CN1666380A - 内置滤波器的天线 - Google Patents

Abstract

一种内置滤波器的天线，一面形成导电体膜的介质薄片(31)，被至少构成1个滤波器(2)地层叠，形成层叠介质块(3)。再在该层叠介质块(3)上固定设置辐射元件(1)，使辐射元件(1)与滤波器(2)的一个电极电连接。滤波器(2)的另一个电极，通过通路孔插塞33及布线34，被导出层叠介质块(3)的搭载面B(与被搭载的电路基板相对的面)，与设置在将该搭载面B上的给电端子电极(4)电连接。其结果，可以得到即使直接搭载到电路基板上，在电路基板上的电子电路和天线的给电端子电极之间也不会相互干涉，在提高隔离特性的同时，还能提高收发特性的结构。

Description

内置滤波器的天线

技术领域

本发明涉及一种宜于搭载到手机及便携式终端机等上的小型、容易匹配、还具有搭载到电路基板等上时不会与电路基板上的电子电路相互干涉的结构的内置滤波器的天线。更详细地说，涉及一种即使具有蜂窝(cellular)用和GPS及蓝牙用等在多频带中使用时，对方的信号也不会通过给电端子电极而迂回到接收电路侧等后产生相互干涉的结构的内置滤波器的天线。

背景技术

在现有技术中，利用天线收发的信号，可以通过带通滤波器等滤波器，只收发所希望的频带的信号。该滤波器，是将现有技术单独制造的产品，与天线外部连接后使用。但是近几年来，相应消除天线和滤波器的匹配的麻烦及电子机器的小型化的要求等，开发出将天线和滤波器一体化的内置滤波器的天线。

这种内置滤波器的天线85，例如图7A及7b的搭载在电路基板86上的一个示例的局部立体说明图及其剖面说明图所示，就象形成构成滤波器的电容器及电感器那样，是在由将形成导电体图案的介质薄片层叠后烧成的层叠介质块83的表面侧形成辐射元件81后构成。该滤波器的一个电极，与辐射元件81电连接；另一个电极与设置在介质块83的外面的给电端子电极84连接，以便与外部电路的收发电路等连接。在现有技术的这种内置滤波器的天线中，如图7A的剖面说明图所示，将布线膜834从由形成电感器及电容器的导电体图案构成的滤波器82的另一个电极，一直延伸导出到其端部，在形成层叠的介质块83后，与在其侧面露出的布线膜834连接，再将给电端子电极84从其侧面绕到背面(往电路基板86上搭载的搭载面)后形成。该给电端子电极84，通过软钎焊等直接与电路基板86的给电线862连接。

如前所述，现有技术的内置滤波器的天线，其滤波器的另一个电极，向介质块83的侧面导出，从介质块83的侧面到搭载面(与安装天线的电路基板相对的面，背面)，设置着给电端子电极84，以便与被导出的布线膜834连接。因此，容易出现介质块侧面的给电端子电极84，直接捡到辐射元件81等收发的电波的情况。另外，近几年来，例如，在用手机进行蜂窝用的收发的同时，还接收GPS(Global Positioning System：卫星定位系统)的信号，或者为了无线LAN的蓝牙用天线等，天线采用能够收发2个以上的频带的信号的结构，在给电端子电极84中，2个以上的频带的信号，容易被给电。

另一方面，在搭载该内置滤波器的天线85的电路基板86中，形成有包括与给电线862连接、未图示的接收侧的低噪声放大器等的接收电路及发送电路等的电子电路，在用2个以上的频带进行收发时，用各自的频带形成这些电子电路，给电端子电极与这些电子电路进行电磁场耦合，加在给电端子电极上的杂音或其它频带信号，与电路基板上的电路直接相互干涉，存在隔离特性(相互之间的耦合小)恶化(杂音增大)，或者造成收发特性下降的问题。

发明内容

本发明就是为了解决这种问题而研制的，其目的在于提供一种内置滤波器的天线，它采用以下结构：将由介质薄片的层叠体构成的滤波器与辐射元件一体化，在实现小型化的同时，还能够在直接搭载到电路基板上后，也不会使电路基板上的电子电路与天线的给电端子电极之间产生相互干涉，既提高其隔离特性，又提高其收发特性。

