CN101820101B

CN101820101B - 天线装置

Info

Publication number: CN101820101B
Application number: CN201010126155.1A
Authority: CN
Inventors: 下田秀昭; 柴田哲也; 铃木圭
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: US20100220030A1; US8279133B2; CN101820101A; JP4788791B2; JP2010206329A; EP2224540A1

Abstract

本发明涉及天线装置。天线装置设置有天线振子，该天线振子包括基体、形成在基体的上表面和侧表面上并具有大致U形的电感调整图案、形成在基体的上表面上并布置为面对电感调整图案的电容调整图案、以及设置在基体的底面上的第一和至第三端子电极。天线振子安装在接地图案的第一边和第二边之间，接地图案的第一边和第二边形成了所述天线安装区域的相对边。电感调整图案的一端连接到馈电线路，其另一端连接到接地图案的第一边，第三端子电极连接到接地图案的第二边。

Description

天线装置

技术领域

本发明涉及天线装置，更具体地涉及内置在诸如移动电话的小型便携式终端中的表面安装型天线装置。

背景技术

近些年，用于GPS(全球定位系统)或蓝牙的贴片天线(chip antenna)内置在诸如移动电话的小型便携式终端中。该类型的贴片天线要求尺寸小并且便于谐振频率调整和阻抗匹配。这是因为贴片天线的谐振频率和输入阻抗受到印刷电路板的结构、贴片天线周围安装的各种电子组件和壳体的影响。因此，必须针对各模型调整谐振频率和输入阻抗。

具体地说，由于以下原因，便于天线的输入阻抗调整是非常重要的。当输入阻抗与馈线侧阻抗不匹配时，天线的VSWR特性劣化并且天线不能发挥天线本来的性能。为了便于输入阻抗的匹配，日本专利申请特开平11-340726号公报公开了具有下面结构的天线装置。U形辐射导体、接地导体、馈线到接地短路导体分别形成在基板的上表面、底表面和侧表面上。通过调整馈线到接地短路导体的分支点而改变馈线到接地短路导体的电感值，由此调整天线的输入阻抗。

同时，日本专利申请特开2006-340368号公报公开了可以有效生成天线与接地导体之间的电磁场的天线装置。该天线装置具有三连接盘(trio-land)结构，在该结构中，由接地导体图案在三个侧面处围绕的区域中设置介电块(dielectric block)，接地导体的一侧通过介电块连接到接地导体的相对侧，经由介电块的底面处设置的输入盘(input pad)来提供电力。

但是，在日本专利申请特开平11-340726号公报中公开的常规天线装置中，在基体(base)的底面上形成接地导体，并且天线装置只设置有由介电材料制成的基体。因此，为了形成天线操作所需要的λ/4辐射导体，要求制备充分大的基体，甚至需要考虑介电材料的波长缩短效应。

在日本专利申请特开2006-340368号公报中公开的常规天线装置具有有效地在介电块与接地电极之间生成电磁场的三连接盘结构。但是，存在着对三连接盘结构之外的有效产生电磁场的新颖结构的需求。另外，在该天线装置中，通过调整输入盘与第一连接盘垫之间的距离来执行阻抗匹配。结果，存在着对可调整的阻抗范围的限制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种不具有诸如三连接盘结构的特殊结构的天线装置，其能够有效地在由介电材料制成的基体的表面上形成的导体图案和围绕导体图案的接地图案之间生成电磁场，便于谐振频率调整和输入阻抗调整，因此能够改善其天线特性。

为了解决上述问题，根据本发明的天线装置包括：天线振子(antennaelement)和其上安装天线振子的印刷电路板。天线振子包括：基体，其由介电材料制成并具有大致长方体的形状；电感调整图案，其形成在基体的上表面和侧表面上，并大致为U形；电容调整图案，其形成在基体的上表面上，并布置为隔着预定宽度的间隙面对电感调整图案；第一和第二端子电极，它们设置在基体的底面在纵向方向上的一端处；和第三端子电极，其设置在底面的在纵向方向上的另一端处。印刷电路板包括：绝缘基板；天线安装区域，其为大致矩形的绝缘区域，该绝缘区域设置在绝缘基板上，接触绝缘基板的长边的边缘；接地图案，其形成在绝缘基板的表面上，以限定天线安装区域的除了成为所述边缘的边之外的三个边；馈电线路，其沿着所述边缘被引入天线安装区域；第一至第三连接盘，其对应于第一至第三端子电极，并设置在天线安装区域中；和接地清除区域，其没有导体图案，并形成在位于天线安装区域正下方的绝缘基板的底面和内层上。天线振子安装在接地图案的第一边和第二边之间，该接地图案的第一边和第二边形成天线安装区域的相对边。电感调整图案的一端经由第一端子电极和第一连接盘连接到馈电线路，而电感调整图案的另一端经由第二端子电极和第二连接盘连接到接地图案的、馈电线路的引入侧上的、第一边。第三端子电极连接到接地图案的第二边。

