CN1284270C

CN1284270C - 高频无线电设备天线装置、高频无线电设备以及手表形无线电设备

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Publication number: CN1284270C
Application number: CNB008020981A
Authority: CN
Inventors: 小山俊介
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2020-09-28
Also published as: EP1134837A4; EP1134837A1; WO2001024309A1; CN1322388A; US6531988B1; CA2352247C; CA2352247A1; JP3835288B2

Abstract

在装有用于高频无线电设备的天线的无线电设备中，把所述设备做得紧凑并且提高其灵敏度。而且防止静电造成的损坏。在电路基片上形成大于天线在基片表面的投影面积的接地图案。把天线振子立体地设置在垂直于接地图案的方向。在天线振子附近设置也起平面固定框架作用的介质构件，由此使天线位置固定并且减短了波长。人体连接至地电位。折成L形的天线振子的一端与电路基片上的接地图案电连接。馈电线也立体地设置成与天线振子平行。接地图案形成于天线振子的下方。这样设置所述天线、使其从手表机壳的上表面露出，而馈电线立体地设置在机壳内。

Description

高频无线电设备天线装置、高频无线电设备以及手表形无线电设备

发明背景

本发明涉及用在高频无线电设备中的天线装置以及使用所述天线装置的小型高频无线电设备，更具体地说，涉及诸如手表形的高频无线电设备的非常小型的高频无线电设备和用于高频无线电设备中的天线装置。

一般来讲，螺旋型偶极天线广泛地用作便携装置诸如属于高频无线电设备的蜂窝电话的天线。

螺旋型偶极天线被设置成在使用时从便携装置的机壳中拉出或留在机壳内的形式。

另外，如在申请号为3-175826的日本公开特许公报中所公布的，还有另外的结构，其中在便携装置的机壳内配置另一种类型的天线以便与螺旋型偶极天线一起形成分集接收，作为组装在机壳内的此类用于高频无线电设备的天线，已经用过倒F天线。

用于2.4千兆赫[GHz]波段的薄卡片型便携设备采用陶瓷材料的片状天线。

但是，对于需求更加紧凑的诸如手表大小的便携设备的设备，上述螺旋型偶极子仍然大了。难以简单地把螺旋型偶极天线组装到所述设备的机壳中。

在倒F天线中设计自由度低，因为它的天线振子和它的地线板(主板)形成一个整体单元。因此，倒F天线难以做得更加紧凑。

另一方面，在陶瓷片状天线的情况下，尽管片状天线本身可以是表面安装的，但是包括其外围电路的天线作为一个部件仍然大。另外，芯片天线的成本相当高。

因而本发明的一个目的是提供用于高频无线电设备的天线装置，高频无线电设备，以及可以做得更紧凑、提高设备的灵敏度、和防止被静电损坏的手表形无线电设备。

本发明的公开

本发明的第一方面的特征在于与形成于电路基片上的接地图案和馈电点都相连的用于高频无线电设备的天线装置，所述天线装置包括：一端与接地图案相连并且整体上折成L形状的金属制的天线振子；一端连至所述馈电点而另一端固定地与天线振子上的某个位置电连接的馈电线，所述位置对应于用于所述高频无线电设备的天线装置的阻抗的预定值。

本发明的第二方面特征在于，在本发明的第一方面中，投影在作为投影面的接地图案上的天线振子的垂直投影被包括在接地图案中。

本发明的第三方面特征在于，在本发明的第一方面中，投影在作为投影面的接地图案上的天线振子的垂直投影面的面积小于所述接地图案。

本发明的第四方面特征在于，在本发明的第一方面中，把所述天线振子做成引线形状。

本发明的第五方面特征在于，在本发明的第一方面中，在所述天线振子附近设置介质构件，以便把用于所述高频无线电设备的天线装置的谐振频率设置在预定的谐振频率。

本发明的第六方面特征在于，在本发明的第五方面中，根据所述谐振频率设置所述介质构件的介电常数。

本发明的第七方面特征在于，在本发明的第五方面中，安排所述介质构件靠近天线振子，并且所述介质构件靠近所述天线振子的状态是根据所述谐振频率来确定的。

本发明的第八方面特征在于，在本发明的第五方面中，把用于固定显示装置、基片、电池、或其他部件的介质构件安排在所述天线振子的附近。

本发明的第九方面特征在于，在本发明的第一方面中，把天线振子的长度设置成约为所用频率的波长的四分之一的长度。

本发明的第十方面特征在于具有根据本发明的第一方面的天线装置的高频无线电设备，所述高频无线电设备包括：上面装有各种电气电路的电路基片；和用于显示各种信息的显示装置，所述显示装置设置在所述电路基片的一侧的空间，其中天线装置安排在电路基片的显示装置一侧。

本发明的第十一方面特征在于，在本发明的第十方面中，所述高频无线电设备包括：容纳所述天线装置、所述显示装置、以及所述电路基片的壳体；由导电材料制成的、与壳体一起构成外壳的壳底；和用于提供驱动高频无线电设备的电力的电池，其中所述壳底或者与电路基片的地电位或者与以AC(交流)方式连接到地电位的电池的一个电极导电连接。