本发明的另一个目的在于提供搭载到电路基板上的内置滤波器的天线的搭载结构，以便特别适合在将这种内置滤波器的天线搭载到电路基板上时，防止它与电子电路之间的相互干涉。

采用本发明的内置滤波器的天线，包括：在一个面上形成导电体膜的介质薄片，至少构成1个滤波器地层叠后形成的层叠介质块；在被固定设置到该层叠介质块上的同时，还与所述滤波器的一个电极电连接的辐射元件；设置在所述层叠介质块的外面，与所述滤波器的另一个电极电连接的给电端子电极；该给电端子电极，设置在与所述层叠介质块被搭载到外部的电路基板上之际相对的面——搭载面上；连接所述滤波器的另一个电极和所述给电端子电极的连接布线，以不露出所述层叠介质块的搭载面以外的外面的形态形成。

在这里，所谓“辐射元件”，是指在介质块的一个面上用导电体膜形成辐射图案的辐射电极及平面状辐射电极图案等能够辐射电波的东西。另外，所谓“电连接”，除了用导体直接连接之外，还包括通过其它电子部件连接，以及即使没有用导体直接连接但却通过电磁场被耦合的情况。进而，所谓“外面”，是指露到层叠的介质块的外部的面；所谓“搭载面”，是指与搭载的电路基板相对的面。

采用这种结构后，由于给电端子电极只面向搭载内置滤波器的天线的电路基板，而且在电路基板上可以使用埋入屏蔽板的多层层叠体等，所以可以一面完全屏蔽给电端子电极，一面与电路基板的给电线连接。其结果，外部杂音不直接乘坐给电端子电极，而且即使其它频带的信号出现在给电端子电极上，也不会与不同频带的接收电路等耦合。其结果，能够大大提高给电端子电极和电路基板上的电子电路的隔离特性，而且完全不会使所希望的收发信号等的特性降低，可以作为带有非常高的性能的滤波器的天线而发挥作用。

所述滤波器的另一个电极和所述给电端子电极的电气性连接，例如，可以由通过埋入所述介质薄片上设置的接触孔内的导体构成的通路孔插塞进行。

采用本发明的内置滤波器的天线的搭载结构，权利要求1所述的内置滤波器的天线，搭载到至少具有屏蔽层及布线层的层叠结构的电路基板上，所述给电端子电极与该电路基板内设置的内部布线电连接，通过该内部布线，使设置在所述电路基板表面的电子部件和所述给电端子电极电连接。采用这种结构后，与给电端子电极连接的给电线，可以使用内部布线，使其完全不外露，在被屏蔽板屏蔽的状态下，与构成电子电路的部件连接，所以可以得到特性非常高的收发机。

附图说明

图1A～1C是表示采用本发明的内置滤波器的天线的一种实施方式的说明图。

图2A～2B是表示图1所示的层叠介质块内的滤波器的结构示例的图形。

图3是表示图1所示的通路孔插塞的结构示例的图形。

图4是将图1所示的内置滤波器的天线搭载在电路基板上的例子的剖面说明图。

图5是表示研究图6的特性的装置的概要的图形。

图6A是采用本发明的天线增益的频率特性图，图6B是采用现有技术的结构的天线增益的频率特性图。

图7A～7b是将现有技术的内置滤波器的天线搭载在电路基板上的状态的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图，讲述本发明的内置滤波器的天线。采用本发明的内置滤波器的天线，其一种实施方式的结构的说明图，如图1A～1C所示，一面形成有导电体膜的介质薄片31，被至少构成1个滤波器2地层叠，形成层叠介质块3。再在该层叠介质块3上固定设置辐射元件1，并使辐射元件1与滤波器2的未图示的一个电极电连接。另外，滤波器2的另一个电极22，通过通路孔插塞33及布线34，与设置在层叠介质块3的外面的给电端子电极4连接。在本发明中，其特征在于：该给电端子电极4，如图1C用背面图所示，只设置在将该层叠介质块3往未图示的电路基板上搭载之际与电路基板相对的面——搭载面B上，不从层叠介质块3的向外部露出的侧面上露出地形成。