根据本发明，使包括天线振子和形成在印刷电路板上的接地图案的整个印刷电路板充当天线，并使按照该方式安装的天线振子充当LC调整元件。具体地说，电感调整图案形成的回路在馈电线路处被折叠，并返回到同一位置处的接地图案。因此，可以有效地生成电感。利用该结构，无需制备阻抗匹配电路，并且电感和电容还可以彼此独立地调整。按照该方式，可以容易地调整天线谐振频率和输入阻抗。

在本发明中，电感调整图案包括：第一导体图案，其形成在基体的上表面上，并被定位为隔着间隙面对电容调整图案；第二导体图案，其形成在基体的与纵向方向垂直的第一侧表面上，其一端连接到第一导体图案，而另一端连接到第一端子电极；以及第三导体图案，其形成在基体的第一侧表面上，其一端连接到第一导体图案，而另一端接地。由第一至第三导体图案形成的回路形成电感，并且优选地通过改变回路的形状来调整该电感。在电感调整图案具有这样的结构的情况下，可以在谐振频率不较大地改变的情况下，简单地通过改变电感调整图案的形状，而容易地调整天线的输入阻抗。

在本发明中，电容调整图案包括：大致U形的电容调整图案，其沿着基体的上表面的三个边形成。电容调整图案与电感调整图案的第一导体图案之间的间隙形成电容，优选地通过改变电容调整图案的形状调整该电容。在电容调整图案具有上述结构的情况下，简单地通过改变电容调整图案的形状，而容易地改变天线的谐振频率。

在本发明中，天线安装区域的长边在与印刷电路板的纵向方向垂直的方向，并且天线安装区域的纵横比(水平对垂直的比)优选为1.5或更高。在天线安装区域的纵横比为1.5或更高的情况下，在印刷电路板的中央部分中流动的电路可以增加，并且可以使天线辐射效率更高。

在本发明中，天线安装区域优选布置在距印刷电路板的纵向方向上的中央±25％的范围内。根据本发明，在具有所谓接地清除型的天线安装结构的天线装置中，可以维持在印刷电路板上的接地面中流动的电流之间的均衡。因此，可以从包括天线振子的整个印刷电路板辐射电磁波，可以利用超小型天线来获得高辐射效率。

如上所述，本发明可以提供能够在由介电材料制成的基体的表面上形成的导体图案与围绕该导体图案的接地图案之间有效产生电磁场的天线，该天线便于谐振频率调整和输入阻抗匹配，因此，能够改善其天线特性。

附图说明

结合附图，参照下面对本发明的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得明了，在附图中：

图1是根据本发明第一实施方式的天线装置100的结构的示意立体图；

图2是天线振子10的展开图；

图3是一示意立体图，其示出缩短了电容调整图案12的边的长度或者第一和第二带状导体图案12a和12b的长度L0的状态；

图4是一示意立体图，其示出了在电感调整图案13的矩形导体图案13a中形成切口13d的状态；

图5A和图5B是其上安装有天线振子10的印刷电路板20的图案布局的示意平面图，具体地说，图5A示出了印刷电路板20的上表面20a的布局，而图5B示出了印刷电路板20的底面20b的布局；

图6是示出了天线安装区域23的优选形成位置的示意平面图；

图7是安装在印刷电路板20上的天线振子10的等效电路图；

图8A至8C是示出了为检查印刷电路板20上的电流分布所执行的仿真的结果的示意图；

图9是示出了在图8A至图8C中例示的各位置处布置天线安装区域23获得的辐射效率的曲线图；

图10是示出了天线安装区域的位置的示意平面图，用于解释当改变天线安装区域时测量的天线特性；

图11A和11B是示出了当改变印刷电路板上的天线安装区域的位置时的天线特性的测量结果的曲线图。具体地说，图11A是回波损耗(returnloss)的测量结果，而图11B是辐射效率的测量结果；以及

