CN102035065A - 天线和通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术问题是，提供一种随着由FPC构成的天线元件的安装位置的变动而频率特性的变化小的天线以及使用了该天线的通信装置。电介质基体(3)在外表面具有记号(30)，该记号(30)具有比电介质基体(3)的相对介电常数低的相对介电常数。天线元件(2)由FPC薄膜构成。FPC薄膜在一面侧具有天线电极(21、22)，在另一面侧包含具有粘接层的可挠性绝缘薄膜(20)，由FPC薄膜构成的天线元件(2)在使天线电极(21、22)的端部或弯曲部对准记号(30)的情况下被粘贴到电介质基体(3)的外表面上。

Description

天线和通信装置

技术领域

本发明涉及天线和使用该天线的通信装置。

背景技术

天线是通信装置所必不可少的构件，以往提出有各种各样的天线已供实用。其中已知的一种天线，使用由FPC(Flexible Printed Circuits：可挠性印刷电路)构成的天线元件，并利用FPC所具有的粘接力来将天线元件粘贴在电介质基体上(例如，日本特开2007-274665号公报)。

根据使用了FPC的天线元件，能够容易制造天线电极的图案精度高、谐振频率的偏差程度较小的天线。并且，只要将天线元件粘贴在电介质基体上就可以，所以其制造和组装也容易。

但是，存在若FPC相对电介质基体上的安装位置发生变化则谐振频率也随之变动的问题点。

发明内容

本发明的技术问题是，提供一种随着由FPC构成的天线元件的安装位置的变动而频率特性的变化小的天线以及使用了该天线的通信装置。

为了解决上述技术问题，本发明的天线具有电介质基体和天线元件。上述电介质基体在外表面具有记号，该记号具有比上述电介质基体的相对介电常数低的相对介电常数。另一方面，上述天线元件由FPC薄膜构成。该上述FPC薄膜在一面侧具有天线电极，在另一面侧包含具有粘接层的可挠性绝缘薄膜，上述FPC薄膜在使上述天线电极的端部或弯曲部对准上述记号的情况下被粘贴到上述电介质基体的上述外表面上。

如上所述，天线元件由FPC薄膜构成。该FPC薄膜在一面侧具有天线电极，在另一面侧包含具有粘接层的可挠性绝缘薄膜，该FPC薄膜被粘贴在电介质基体的上述外表面上。因此，能够实现天线元件的图案精度较高、谐振频率的偏差程度较小的天线。此外，由于是在电介质基体上粘贴了FPC的结构，所以其制造容易。

作为本发明的天线的特征性的结构，电介质基体在外表面具有记号，FPC薄膜在使天线电极对准记号的情况下被粘贴到电介质基体的外表面上。根据该结构，能够实现使得天线电极相对于电介质基体的相对位置一定化、且随着FPC的安装位置的变动而频率特性的变化较少的天线。

在利用天线电极的前端部或弯曲部来对准位置时，有时天线电极的前端部或弯曲部偏向记号的外侧，或者偏向内侧。在此，记号具有比电介质基体的相对介电常数低的相对介电常数，所以即使在天线电极上产生了位置偏差的情况下，天线电极的电长度变化也会比较小。因此，随着安装位置的变动而频率特性的变化较小。

上述记号最好由在电介质基体的外表面具备的凹部构成。根据该结构，凹部具有空气的相对介电常数εr，所以对于记号附近的天线电极，作用由空气的相对介电常数εr和电介质基体的相对介电常数ε1决定的有效相对介电常数εe。该有效相对介电常数εe当然小于电介质基体的相对介电常数ε1，所以能够有效抑制随着天线电极的安装位置的变动而频率特性的变化。

并且，能够通过去除电介质基体的外表面的简单的方式来形成作为凹部的记号。进而，与其他有机物或无机物的记号不同，空气不会导致随时间变化而引起的相对介电常数的变化，所以能够维持稳定的频率特性。

若是在电介质基体的表面上形成有天线电极的类型的天线，则本发明能够更广泛地应用。其中，有用的是对作为λ/4单极天线的一种的多谐振天线的应用。

在多谐振天线中，天线电极包括第一天线电极和第二天线电极。上述第一天线电极和上述第二天线电极并列设置在上述可挠性绝缘薄膜上，一端被共通地连接，另一端成为自由端。上述第一天线电极的从上述一端到上述另一端的长度比上述第二天线电极的从上述一端到上述另一端的长度长、且被折返。