在图1所示的例子中，只图示出1个辐射元件1和1个频带信号对应的滤波器2。但例如蜂窝用的AMPS/PCS、卫星定位系统(GPS)或蓝牙(BT)等，为了能够收发多个频带的信号，可以将多个辐射元件1(也有将1个辐射元件1用于多个频带的情况)及多个频带信号用的滤波器2，在1个层叠介质块3上安装、制造。此外，在1个层叠介质块3中制造2个以上频带用的滤波器2时，各频带用滤波器2的每个块，最好在层叠介质块3内形成纵向的屏蔽壁，以免相互干涉。该屏蔽壁，可以采用与后文将要讲述的带状通路孔插塞同样的方法形成。

辐射元件1，在图示的例子中，由通过介质层设置在接地导体35上的补丁状的辐射电极构成。但也可以采用使带状导体或由带状导体图案化的辐射电极等与给电电极电容耦合的的陶瓷天线等其它结构，还可以采用设置在层叠介质块3的侧面的结构。

滤波器2，如后文所述，在层叠介质块3内，形成电感器L、电容器C及共振器，例如，如图2A所示，连接后形成，使单体的滤波器或低通滤波器LPF、高通滤波器HPF、还和共振器一起组合带通滤波器BPF、带阻滤波器等至少2个滤波器后形成的滤波器组，从而可以形成只使所希望的频带通过的结构。该滤波器2的一个电极21，与辐射元件1电连接；另一个电极22，与给电端子电极4电连接。另外，装入2个以上的频带用辐射元件及滤波器时，例如设置AMPS(0.8GMz)/PCS(1.8GMz)的蜂窝用和GPS(1.5GMz)用时，与GPS用天线连接的滤波器，如图2B所示，将断开(截止)低于1.4GMz的频带的高通滤波器HPF及断开高于1.6GMz的频带的低通滤波器LPF连接，进而为了可靠地断开接近1.5GMz的1.8GMz频带而插入1.8GMz带的带阻滤波器BEF，从而还可以形成可靠地防止对方的信号干扰的结构。其它的频带，只要改变L、C的大小及连接即可形成。

层叠介质块3，其剖面说明图如图1B所示，例如，在陶瓷薄片(印刷电路板)31的一面通过印刷等使导电膜形成所希望的形状，就象隔着为了形成上述滤波器2的、构成电感器等的带状线L及介质薄片31形成导电体膜，从而形成电容器C等那样，另外就象形成连接电感器L和电容器C的通路孔插塞32，和后文将要讲述的连接滤波器2的另一个电极22与给电端子电极4的通路孔插塞33及布线34那样，在各介质薄片31上用所希望的图案形成导电体膜，或者将在几乎整个面上形成屏蔽用导电体膜35的元件等，与陶瓷薄片31重叠后以冲压的状态切断、烧结，从而在外形上形成例如(2～30mm)×(2～30mm)左右的大小、0.5～7mm左右的厚度。

连接滤波器2的另一个电极22和给电端子电极4的通路孔插塞33及布线34，为了不将电极22通过层叠介质块3的侧面导出底面侧，经过层叠介质块3的内部直接从层叠介质块3的底面(搭载面B)导出而形成。在图1所示的例子中，通过布线34连接两个通路孔插塞33。但这是在电极22和给电端子电极4在平面上错开时或电极22和介质块3的底面的距离较大时，如果在数枚介质薄片的同一个部位形成通路孔插塞后，该部分就会变厚，所以在需要在平面上不同的位置错开后形成通路孔插塞33等时，为了使通路孔插塞33的位置错开而形成的。可是，没有这个必要时，也可以用一个通路孔插塞33直接将滤波器的另一个电极22和给电端子4连接

隔着陶瓷薄片31连接上下的导电体膜时，利用在陶瓷薄片31上形成的接触孔(贯通通路孔)内埋入导电体后连接的通路孔插塞32、33连接。该通路孔插塞32、33，如图3所示，图1B所示的通路孔插塞部32的直角方向的剖面说明图所示，形成带状，从而能够增大连接的截面积，防止高频电阻及电感的增加，能够一面用层叠结构形成滤波器，一面形成高特性的滤波器。为了制作该带状的通路孔插塞32、33，可以通过将陶瓷薄片31上设置的接触孔做成细长的槽状后形成。

