CN1171640A - 表面安装天线及使用该天线的通信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种表面安装天线及使用该天线的通信装置。该天线包括:在包括电介质或磁性体的长方体基体的一个或多个表面上形成的辐射电极,所述辐射电极具有作为开放端的一端及作为第1接地电极的另一端;在所述一个或多个表面上形成的馈电电极;以及在接近于所述辐射电极的开放端形成的第2接地电极。

Description

表面安装天线及使用该天线的通信装置
本发明涉及用于移动通信设备等的表面安装天线(Surface-mount antenna)，尤其涉及使用该表面安装天线的通信装置。
作为常规表面安装天线的方块天线(Patch antenna)示于图7，方块天线70在包括电介质的板状基体71的一个主表面上有接地电极72，而在另一主表面上有辐射电极73。该辐射电极73在一侧通过多个短引线与主表面上的接地电极72相连。另外，在辐射电极73的中央附近配置馈电引线75。
在具有上述结构的方块天线70中，当高频信号从馈电引线75输入至辐射电极73时，辐射电极73作为短引线74处为接地端而相对侧为开放端的λ/4长的谐振器而产生谐振，并通过把其部分谐振功率向空间辐射而起天线作用。此外，通过在接地端与开放端间的适当位置设置馈电引线75进行阻抗匹配。
但是，上述方块天线70，由于馈电引线75位于辐射电极73的中央附近，因而设置困难。此外，减小方块天线70尺寸，由于馈电引线75接近短引线74及馈电引线的电感而使得匹配困难并引起谐振频率变化。
从而，本发明的一个目的在于提供一种通过利用电容器不用接触而能激励、即使在天线尺寸减小时也能匹配、通过在基体端面形成输入端而易于在表面安装的表面安装天线。
本发明的另一目的在于提供装设有上述天线的通信装置。
根据本发明的一个方面，通过下述表面安装天线而达到本发明的上述目的。该表面安装天线在包括电介质或磁性体的长方体基体的一个或多个表面上形成辐射电极，所述辐射电极具有作为开放端的一端及作为第1接地电极的另一端；在所述一个或多个表面上形成馈电电极；在接近于所述辐射电极的开放端处形成第2接地电极。
最好，形成的辐射电极是弯曲的大致呈L形或大致呈U形或呈曲折形。
辐射电极的开放端和第2接地电极的一端分别形成于基体的同一表面上。
辐射电极的开放端和第2接地电极的一端可分别形成于所述基体的二个相邻表面上。
第1接地电极与第2接地电极形成得使之相连。
根据本发明的另一方面，上述目的通过下述具有安装在电路板上的表面安装天线的通信装置而达到。其中表面安装天线在包括电介质或磁性体的长方体基体的一个或多个表面上形成辐射电极，该辐射电极具有作为开放端的一端及作为第1接地电极的另一端；在一个或多个表面上形成馈电电极；在接近于辐射电极的开放端形成第2接地电极；在该通信装置中，在安装表面安装天线的电路板的顶面和底面设置板暴露部分，把表面安装天线安装在电路板顶面的电路板暴露部分上。
根据本发明的表面安装天线，通过相互间隔一段距离形成辐射电极的开放端和馈电电极，电容耦合能非接触激励，且通过调节分离的距离易于达到匹配。此外，通过形成第2接地电极，增加了辐射电极开放端和地之间的电容量，这减少了同样频率时的辐射电极的电感。结果，能缩短辐射电极的长度，从而减小天线尺寸。而且，稳定辐射电极开放端和地之间的电容从而易于调节频率等。
根据本发明的通信装置，在安装表面安装天线时，不改变辐射电阻或相邻电极间的电容，从而实现天线动作。
本发明的其他特点和优点从下文参照附图的叙述中将会变得更为清楚。
图1是本发明一个实施例的表面安装天线的透视图。
图2是图1所示表面安装天线的等效电路图。
图3是本发明另一实施例的表面安装天线的透视图。
图4是本发明又一实施例的表面安装天线的透视图。
图5是本发明再一实施例的表面安装天线的透视图。
图6是本发明的表面安装天线安装在印刷电路板上的实施例的透视图。
图7是常规表面安装天线的透视图。
下文参照附图说明本发明一个实施例的表面安装天线。
参见图1，表面安装天线10包括：包括树脂之类电介质的长方体基体1及在其表面形成的U形辐射电极2、第1接地电极3、馈电电极4和第2接地电极5。辐射电极2形成于基体1的一个主表面上并且具有用作开放端的一端及与第1接地电极3相连的另一端，第1接地电极3经基体1的一侧面连续形成至另一主表面。馈电电极4接近于第1接地电极3、从基体的主表面连续形成至侧面再至另一主表面。第2接地电极5从基体1的主表面连续形成至侧面再至另一主表面，并具有接近于辐射电极2开路端的一端。高频信号源6连接馈电电极4。
本实施例的等效电路示于图2。表面安装天线10的等效电路20包括电感器11、电阻器12和电容器13、14、15及16。电感器11、电阻器12和电容器13及14并联，其一端接地，另一端经串联的电容器15和16接地。高频信号源18连接到电容器15和16的接点。
参见图1的结构关系，电感器11表示辐射电极2的自感，电容器13表示辐射电极2的开放端与第1接地电极3间的电容，电容器14表示辐射电极2的开放端与第2接地电极5间的电容，电容器15表示辐射电极2的开放端与馈电电极4间的电容，电容器16表示馈电电极4和第1及第2接地电极3及5间的电容。此外，电阻器12表示表面安装天线10的辐射电阻。