图12A和12B是示出了当改变天线安装区域的纵横比时的天线特性的测量结果的曲线图，具体地说，图12A是回波损耗的测量结果，而图12B是辐射效率的测量结果。

具体实施方式

下面将参照附图来详细地描述本发明的优选实施方式。

图1是根据本发明第一实施方式的天线装置100的结构的示意立体图。图2是天线振子10的展开图。

如图1所示，根据该实施方式的天线装置100包括天线振子10和该天线振子10安装在其上的印刷电路板20。天线振子10安装在设置在印刷电路板20的一个主要表面(上表面)上的天线安装区域23中。根据该实施方式的天线装置100不是只使用天线振子10执行天线操作，而是与印刷电路板20上的接地图案协作地执行天线操作。在该意义上，天线振子10可以是LC调整元件，用于调整包括印刷电路板20的整个天线装置的电感分量(L)和电容分量(C)。

天线振子10包括由介电材料制成的基体11和形成在基体11上的多个导体图案。基体11具有长方体形状，其纵向方向为Y方向。在基体11的表面中，上表面11a、底面11b以及两个侧表面11c和11d平行于Y方向。基体11的侧表面11e和11f垂直于Y方向。底面11b是相对于印刷电路板20的安装表面。设置为基准面的印刷电路板20的主表面限定了天线振子10的垂直方向。

不具体限制基体11的材料。这些材料的示例包括：Ba-Nd-Ti(相对介电常数80到120)，Nd-Al-Ca-Ti(相对介电常数43到46)，Li-Al-Sr-Ti(相对介电常数38到41)，Ba-Ti(相对介电常数34到36)，Ba-Mg-W(相对介电常数20到22)，Mg-Ca-Ti(相对介电常数19到21)，蓝宝石(相对介电常数9到10)，氧化铝陶瓷(相对介电常数9到10)，堇青石瓷(相对介电常数4到6)等。通过使用模具烧这些材料的粉末来制造基体11。

可以根据目标频率适当地选择介电材料。当相对介电常数ε_r较高时，可以获得较大的波长缩短效应并且可以使辐射导体更短。但在这种情况下，辐射效率劣化。因此，高的相对介电常数ε_r并不总是适当的，但对目标频率存在适当的相对介电常数。当目标频率例如是2.4GHz时，针对基体11优选地使用具有大约5到30的相对介电常数ε_r的材料。通过使用这样的材料，基体11可以制造得尺寸上较小同时保证足够的辐射效率。作为具有大约5到30的相对介电常数ε_r的材料，优选地使用例如Mg-Ca-Ti电介质陶瓷。作为Mg-Ca-Ti电介质陶瓷，特别优选地使用包含TiO₂、MgO、CaO、MnO和SiO₂的Mg-Ca-Ti电介质陶瓷。

如图2所示，天线振子10上的导体图案包括：形成在基体11的上表面11a上的电容调整图案12；跨越基体11的侧表面(第一侧表面)11e至上表面11a一体地形成的电感调整图案13；形成在基体11的底面11b上的端子电极14至16；和形成在基体11的侧表面11f上的接地导体17。至少电容调整图案12和电感调整图案13形成导体图案(天线特性调整图案)以调整天线特性。使用诸如丝网印刷或转印的技术通过施加导电胶并在预定温度条件下烘干导电胶而可以形成这些导体图案。导电胶可以是银、银-钯、银-铂、铜等。另选的是，导体图案可以通过电镀、溅射等形成。

电容调整图案12是形成在基体11的上表面11a上的大致U形的导体图案。电容调整图案12包括：沿着上表面11a的两个长边延伸的带状导体图案12a和12b；和沿着与侧表面11f共享的短边延伸的带状导体图案12c。带状导体图案12a和12b中的每一个的一端连接到带状导体图案12c的两端，带状导体图案12a和12b中的每一个的另一端是开放端。带状导体图案12a和12b的开放端延伸到基体11的Y方向端部。因此，静电电容调整图案12生成的电容可以最大化。但是，当不需要使电容最大化时，这些开放端可以比基体11的Y方向端部位于更内侧位置。

