CN101971419B - 无线通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的无线通信装置，其插入电子设备的扩展槽，具备：印刷基板，其具有长方形的形状，在一条短边设有与所述扩展槽连接的连接端子；天线元件，其在与所述印刷基板上正交的方向上延伸出去，同时设置于所述印刷基板的另一条短边附近，具有大致1/4λ电长度；和辐射线，其以配设有所述天线元件的位置为端点，延伸设置于所述印刷基板上。

Description

无线通信装置
技术领域
本发明涉及一种无线通信装置。
本申请针对2008年3月28日提出申请的日本国专利申请第2008-087981号主张优先权，并在此处引用其内容。
背景技术
在框体内内置天线，并装在个人计算机等的扩展槽中使用的PC卡作为无线通信装置被实用化。该天线内置型的PC卡，以将具备可动式的外部天线的PC卡更加小型化为目的而开发。该PC卡通过取代在框体外部配备外部天线，而在框体内安装内置天线来实现小型化。作为这样的与天线内置型的PC卡相关的技术，在下述专利文献1中公开了即使内置于均匀厚度的PC卡等中，也可以得到希望的垂直偏振波分量，而且可以将VSWR频段变宽的小型天线(倒F天线)以及内置该小型天线的PC卡。
小型天线是由基板和安装于基板上的由树脂构成的芯片部件构成。基板包括：形成于基板的背面的接地导体、形成于基板的主面上的第1短路用导体布线、以及将它们连接的通孔(Through hole)。芯片部件包括：第2短路用导体布线、辐射用导体、短路用导体、和供电用导体布线。第2短路用导体布线形成于芯片部件的下表面上，并与基板上的第1短路用导体布线相对。辐射用导体形成于芯片部件的上表面。短路用导体形成于芯片部件的端面，并连接第2短路用导体布线与辐射用导体。供电用导体布线形成于芯片部件的侧面，并与辐射用导体连接。
专利文献1：JP特开2003-133874号公报
在上述PC卡型无线通信装置中，由与印刷基板水平地形成的接地图案将辐射电波在水平方向拉长，因此电波的水平偏振波分量一定变强。特别是，使用了内置天线的PC卡型无线通信装置与具备可动式的外部天线的装置相比电波的垂直偏振波分量的强度变弱。在上述专利文献1中，公开了可以得到希望的垂直偏振波分量的天线内置型的PC卡。然而，即使使用该PC卡，与具备可动式的外部天线的PC卡相比，垂直偏振波分量的强度也相对变弱。
因为PC卡型无线通信装置主要收发垂直偏振波的电波，所以本来需要增强垂直偏振波分量的强度。但是，在使用了上述内置天线的PC卡型无线通信装置中，为了小型化，垂直偏振波分量的强度有变弱的倾向。然而，作为PC卡型无线通信装置，为了实现稳定的无线品质，需要在使用内置天线的同时更增强垂直偏振波分量的强度。
发明内容
本发明鉴于上述情况而作，目的是提供一种无线通信装置，是使用了内置天线的PC卡型无线通信装置，其可以比以往更增强电波的垂直偏振波分量的强度。
为了达成上述目的，插入电子设备的扩展槽的本发明的无线通信装置具备：印刷基板，其具有长方形的形状，在一条短边设有与所述扩展槽连接的连接端子；天线元件，其在所述印刷基板上在与所述印刷基板正交的方向上延伸出去，并且设置于所述印刷基板的另一条短边附近，具有大致1/4λ电长度；和辐射线，其以配设有所述天线元件的位置为端点，延长设置于所述印刷基板上。
在本发明的无线通信装置中，也可以以配设有所述天线元件的位置为中心，将多条辐射线放射状地设置于所述印刷基板上。
在本发明的无线通信装置中，所述辐射线从所述端点开始到另一端点为止的长度也可以为大致1/4λ电长度。
在本发明的无线通信装置中，所述辐射线也可以与所述印刷基板所具有的接地电连接。
在本发明的无线通信装置中，也可以在配设有所述天线元件的所述印刷基板的面的相反侧的面设置所述辐射线。
在本发明的无线通信装置中，所述天线元件也可以为螺旋状天线(helical antenna)和芯片天线之一。