本发明的第十二方面特征在于，与接地图案和形成于包含在多层电路基片中的多层中至少任何一层的大约整个面上的馈电点都相连的用于高频无线电设备的天线装置，它包括：一端与接地图案相连并且折成具有L形截面的金属制的天线振子；一端连至所述馈电点而另一端固定地与天线振子上的某个位置电连接的馈电线，所述位置对应于用于所述高频无线电设备的天线装置的阻抗的预定值。

本发明的第十三方面特征在于，在本发明的第十二方面中，投影在作为投影面的接地图案上的天线振子的垂直投影被包括在接地图案中。

本发明的第十四方面特征在于，在本发明的第十二方面中，投影在作为投影面的接地图案的天线振子的垂直投影面的面积小于所述接地图案。

本发明的第十五方面特征在于，在本发明的第十二方面中，把所述天线振子做成引线形状。

本发明的第十六方面特征在于，在本发明的第十二方面中，在所述天线振子附近设置介质构件，以便把用于所述高频无线电设备的天线装置的谐振频率设置在预定的谐振频率。

本发明的第十七方面特征在于，在本发明的第十六方面中，根据所述谐振频率设置所述介质构件的介电常数。

本发明的第十八方面特征在于，在本发明的第十六方面中，安排所述介质构件靠近天线振子，并且所述介质构件靠近所述天线振子的状态是根据所述谐振频率来确定的。

本发明的第十九方面特征在于，在本发明的第十二方面中，配置所述介质构件以便固定显示装置、基片、电池、或其他部件。

本发明的第二十方面特征在于，在本发明的第十二方面中，把天线振子的长度设置成约为所用频率的波长的四分之一的长度。

本发明的第二十一方面特征在于具有根据本发明的第二十方面的天线装置的高频无线电设备，所述高频无线电设备包括：上面装有各种电气电路的电路基片；和用于显示各种信息的显示装置，所述显示装置设置在所述电路基片的一侧的空间中，其中天线装置设置在电路基片的显示装置一侧。

本发明的第二十二方面特征在于，在本发明的第二十一方面中，所述高频无线电设备包括：容纳所述天线装置，所述显示装置，以及所述电路基片的壳体；由导电材料制成的，与壳体一起构成外壳的壳底；和用于提供驱动高频无线电设备的电力的电池，其中所述壳底或者与电路基片的地电位或者与以AC(交流)方式连接到地电位的电池的一个电极导电连接。

本发明的第二十三方面特征在于，与接地图案和形成于电路基片上的馈电点都相连的用于高频无线电设备的天线装置，它包括：一端与接地图案相连并且整体上折成L形状的金属制的天线振子；和一端连至所述馈电点而另一端固定地与接地图案相连的馈电线。

本发明的第二十四方面特征在于，在本发明的第二十三方面中，所述接地图案包括形成于所述电路基片上的电极图案。

本发明的第二十五方面特征在于，在本发明的第二十四方面中，所述接地图案形成在位于所述天线振子之下的表面的大约整个范围内。

本发明的第二十六方面特征在于，在本发明的第二十三方面中，所述天线振子的长度设置成所用频率的波长的大约四分之一的长度。

本发明的第二十七方面特征在于包括：手表形外壳；由本发明的第二十三方面定义的用于高频无线电设备的天线装置，其中所述用于高频无线电设备的天线装置设置在所述手表形外壳内。

本发明的第二十八方面特征在于包括：外壳；具有接地图案并且设置在外壳内的基片；一端与接地图案电气连接的天线振子，所述天线振子被立体地设置在电路基片上，并且部分地设置在外壳的上表面；以及一端与接地图案相连，另一端与馈电点相连的馈电线，并且所述馈电线被立体地设置在电路基片上，与连接所述天线振子的一端与另一端的方向平行。

本发明的第二十九方面特征在于，在本发明的第二十八方面中，天线振子是由金属材料制成的并且通过导电构件连接到接地图案，所述导电构件是用与天线振子的材料相同的金属材料制成的，并且天线振子和导电构件整体地形成L形。

本发明的第三十方面的特征在于，

按照本发明的第二十八方面用于高频无线电设备的天线装置；形成无线电电路的电路基片，与用于高频无线电设备的天线装置相连的无线电电路；容纳所述用于高频无线电设备的天线装置和电路基片的手表形外壳。

