专利名称：天线的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在衬底上至少具备两个放射元件的多频带天线，例如涉及一种配 置在移动体无线通信终端的壳体内的天线。
背景技术：
专利文献1 4公开了用在如移动电话终端的移动体无线通信终端中的天线。专 利文献1的天线是双供电多频带天线。图1是表示专利文献1的天线装置的构成的图。第 一天线元件11被设置在基板1上的第一供电点13进行供电，并且在第一短路点14被基板 1的接地电路短路而接地。第二天线元件12被设置在基板1上的第二供电点15进行供电， 并且在第二短路点16被基板1的接地电路短路而接地。第一短路点14和第二短路点16 设置在被夹在第一供电点13和第二供电点15之间的位置处。第一天线元件(放射元件)11以λ/4模式工作，第二天线元件(放射元件)12以 λ /2模式工作。λ /2模式的放射元件是在中途被折叠的形状，在供电点的附近配置有接地
点ο专利文献2、专利文献3的天线是双供电多频带天线，两个放射元件共用接地点。 供电方法均是电容供电。专利文献4的天线是单供电多频带天线，接地点配置在供电点附近。供电方法是 直接供电。专利文献1日本特开2009-33742号公报专利文献2日本特表2007-524310号公报专利文献3日本特开2006-67259号公报专利文献4日本特开平9-153734号公报专利文献1中记载了通过在两个放射元件的供电点之间配置两个放射元件的接 地点来改善隔离性(isolation)，但是搭载(安装)在电路基板上时，端子电极数共计为四 个(两个供电点，两个接地点)，这成为成本上升和可靠性降低的主要原因。另外，在专利文 献1中并没有涉及天线效率，但是若一般构成为折叠λ/2模式的电极图案的结构并且在供 电点附近设置接地点，则由于环路直径变小而引起放射电阻降低，因此天线效率会劣化。在专利文献2、3中，结构上看上去似乎是两个放射元件以λ/4模式进行工作。此 外，并没有记载有关λ/2模式的动作，也没有表示基于与λ/2模式组合带来的效果。此外，在专利文献2、3所示的天线结构中，若将供电方法变更为如专利文献4那样 的直接供电，则可预想到不能充分地确保两个放射端子间的隔离性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种天线效率高且两个放射元件间的隔离性好的天 线。为了解决所述课题，本发明的天线构成为如下结构。
(1) 一种在衬底上包括第一放射元件和第二放射元件的天线，第一放射元件其第 一端部被开路，第二端部连接在接地点上，并以第一通信频带的约1/4波长模式进行谐振； 该天线包括供电线，其连接第一放射元件的第一端部和第二端部间的规定位置与第一供电 点之间；第二放射元件其第一端部是第二供电点，第二端部连接在所述接地点上，并以第二 通信频带的约1/2波长模式进行谐振；所述接地点至第二供电点的距离比所述接地点至第 一供电点的距离长。根据该结构，由于共用第一、第二放射元件的接地点，因此能够减少端子电极数， 并能够有助于降低成本。通过将第二放射元件作为前端短路元件来以1/2 λ模式使用，并且使接地点远离 第二供电点，从而环路直径变大引起放射电阻变大，因此能够提高天线效率。(2)第一放射元件的谐振频率f 1和第二放射元件的谐振频率f2满足0. 37 < fl/ f2 < 0. 96的关系。在上述范围内，由于第一、第二各个放射元件进行谐振时相互对方侧的放射元件 处于很难被激励的状态，因此能够提高隔离特性。(发明效果)根据本发明，由于应与作为安装地的电路基板上的电极导通的端子电极数少，因 此能够实现低成本。此外，由于第二放射元件的环路直径变大而引起放射电阻变大，因此可 提高天线效率。并且能够确保两个放射元件间的隔离性。
