轴比特性和阻抗特性被改进的理由如下。
由L形单极导体元件41和42感应的电流Jl和J2流入导体接地板24。如果导体接地 板是以正方形形状形成的，则电流Jl和J2在顶点A被结合为倾斜方向的电流J3，令轴比 特性退化(见图3)。
然而，如图12所示，如果导体接地板24形状像十字，则与导体接地板是以正方形形 状形成的情况相比较，角部A'的每个边缘远离L形单极导体元件41和42的末端。 一般 地，流入导体接地板的电流当它更接近辐射元件之时变得更大；当它更远离辐射元件之时 更小。所以，沿角部A'的边缘流过的电流J' 1和J' 2变为小于J1和J2。电流J' l和 J' 2被结合成倾斜方向的电流r 3，但是J， 1 〈 J1并且J' 2 < J2，因而J' 3 〈 J3。 因而，可以使得倾斜电流J' 3更小并且可以更多地提高轴比特性。
在本实施例中，导体接地板被切掉正方形以致角部A'的边变为大致垂直于边缘E1和 E2。然而，角部A'的边可以不变为大致垂直于边缘El和E2，例如，用这样的方式以致 正方形形状的导体接地板的四角部被倾斜地切掉。同样，在这种情况下，因为如上所述的 理由，轴比特性可以被提高。然而，如果导体接地板24的四角部被倾斜地切掉，则电流 也流入切去的边缘。电流不变为垂直于边缘El或E2并且因而变为用于使轴比特性退化的倾斜电流。所以，如果导体接地板24形状像十字，如图12所示，则轴比特性可以被最大 地提高。接下来，阻抗特性被提高的理由如下。如果导体接地板24形状像十字，则与导 体接地板是以正方形形状形成的情况相比较，角部A'的边缘远离L形单极导体元件41和 42的末端。寄生电容出现在L形单极导体元件41和42的开路端之间；寄生电容也出现在 L形单极导体元件41， 42和导体接地板24之间。L形单极导体元件41和42的电气元件 长度是由L形单极导体元件41和42的开路端之间的寄生电容值以及L形单极导体元件41 ， 42和导体接地板24之间的寄生电容值确定的。
L形单极导体元件41， 42与导体接地板24之间的寄生电容的电容值随L形单极导体 元件41， 42的开路端与导体接地板之间的距离而变化。L形单极导体元件41， 42的开口 端与导体接地板之间的距离越短，电容值越大。因为圆偏振天线16具有形状像十字的导 体接地板24，所以与图1所示的圆偏振天线10相比较，L形单极导体元件41， 42的开口 端与导体接地板24的角部A'之间的距离变得更长。所以，在第二工作状态，在L形单极 导体元件41， 42中出现的寄生电容的电容值减小得和L形单极导体元件41， 42的开口端 与导体接地板24的角部A'之间的距离变长的一样多。因而，L形单极导体元件41， 42的 电气元件长度变得进一步地短并且最高谐振频率变得进一步地高。因而，圆偏振天线16 的阻抗特性也被提高。
将用图13到15描述使用圆偏振天线16的模拟结果。用于模拟的圆偏振天线16的结 构被显示如下。
导体接地板24形状像十字，通过将轮廓为每一边测量为80 mm的正方形的四角部的 每一个切掉每一边测量为L3 = 10 mm的正方形而被提供，并且在中央具有每一边测量为 40mm的剪切块30。 L形单极导体元件41， 42具有10 mm长的垂直部分和46 mm长的水平 部分，并且整体元件长度是56 mm。 L形单极导体元件41和42的开路端之间的线距离是 5. 7腿。
图13是显示在圆偏振天线16的最大辐射方向的轴比的频率特性的图。如图13所示， 在最大辐射方向，轴比在从约1190 MHz到约1420 MHz范围中是3 dB以下。可见圆偏振 天线16具有很宽的频带特性，因为轴比是3dB以下处的相对带宽约是18y。。当由dB表示 的值更低之时，意味着辐射了具有低轴比(接近圆周)的圆偏振波。相对带宽是通过将带 宽除以中心频率1300 MHz来计算的。
图14是显示圆偏振天线16的阻抗频率特性的图。阻抗指的是VSWR (电压驻波比)。 如图14所示，VSWR在从约1050 MHz到约1690 MHz范围中是3 dB以下。也就是说，可见圆偏振天线16具有很宽的频带特性，因为VSWR是3dB以下处的相对带宽是39%以上。图 15是显示在圆偏振天线16的中心频率1300腿z的，轴比与仰角的特性曲线的曲线图。0 度的仰角表示垂直于导体接地板24和L形单极导体元件41和42的方向。