附图简述

图1表示根据第一实施例的手表形无线电设备的示意的剖视图。

图2表示根据第一实施例的手表形无线电设备的顶部的示意的透视图。

图3A是表示第一实施例的倒F天线的平面图。

图3B是表示第一实施例的倒F天线的正视图。

图4A是表示第二实施例的倒F天线的平面图。

图4B是表示第二实施例的倒F天线的正视图。

图5说明倒F天线的安装状态。

图6是表示手表形无线电设备的天线的一部分的剖视图，用于举例说明保持机构。

图7是保持机构的另一实例的示意图。

图8是用于在多层基片上形成接地图案的实例的示意图。

图9表示图8中的多层基片的剖视图。

图10说明倒F天线的特性的实例。

图11表示按照第三实施例的手表形无线电设备的示意的剖视图。

图12表示从手表形无线电设备的顶部透视的示意的透视图。

图13A是表示第三实施例的倒L天线的平面图。

图13B是表示第三实施例的倒L天线的正视图。

图14A是表示第四实施例的安装的倒L天线的平面图。

图14B是表示第四实施例的安装的倒L天线的正视图。

图15说明倒L天线的安装状态。

图16A是表示根据第五实施例的倒L天线的平面图。

图16B是表示根据第五实施例的倒L天线的正视图。

图17A是表示第五实施例的安装的倒L天线的平面图。

图17B是表示第五实施例的安装的倒L天线的正视图。

图18说明倒L天线的特性的实例。

图19说明按照第五实施例的倒L天线的安装状态。

图20是表示第六实施例的手表形无线电设备的剖视图。

图21是从按照第六实施例的手表形无线电设备的顶部透视的示意的透视图。

图22A是在其上固定天线振子的外壳的外斜视图(部分1)。

图22B是在其上固定天线振子的外壳的外斜视图(部分2)。

图23说明实施例的第一修改。

图24A是按照第二修改的天线部分的外斜视图(部分1)。

图24B是按照第二修改的天线部分的剖视图(部分1)。

图25A是按照第二修改的天线部分的外斜视图(部分2)。

图25B是按照第二修改的天线部分的剖视图(部分2)。

现在将参照附图描述本发明的最佳实施例。

[1]第一实施例

图1是按照本发明的第一实施例的手表形无线电设备的示意的剖视图。

在图1中，提供了一种倒F天线1，它是立体地形成的并且作为用于高频无线电设备的天线装置组装在手表形无线电设备100内。

倒F天线1包括天线振子1A和馈电线1B。

天线振子1A是用金属制成的并且做成L形截面的形状。天线振子1A固定地连接到安装在电路基片2上的地线图案(接地图案)。焊接是把天线振子1A连接到电路基片2的普通方法。

馈电线1B可导电地固定在天线振子1A上的给定位置。

手表形无线电设备100的电路基片2由塑料构件3和5从其上边和下边夹住。

在塑料构件3中，事先插入及形成微型螺母13。通过将微型螺钉14穿过塑料构件5从塑料构件3的下面拧到微型螺母13上来固定电路基片2。

把塑料构件3固定到电路基片2上允许将导电橡胶12压在电路基片2上。通过导电橡胶12，LCD(液晶显示)板10与装在电路基片2上的LCD驱动图案电气连接。

电路8装在电路基片2的下表面并且包括含有电气元件的无线电电路。

在图1中，为使示图简单起见，电路8用矩形模块表示。可以直接把电路8的元件安装在基片2上，代替这样的模块。

把钮扣型电池6用作所述手表形无线电设备的电源。固定在构件5上的所述钮扣型电池6通过未示出的导电片与壳底7电气连接。

玻璃盖9固定地设置在表壳4上。因而可通过玻璃盖9看到LCD10的显示。表壳4和壳底7通常是用螺丝结合来固定的。

图2表示手表形无线电设备100的顶部的示意的透视图。

如图2中所示，在电路基片2上形成接地图案15。

由于经常是这种情况：表壳本身按设计效果具有曲线形，所以电路基片2就不必为矩形。然而在许多情况下，它可能做成曲线外形或折线外形。因此，按照电路基片2的形状在电路基片2上安排元件和诸如接地图案15的电极图案，导致基片面积的有效利用以使所述设备最小化。

图3A是第一实施例的倒F天线1的平面图，而图3B是其正视图。

倒F天线1包括，如上所述，在一端折成L形的板状天线振子1A和馈电线1B。

天线振子1A最好是由电导率高的材料如铜制成的。也可能使用高电导率材料作为表层镀层。

馈电线1B以倒F天线1A在其固定后可具有预定值的阻抗的方式可导电地固定在倒F天线1A的某个位置上。所述阻抗值为，例如，50[Ω]。所述馈电线1B与天线振子1A垂直连接。

为了保持电阻小，最好天线振子1A和馈电线1B用铜焊或锡焊互相连接。

[2]第二实施例

图4A和4B表示本发明的第二实施例。在图4A和4B中，关于图1至图3中的那些一样的标号也用同样标号表示。

图4A是表示按照第二实施例的倒F天线1的安装状态的平面图。另一方面，图4B是表示第二实施例的倒F天线1的安装后状态的正视图。

在电路基片21的上表面，设置了导电体图案(平板电极)22。

天线振子1A的一端可导电地固定在导电体图案22上。

馈电线1B可导电地连接到安装在电路基片21上的馈电端子图案23。在这种配置中，也可能用穿过电路基片21形成的通孔的孔图案作为馈电端子图案23，并且在馈电线23插入孔图案后将其焊接。