插入电子设备的扩展槽的本发明的无线通信装置具备：印刷基板，其具有长方形的形状，在一条短边设有与所述扩展槽连接的连接端子；天线元件，其在所述印刷基板上正交的方向上延伸出去，同时设置于所述印刷基板的另一条短边附近，具有1/4λ电长度；和辐射线，其以配设有所述天线元件的位置为端点，延长设置于所述印刷基板上。因此，在印刷基板上形成地面天线，利用该地面天线，可以对具有与印刷基板的正交方向同方向的电场的电波，即主要包含垂直偏振波分量的电波进行辐射/接收。因此，根据本发明，可以比以往更增强电波的垂直偏振波分量的强度。另外，因为通过天线元件和辐射线的协动动作，可以防止电波终止于与印刷基板水平地形成的接地图案，所以可以增强垂直偏振波分量的强度。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的天线内置PC卡的去掉框体后的内部概略结构的立体图。
图2A是表示由本发明的一个实施方式所涉及的天线内置PC卡的螺旋状天线以及辐射线所构成的地面天线中的电波的辐射/接收原理的示意图。
图2B是表示由本发明的一个实施方式所涉及的天线内置PC卡的螺旋状天线以及辐射线所构成的地面天线中的电波的发射/接收原理的示意图。
图2C是表示由本发明的一个实施方式所涉及的天线内置PC卡的螺旋状天线以及辐射线所构成的地面天线中的电波的辐射/接收原理的示意图。
符号说明：
A    天线内置PC卡
1    印刷基板
1a   接地图案
1b   连接器
1c   微带传输线(micro strip line)
1d  供电线
1e  辐射线(radial line)
1f  接地面
2   螺旋状天线
2a  电介质
2b  导电线
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。本实施方式依据PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)标准。本实施方式涉及在框体内内置天线的天线内置PC(Personal Computer)卡。本实施方式中的天线内置PC卡为本发明中的无线通信装置。
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的天线内置PC卡A的去掉框体后的内部概略结构的立体图。本天线内置PC卡A如图示那样插入笔记本型个人计算机的扩展槽。天线内置PC卡A在笔记本型个人计算机的指示下，利用电波的垂直偏振波分量与外部设备进行无线通信。
天线内置PC卡A由印刷基板1、螺旋状天线2、以及作为外包装部件的框体(图示略)构成。
印刷基板1为长方形的2层基板，从背面层开始顺次形成接地图案1a以及信号图案。印刷基板1在一条短边上设有连接器1b。
该连接器1b连接于笔记本型个人计算机6的扩展槽7内的连接器。在以下说明中，在印刷基板1上，将设有连接器1b的短边称为印刷基板下边4a，将与连接器1b相反一侧的短边称为印刷基板上边4b。另外，将面向印刷基板下边4a时右侧的边称为印刷基板右边4c，将与印刷基板右边4c相反一侧的边称为印刷基板左边4d。在该印刷基板1的背面层上的接地图案1a形成于从印刷基板1的长边方向的中央附近到连接器1b的附近的背面3b。
螺旋状天线2捕捉接收电波，并以此作为接收信号向未作图示的RF电路输出。另一方面，螺旋状天线2将从RF电路输入的发送信号作为发送电波辐射到空中。螺旋状天线2配设于从接地图案1a的印刷基板上边4b侧的一边的中央向印刷基板上边方向只离开1/8λ电长度(在图1中，附加了符号I的箭头的长度)的位置。该螺旋状天线2由电介质2a以及导电线2b构成，在作为芯材的电介质2a上呈线圈状地缠绕具有1/4λ电长度的导电线2b而形成。另外，λ是指用于无线通信的电波的波长。