如图15所示，轴比在从约-30度到约45度的范围中是3 dB以下。看到的是圆偏振天 线16具有宽角度的轴比特性，因为在60度以上的很宽的范围内，轴比是3dB以下。 图13到15所示的虚线表示图1所示的圆偏振天线10的模拟结果(见图4到6)。 如上所述，根据第三实施例，可以提供与第一实施例类似的优点，并且另外，导体接 地板24的四个角部的每个都被切掉一正方形，所以导体接地板24的角部A'和L形单极 导体元件41， 42的开口端之间的距离加宽，导体接地板24和L形单极导体元件41， 42 的开口端之间出现的寄生电容的电容值减小，阻抗特性中的相对带宽被提高，并且可以提 供更宽频带的特性。
因为导体接地板24的角部A'和L形单极导体元件41， 42的开口端之间的距离加宽， 所以流入导体接地板24的角部A，的电流量减小，并且在角部A'被结合、倾斜地流入导 体接地板24的边缘的电流可以被抑制，以致轴比特性中的相对带宽可以被提高。
第四实施例
将以图16描述根据本发明第四实施例的半导体模块。图16是显示在半导体模块100 中安装图1所示的圆偏振天线10的实例的图。圆偏振天线10的结构和工作与图1所示的 相同，因此和先前参考图1描述的一样的组件在图16中用相同参考标号表示，并且不会 再次讨论。
图16所示的半导体模块100具有电介质板60，配备在电介质板60的面Sl上的圆偏 振天线IO，以及配备在与电介质板60的面S1相反的面S2上的焊球70。这样，圆偏振天 线10配备在电介质板60上并且焊球70配备在电介质板60下面，由此配备了模块。如上 所述，根据根据第四实施例的半导体模块，可以提供与第一实施例类似的优点，并且另外， 可以把圆偏振天线10放入模块。所以，圆偏振天线10可以被安装在一个半导体模块中， 并且可以实现具有无线功能的小的半导体模块。
图16所示的半导体模块100的面S1可以用铸模材料(未显示)被密封。圆偏振天线 IO具有大的金属部分。
所以，圆偏振天线10用铸模材料密封，以致金属部分的电长度可以被缩短并且圆偏 振天线可以被小型化。图1所示的圆偏振天线10安装在半导体模块100中，但是图4到12所示的天线可以 安装在半导体模块100中。 第五实施例
将用图17描述根据本发明第五实施例的无线通信装置110。图17是显示在无线通信 装置110中安装图1所示的圆偏振天线10的实例的图。圆偏振天线10的结构和工作与图 l所示的相同，因此和先前参考图1描述的一样的组件在图17中用相同参考标号表示，并 且不会再次讨论。
图17所示的无线通信装置110包括板61，配备在板61的面S3上的圆偏振天线10， 配备在圆偏振天线10的导体接地板20上的无线电路80。
每一无线电路80是发送与接收无线信号需要的电路，例如用于产生无线信号和通过 圆偏振天线10发送产生的无线信号的电路，例如，调制电路，等等，或用于将通过圆偏 振天线10接收的无线信号解调为数据的电路，例如，解调电路，等等。如上所述，根据 第五实施例，可以提供与第一实施例类似的优点，并且另外，无线电路80被放置在圆偏 振天线10的导体接地板20上，从而无线电路80可以被排布在圆偏振天线10附近并且由 线路的混乱所引起的无线信号的退化可以被抑制。
图1所示的圆偏振天线10安装在无线通信装置110中，但是图4到12所示的天线可 以安装在无线通信装置110中。
第六实施例
将用图18描述根据本发明第六实施例的无线系统120。图18是显示无线通信装置构 成的无线系统120的实例的图，其中每个无线通信装置安装图16所示的半导体模块100。
无线系统120包括数据处理设备121，用于向数据处理设备121发送用户输入的信息 的输入单元122，用于显示由数据处理设备121处理的信息的显示器123，以及用于与数 据处理设备121通信的移动终端124。图16所示的半导体模块100安装在系统的每个组件 中，用于系统组件通过圆偏振天线io使用例如毫米波段中的无线信号互相通信。