为了制造这种层叠介质块3，例如利用成形模具，在100μm左右的厚度的陶瓷薄片31上形成通路孔插塞用的接触孔及细长的槽，通过导电体膏的印刷等形成其槽内及必要的带状线。然后，如前所述，将数10枚重叠后挤压、固定、切断成一个个层叠介质块的大小，或者在形成切断用槽后通过烧结形成，从而形成滤波器电路及通路孔插塞32、33等。此外，在该层叠介质块3的表面及侧面、底面等处形成接地导体36时，可以在其侧面通过印刷等设置银膏等的导电体后形成。

给电端子电极4，和形成上述的辐射元件1及接地导体36情况相同，通过印刷等设置、烧成银膏等导电材料，从而与通路孔插塞33连接。

这种内置滤波器的天线，通常直接搭载到形成信号处理电路等的电路基板上后，装入手机等的壳体内。本发明的给电端子电极4不露出层叠介质块3的侧面的结构的内置滤波器的天线5，作为电路基板，通过使用在如图4所示的那种绝缘片61上形成屏蔽层63和给电线62等至少一层布线层等的层叠结构的电路基板6(在图4所示的例子中，屏蔽层63设置在上下的外面，但既可以只设在一个面上，也可以设在其内部)，能够用完全的屏蔽状态使给电端子电极4和例如接收信号处理电路的低噪声放大器65连接，能够几乎完全排除在给电端子电极4和电子电路之间的耦合。可是，即使直接将给电端子电极与图7所示的现有技术的安装结构——电路基板表面的给电线连接，也由于给电端子电极完全位于层叠介质块的里侧，所以给电端子电极和电路基板上的电子电路相互耦合受到非常好的抑制，提高了相互间的隔离特性。

将采用本发明的内置滤波器的天线与在电路基板表面设置的给电线连接后，其对频率而言的放大关系——天线的频率特性，与现有技术的在跨越层叠介质块的侧壁上设置给电端子电极的结构的内置滤波器的天线进行了比较研究。该特性检查，如图5所示，是例如将测试用的天线72安装到手机等的壳体71上，在壳体71内安装搭载内置滤波器的天线5的电路基板6，从测试用的天线72发射0.8～4GHz的各频率的信号时，分析接受信号引起的增益的频率特性。此外，作为内置滤波器的天线5，使用了蓝牙用的2.4GHz频带天线。图6A是将采用本发明的内置滤波器的天线直接与在电路基板表面设置的给电线连接后的情况，图6B是如图7所示的那种在侧面也设置给电电极端子的结构的天线特性。

由图6可知：采用本发明后，在1.76GHz以下及3.04GHz以上的频带中，出现非常大的衰减(在所希望的2.4GHz带以外的频带中衰减是最理想的)，与此不同，在现有技术的结构的图6B中，则表现出即使是离开的频带，其衰减也小，作为杂音容易混入。可以认为这是由于在滤波器内置中，装入使2.4GHz带以外的频带的信号衰减的滤波器，在本发明中，利用该滤波器的作用，使2.4GHz带以外的频带衰减；而在现有技术的结构中，有用给电端子电极直接接收的电波，由于该电波不通过滤波器，所以不能够除去的缘故。就是说，给电端子电极露出外部后，非常容易接受外部杂音的影响，而且也容易产生该给电端子电极和接收电路的相互作用。这种倾向，不局限于蓝牙用天线，在GPS用天线及蜂窝用天线中也能够得到同样的结果。

采用本发明后，内置滤波器的天线的给电端子电极，只设置在与搭载的电路基板相对的搭载面上，在露出外部的侧壁上没有设置。另一方面，在层叠介质块内，在很大的范围内适当设置的导电膜，发挥着屏蔽板的作用，还能在给电端子电极的周围设置接地导体，另外还能使电路基板也具有屏蔽板的功能，所以能够切实抑制与外部的干涉。因此，接收的信号不会不通过滤波器而直接进入给电端子电极，给电端子电极还不会和电路基板上的电子电路进行电磁场耦合后相互作用。其结果，在极大地提高隔离特性(在给电端子电极与近邻的电子电路之间的耦合度很小)的同时，还能够大大抑制外部杂音的影响，提高天线特性。