电感调整图案13包括：形成在基体11的上表面11a上的矩形导体图案(第一导体图案)13a；以及形成在基体11的侧表面11e上的两个平行的直线导体图案(第二和第三导体图案)13b和13c。这些导体图案形成了大致U形的导体图案。直线导体图案13b的一端连接到矩形导体图案13a的宽度方向的一端，直线导体图案13b的另一端连接到端子电极14。直线导体图案13c的一端连接到矩形导体图案13a的宽度方向的另一端，而直线导体图案13c的另一端连接到端子电极15。除了连接到第二和第三导体图案13b和13c的边，矩形导体图案13a三个边布置为隔着具有均匀宽度的间隙g面对大致U形的电容调整图案12。利用该结构，在电容调整图案12和矩形导体图案13a之间形成电容，因此，这两个图案可以电磁耦合。为了减小电容，应该缩短电容调整图案12的边的长度或第一和第二带状导体图案12a和12b的长度L0，如图3所示。

电感调整图案13形成了大致U形的回路，并形成具有该结构的电感。为了增加电感，应该使回路尺寸更大。为此，在矩形导体图案13a中形成切口13d，如图4所示。切口13d是设置在直线导体图案13b和13c之间的空间的扩展部分。利用该结构，大致U形的电感调整图案13的回路尺寸变得更大，因此可以使电感更大。

端子电极14至16形成在基体11的底面11b上。更具体地说，端子电极14和15形成在底面11b的Y方向上的一端处，而端子电极16形成在其另一端。沿着底面11b的整个宽度方向形成端子电极16，而在底面11b的宽度方向(X方向)上彼此相隔预定距离地形成端子电极14和15。即，当底面11b的宽度为W时，端子电极16的宽度是W，端子电极14和15的每一个的宽度小于W/2。在该实施方式中，在基体11的底面11b上不形成端子电极14至16之外的任何导体图案，并且基体11的底面11b的大部分是绝缘区域。

接地导体17形成在基体11的侧表面(第二侧表面)11f的整个表面上，并使其上端连接到电容调整图案12。利用该结构，电容调整图案12和接地导体17形成一体的导体图案，电容调整图案12经由接地导体17连接到端子电极16。

形成在基体11的各表面上的这些导体图案优选地形成为关于平行于基体11的侧表面11c和11d的平面双边对称。通过按照该方式形成这些导体图案，即使天线振子10围绕垂直于基体11的上表面和底面的轴(Z轴)旋转180度，天线振子10的导体图案结构从印刷电路板20的边缘来看时也大致与其不被旋转时的形状相同。因此，天线特性不随着天线振子10的定向而很大地改变，从而可以使天线设计更容易。

图5A和图5B是其上要安装天线振子10的印刷电路板20的图案布局的示意平面图。图5A示出了印刷电路板20的上表面20a的布局，而图5B示出了印刷电路板20的底面20b的布局。具体地说，图5B透明地示出从上表面20a侧观察时的底面20b的布局。

如图5A和图5B所示，印刷电路板20具有形成在绝缘基板21的上表面和底面上的导体图案。更具体地说，在印刷电路板20的上表面20a上设置大致矩形的天线安装区域23，该天线安装区域23具有在纵向方向(Y方向)上与印刷电路板20的边缘20e接触的一个边以及由接地图案22限定的另外3个边。天线安装区域23是排除接地图案22的矩形绝缘区域，并且在天线安装区域23中设置3个连接盘24至26。如果天线安装区域23布置在印刷电路板20的边缘20e上，从天线振子10观察时一半空间是不存在印刷电路板(接地图案)的自由空间。这可以改善天线装置100的辐射效率。

连接盘24至26连接到天线振子10的端子电极14至16，并具有与相应端子电极14至16的宽度相同的宽度。连接盘24连接到馈电线路27，而连接盘25和26连接到最近位置处的接地图案22。利用连接盘的该结构，天线振子10使Y方向上的天线安装区域23的两边上的接地图案部分之间的短路，并充当整个接地图案22的LC调整元件。

接地清除区域28为在平面图中与上表面20a上的天线安装区域23具有大致相同形状的绝缘区域，接地清除区域28设置在印刷电路板20的底面20b上。由于在底面20b上的接地清除区域28上未安装任何组件，因此在接地清除区域28中未形成诸如连接盘的任何导体图案。如果印刷电路板20是多层板，则必须不仅在底面20b上而且在内层中形成这样的接地清除区域28。换言之，不存在接地图案的绝缘区域需要扩展到天线安装区域23的正下方。这样的安装结构被称为“接地清除型”，而具有覆盖天线安装区域23的正下方区域的接地图案的结构被称为“地上型(on-ground type)”。