在将本发明应用于该多谐振天线时，在第一天线电极或第二天线电极的前端部或在被折返的第一天线电极上产生的弯曲部，设置记号。

在为多谐振天线的情况下，通过采用由上述第一天线电极的直到上述折返为止的往路部分和折返后的返路部分夹着上述第二天线电极的结构，能够使得高频侧的天线特性和低频侧的天线特性均衡。

本发明还公开使用了上述天线的通信装置。

发明的效果：

如上所述，根据本发明，能够提供随着FPC的安装位置的变动而频率特性变化较少的天线。

关于本发明的其他目的、结构及优点，将参照附图进行更详细的说明。附图只不过是示例。

附图说明

图1是示出本发明的天线的一实施方式的立体图。

图2是图1的II-II线截面图。

图3是将附加在图1所示的天线上的记号部分放大示出的平面图。

图4是图3中的IV-IV线截面图。

图5是图1～图4所示的天线中所使用的FPC的平面图。

图6是示出图5所示的FPC的一例的放大截面图。

图7是用于说明本发明的天线中的记号的作用的平面图。

图8是示出不具有记号的情况下的频率-VSWR特性的模拟数据。

图9是示出本发明的天线的频率-VSWR特性的模拟数据。

图10是示出本发明的天线的另一实施方式的立体图。

图11是示出图10所示的天线中所使用的电介质基体的一部分的平面图。

图12是示出本发明的天线的再另一实施方式的立体图。

图13是示出在图12所示的天线中所使用的电介质基体的立体图。

图14是示出本发明的天线的再另一实施方式的立体图。

图15是示出在图14所示的天线中所使用的电介质基体的立体图。

图16是使用了本发明的天线的通信装置的框图。

具体实施方式

首先，参照图1及图2，示出了多谐振天线的例子。多谐振天线虽然是单芯片，但是能够应对两种不同的频带，包括天线元件2和电介质基体3。

电介质基体3最好由混合了合成树脂和电介质陶瓷粉末后的复合电介质材料构成。作为合成树脂的一例，能够使用ABS树脂(Acrylonitrilebutadiene styrene：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚树脂)或PC树脂(Polycarbonate：聚碳酸酯树脂)等。作为电介质陶瓷粉末，能够使用氧化钛系的陶瓷粉末或者钛酸钡系的陶瓷粉末。使用这种复合电介质材料的优点是，能够调整电介质基体3的相对介电常数，能够应用成形技术来将电介质基体3成形为要求的形状，以及通过颜料的混入来对电介质基体3进行着色等等。能够通过上述的合成树脂及电介质陶瓷粉末两者的相对介电常数及组成比例，来调整电介质基体3的相对介电常数。作为一例，作为合成树脂来使用ABS树脂或PC树脂，在该合成树脂中，在45wt％～55wt％的范围内混合由氧化钛(TiO₂)构成的电介质陶瓷粉末，能够将电介质基体3的相对介电常数设定在5.5～8.0的范围内。

电介质基体3也可以为实心的块状，也可以是内部大部分被掏空而具有外壁的形状。在该实施方式中，选择后一形状，具有顶面31和4侧壁32～35，成为与顶面31相对的底面开口的六面体外形。外形不一定限于六面体状，可以采用其他形状。

作为电介质基体3的特征性结构，在其外表面具有记号30。记号30具有比电介质基体3的相对介电常数ε1小的相对介电常数εr。实施方式所示出的记号30是在电介质基体3的顶面31的表面上形成为C字型槽状的凹部。因此，记号(凹部)30具有空气的相对介电常数εr。

参照图3及图4，构成记号30的凹部形成为从三个方向包围粘贴区域300，该粘贴区域300是用于粘贴第一及第二天线电极21、22的区域。粘贴区域300具有前端面301和从其两端向后方延伸的两个侧端面302、303。前端面301和侧端面302、303成为位置对准基准面。这些端面301～303隔着槽宽度d1与外侧的壁面304、305及306相对。构成标记30的凹部在粘贴区域300的基部307和底面308结束。不过也可以是没有底部308的贯通槽。考虑到FPC薄膜的位置偏差，将将记号(凹部)30的槽宽度d1、到底部308为止的深度h1及占有面积决定为能够追随该变动幅度的尺寸。此外，粘贴区域300的宽度W0被设定为适合天线电极的尺寸。