进而，采用本发明后，由于不在层叠介质块3的侧面形成给电端子电极，所以可以将电路基板上形成的电子电路和内置滤波器的天线非常靠近地配置，有利于电路基板的小型化。进而，作为电路基板，使用内部具有布线的层叠结构体的电路基板，从而能够在完全屏蔽的状态下进行给电端子电极和电子电路的部件的电连接，能够在进一步提高隔离特性的同时，还由于具有完全的屏蔽功能，所以即使与远处的电子部件连接，也毫无障碍，产生增大在电路基板上配置部件的自由度的效果。

采用本发明后，由于将天线和滤波器一体化的内置滤波器的天线的给电端子电极，形成难以与外部干涉的结构，所以可以大幅度抑制与搭载内置滤波器的电路基板的相互作用，可以得到使收发特性大幅度提高的内置滤波器的天线。而且，在使滤波器和天线一体化的基础上，由于能够使内置滤波器的天线和电路基板上的电子电路靠近配置，所以在手机等便携式机器特别要求小型化时，也能有利于其小型化。

进而，使用采用本发明的内置滤波器的天线时，作为电路基板，使用层叠结构的基板，通过被屏蔽的内部布线与电子电路连接，从而能够进一步提高隔离特性。

采用本发明后，能够一面完全屏蔽给电端子电极，一面与电路基板的给电线连接，外部杂音不直接乘坐给电端子电极，而且即使其它频带的信号出现在给电端子电极上，也不会与不同频带的接收电路等耦合。其结果，可以作为蜂窝用、GPS用、蓝牙用等在多频带中使用的、宜于搭载到手机及便携式终端机等上的小型、高性能的天线加以利用。

Claims (10)

1、一种内置滤波器的天线，包括：在一个面上形成有导电体膜的介质薄片，至少构成1个滤波器地层叠后形成的层叠介质块；

在被固定设置到该层叠介质块上的同时，还与所述滤波器的一个电极电连接的辐射元件；以及

设置在所述层叠介质块的外面，与所述滤波器的另一个电极电连接的给电端子电极，

该给电端子电极，设置在将所述层叠介质块搭载到外部的电路基板上之际相对向的面——搭载面上，

连接所述滤波器的另一个电极与所述给电端子电极的连接布线，以不露出所述层叠介质块的搭载面以外的外面的形态形成。

2、如权利要求1所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述滤波器的另一个电极与所述给电端子电极的电连接，由通过埋入所述介质薄片上设置的接触孔内的导体构成的通路孔插塞进行。

3、如权利要求2所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述通路孔插塞，在所述介质块的平面位置上的不同位置设置2个以上，

该2个以上的通路孔插塞，通过在构成所述介质块的介质薄片上设置的布线连接。

4、如权利要求2所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述通路孔插塞，通过向所述介质薄片上设置的细长的槽状的接触孔内埋入导电体后形成带状，从而增大通路孔插塞的截面积。

5、如权利要求1所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述滤波器，由包括低通滤波器、高通滤波器及带阻滤波器中至少2个的滤波器组构成。

6、如权利要求1所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述辐射元件，能够收发2个以上的频带的信号；而且所述滤波器，形成2个以上，以便能够收发所述收发的2个以上的频带的信号。

7、如权利要求6所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述2个以上的滤波器中的1个，包括除去用另一个滤波器收发的信号的频带的信号带阻滤波器。

8、如权利要求6所述的内置滤波器的天线，其特征在于：由所述辐射元件收发的2个以上的频带，包括蜂窝用、GPS用及蓝牙用的至少2种。

9、如权利要求6所述的内置滤波器的天线，其特征在于：所述2个以上的滤波器，通过经在所述介质薄片上形成的带状的通路孔插塞与所述介质块的介质薄片垂直的方向形成的屏蔽壁，互不干涉。

10、一种内置滤波器的天线的搭载结构，将权利要求1所述的内置滤波器的天线，搭载到至少具有屏蔽层及布线层的层叠结构的电路基板上，所述给电端子电极与该电路基板内设置的内部布线电连接，通过该内部布线，使设置在所述电路基板表面的电子部件与所述给电端子电极电连接。

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