天线振子10安装在天线安装区域23中，天线安装区域23比贴片天线宽，通过部分地去除印刷电路板20上存在的接地图案22而形成。在接地清除型的情况下，在天线振子10的下方什么都不安装，所以要保证大的基板区域。但是，由于根本不存在接地面，因而可以降低天线(基体)的高度。另一方面，在地上型的情况下，在安装面上和在安装面的下方存在的区域上存在接地面。尽管天线振子的高度大于接地清除型的情况下的高度，但多层板的底面可以用作组件安装区域，而多层板的上表面作为天线安装面，内层作为接地图案层。

天线安装区域23是在垂直于印刷电路板20的纵向方向的方向(X方向)上延伸的矩形区域。其中Wa表示天线安装区域23的各长边的长度，而Wb表示天线安装区域23的各短边的长度，优选满足下面的关系：Wa/Wb≥1.5。更具体地说，其中短边的长度Wb为3毫米，长边的长度Wa优选地为4.5毫米或更大。通过将天线安装区域23的纵横比设置为1.5或更高，可以增加在印刷电路板20的中央部分中流动的电流。因此，可以使天线的辐射效率更高，更具体地说，可以保证50％或更高的辐射效率。

图6是示出了天线安装区域23的优选形成位置的示意平面图。

如图6所示，天线安装区域23与印刷电路板20的在纵向方向(Y方向)延伸的边缘20e接触。在该情况下，天线安装区域23设置距印刷电路板20的纵向方向上的中点(基准点)P±25％的范围内。天线安装区域23的基准点也可是印刷电路板20的短边的中点。按照该方式，当天线安装区域23设置在距印刷电路板20的其纵向方向上的中点(基准点)P±25％的范围内时，当从天线安装区域23观察时，可以保持印刷电路板20在其纵向方向上的两个边上的区域中流动的电流之间的均衡。因此，可以使辐射效率更高，更具体地说，可以保证50％或更高的辐射效率。

如图1所示，当天线振子10安装在印刷电路板20时，从电感调整图案13分支的直线导体图案13b的一端经由连接盘24连接到馈电线路27，而直线导体图案13c的一端经由连接盘25连接到接地图案22。接地导体17的下端经由连接盘26连接到接地图案22。结果，天线振子10安装在印刷电路板20上，使限定天线安装区域23的两个相对边23a和23b的接地图案的一个部分和另一部分之间短路。

从馈电线路27向连接到馈电线路27的电感调整图案13供应馈电电流I1。馈电电流I1接着经由电感调整图案13流入接地图案22。由于从馈电线路27延伸的回路上的电感调整图案13连接到与馈电线路27在相同方向延伸的接地图案22，可以有效地生成电感。另外，由于电感调整图案13的矩形导体图案13a经由间隙g电容性地耦合到电容调整图案12，随着馈电电流I1变化的介电电流I2流入电容调整图案12。介电电流I2接着经由接地导体17流入印刷电路板20上的接地图案22，并作为来自整个接地图案的电磁波被辐射。

下面，详细地描述通过使用印刷电路板20上的整个接地图案来形成电磁场的原因。

在蓝牙天线的情况下，例如谐振频率f为2.43GHz(谐振波长λ＝12.35厘米)，并且需要的带宽BW为3.5％。在通过使用2.0mm×1.2mm×1.0mm的基体而构成具有2毫米天线长度L的蓝牙天线的情况下，天线长度L的波长比(a)满足a＝2πL/λ＝0.1023。在辐射效率(η)为0.5(η＝0.5，辐射效率为50％)的情况下，Q因子(Q)满足Q＝η(1+3a²)/a³(1+a²)＝476.8365。另外，在VSWR(S)为2(S＝2)的情况下，带宽(BW)被计算为

并且BW＝0.1％。即，当蓝牙天线的长度为2(L＝2)时，天线不能满足带宽3.5％。

如上所述，天线长度L小于λ/2π的非常小的贴片天线理论上不能获得比单天线振子利用上述公式所获得的天线特性更好的天线特性。因此，对于非常小的贴片天线十分重要的是允许整个接地图案22有效充当天线，利用流入印刷电路板20上的接地图案22的电流。