另一方面，由FPC薄膜来构成天线元件2。参照示出其详细内容的图5和图6，则该FPC薄膜在一面侧具有第一及第二天线电极21、22以及供电电极23，在另一面侧具有可挠性绝缘薄膜20。可挠性绝缘树脂薄膜20具有按下述顺序依次层叠了第一粘接层201、支撑薄膜层202及第二粘接层203的构造。第一粘接层201被用于将FPC薄膜粘接到电介质基体3上，第二粘接层203粘接第一及第二天线电极21、22及供电电极23。该FPC薄膜透明，在不是第一及第二天线电极21、22及供电电极23的部分，从表到里透明可见。

具体而言，第一粘接层201例如做成50μm左右的层厚，支撑薄膜层202则例如用PET做成25μm左右的层厚，第二粘接层203例如做成12μm左右的层厚。第一及第二天线电极21、22及供电电极23则用以Cu为主成分的导电材料来例如做成25μm左右的层厚。在第一及第二天线电极21、22及供电电极23的表面上，也可以将成为保护层的抗蚀剂层204涂敷为例如15μm左右的层厚。

参照图5，示出天线电极配置的一例的放大图。在图5中，第一天线电极21及第二天线电极22分别构成为λ/4单极天线，从供电电极23分支。第一天线电极21和第二天线电极22在电介质基体3的顶面31的表面上，相互隔着间隔并列设置。第一天线电极21和第二天线电极22的一端共通地连接，另一端为自由端。共通地连接的一端与供电电极23连接。

上述的粘贴区域300的宽度W0与第一天线电极21的宽度W1及第二天线电极22的宽度W2有关，例如被选定为W0＝W1、W2。

第一天线电极21的从一端到另一端的长度L1比第二天线电极22的从一端到另一端的长度L2长，且第一天线电极21被折返，例如具有从一端到折返为止的往路部分211和折返之后的返路部分212。往路部分211和返路部分212通过折返部分213连续。第一天线电极21的长度L1是沿着通过宽度中心的中心线计测的尺寸。

第二天线电极22被第一天线电极21的往路部分211和折返之后的返路部分212夹着。即，第二天线电极22的一侧边隔着间隔与第一天线电极21的往路部分211平行，前端边隔着间隔与第一天线电极21的折返部分213相面对，另一侧边隔着间隔与第一天线电极21的返路部分212平行。

考虑到作为对象的频率以及电介质基体3的相对介电常数，第一天线电极21的长度L1被设定为λ/4的电长度。第二天线电极22的长度L2也同样设定。例如，多谐振天线用于具有GPS(Global Positioning System：全球定位系统)的功能、蓝牙(Bluetooth：注册商标以下省略)功能的移动通信装置例如便携式电话机的情况下，在GPS中，使用1.57GHz带的电波，在蓝牙中使用2.45GHz带的电波。因此，考虑到电介质基体3的相对介电常数，第一天线电极21的长度L1被设定为与在GPS中使用的1.57GHz带的电波对应的尺寸，第二天线电极22的长度L2被设定为与在蓝牙中使用的2.45GHz带的电波对应的尺寸。

上述的天线元件使第一及第二天线电极21、22的前端部对准标记30，来被定位并粘贴到电介质基体3的外表面上。即，使构成第一天线电极21的往路部分212的前端部及第二天线电极22的前端部对准标记30中的粘贴区域300的前端面301。

在此，如上所述，天线元件2由FPC薄膜构成，该FPC薄膜在一面侧具有第一及第二天线电极21、22，且在另一面侧包含具有粘接层的可挠性绝缘薄膜，该FPC薄膜被粘贴在电介质基体3的上述外表面上。因此，能够实现天线元件2的图案精度高、且谐振频率的偏差程度小的天线。此外，由于是将FPC粘贴在电介质基体3上的结构，所以其制造容易。

此外，FPC薄膜使第一及第二天线电极21、22对准记号30来被定位并粘贴在电介质基体3的外表面上，因此能够实现使得第一及第二天线电极21、22相对于电介质基体3的相对位置一定化、且随着FPC的安装位置的变动而频率特性的变化小的天线。