另外，馈电端子图案23以DC(直流)方式连接到相对于由倒F天线1提供的信号的地电位。

为更容易理解起见，图4A和4B未表示出电路元件和其他在电路基片21上构成的图案部分，而仅表示出天线部分。

组成倒F天线1的天线振子1A的长度，包括其折弯的部分，大约为所用频率的波长的四分之一；例如，在2.5[GHz]的频率约为3[cm]。

把馈电线1B连接到天线振子1A的某个位置，使得该位置与相对于馈电端子图案23附近的地电位的阻抗的预定值(例如50欧姆[Ω])相对应。

确定电路端子和布线的阻抗值，以便把来自未示出的电路、与馈电端子图案23相连的信号线的阻抗也设置为相同的值(例如50欧姆[Ω])。

具体来讲，关于连接到馈电端子图案23的信号线，在使倒F天线1与信号线匹配时，信号线最好用设置在电路基片21的背面(未示出)、具有给定的阻抗值的微带线来实现。

从理论上讲，最好把倒F天线1安排在电路基片21的接地图案的中心。但是，为了使设备的总尺寸最小，由于其他元件的安排，通常难以把天线安排在电路基片21的中心。

因而，提供一种把投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影包含在接地图案中的结构就足够了。

或者，提供一种投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影面积小于接地图案的结构就足够了。

现在将描述这类结构的实例，其中所述投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影包含在接地图案中，或者，所述投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影面积小于接地图案。

图5说明所述倒F天线的安装后的状态。

在电路基片2的上表面，接地图案15安装在面对天线振子1A的位置。

另外，在电路基片2的上表面，为驱动LCD10的驱动信号安装了驱动信号电极图案16。

到具有LCD板的小型装置的LCD10的连接通常是这样实现的：通过导电橡胶12(参考图1)，连接嵌入LCD10本身的驱动信号电极与安装在电路基片21的上表面的驱动信号电极图案16。

一般来讲，起到设备的用户界面作用的LCD10安排在设备的中心。在这种安排的情况下，驱动信号电极图案16和产生驱动信号的显示驱动器或包括显示驱动器的CPU(未示出)，安排在LCD10的背面上。因此，电路基片2上对应于LCD 10的的区域，被用于连接驱动信号电极图案16和所述CPU的布线所占用。

在这种情况下，可用多层基片来利用通孔在另一层上设置这种布线部分。

但是，与不用多层基片的布线图案相比，这种方法仍然需要同样的基片面积。这意味着，利用多层基片并不有助于减小基片上用到的面积。

总之，这导致电路基片2的上表面的中心部分被LCD10的驱动信号电极图案16占用。因而，产生了倒F天线1和接地图案15必须安排在电路基片2的某一末端的限制。

在电路基片2的上表面的一端，以某种形状安装图5中所示的接地图案15，不必为矩形。

在这种情况下，所述投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影包含在接地图案15中，或者，所述投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影面积小于接地图案15。

实例为：当所用频率为2.5[GHz]时，天线振子1A在其纵向上的长度约为28[mm]而离电路基片2的高度为2[mm]。在这种情况下，所述天线装置可以配置成具有宽约为2[mm]的天线振子1A。

当考虑到组成天线振子1A的构件具有足够的强度时，可以把天线振子1A的厚度设置成大约0.2[mm]。

顺便说一下，有可能根据诸如组成天线振子1A的材料的物理强度，电路基片2上允许的间隙，以及必要的天线增益这些条件把天线振子的宽度和厚度确定为最佳值。若天线振子1A是用涂敷氨基甲酸乙酯的铜线制成的，在尺寸、可加工性以及制造成本上具有优势。

[3]在第一和第二实施例中的天线保持机构

现在将描述用在第一和第二实施例中的天线的保持机构。

图6是仅表示图1中所示天线振子1A的外围部分的剖视图。

位于电路基片2上的天线振子1A被塑料构件3(画阴影线的部分)从其上边卡住，后者还起到用于LCD10的固定框架的作用。这种锁定防止了天线振子1A从电路基片2向上移动。

因此，天线振子1A与电路基片2大约平行的部分保持了与电路基片2平行。当天线安装时，这样构造的倒F天线1在与电路基片2平行的角度方面具有最小变化。因此，可以减小倒F天线1的特性中的变化。

图7说明保持机构的另一实例。

在这个实例中，如图7中所示，由在天线振子下面也放入塑料材料的塑料构件3B来替代图6中所示的塑料构件。如果考虑这种结构，则部分表壳可用作具有上述作用的塑料构件。

因此，塑料构件3B把天线振子1A从其上边和下边卡住。

这种结构防止了天线振子1A从其上边或下边变形。

因此，可进一步抑制天线变形。

众所周知，高频信号的波长被传输该信号的空间的阻抗缩短了。

因而，当把介质构件放在天线周围时，所用频率的波长按照所述天线周围的介质构件的介电常数被缩短了。

因此，当位于接近天线振子1A的上面(和/或下面)的塑料构件3或3B的截面被设置成具有最佳面积时，可以充分地把在空气中以所需频率谐振的振子长度调整到更短的值。

另外，把塑料构件3或3B的材料改变成具有更高介电常数的成分将会使天线更小。

上述保持机构能提供小型天线，而无须诸如陶瓷片状天线的特殊制造工艺。具体来讲，利用诸如常用于手表形无线电设备1 00的塑料的介质的特性，可把天线做得更小以便具有实用的尺寸，而不会不必要地增加制造成本。

塑料构件被广泛用作组装在包括数字手表和小型信息装置的装置内的固定构件。但是，在这方面，固定构件并不限于用塑料制成的那种。不同介质成分制成的各种构件都可用于缩短天线。因而，最好考虑到可用性、不燃性、成分或其他方面的优点来选择固定构件。