采用图2的等效电路，表面安装天线10的动作说明如下，表面安装天线10的谐振电路主要包括电感器11、电阻器12和电容器13及14。电容器14的电容大于电容器13的电容，它并联插入，从而增加并稳定谐振电路的电容成分。
当信号自高频信号源17经电容器15输入到谐振电路时，输入信号的能量在谐振电路中谐振且部分能量辐射至空间从而起天线作用。作为谐振电路中的电阻12消耗的能量确定辐射能量。
此外，电容器15具有提供能量至谐振电路的入口的功能并与电容器16相组合同时具有与外电路匹配的功能。
本发明的另一实施例的表面安装天线示于图3。表面安装天线30的辐射电极2a的开放端在基体1的一侧面上形成，而第2接地电极5a的一端(开放端)在同一侧面上形成。本实施例的其它结构与示于图1的实施例相同、其等效电路也与图2相同。相同部分标注同样标号且省略等效电路及动作的说明。
本发明的又一实施例的表面安装天线示于图4。表面安装天线40的辐射电极2b的开放端形成于基体1的一个主表面上，第2接地电极5b的一端(开放端)形成于与基体1的该主表面垂直的一侧面上。本实施例的其它构成与示于图1的实施例相同、本实施例的等效电路相似于图2。相同部分标注相同标号并省略等效电路及其动作的说明。
本发明的再一实施例的表面安装天线示于图5。第2接地电极5c形成得与第1接地电极3相连，馈电电极4C邻近第1接地电极3而离开辐射电极2c的开放端，形成于基体1的一个主表面上。本实施例的其余构成与示于图1的实施例相同。本实施例的等效电路相似于图2。相同部分标注相同的标号并省略等效电路及其动作的说明。
上述实施例中采用U形辐射电极。辐射电极也可具有L形或曲折形等的其它形状，也能得到与U形辐射电极同等的功能。虽然上述实施例中用电介质作为基体，但基体也可以包括磁性物质。
本发明的表面安装天线安装在通信装置的实施例示于图6。通过例如用焊料固定3点(馈电电极63，接地电极64和65)把表面安装天线62安装在印刷板61上。在安装表面安装天线62的印刷板区域或其周围(包括与印刷板61的天线安装表面相对的底面)不形成电极。形成暴露印制板61的电路板暴露部分66且表面安装天线安装在电路板暴露部分66上。这使表面安装天线安装时可不改变辐射电阻及相邻电极间的电容而作为天线动作。
虽然本发明相对于其特定实施例作了描述，但本发明的各种变换、修改及应用对本领域的技术人员是显而易见的。因而，本发明将不受上述特定描述所限制，而由所附权利要求加以限定。

Claims (33)

1.一种表面安装天线，其特征在于包括：包括电介质或磁性体至少一种的长方体基体；在所述基体至少一个表面上设置的辐射电极，所述辐射电极具有包括一开放端的第1端和包括第1接地电极的第2端；在所述基体的至少一个表面上设置的馈电电极；接近于所述辐射电极的所述开放端设置的第2接地电极。
2.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述辐射电极具有大致L形、大致U形和曲折形的至少一种形状。
3.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端设置在所述基体的同一表面上。
4.如权利要求2所述的表面安装天线，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端设置在所述基体的同一表面上。
5.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端分别设置在所述基体的二个相邻表面。
6、如权利要求2所述的表面安装天线，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端分别设置在所述基体的二个相邻表面上。
7.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1接地电极和所述第2接地电极相连。
8.如权利要求2所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1接地电极和所述第2接地电极相连。
9.如权利要求3所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1接地电极与所述第2接地电极相连。
10.如权利要求5所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1接地电极与所述第2接地电极相连。
11.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述基体具有二个相对的主表面及四个与所述主表面相连的侧面；所述辐射电极设置在第1主表面上；所述第1接地电极设置在第1侧面上并与所述辐射电极相连；所述馈电电极设置在第1侧面上并在第1主表面上延伸；所述第2接地电极设置在第1侧面上并在第1主表面上延伸，邻近所述辐射电极的开放端。