图18显示其中无线系统120包括个人计算机，例如PDA的移动终端，等等的实例。 在这种情况下，数据处理设备121对应于个人计算机主单元，输入单元122对应于键盘， 显示器123对应于显示器，并且移动终端124对应于PDA，移动音乐播放器，等等。
将描述根据本实施例的无线系统120的工作实例。这里，将描述数据处理设备121根 据来自用户的命令将存储在那里的数据发送到移动终端124的处理。数据处理设备121产生用于询问用户数据是否要发送到移动终端124的显示数据，并 且通过圆偏振天线10发送显示数据到显示器123。显示器123通过圆偏振天线10接收显 示数据并且为用户显示显示数据。用户察看显示数据，并且通过输入单元122输入关于留 存数据是否将要被发送到移动终端124的回答。为拒绝发送数据，用户终止该处理。以下 将描述用户允许传输数据的情况。
输入单元122通过圆偏振天线10向数据处理设备121发送用户输入的信息。数据处 理设备121处理通过圆偏振天线10接收的输入的信息并且向移动终端124发送留存数据。 留存数据也通过圆偏振天线10被发送。
已经通过实例描述了该处理，并且如果通过无线线路传递数据，则如本实施例所示， 组件可以通过圆偏振天线10往返于彼此传递数据。无线系统120的组件不局限于图18所 示的那些，并且可以是各种装置，单元，和设备，例如打印机等等的输出单元，以及触式 面板等等的输入单元。
如上所述，根据第六实施例，小的半导体模块100安装在每个组件中，这样各种组件 可以容易地配备有无线功能，并且连接组件的布线可以被省去。因为图l所示的圆偏振天 线10安装在半导体模块100中，所以使得可能以宽频带进行好的无线通信，并且可以实 现大容量和高速的无线通信。
第七实施例
将以图19描述根据本发明第七实施例的RFID系统130。图19是显示根据本发明的实 施例的RFID系统130的实例的图。
RFID系统130包括其中安装了图1所示的圆偏振天线10的读取器/写入器131以及用 于与读取器/写入器131通信的多个RFID标签132a。以下，多个RFID标签132a将集体地 称作RFID标签132。
读取器/写入器131具有机箱90和放置在机箱90中的圆偏振天线10，并且经过馈电 线91连接到无线通信装置(未显示)。读取器/写入器131从圆偏振天线10辐射经由馈 电线91输入的无线信号，并且通过圆偏振天线10接收来自RFID标签132的无线信号， 并且输出无线信号到无线通信装置。
RFID标签132具有直线式天线92以及无线通信电路(未显示)。 当读取器/写入器使用线偏振波天线时，取决于RFID标签132的取向，发送和接收可 能变为不可以。在图19所示的实例中，RFID标签132a能够较好地发送与接收水平偏振波 的无线信号，但是难以较好地发送与接收垂直偏振波的无线信号。另一方面，RFID标签132b能够较好地发送与接收垂直偏振波的无线信号，但是难以较好地发送与接收水平偏振 波的无线信号。
然而，图19所示的读取器/写入器131安装图1所示的圆偏振天线10并且能够较好 地发送与接收宽频带和大角度的圆偏振波的无线信号。所以，能够与RFID标签132的取 向无关地进行通信，并且RFID标签132a和132b两者都能够与读取器/写入器131进行好 的无线通信。
如上所述，根据第七实施例，图1所示的圆偏振天线10安装在RFID系统130的读取 器/写入器131中，所以可以在RFID标签132与读取器/写入器131之间实现好的无线通 信，而与安装在RFID标签132中的天线的类型或RFID标签132的取向无关。
权利要求
1. 一种圆偏振天线，其特征在于，包括形成有开口的导体接地板；以具有大体上相同长度的L形状形成的第一和第二单极导体元件，所述第一和第二单极导体元件分别在第一和第二连接点被连接到所述导体接地板；以及配备在所述第一和第二连接点之一的馈电点，其中所述第一和第二单极导体元件被排布为大体上互相正交，并且所述第一和第二单极导体元件各自的开路端被排布为互相接近，其中所述天线的第一部分和第二部分被配置为关于经过所述第一和第二单极导体元件的开路端之间的直线对称，所述直线大体上垂直于连接第一和第二连接点的线，其中所述第一部分包括(1)包括所述第一单极导体元件、形成在所述直线的一侧的所述导体接地板的第一半；以及(2)所述第一单极导体元件，并且其中所述第二部分包括(3)包括所述第二单极导体元件、形成在所述直线的另一侧的所述导体接地板的第二半；以及(4)所述第二单极导体元件。
2. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一连接点被配备在包括在所述导体 接地板的所述第一半内的第一边缘上，并且所述第二连接点被配备在包括在所述导体接地 板的所述第二半内的第二边缘上，所述第一和第二边缘被排布为大体上互相垂直，其中形成在所述导体接地板上的开口具有[A]最靠近所述导体接地板的所述第一边 缘的第一最靠近边缘；以及[B]最靠近所述导体接地板的所述第二边缘的第二最靠近边缘， 并且其中所述开口的所述第一和第二最靠近边缘被分别排布为与所述导体接地板的所述 第一和第二边缘相平行。
3. 如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述第一连接点被配备在所述第一边缘的 大体上的中心，并且其中所述第二连接点被配备在所述第二边缘的大体上的中心。
4. 如权利要求3所述的天线，其特征在于，所述导体接地板和所述开口形成为正方形。
5. 如权利要求2所述的天线，其特征在于，所述导体接地板具有在所述第一和第二边 缘的交点以正方形被切掉的角部。
6. 如权利要求4所述的天线，其特征在于，所述导体接地板使全部的四个角部被以正 方形切掉以成为十字形。
7. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，进一步地包括具有大体上相同长度并且分别在第三和第四连接点被连接到所述导体接地板的第三 和第四单极导体元件，所述第三和第四单极导体元件被排布在关于所述导体接地板的中心 与所述第一和第二导体元件相反的位置；以及配备在所述第三和第四连接点之一的第二馈电点。
8. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述导体接地板和所述第一和第二单极导 体元件被形成在同 一平面上。
9. 如权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一和第二单极导体元件具有大体上 为所述天线的工作频率的四分之一波长的长度。
10. —种圆偏振天线，其特征在于，包括具有开口并且包括关于经过所述开口的中心的直线对称的第一板和第二板的导体接 地板，所述第一板具有第一连接点并且所述第二板具有第二连接点，连接所述第一和第二 连接点的线大体上垂直于所述直线；以具有大体上相同的长度的L形状形成，并且关于所述直线对称地被配置的第一和第 二单极导体元件，所述第一单极导体元件在所述第一连接点被连接到所述第一板，并且所 述第二单极导体元件在所述第二连接点被连接到所述第二板；以及配备在所述第一和第二连接点之一的馈电点，其中所述第一和第二单极导体元件被排布为大体上互相正交，并且所述第一和第二单 极导体元件各自的开路端被排布为互相接近。
11. 一种半导体模块，其特征在于，包括 介电基板；以及被放置在所述介电的基板上的如权利要求1所述的天线。
12. —种无线通信装置，其特征在于，包括 如权利要求l所述的天线；以及放置在所述天线的所述导体接地板上的无线通信电路。
全文摘要
圆偏振天线包括导体接地板；第一和第二单极导体元件；以及配备在所述第一和第二连接点之一上的馈电点，其中所述天线的第一和第二部分被配置为关于经过所述第一和第二单极导体元件的开路端之间的直线对称，其中所述第一部分包括(1)包括所述第一单极导体元件，形成在所述直线的一侧的，所述导体接地板的第一半；以及(2)所述第一单极导体元件，并且其中所述第二部分包括(3)包括所述第二单极导体元件，形成在所述直线的另一侧的，所述导体接地板的第二半；以及(4)所述第二单极导体元件。
文档编号H01Q21/24GK101414708SQ20081016942
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月16日 优先权日2007年10月19日
发明者堤由佳子 申请人:株式会社东芝