图7是安装在印刷电路板20上的天线振子10的等效电路图。

如图7所示，天线振子10是插入馈电线路与地之间的LC并联电路。电容C1主要由电容调整图案22与电感调整图案13的矩形导体图案之间的间隙g形成的，电感L1是通过电感调整图案13的回路形成。在该等效电路中，天线的谐振频率可以通过调整电容C1而改变。当间隙宽度变小时，电容C1变大，而谐振频率变低。当间隙宽度变大时，电容C1变小，而谐振频率变高。此外，天线装置100的输入阻抗可以通过调整电感L1来改变，而不改变谐振频率。当电感图案13的回路尺寸变大时，电感L1变大，而输入阻抗也变大。当电感图案13的回路尺寸变小时，电感L1变小，而输入阻抗也变小。

图8A至8C是示出了为检查印刷电路板20上的电流分布所执行的仿真的结果的图案图。图8A示出了天线安装区域23位于基准点P(0％)处(实例X1)的情况下获得的结果，图8B示出了天线安装区域23位于-25％的位置处(实例X2)的情况下获得的结果，而图8C示出了天线安装区域23位于印刷电路板20的短边的中点处(实例X3)的情况下获得的结果。待通过仿真评价的印刷电路板20具有形成在除天线安装区域23之外的整个基板表面上的接地图案。图中的箭头指示电流流动的方向，箭头的色调指示电流的强度，较黑的箭头指示较大的电流，较浅的箭头指示较小的电流。

如图8A所示，当天线安装区域23位于基准点P处时，印刷电路板20上的电流分布表明，从天线安装区域23看，沿印刷电路板20的纵向方向的右侧区域和左侧区域中流动的电流之间保持均衡。因此，可以从包括天线振子10的整个印刷电路板更有效地辐射电磁波。

另一方面，如图8B所示，当天线安装区域23位于-25％的位置处时，印刷电路板20上的电流分布表明，印刷电路板20的包括天线安装区域23的左半部分中的电流分布与其余的右半部分中的电流分布有很大不同。左半部分中的电流强度较高而在右半部分中较低。由于从天线安装区域23看，沿印刷电路板20的纵向方向的右侧区域中流动的电流和左侧区域中流动的电流之间未保持均衡，可容易地预测到电磁波辐射效率降低。

此外，如图8C所示，当天线安装区域23接触印刷电路板20的短边并位于短边的中点处时，从天线安装区域23看，电流分布在右侧区域与左侧区域之间保持均衡。但是，远离天线安装区域23的区域中流动的电流的强度很低。因此，很难有效地从整个基板辐射电磁波，该辐射效率被认为低于在图8A中例示的情况下获得的辐射效率。

图9是示出了通过分别在图8A至图8C中例示的各位置处布置天线安装区域23而获得的辐射效率的曲线图。

如图9所示，在天线安装区域23位于图8A所示的位置处的实例X1的情况下，天线的辐射效率最高。例如，在接近2.43GHz的频率时辐射效率为大约0.8。在天线安装区域23位于图8C所示的位置处的实例X3的情况下，辐射效率为第二高，大约0.73。在天线安装区域23位于图8B所示的位置处的实例X2的情况下，辐射效率最低。

如上所述，在根据该实施方式的天线装置100中，天线振子10布置在天线安装区域23内，该天线安装区域23是印刷电路板20的安装面的一侧上的接地清除区域，并且在天线振子10正下方不存在接地图案。利用该结构，包括天线振子10的整个印刷电路板20可以充当天线。具体地说，有效地在由介电材料制成的基体11的表面上形成的导体图案和围绕该导体图案的接地图案之间产生电磁场，因此，可以改善天线特性。为了使整个印刷电路板充当天线，调整谐振频率和输入阻抗是很重要的。但在该实施方式中，通过改变天线振子10上的电容调整图案12和电感调整图案13的形状而可以容易和独立地执行这样的调整。

根据该实施方式，天线安装区域23形成有长的矩形区域，该区域在垂直于印刷电路板20的纵向方向的方向上延伸，并且天线安装区域23的纵横比为1.5或更高。因此，可以增加印刷电路板20的中央区域中流动的电流，并可以保证50％或更高的辐射效率。