图1是表示专利文献1的天线装置的图。图2(A)和图2(B)是天线101的立体图。图3(A)和图3(B)是天线101的等效电路图。图4(A)是天线101的第一放射元件谐振时的电场强度分布图，图4(B)是天线101 的第二放射元件谐振时的电场强度分布图。图5是表示隔离特性的实测结果。图6是表示改变了第一通信频带的中心频率f 1与第二通信频带的中心频率f2之 比(fl/f2)时的隔离特性的图。图7㈧和图7(B)是第2实施方式的天线102的立体图。图中F1_供电线；FCl-第一供电电路；FC2-第二供电电路；FPl-第一供电端子电 极；FP2-第二供电端子电极；GND-接地电极；GP-接地端子电极；MC-匹配电路；Rll、R12、 R13、R14、R15-第一放射元件用导体图案；R21、R22、R23_第二放射元件用导体图案；20-电 介质衬底；30-电路基板；101-天线；102-天线。
具体实施例方式(第1实施方式)参照图2 图6，说明第1实施方式的天线101。图2(A)和图2(B)都是天线101的立体图。图2 (A)是从斜前方观察安装了天线 101的电路基板30的一个角部的立体图。图2(B)是从电路基板30的斜后方观察所述电路基板30的角部的立体图。天线101由长方体形状的电介质衬底(电介质块)20和形成在该电介质衬底的外 面的规定图案的导体构成。即，在电介质衬底20的下表面(对电路基板30的安装面)上 分别形成有第一供电端子电极FP1、第二供电端子电极FP2、以及接地端子电极GP。第一供 电端子电极FPl对应于“第一供电点”，第二供电端子电极FP2对应于“第二供电点”，接地 端子电极GP对应于“接地点”。电介质衬底20的正面形成有从接地端子电极GP延伸的导体图案R11。电介质衬 底20的上表面上形成有从导体图案Rll连续的导体图案R12。电介质衬底20的后方的面 上形成有从导体图案R12连续的导体图案R13。由这些导体图案R11、R12、R13构成第一放 射元件。电介质衬底20的正面形成有从第一供电端子电极FPl延伸并与导体图案Rll的 一部分连接的供电线F 1。电介质衬底20的正面形成有从第二供电端子电极FP2延伸的导体图案R21。电介 质衬底20的上表面上形成有从导体图案R21连续的导体图案R22。电介质衬底20的正面 形成有从导体图案R22连续且与接地端子电极GP连接的导体图案R23。由这些导体图案 R21、R22、R23构成第二放射元件。将天线101安装在电路基板30的接地电极形成区域的上表面。图3(A)和图3(B)是所述天线101的等效电路图。图3 (A)中的各符号对应于图 2(A)和图2(B)中所示的各符号。第一供电端子电极FPl连接对第一通信频带进行处理的第一供电电路FCl。第二 供电端子电极FP2连接处理第二通信频带的第二供电电路FC2。并且，接地端子电极GP连 接电路基板30的接地电极。来自第一供电电路FCl的供电电压经由供电线Fl被施加在所述第一放射元件的 规定位置上。由导体图案Rll、R12、R13构成的第一放射元件构成为其第一端部被开路且第二 端部被接地的结构，从而第一放射元件以第一通信频带的约1/4波长模式进行谐振。此外，由导体图案R21、R22、R23构成的第二放射元件的第一端部经由第二供电端 子电极FP2连接在匹配电路MC及第二供电电路FC2上。第二放射元件的第二端部经由接 地端子电极GP被接地。因此，第二放射元件以第二通信频带的约1/2波长模式进行谐振。所述匹配电路MC取得由导体图案R21、R22、R23构成的第二放射元件和第二供电 电路FC2之间的阻抗匹配。根据如以上所述的构成，由于共用第一、第二放射元件的接地端子电极GP，因此能 够以少量的端子电极数来实现。因此，能够降低成本，并且也能够期待耐腐蚀性等可抗性的提尚。图3(B)是所述天线101的另一等效电路图。在图3(B)中，符号GND是电路基板 上的接地电极。