[4]接地图案的形成

现在将描述如何形成接地图案。

图8是表示形成用于多层基片的接地图案的实例的示意图。图9是图8中所示的多层基片的剖视图。

在图8中，电路基片2A是多层基片，其中，如图9中所示，电路图案可以装在内层以及其表面。

更具体地说，接地图案17可以安装在内层基片中的至少一个的几乎整个表面。

所述接地图案17经多个通孔18与形成于电路基片2A的正面的接地图案15相连。

如前文所述。接地图案15的面积由LCD10的驱动信号电极图案16限定。因而，如图8中所示，使接地图案15的面积至少大于天线振子1A到接地图案15的垂直投影。另外，与内层上的接地图案17的导电连接提供了更大的接地图案面积。为了获得相对天线振子1A的足够的接地图案面积，内层上的接地图案17的面积最好扩展在内层上的几乎整个表面。或者，如果由于手表形无线电设备100的系统配置，天线增益有余量，则内部基片可部分地用于其他布线图案。

图10列举了这样构造的倒F天线装置的辐射图案的示例。

当实际生产手表形无线电设备100时，对应于外壳的形状改变特性。考虑到这方面，图10列举了不包括壳底7(参考图1)的仅仅内电路模块的辐射形式的示例。结果表明，表现出最大增益的方向与偶极天线的不同，因为有来自除了天线之外的元件的影响。

但是应明白，这种辐射图案对于实际使用没有问题。

[5]佩戴手表形无线电设备

现在将介绍在用户手腕上佩戴根据本发明的实施例的手表形无线电设备。

在图1中，按照本发明的实施例，由金属如不锈钢制成的壳底7位于手表形无线电设备的下面。

壳底7通过端子板或其他方式导电连接到电池6的正极。电池6的负极通过端子板或其他方式导电连接到电路基片2的接地图案。类似地，钮扣型电池6的正极也通过端子板或其他方式电气连接到电路基片2上的电源。旁路电容通常电气连接在电源端和地端之间，从而，通过减小电源的阻抗值而将电路稳定化。在这种高频装置的情况下，认为接地图案和电源图案具有相对于地电位的同样的交流电位。

同时，如果如图8中所示构造的手表形无线电设备100戴在用户手腕上，则倒F天线1位于该设备的上边，与手腕隔开。相反，安装在电路基片2A的上表面的接地图案15位于倒F天线1的下面。

另外，接地图案17位于电路基片2A的内层。而且，电池6以及具有更大面积的壳底7位于在内层上形成的接地图案的下方。如上所述，可认为金属制的壳底7在交流电位上与电路基片2A的接地图案相同。也就是说，金属制的壳底7具有拓宽相对于倒F天线1的接地面的效果。

而且，这样佩戴导致用户的身体(手臂)通过壳底7连接到天线的地电位。当用户佩戴这种设备时，用户的身体本身可当作地端，因而提供了一种相对于天线拓宽了接地面积的结构。

[6]第一和第二实施例的优点

上述第一和第二实施例能够提供如下优点。

(1)可提供一种具有与电路基片整体地形成在一起的倒F天线的小型无线电设备。

(2)天线振子的长度，比起在空气中通过在天线周围放置介质构件所须长度，可以缩短。

(3)另外，作为放置在天线周围的介质构件，通常可使用设置在设备中的固定构件。因而，有可能提供通过对内部空间的有效利用做得紧凑并且表现出稳定的天线特性的无线电设备，其中，天线特性的变化通过使用天线保持机构得以调整。

(4)把天线安排在基片的上表面之上，而把接地图案、电池、以及金属制的壳底依次安排在基片的下面。这导致，当用户佩戴手表时，位于基片下面的部分、包括用户的身体为地电位。因而，能够提供一种小型无线电设备，当把它戴在用户身上时它具有相对于天线的更大的接地面积。

(5)使天线紧凑是使无线电设备最小化的先决条件。一般认为提高工作频率可以获得这种小型天线。但是，已经通过法规等给工作频率分配了给定值，所以无法自由地做出选择。

因此，为了在预定法规下制作更小的天线并且同时提高天线增益，不得不考虑以下几点。

应该考虑天线本身的结构，如何形成地线，以及与位于天线周围的构件的关系。

另外，如果把设备设计成由用户佩戴的，必须考虑到与人体的关系以便得到最优化的天线使用。

如上所述，在与其结构的关系方面使天线得到最优化，并且能提供甚至在用户佩戴该设备时工作性能稳定的小型无线电设备。

[7]第三实施例

已经立体地构成第一和第二实施例中的倒F天线1，其中馈电线应该垂直地连接到天线。

这种结构导致天线振子与基片间的距离更长并且馈电线更长。因而变得难以实现天线本身强度的给定值以及让天线保持与地平行。

另外，当把天线设置在机壳外时，有可能结构变得复杂，因为馈电线与天线之间的连接部分应该也放置在机壳外面。

在馈电线与无线电电路的天线相连的情况下，当在天线上引起静电时，这增加了静电通过馈电线到达无线电电路并且损坏无线电电路的可能性。

因此，代替第一或第二实施例中描述的馈电线1B，第三实施例采用与天线振子1A平行安排的馈电线1C(参考图11)。

图11是根据本发明的第三实施例的手表形无线电设备的示意的剖视图。对于图1中所示的第一实施例中以相同的标号表示的那些部分，在图11中用相同的标号表示。

如图11所示，倒L天线51作为用于高频无线电设备的天线装置是立体地构造的，它组装在手表形无线电设备100A内。

图12表示手表形无线电设备100A顶部的示意的透视图。

如图12中所示，接地图案15安装在电路基片2上。

图13A是第三实施例的倒L天线51的平面图，而图13B是其正视图。

如上所述，倒L天线51包括一端折成L形的板状天线振子1A，以及馈电线1C，后者是这样安排的，使得它在与天线振子1A隔开预定距离的位置上，并且与天线振子1A的纵向部分平行。