此外，根据该实施方式，天线安装区域23与沿着印刷电路板20的纵向方向(Y方向)延伸的边缘20e接触，并布置在距印刷电路板20纵向方向上的中央点(基准点)P±25％的范围内。因此，可以更有效地在由介电材料制成的基体的表面上形成的导体图案和围绕该导体图案的接地图案之间产生电磁场，因此，可以进一步改善天线特性。

此外，根据该实施方式，采用了接地清除型的天线安装结构。利用该结构，即使减小基体11的高度，辐射效率也不会如地上型的情况下那样地变低。因此，可以降低天线体的高度。

参照具体实施方式这样示出和描述了本发明，但是应该注意，本发明决不限于描述的结构的细节，而是在不脱离所附权利要求的范围的情况下可以进行改变和变型。

例如，基体11可以具有大致长方体形状，尽管上述实施方式中使用长方体的基体11。只要在基体的各表面上形成上述导体图案，基体11的角部可以切掉，或者基体11可以是局部中空的。另外，印刷电路板20例如可以不是完全矩形的平板，而可以具有在边缘或角上形成的切口。

实施例

(实施例1)

改变天线安装区域在印刷电路板上的位置，并同时测量天线特性。印刷电路板的尺寸是80mm×37mm×1mm，天线安装区域的尺寸是3.0mm×4.5mm，天线振子的贴片尺寸是2.0mm×1.2mm×1.0mm。如图10所示，实例S1具有位于距电路板的基准点50％的位置处或位于电路板的角部处的天线安装区域。实例S2具有位于电路板的基准点(0％)处的天线安装区域，实例S3具有位于距电路板的基准点25％的位置处或位于电路板的基准点与角部之间的中点处的天线安装区域，实例S4具有位于距电路板的基准点37.5％的位置处或位于实例S1的天线安装区域与实例S3的天线安装区域之间的中点处的天线安装区域。天线振子的基体的相对介电常数ε_r为37，并可以调整天线振子上的导体图案以使得实例S1至S4中每一个的谐振频率成为2.43GHz，而输入阻抗成为50Ω。此后，利用网络分析器通过信号线施加2.3GHz至2.6GHz之间的信号，并测量天线装置的回波损耗(return loss)和辐射效率。图11A和11B示出了测量结果。

如图11A所示，实例S1至S4中每一个的回波损耗在2.43GHz左右的频率处成为最小。具体地说，实例S2具有最小的回波损耗，其余按顺序是实例S3、实例S4和实例S1。另外，曲线图示出了：只有实例S2未被包括在由边界线“spec”限定的区域中，该边界线确定是否满足了希望频带中的回波损耗为-6dB或更小的要求。该曲线图还示出，实例S3刚刚满足该要求。

如图11B所示，实例S1至S4中每一个的辐射效率在2.43GHz左右的频率处成为最高。具体地说，实例S2具有最高的辐射效率，其余按顺序是实例S3、实例S4和实例S1。另外，曲线图示出了：只有实例S2未被包括在由边界线“spec”限定的区域中，该边界线确定是否满足希望频带中的辐射效率为-3dB(50％)或更高的要求。该曲线图还示出，实例S3刚刚满足该要求。

(示例2)

改变天线安装区域的纵横比并同时测量天线特性。印刷电路板的尺寸是80mm×37mm×1mm，并且天线安装区域位于印刷电路板的纵向方向上的基准点(0％)处。天线安装区域的尺寸(Wa×Wb，图5A中示出)在实例S5中是3mm×5mm，在实例S6中是3mm×4.5mm，在实例S7中是3mm×4mm。天线振子的贴片尺寸是2.0mm×1.2mm×1.0mm，而天线振子的基体的相对介电常数ε_r为37。调整天线振子上的导体图案，以使得实例S5至S7中每一个的谐振频率成为2.43GHz，而输入阻抗成为50Ω。此后，利用网络分析器通过信号线施加2.3GHz至2.6GHz之间的信号，并测量天线装置的回波损耗和辐射效率。图12A和12B示出了测量结果。

如图12A所示，实例S5至S7每一个的回波损耗在2.43GHz左右的频率处成为最小。具体地说，实例S5具有最小的回波损耗，其余按顺序是实例S6和实例S7。另外，曲线图示出：实例S5和实例S6未被包括在由边界线“spec”限定的区域中，该边界线确定是否满足在希望频带中回波损耗为-6dB或更小的要求。该曲线图还示出，实例S7不能满足该要求。