在该螺旋状天线2的印刷基板下边4a侧的印刷基板1上设有供电线1d。该供电线1d由构成微带传输线1c的铜箔等构成。通过该微带传输线1c的供电线1d对螺旋状天线2进行供电。微带传输线1c由隔着作为印刷基板1的基底材料的具有绝缘性的玻璃环氧树脂等板材而形成于背面(下面)3b的接地面1f和形成于表面(上面)3a的信号线(供电线1d)构成。
在印刷基板1的背面3b上，以设有螺旋状天线2的位置为中心，放射状地形成了由铜箔等构成的3条辐射线1e。这3条辐射线1e分别以螺旋状天线2的印刷基板右边4c侧、印刷基板左边4d侧、以及印刷基板上边4b侧作为端点5a，一边向着印刷基板右边4c方向、印刷基板左边4d方向、以及印刷基板上边4b方向弯曲一边延伸到另一个端点5b。因此，向印刷基板右边4c方向延伸的辐射线1e和向印刷基板上边4b方向延伸的辐射线1e相互具有90度的角度而形成在印刷基板1上。向印刷基板上边4b方向延伸的辐射线1e和向印刷基板左边4d延伸的辐射线1e相互具有90度的角度而形成在印刷基板1上。向印刷基板左边4d延伸的辐射线1e和向印刷基板右边4c方向延伸的辐射线1e相互具有180度的角度而形成在印刷基板1上。
这3条辐射线1e从设有螺旋状天线2的位置延伸出来，在印刷基板右边4c、印刷基板左边4d以及印刷基板上边4b的各自的方向上具有1/4λ电长度(在图1中，附加了符号m的箭头的长度)的长度。并且，这3条辐射线1e与形成微带传输线1c的印刷基板1的背面3b的接地面1f电连接。在天线内置PC卡A中，由螺旋状天线2和3条辐射线1e形成地面天线。
接下来，参照图2A～2C对在上述结构的天线内置PC卡A中由螺旋状天线2和辐射线1e构成的地面天线中的电波的辐射/接收原理进行说明。图2A～2C是表示由本实施方式所涉及的天线内置PC卡的螺旋状天线2以及辐射线1e所构成的地面天线中的电波的辐射/接收原理的示意图。
图2A是表示由3条辐射线1e形成的假想接地8的示意图。图2B是表示在螺旋状天线2中流通正的高频电流C的情况下的电流的流动的示意图。图2c是表示在螺旋状天线2中流通负的高频电流C的情况下的电流的流动的示意图。
如图2A所示，在天线内置PC卡A中，通过以螺旋状天线2的位置为中心在印刷基板上放射状地配设3条辐射线1e，从而在印刷基板1上形成以螺旋状天线2的位置为中心的假想接地8。如图2B所示，若从供电线1d向螺旋状天线2流通正的高频电流C，则由于由假想接地8产生的镜像效应，成为与电流隔着假想接地8从与螺旋状天线2延伸出去的方向相反的方向来向着供电线1d与螺旋状天线2的接触点流通过来的状态等价的状态。
另外，如图2C所示，若从供电线1d向螺旋状天线2流通负的高频电流C，则由于镜像效应，成为与电流隔着假想接地8从供电线1d与螺旋状天线2的接触点向与螺旋状天线2延伸出去的方向相反的方向流通过来的状态等价的状态。由此，在天线内置PC卡A中，成为与存在1/2λ电长度的偶极天线(dipole antenna)的状态等价的状态，可以产生具有与螺旋状天线2的延伸出去的方向同方向的电场的电波，即主要包含垂直偏振波分量的辐射电波。另外，天线内置PC卡A通过成为与存在偶极天线等价的状态，可以高效地接收电波的垂直偏振波分量。
接下来，对由3条辐射线1e所产生的针对螺旋状天线2的电波的电波保护效应进行说明。
在以往的天线内置PC卡中，由与印刷基板水平地形成的接地将天线元件的电波拉长，所以该电波的水平偏振波分量变强。并且，由于从接地产生的噪声电流而在天线元件的电波上产生歪曲。
在天线内置PC卡A中，配设于螺旋状天线2的周边的辐射线1e与微带传输线1c的接地面1f电连接，并通过螺旋状天线2和辐射线1e的协动作业形成电场。由此，在天线内置PC卡A中，防止螺旋状天线2的电波终止于接地图案1a。由此，能够尽可能地防止接地图案1a的影响。