在固定之后提供倒L天线51的阻抗的给定值的位置固定馈电线1C。所述阻抗值例如为50[Ω]。

[8]第四实施例

图14A和14B表示本发明的第四实施例。关于图11、12、13A或13B中部分的相同标号，在图14A和14B中用相同标号表示。

图14A是表示根据第四实施例的安装后的倒L天线51的平面图。图14B是表示第四实施例的安装后的倒L天线51的正视图。

在电路基片21的上表面安装导电体图案(平板电极)22。

天线振子1A的一端可导电地固定在导电体图案22上。

馈电线1C可导电地连接到安装在电路基片21上的馈电端子图案23上。为了实现这种结构，也可能用穿过电路基片21形成的通孔的孔图案作为馈电端子图案23，并且把馈电线1B插入所述孔图案后将其焊接。

另外，馈电端子图案23连接到相对于由倒L天线51提供的信号的直流地电位。

为更容易理解起见，图14A和14B未示出电路元件和其他在电路基片21上的构成部分，而仅示出天线部分。

组成倒L天线51的天线振子1A的长度，包括其折弯的部分，大约为所用频率的波长的四分之一，例如，在2.5[GHz]频率约为3[cm]。

馈电线1C连接到天线振子1A的某个位置上，使得该位置对应于相对于馈电端子图案23附近的地电位的预定阻抗值(例如50[Ω])。

这样确定电路端子和布线的阻抗值以便与馈电端子图案23连接的来自未示出的电路的信号线的阻抗也设置为同样的值(例如50[Ω])。

具体来讲，关于连接到馈电端子图案23的信号线，最好在匹配倒L天线51与信号线时，信号线用设置在电路基片21的背面(未示出)、具有给定的阻抗值的微带线来实现。

从理论上讲，最好把倒L天线51安排在电路基片21的接地图案的中心。但是，为了使设备的总尺寸最小，由于其他元件的安排，通常难以把天线安排在电路基片21的中心。

因而，提供这样一种结构：投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影包含在接地图案中就足够了。

或者，提供这样一种结构：投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影面积小于接地图案就足够了。

现在将描述这类结构的实例，其中投影面在接地图案上的所述天线振子1A的垂直投影包含在接地图案中，或者，投影面在接地图案上的所述天线振子1A的垂直投影面积小于接地图案。

图15说明所述倒L天线的安装后的状态。

在电路基片2的上表面上，接地图案15安装在面对天线振子1A的位置。

与具有LCD板的小型装置的LCD10的连接通常是这样实现的：通过导电橡胶12(参考图1)，连接嵌入LCD10本身的驱动信号电极与安装在电路基片21的上表面的驱动信号电极图案16。

一般来讲，起到设备的用户界面作用的LCD10设置在设备的中心。在这种安排的情况下，驱动信号电极图案16和产生驱动信号的显示驱动器或包括显示驱动器的CPU(未示出)，设置在LCD10的背面上。因此，对应于LCD 10的电路基片2上的区域，被用于连接驱动信号电极图案16和所述CPU的布线所占用。

在这种情况下，所述投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影包含在接地图案15中。或者，所述投影面在接地图案上的天线振子1A的垂直投影面积小于接地图案15。

[9]第五实施例

图16A和16B表示本发明的第五实施例。关于图11、12、13A或13B中部分的相同标号，在图16A和16B中用相同标号表示。

在图16A中所示的结构中，倒L天线71包括由L形导线和大约是U形的导线构成的馈电线1C组成的天线振子1D。

所述天线振子1D和馈电线1C可以容易地由例如弯曲的导线诸如涂敷氨基甲酸乙酯的铜线来构成。

如图16A和16B中所示，这样设置馈电线1C，使得其纵向与天线振子1D平行，沿着天线振子1D的一边。

另外，这样设置馈电线1C，使得它保持与天线振子1D的适当的电偶合。实际上，如图17A和17B中所示，馈电线1C的一端与馈电点23电连接，而另一端与接地图案22电连接。这种配置允许在所用的频率下，把从馈电点23看的阻抗设置成期望值(例如50[Ω])。