如图12B所示，实例S5至S7每一个的辐射效率在2.43GHz左右的频率处成为最高。具体地说，实例S5具有最高的辐射效率，其余按顺序是实例S6和实例S7。另外，曲线图示出，实例S5和实例S6未被包括在由边界线“spec”限定的区域中，该边界线确定是否满足在希望频带中辐射效率为-3dB(50％)或更高的要求。该曲线图还示出，实例S7不能满足该要求。

Claims

1.一种天线装置，该天线装置包括：

天线振子；以及

安装了所述天线振子的印刷电路板，其中

所述天线振子包括：

基体，其由介电材料制成并具有大致长方体的形状；

电感调整图案，其形成在所述基体的上表面和侧表面上，并且大致为U形；

电容调整图案，其形成在所述基体的所述上表面上，并被布置为隔着预定宽度的间隙面对所述电感调整图案；

第一端子电极和第二端子电极，它们设置在所述基体的底面的纵向方向上的一端处；和

第三端子电极，其设置在所述底面的所述纵向方向上的另一端处，

所述印刷电路板包括：

绝缘基板；

天线安装区域，其为大致矩形的绝缘区域，限定在所述绝缘基板的表面上，接触所述绝缘基板的长边的边缘，所述天线安装区域具有彼此面对的第一短边和第二短边以及彼此面对的第一长边和第二长边，所述天线安装区域的所述第一短边与所述绝缘基板的长边的边缘重合；

接地图案，其形成在所述绝缘基板的所述表面上，以限定所述天线安装区域的所述第一长边、所述第二长边和所述第二短边；

馈电线路，其沿着所述边缘从所述天线安装区域的所述第一长边被引入所述天线安装区域；

第一连接盘至第三连接盘，它们分别对应于所述第一端子电极至第三端子电极，并设置在所述天线安装区域中；和

接地清除区域，其没有导体图案，并形成在所述绝缘基板的位于所述天线安装区域正下方的底面和内层上，

所述天线振子安装在所述接地图案的限定所述天线安装区域的所述第一长边的第一边与所述接地图案的限定所述天线安装区域的所述第二长边的第二边之间，以使得所述天线振子的沿所述天线振子的纵向方向的一端面对所述天线安装区域的所述第一长边，并且使得所述天线振子的沿所述天线振子的纵向方向的另一端面对所述天线安装区域的所述第二长边，

所述电感调整图案的一端经由所述第一端子电极和所述第一连接盘连接到所述馈电线路，

所述电感调整图案的另一端经由所述第二端子电极和所述第二连接盘连接到所述接地图案的所述第一边，以及

所述电容调整图案经由所述第三端子电极和所述第三连接盘连接到所述接地图案的所述第二边。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其中

所述电感调整图案包括：

第一导体图案，其形成在所述基体的所述上表面上，并布置为隔着间隙面对所述电容调整图案；

第二导体图案，其形成在所述基体的与所述纵向方向垂直的第一侧表面上，其一端连接到所述第一导体图案，而另一端连接到所述第一端子电极；以及

第三导体图案，其形成在所述基体的所述第一侧表面上，其一端连接到所述第一导体图案，而另一端接地，

由所述第一导体图案至第三导体图案形成的回路形成电感，并且通过改变所述回路的形状来调整所述电感。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其中，所述第二导体图案和所述第三导体图案彼此平行。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其中，所述第一导体图案具有切口，该切口是设置在所述第二导体图案和所述第三导体图案之间的空间的延伸部分。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的天线装置，其中

所述电容调整图案包括大致U形的导体图案，所述大致U形的导体图案沿着所述基体的所述上表面的三个边形成，

所述电容调整图案与所述电感调整图案的所述第一导体图案之间的所述间隙形成电容，并且

通过改变所述电容调整图案的形状可调整所述电容。

6.根据权利要求5所述的天线装置，其中

所述电容调整图案包括两个带状导体图案，该两个带状导体图案平行于所述基体的所述上表面的长边，并且

所述带状导体图案的开放端延伸到所述基体的所述纵向的端部。

7.根据权利要求5所述的天线装置，其中

所述带状导体图案的开放端位于比所述基体的所述纵向的端部更内侧的位置。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其中

所述天线安装区域的长边的方向垂直于所述印刷电路板的纵向方向，并且所述天线安装区域的纵横比为1.5或更高。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其中

所述天线安装区域被布置在距所述印刷电路板的所述纵向方向上的中央±25%的范围内。