在使第一及第二天线电极21、22的前端部对准记号30时，如图7所示，有时第一及第二天线电极21、22的前端部相对于天线粘贴区域300的前端面301及侧壁面302、303，在长度方向X上偏移ΔX，在宽度方向Y上偏移ΔY。

在此，在实施方式中，记号30由在电介质基体3的外表面具备的凹部构成。根据该结构，记号30成为具有空气的相对介电常数εr，所以对于记号30附近的第一及第二天线电极21、22，作用由空气的相对介电常数εr和电介质基体的相对介电常数ε1决定的有效相对介电常数εe。

有效相对介电常数εe小于电介质基体的相对介电常数ε1，所以能够有效抑制随着第一及第二天线电极21、22的安装位置的变动而频率特性的变化。关于这一点，参照图8和图9来进行说明。图8示出虽然是图1～图6所示的天线但不具有记号30的作为比较例的天线的频率-VSWR(VoltageStanding Wave Ratio：电压驻波比)特性，图9示出图1～图6所示的天线中具有记号30的本发明的天线的频率-VSWR特性。在图7中，这些特性是在保持ΔX一定(例如，ΔX＝0)的情况下将FPC薄膜从基准位置(例如ΔY＝0)向Y轴方向移动ΔY＝+0.1mm、ΔY＝-0.1mm而得到的。

在图8中，曲线C0示出位于基准位置时的特性，曲线C11示出位于ΔY＝+0.1mm时的特性，曲线C12示出位于ΔY＝-0.1mm时的特性。在图9中，曲线C0示出位于基准位置时的特性，曲线C21示出位于ΔY＝+0.1mm时的特性，曲线C22示出位于ΔY＝-0.1mm时的特性。

对比图8所示的特性和图9所示的特性可知，在FPC薄膜在ΔY＝±0.1mm的范围内变动时，相对于没有记号30时的频率变动宽度ΔF1，有记号30时的频率变动宽度ΔF2成为ΔF2＜ΔF1。因此，根据本发明，当然能够有效抑制随着第一及第二天线电极21、22的安装位置的变动而频率特性的变化。

并且，能够通过仅去除电介质基体3的外表面的简单的方式来形成作为记号30的凹部。并且，与由其他有机物或无机物构成的记号30不同，空气不会导致随时间变化而引起的相对介电常数的变化，所以能够维持稳定的频率特性。

实施方式示出了多谐振天线，第一及第二天线电极21、22并列设置在电介质基体3上，其一端被共通地连接，另一端成为自由端。第一天线电极21的从一端到另一端的长度比第二天线电极22的从一端到另一端的长度长。所以能够实现将第一天线电极21作为低频侧、将第二天线电极22作为高频侧的单芯片多谐振天线。

并且，由于第一天线电极21折返，所以能够在缩小电介质基体3的外形尺寸、使整体形状小型化的同时，确保第一天线电极21的必要的物理长度L1。

此外，第二天线电极22被第一天线电极21的折返为止的往路部分211和折返之后的返路部分212夹着。根据该结构，在确保作为低频侧的第一天线电极21的天线特性和作为高频侧的第二天线电极22的天线特性的均衡的同时，能够确保较高的天线特性。此外，天线特性中包含发送特性和接收特性。

并且，由于将第一天线电极21折返来扩展其物理长度，所以没有必要大幅增加电介质基体3的相对介电常数。这也作用于使得高频侧的天线特性和低频侧的天线特性均衡方面。

不过本发明不限于作为实施方式而示出的多谐振天线，若是在电介质基体3的表面形成天线电极的类型的天线，则能够广泛应用。

记号30的形成位置及样式根据第一天线电极21及第二天线电极22的形成位置及样式而变化，图10～图15示出这样的实施方式的一例。

首先，参照图10和图11，则关于图1、图2所示的第一天线电极21和第二天线电极22的配置，分别在往路部分211和折返部分213之间所产生的弯曲部的内侧、以及在折返部分213和返路部分212之间所产生的弯曲部的内侧，设置由凹部构成的记号30。与图1、图2的实施方式同样，在第一天线电极21和第二天线电极22的前端部也设置由凹部构成的记号30。