图18中表示这样构成的倒L天线71的辐射图案的实例。

如图18中所示，尽管在135至225度的方向范围内的增益可能比偶极天线的增益差，但是在其余方向范围的增益比偶极天线的增益好。

图19表示当把第五实施例中的天线装置组装在手表形无线电设备中时，在基片上设置所述天线的实例。

把馈电线1C设置成与倒L天线71的天线振子1D的一边平行，并且馈电线1C的一端与馈电点23电连接，而另一端与安装在天线振子1D下面的接地图案15电连接。

在图19的情况下，仅描述了一组天线振子1D、馈电线1C、以及LCD驱动电极16。最好借助于塑料构件或其他构件把天线振子1D锁定成平行于接地图案15。

[10]第六实施例

图20是表示第六实施例的手表形无线电设备的示意的剖视图，而图21是从其顶部看的示意的透视图。

第六实施例涉及倒L天线的配置，其中它的天线振子1E的与电路基片2上的接地图案15平行的部分，设置在外壳的上表面。

实际上，L形天线振子的一端穿过外壳4以连接到外壳中的接地图案。馈电线1F置于与它分开的天线振子1E的下方。所述与天线振子1E平行的馈电线1F，设置成与天线振子1E不接触。因此，在天线振子1E中感生的信号通过馈电线1F传到电路基片2上的每个电路。如图22A所示，可以把天线振子1E设置成部分地从外壳4露出来，或者可以通过例如汽相淀积在外壳4的上表面形成导体电极来制作。在后一种情况下，天线振子1E是外壳上表面上的导体电极，它在这种情况下，通过如图22B中所示的导体IEC，连接到接地图案。如果在外壳4的上表面上设置了金属板，用于上紧金属板的螺丝可以制成穿过外壳4并且与外壳4中的接地图案相连。

如果根据本发明的天线装置嵌入手表形无线电设备，必须注意如何安排天线，因为天线周围的构件可能对其特性有更大的影响。

[11]第三至第六实施例的优点

对天线特性有影响的构件包括靠近天线的塑料构件、外壳、电池、以及壳底。为避免这些影响，可考虑把天线安排得尽量离基片远。这样安排的天线更易于优化，因为减小了从天线周围的构件产生的影响。另外，由于没有构件盖住天线，能够容易地获得更好的天线灵敏度。

或者，在天线置于机壳之外的情况下，应该考虑在天线中可能感应静电。一般来讲，由人体感应的静电据估计具有大约10[kV]，在一些情况下，达到30[kV]。

因此，在倒F天线中，最好不要把可导电地连接到电路馈电点的天线振子，以及馈电线设置在机壳外，因为容易把静电引至电路。

相反，第三至第六实施例的天线和馈电线结构是考虑到这些条件而构造的。天线振子以直接方式电气连接到电路基片上的接地图案并且电荷通过接地图案流到机壳外面，而由天线振子感应的信号则通过不接触馈电线送至电路。

因此，第三至第六实施例具有以下所述优点。

(1)与倒F天线相比，倒L天线简单，因而使生产天线更加容易并且降低了成本。

(2)把天线设置在机壳外，使得难以受到天线周围的构件的影响并且导致容易最优化。

(3)把天线安排在机壳外，使得难以受到天线周围的构件的影响并且导致提高天线灵敏度的更高的可能性。

(4)尽管把天线设置在机壳外，但天线振子与地相连并且利用与天线振子不接触地安装的馈电线传输信号。这防止了电路由于静电被损坏。

(5)因为把天线设置在机壳外，所以可以节省机壳的内部空间，由此提高了安排其他构件的自由度，因而使设备更加紧凑。

(6)当根据本发明的天线应用于手表中时，天线设置在机壳的外部。因而，可以减小当用户佩戴手表时由用户身体产生的对天线的影响，提高天线的灵敏度。

[12]对实施例的修改

[12.1]第一修改

在前述的第一和第二实施例中，把板状电极用作天线振子。但是有可能，例如，如图23中所示，天线振子1G是用导线做成的并且可导电地连接到同样是导线做成的馈电线1H。

[12.2]第二修改

在前述的实施例中，天线振子的一端形成自由端。作为代替，可以提供图24A和图24B所示的天线单元1L，其中天线振子1I安装在事先用适当的介质材料或其他材料制成的保持构件1K上，然后再安排馈电线1J。使馈电线1J穿过保持构件1K，然后可导电地连接到天线振子1I。

这种结构使保持天线振子1I和未示出的电路基片上的接地图案之间的平行度变得容易，避免了天线性能的下降。另外，天线单元1L可以轻易地处理。

而且，考虑到诸如介电常数的因素适当地选择保持构件1K的材料导致更小型的设备，而同样保持所用的谐振频率相同。

或者，可提供在图25A和25B中表示的另一种天线单元1Q，其中天线振子1N安装在事先用适当的介质材料或其他材料制成的保持构件1M上。在这种天线单元中，也把馈电线1P设置成平行于天线振子1N、与天线振子1N隔开一定距离。另外，馈电线1P的两端都做成穿透保持构件1M的以构成完整的天线单元1Q。