由于将由导体图案R21、R22、R23构成的第二放射元件配置在电路基板的接 地电极上，因此在图3(B)中，如虚线所示，产生以电路基板30的接地电极GND为镜面的地 面影像(ground plane image) 0图中的箭头表示某一半周期下的电流的方向。由此，通过产生以电路基板30的接地电极GND为镜面的地面影像(ground planeimage)，第二放射元件作为环路面积较大的单波长放射元件而起作用。由导体图案R21、R22、R23构成的第二放射元件没有构成为折叠结构。并且，将接 地端子电极GP至第二供电端子电极FP2的距离配置得比所述接地端子电极GP至第一供电 端子电极FPl的距离长。因此，即使使用有限大小的电介质衬底20，也能够构成所述环路 面积较大的第二放射元件。因此，第二放射元件的放射电阻变大，从而能够得到高的天线效 率。一般，在以λ/2模式工作的环路天线中，如以下式所表示的那样，环路面积越大， 则放射电阻就越大。这里，若将放射元件的形状设为圆形的环路、环路的外形半径设为R、导体宽度设 为r、在环路中流动的电流设为I，则用m = I π R2表示磁矩。若将空间的特性阻抗设为Zo (120 π [ Ω ])、波数设为Ko (Ko = 2 π / λ [rad/m])、波 长设为λ，则对于放射电阻Rr而言，以下关系成立Rr = (ΖοΚο4/6 π ) (m/2I)2= (ΖοΚο4/24) π R4。因此，第二放射元件不取折叠结构，而是使接地点的位置远离供电点来越加地争 取较大的环路面积，则第二放射元件的放射电阻就会更大，从而能够得到高的天线效率。图4(A)是所述天线101的第一放射元件谐振时的电场强度分布图，图4(B)是所 述天线101的第二放射元件谐振时的电场强度分布图。图4(C)是所述天线101的第一放 射元件谐振时的电流强度分布图，图4(D)是所述天线101的第二放射元件谐振时的电流强 度分布图。都是与图2(A)所示的方向相同方向的立体图。这里，将第一通信频带的中心频率fl设为3600MHz、第二通信频带的中心频率f2 设为5500MHz (fl/f2 = 0. 65)，并通过电磁场仿真求出。根据图4㈧和图4(C)可知，第一放射元件谐振时，第二放射元件上的电磁场强度 较小，即第二放射元件处于很难被激励的状态。同样，根据图4(B)和图4(D)可知，第二放射 元件谐振时，第一放射元件上的电磁场强度较小，即第一放射元件处于很难被激励的状态。 由此可知，第一放射元件和第二放射元件之间的隔离性好。第一通信频带的中心频率fl和第二通信频带的中心频率f2之间的关系在0. 37 < fl/f2 < 0. 96的范围内，第二放射元件的例如以5GHz谐振时，第一放射元件成为所述频 率f2的1/4波长以上且3/4波长以下的前端开路线路。前端开路的放射元件由于相对于1/2波长而言，将开路端的相反侧的连接点看作 高阻抗，因此通过使第一通信频带的中心频率fl和第二通信频带的中心频率f2之间的关 系处于所述的范围内，第一放射元件处于很难以所述频率f2激励的状态。此外，第一放射元件例如以2. 5GHz谐振时，第二放射元件成为所述频率fl的1/2 波长以下的两端短路线路。前端短路的放射元件由于相对于1/4波长而言，将短路端的相反侧的连接点看作 高阻抗，因此通过使第一通信频带的中心频率fl和第二通信频带的中心频率f2之间的关 系处于所述的范围内，第二放射元件处于很难以所述频率fl激励的状态。因此，通过使第一通信频带的中心频率fl和第二通信频带的中心频率f2之间的 关系处于所述的范围内，能够提高第一放射元件与第二放射元件之间的隔离性。