在图12、图13的实施方式中，第一天线电极21的往路部分211被设置于侧壁32的表面上，该侧壁32与设有第二天线电极22的顶面31正交。第一天线电极21从侧壁32延伸到顶面31，返路部分212被配置于顶面31上，所以通过侧壁32和顶面31之间的棱角部。因此，在侧壁32和顶面31之间的棱角部，沿着第一天线电极21而设置了由凹部构成的记号30、30。

接着，参照图14及图15，第一天线电极21的返路部分212被设置在侧壁32的表面上，该侧壁32与设有第二天线电极22的顶面31正交。第二天线电极22的宽度的一半位于顶面31上，剩下的一半位于侧壁32。因此，第二天线电极22的宽度的中心部附近位于顶面31和侧壁32的棱角部上。因此，在侧壁32和顶面31之间的棱角部，沿着第一天线电极21设置由凹部构成的记号30，并且沿着第二天线电极22的前端部设置由凹部构成的记号30。

本发明还公开使用了上述天线的通信装置。图16示出了其一例。图示的通信装置包括本发明的多谐振天线7、低频通信部8以及高频通信部9。

天线7包括第一天线电极21和第二天线电极22。关于其详细内容，与上述的说明相同。天线7的供电电路与低频通信部8及高频通信部9的输入输出侧连接。低频通信部8例如具有GPS功能，高频通信部9例如具有蓝牙功能。此外，低频及高频是相对的表现。低频通信部8及高频通信部9分别具有通信电路部81、91及接收电路部82、92。虽然未图示，但是当然附加有作为这种通信装置而需要的电路部分。

以上，参照优选实施例来具体说明了本发明的内容，但若是本领域的技术人员，则当然能够根据本发明的基本技术思想和启示来取得各种变形方式。

Claims (10)

1.一种天线，具有电介质基体和天线元件，其特征在于，

上述电介质基体在外表面具有记号，该记号具有比上述电介质基体的相对介电常数低的相对介电常数，

上述天线元件由可挠性印刷电路薄膜构成，

上述可挠性印刷电路薄膜在一面侧具有天线电极，在另一面侧包含具有粘接层的可挠性绝缘薄膜，上述可挠性印刷电路薄膜在使上述天线电极的前端部或弯曲部对准上述记号的情况下被粘贴到上述电介质基体的上述外表面上。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

上述记号是在上述电介质基体的上述外表面具备的凹部。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

上述电介质基体由含有合成树脂和陶瓷粉末的复合电介质材料构成。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，

上述天线电极包含第一天线电极和第二天线电极，

上述第一天线电极和上述第二天线电极并列设置在上述可挠性绝缘薄膜上，一端被共通地连接，另一端成为自由端，

上述第一天线电极的从上述一端到上述另一端的长度比上述第二天线电极的从上述一端到上述另一端的长度长，且上述第一天线电极被折返。

5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，

上述第二天线电极被上述第一天线电极的直到上述折返为止的往路部分和折返后的返路部分夹着。

6.一种通信装置，包含天线和通信电路部，其特征在于，

上述天线具有电介质基体和天线元件，

上述电介质基体在外表面具有记号，该记号具有比上述电介质基体的相对介电常数低的相对介电常数，

上述天线元件由可挠性印刷电路薄膜构成，

上述可挠性印刷电路薄膜在一面侧具有天线电极，在另一面侧包含具有粘接层的可挠性绝缘薄膜，上述可挠性印刷电路薄膜在使上述天线电极的前端部或弯曲部对准上述记号的情况下被粘贴到上述电介质基体的上述外表面上，

上述通信电路部与上述天线连接。

7.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述记号是在上述电介质基体的上述外表面具备的凹部。

8.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述电介质基体由含有合成树脂和陶瓷粉末的复合电介质材料构成。

9.根据权利要求6所述的通信装置，其特征在于，

上述天线电极包含第一天线电极和第二天线电极，

上述第一天线电极和上述第二天线电极并列设置在上述可挠性绝缘薄膜上，一端被共通地连接，另一端成为自由端，

上述第一天线电极的从上述一端到上述另一端的长度比上述第二天线电极的从上述一端到上述另一端的长度长，且上述第一天线电极被折返。

10.根据权利要求9所述的通信装置，其特征在于，

上述第二天线电极被上述第一天线电极的直到上述折返为止的往路部分和折返后的返路部分夹着。

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