这种结构使保持天线振子1N和未示出的电路基片上的接地图案之间的平行度变得容易，避免了天线性能的下降。另外，可以容易地处理天线单元1L。

Claims

1.一种用于高频无线电设备的天线装置，所述天线装置包括：

电路基片；

在电路基片上的接地图案；

在电路基片上的馈电点；

一端连接到接地图案、位于接地图案之上的金属L形天线振子；以及

一端连接到所述馈电点而另一端连接到所述天线振子的馈电线。

2.权利要求1的天线装置，其特征在于：天线振子在部分受接地图案限定的平面上的垂直投影小于接地图案的面积。

3.权利要求2的天线装置，其特征在于：天线振子在部分受接地图案限定的平面上的垂直投影被包括在接地图案的面积之内。

4.权利要求1的天线装置，其特征在于：所述天线振子做成引线形状。

5.权利要求1的天线装置，还包括在天线振子附近设置的介质构件。

6.权利要求5的天线装置，其特征在于：所述介质构件还用于固定显示装置、所述电路基片、所述高频无线电设备的电池。

7.权利要求1的天线装置，其特征在于：所述天线振子的长度为所述无线电设备工作频率的四分之一波长。

8.一种高频无线电设备，它包括：

天线装置，它包括：

电路基片；

在电路基片上的接地图案；

在电路基片上的馈电点；

一端连接到所述馈电点而另一端连接到所述天线振子的馈电线；

安装在电路基片上的多个电路；以及

用于显示信息的显示装置，该显示装置定位于电路基片的一侧，

其中所述天线振子定位于电路基片的与显示装置相同的一侧。

9.权利要求8的高频无线电设备，还包括：

外壳，包括：(a)容纳所述显示装置、以及所述电路基片的壳体，以及(b)由导电材料制成的壳底；以及

用于提供驱动所述高频无线电设备的电力的电池，

其中所述壳底与所述电路基片的接地图案或者所述电池的一个电极导电连接。

10.一种用于高频无线电设备的天线装置，天线装置包括：

多层电路基片；

在多层电路基片的其中一层上的接地图案；

在多层电路基片的顶层上的馈电点；

11.权利要求10的天线装置，其特征在于：天线振子在部分受接地图案限定的平面上的垂直投影小于接地图案的面积。

12.权利要求11的天线装置，其特征在于：天线振子在部分受接地图案限定的平面上的垂直投影被包括在接地图案的面积之内。

13.权利要求10的天线装置，其特征在于：所述天线振子做成引线形状。

14.权利要求10的天线装置，还包括在天线振子附近设置的介质构件。

15.权利要求14的天线装置，其特征在于：所述介质构件还用于固定显示装置、所述电路基片、以及所述高频无线电设备的电池。

16.权利要求10的天线装置，其特征在于：所述天线振子的长度为所述无线电设备工作频率的四分之一波长。

17.一种高频无线电设备，它包括：

天线装置，它包括：

多层电路基片；

在多层电路基片的其中一层上的接地图案；

在多层电路基片的顶层上的馈电点；

安装在所述多层电路基片上的多个电路；以及

用于显示信息的显示装置，该显示装置定位于所述多层电路基片的一侧上，

其中所述天线振子定位于所述电路基片的与显示装置相同的一侧。

18.权利要求17的高频无线电设备，还包括：

用于提供驱动所述高频无线电设备的电力的电池，

19.一种用于高频无线电设备的天线装置，天线装置包括：

电路基片；

在电路基片上的接地图案；

在电路基片上的馈电点；

一端连接到所述馈电点而另一端连接到所述接地图案的馈电线。

20.权利要求19的天线装置，其特征至于：

所述电路基片是多层电路板；

馈电点和接地图案在所述多层电路板中的至少一层上形成，以及

接地图案大致覆盖形成有所述接地图案的层的整个表面。

21.权利要求19的天线装置，其特征至于：所述接地图案由所述电路基片上形成的电极图案组成。

22.权利要求19的天线装置，其特征在于：所述天线振子的长度为所述无线电设备工作频率的四分之一波长。

23.一种高频无线电设备，它包括：

手表形外壳；以及

天线装置，它包括：

电路基片；

在电路基片上的接地图案；

在电路基片上的馈电点；

一端连接到所述馈电点而另一端连接到所述接地图案的馈电线；

其中所述高频无线电设备的天线装置位于所述手表形外壳之内。

24.权利要求23的高频无线电设备，其特征至于：

所述电路基片是多层电路板；

接地图案大致覆盖形成有所述接地图案的层的整个表面。

25.一种用于高频无线电设备的天线装置，它包括：

外壳；

电路基片，具有接地图案并位于外壳之内；

一端连接到接地图案、位于接地图案之上的天线振子，该天线振子从电路基片延伸并与外壳的上表面接触；以及

一端连接到所述接地图案而另一端连接到馈电点的馈电线，该馈电线从电路基片沿着与连接所述天线振子的一端面和另一端面的方向平行地延伸。

26.权利要求25的用于高频无线电设备的天线装置，其特征在于：所述天线振子是由金属制成的，并且通过导电构件连接到所述接地图案，所述导电构件与所述天线振子都用相同的金属制成，所述天线振子和所述导电构件则整体地形成L形。

27.一种手表形无线电设备，它包括：

天线装置，它包括：

电路基片；

在电路基片上的接地图案；

在电路基片上的馈电点；

一端连接到接地图案、位于接地图案之上的金属L形天线振子；

一端连接到所述馈电点而另一端连接到所述接地图案的馈电线；以及

在所述电路基片上形成的一个无线电电路；以及

包括所述天线装置和所述电路基片的手表形外壳。