如同上述说明，在天线内置PC卡A中，在与印刷基板1的接地图案1a只相距1/8λ电长度的位置上设有螺旋状天线2，并以此螺旋状天线2的位置为中心放射状地设有辐射线1e。由此，可以在印刷基板1上形成地面天线，并发出具有与螺旋状天线2的延伸出去的方向同方向的电场的电波，即主要包含垂直偏振波分量的辐射电波。
另外，配设于螺旋状天线2的周边的辐射线1e与微带传输线1c的接地面1f电连接，通过螺旋状天线2和辐射线1e的协动作业形成电场。由此，防止螺旋状天线2的电波终止于接地图案1a。由此，因为保护了螺旋状天线2的电波的垂直偏振波分量，所以可以减弱电波的水平偏振波分量的强度，即增强垂直偏振波分量的强度。并且，在作为设有螺旋状天线2的表面的相反侧的面的印刷基板1的背面3b上设有辐射线1e。因此，在螺旋状天线2和辐射线1e之间，成为隔着作为印刷基板1的基体材料的玻璃环氧树脂等电介质。其结果，介电常数变高，将螺旋状天线2小型化，即将天线内置PC卡更加薄型化成为可能。
以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，例如可以考虑如下这种变形。
(1)在上述实施方式中，将螺旋状天线2作为天线元件设于印刷基板1上，但本发明不限定于此。
例如，也可以代替螺旋状天线2将芯片天线作为天线元件搭载于印刷基板1上。
在上述实施方式中，以螺旋状天线2的位置为中心，设置了3条辐射线1e，但本发明不限定于此。
例如，3条以下的2条或者1条也可以，另外也可以设置4条以上辐射线。因为假想接地8与半径1/4λ电长度的圆越接近，地面天线的性能越高，所以辐射线1e的条数越增加作为地面天线的性能越高。
(3)在上述实施方式中，在设有螺旋状天线2的表面的相反侧的面即印刷基板1的背面3b上设置了辐射线1e，但本发明不限于此。
例如，也可以将辐射线1e设置于与设有螺旋状天线2的面相同的印刷基板1的表面3a。
(4)在上述实施方式中，螺旋状天线2的以印刷基板右边4c以及印刷基板左边4d为端点的2条辐射线1e的端点5a，以连接于微带传输线1c的接地面1f的方式形成在印刷基板1上，但本发明不限定于此。
例如，在螺旋状天线2与接地图案1a的距离比1/8λ电长度短，即螺旋状天线2与接地图案1a接近的情况下，也可以将2条辐射线1e以接地图案1a上的印刷基板上边4b侧的一边的中央附近为端点向着螺旋状天线2延伸，并在螺旋状天线2的近前弯曲为直角，来一边向印刷基板右边4c方向或者印刷基板左边4d方向弯曲一边延伸。
本发明可以应用于无线通信装置。根据该无线通信装置，可以比以往更增强电波的垂直偏振波分量的强度。

Claims (5)

1.一种无线通信装置，被插入电子设备的扩展槽，其具备：
印刷基板，其具有长方形的形状，在一条短边设有与所述扩展槽连接的连接端子；
天线元件，其在所述印刷基板上向与所述印刷基板正交的方向延伸出去，并且设置于所述印刷基板的另一条短边附近，具有1/4λ电长度；和
辐射线，其以配设有所述天线元件的位置为端点，延伸设置于所述印刷基板上，
以配设有所述天线元件的位置为中心，将多条辐射线放射状地设置于所述印刷基板上。
2.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
所述辐射线从所述端点开始到另一端点为止的长度为1/4λ电长度。
3.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
所述辐射线与所述印刷基板所具有的接地电连接。
4.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
在配设有所述天线元件的所述印刷基板的面的相反侧的面，设置所述辐射线。
5.根据权利要求1所述的无线通信装置，其特征在于，
所述天线元件为螺旋状天线和芯片天线之一。
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