图5是表示所述隔离特性的实测结果的图。在图5中，曲线Sll(Rl)是第一放射 元件的回波损耗，曲线S22(R2)是第二放射元件的回波损耗，曲线S21(R1比R2)是第一放 射元件与第二放射元件之间的透过量。曲线S Il(Rl)和曲线S22 (R2)的纵轴每一刻度是5dB，曲线S21 (Rl比R2)的纵轴 每一刻度是IOdB。横轴表示频率2GHz至6GHz的频率范围。由此，第一放射元件和第二放射元件之间的隔离性确保在15dB以上。作为多频带 天线的特性，该值足以充分。图6是表示改变了所述频率fl与f2之比(fl/f2)时的隔离特性的图。菱形表示 低侧的谐振频率Π下的隔离性，方形表示高侧的谐振频率f2下的隔离性。一般，期望隔离性最低能够确保IOdB以上。由图6可知，处于0. 37 < fl/f2 < 0. 96 的范围内时，可确保IOdB以上的隔离性。(第2实施方式)图7㈧和图7(B)是第2实施方式的天线102的立体图。图7㈧是从前方观察 安装了天线102的电路基板30的一个角部的立体图。图7(B)是从电路基板30的后方观 察所述电路基板30的角度的立体图。天线102由长方体形状的电介质衬底(电介质块)20和形成在该电介质衬底的外 面的规定图案的导体构成。与第1实施方式中图2(A)、图2(B)所示的天线的不同点在于第 一放射元件用的导体图案。电介质衬底20的正面形成有从接地端子电极GP延伸的导体图案R11。电介质衬 底20的上表面上形成有从导体图案Rll连续的导体图案R12。电介质衬底20的后方的面 上形成有从导体图案R12连续的导体图案R13。电介质衬底20的上表面上形成有从导体 图案R3连续的曲柄形状的导体图案R14。电介质衬底20的后方的面上形成有从导体图案 R14连续的导体图案R15。由这些导体图案R11、R12、R13、R14、R15构成第一放射元件。其 他的构成与图2所示的天线101相同。由此，第2实施方式中，在第一放射元件用的导体图案的一部分中设有迂回成曲 柄状的导体图案R14。该曲柄状的导体图案是为了将第一放射元件的谐振频率设为规定的 频率而设置的。
权利要求
一种天线，其在衬底上包括第一放射元件和第二放射元件，其中，第一放射元件其第一端部被开路，第二端部连接在接地点上，并在第一通信频带下以大致1/4波长模式进行谐振，该天线包括供电线，该供电线连接第一放射元件的第一端部和第二端部间的规定位置与第一供电点之间，第二放射元件其第一端部是第二供电点，第二端部连接在所述接地点上，并在第二通信频带下以大致1/2波长模式进行谐振，所述接地点至第二供电点的距离比所述接地点至第一供电点的距离长。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，第一放射元件的谐振频率fl和第二放射元件的谐振频率f2满足0. 37 < fl/f2 < 0. 96 的关系。
全文摘要
本发明提供一种天线。电介质衬底(20)的下表面分别形成有第一供电端子电极FP1、第二供电端子电极FP。电介质衬底(20)的其他面上形成有从接地端子电极GP延伸的导体图案(R11)、从导体图案(R11)连续的导体图案(R12)、从导体图案(R12)连续的导体图案(R13)。由这些导体图案(R11)、(R12)、(R13)构成第一放射电极。此外，形成有从第二供电端子电极FP2延伸的导体图案(R21)、从导体图案(R21)连续的导体图案(R22)、从导体图案(R22)连续且与接地端子电极GP相连的导体图案(R23)。由这些导体图案(R21)、(R22)、(R23)构成第二放射电极。因此，能够得到天线效率高且两个放射元件间的隔离性好的天线。
文档编号H01Q1/38GK101958458SQ20101022891
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月9日 优先权日2009年7月14日
发明者向井刚, 尾仲健吾, 栉比裕一, 渡边宗久, 石原尚 申请人:株式会社村田制作所