12.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述基体具有二个相对的主表面和四个与所述主表面相连的侧面；所述辐射电极设置在第1主表面上；所述第1接地电极设置在第1侧面上并与所述辐射电极相连；所述馈电电极设置在第1侧面上并在第1主表面上延伸；所述第2接地电极设置在第1侧面上且所述辐射电极在第1侧面上延伸，从而使其开放端邻近所述第2接地电极。
13.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述基体具有二个相对的主表面和四个与所述主表面相连的侧面；所述辐射电极设置在第1主表面上；所述第1接地电极设置在第1侧面上并与所述辐射电极相连；所述馈电电极设置在第1侧面上并在第1主表面上延伸；所述第2接地电极设置在第1侧面上并在第1侧面上延伸至邻近所述辐射电极在所述第1主表面的开放端处。
14.如权利要求1所述的表面安装天线，其特征在于，所述基体具有二个相对的主表面及与所述主表面相连的四个侧面；所述辐射电极设置在第1主表面上；所述第1接地电极设置在第1侧面上并与所述辐射电极相连；所述馈电电极设置在所述第1侧面上并在所述第1主表面上延伸；所述第2接地电极设置在所述第1侧面上并在第1主表面上延伸，邻近所述辐射电极的开放端；所述第1和第2接地电极在所述第1侧面上相连；所述馈电电极设置在所述第1和第2接地电极一侧。
15.如权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于，所述馈电电极设置在所述第1和第2接地电极之间。
16.如权利要求12所述的表面安装天线，其特征在于，所述馈电电极设置在所述第1和第2接地电极之间。
17.如权利要求13所述的表面安装天线，其特征在于，所述馈电电极设置在所述第1和第2接地电极之间。
18.如权利要求11所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1、第2接地电极和馈电电极在第2主表面上延伸。
19.如权利要求12所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1、第2接地电极和馈电电极在第2主表面上延伸。
20.如权利要求13所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1、第2接地电极和馈电电极在第2主表面上延伸。
21.如权利要求14所述的表面安装天线，其特征在于，所述第1、第2接地电极和馈电电极在第2主表面上延伸。
22.一种具有安装在电路板上的表面安装天线的通信装置，其特征在于：
所述表面安装天线包括：包含电介质基片和磁性体基片至少一种的长方体基体；设置在所述基体至少一个表面上的辐射电极，所述辐射电极具有包含开放端的第1端和包含第1接地电极的第2端；设置在所述基体至少一个表面上的馈电电极；邻近于所述辐射电极的开放端设置的第2接地电极；
所述通信装置的所述电路板的顶面具有安装于其上的所述表面安装天线；所述电路板的顶面和底面设置没有印制电路图案的板暴露部分；所述表面安装天线安装在所述电路板的顶面的电路板暴露部分上。
23.如权利要求22所述的通信装置，其特征在于，所述辐射电极具有大致L形、大致U形和曲折形的至少一种形状。
24.如权利要求22所述的通信装置，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端设置在所述基体的同一表面上。
25.如权利要求23所述的通信装置，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端设置在所述基体的同一表面上。
26.如权利要求22所述的通信装置，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端分别设置在所述基体的二个邻近表面上。
27.如权利要求23所述的通信装置，其特征在于，所述辐射电极的开放端和所述第2接地电极的一端分别设置在所述基体的二个邻近表面上。
28.如权利要求22所述的通信装置，其特征在于，所述第1接地电极和所述第2接地电极相连。
29.如权利要求23所述的通信装置，其特征在于，所述第1接地电极和所述第2接地电极相连。
30.如权利要求24所述的通信装置，其特征在于，所述第1接地电极和所述第2接地电极相连。
31.如权利要求26所述的通信装置，其特征在于，所述第1接地电极和所述第2接地电极相连。
32.如权利要求22所述的通信装置，其特征在于，所述表面安装天线通过分别把所述第1、第2接地电极及馈电电极焊接在电路板上的各自端点上而安装在电路板上。
33.一种表面安装天线，其特征在于包括：包括电介质或磁性体至少一种的长方体基体；设置在所述基体至少一个表面上的辐射电极，所述辐射电极具有包括一开放端的第1端和包括第1接地电极的第2端；在所述基体的至少一个表面上设置的馈电电极，使在该馈电电极和所述辐射电极的开放端间形成第1电容；在所述基体的至少一个表面上设置的第2接地电极，使得在馈电电极和第1接地电极间以及在馈电电极和所述第2接地电极间形成第2电容。
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