CN1711662A - 芯片天线、芯片天线组件和使用它们的无线通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明具有在层叠结构的基体的多层中形成、至少一部分图形在层叠方向上不重合的图形天线(A1)、(A2’)，以及在基体表面上形成、连接图形天线(A1)、(A2’)的供电端子(12)。由于使图形天线(A1)、(A2’)相互之间在层叠方向不重合，所以可以对一个图形天线设定任意的共振频率，而对其他图形天线的频率特性不造成影响。图形天线(A2’)具有矩形形状的第一区域和从第一区域连续延伸的第二区域。调整第一区域中沿第二面积延伸方向的边的长度和第二区域的长度，就可以得到所需的共振波形。

Description

芯片天线、芯片天线组件和使用它们的无线通信装置

技术领域

本发明涉及作为无线通信装置的便携式电话和移动终端的内置天线等使用的芯片天线和把芯片天线装在安装基片上的芯片天线组件。

背景技术

在便携式电话机等移动终端中，例如使用在800MHz频带和1500MHz频带这样的多个频带可以使用的分集接收用的小型芯片天线。例如在特开平11-31913号公报中公开了这样的小型芯片天线的一个例子。在此公报中公开了具有导体和插入导体中间部位的陷波电路，得到两个共振，即芯片天线整体的共振和直到陷波电路的共振的技术。

此外，在特开2002-111344号公报中公开了得到芯片天线和在基片上构成的图形天线这样的两个共振的技术。

采用特开平11-31913号公报中记载的技术的话，可以得到两个共振，但是不仅结构变得复杂，而且陷波电路的电阻造成天线效率恶化。

此外，采用特开2002-111344号公报中记载的技术的话，由于在基片上用导电图形制作天线，所以天线部分变得非常大，违背小型化的要求。

再有，如使两个共振各自的共振频带接近，成为在宽的频带中得到共振的所谓宽带芯片天线，但用上述公报记载的技术，即使制作这样的芯片天线，也会产生同样的问题。

在这种情况下，迫切希望开发用简单的结构可以在多个频带或宽的频带中得到共振的芯片天线。

如果把天线元件作成层叠结构，把多个图形天线层叠配置的话，可以用简单的结构使具有多个共振的芯片天线小型化。

可是，如改变一个图形天线的形状来调整频率特性，则另一个图形天线的频率特性会改变。这样，设定任意的共振频率就变得困难。

另一方面，把芯片天线装在安装基片上时，受到线路图形等的影响，有时天线的频率特性稍有改变。

这种情况下，由于用现有的芯片天线不能对频率特性进行微调，必须替换天线本身。而且必须准备几种频率特性稍有不同的天线。这样，生产率就显著降低。

因此，本发明的目的是提供用简单的结构可以在多个频带或宽的频带中得到共振的芯片天线。

本发明的另一目的是提供可以把预定图形天线设定为任意的共振频率，而对其他图形天线的频率特性不造成影响的芯片天线。

本发明的再一目的是提供可以简单地调整频率特性的芯片天线。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供一种芯片天线，其特征在于，它具有：由电介体或磁性体构成、具有层叠结构的基体；在基体的多层中形成、至少一部分图形在层叠方向上相互不重合的多个图形天线；在基体的表面上形成、连接在图形天线上的供电端子。

这样，通过使图形相互之间在层叠方向上相互不重合，可以把预定的图形天线设定为任意的共振频率，而对其他图形天线的频率特性不造成影响。

按照本发明的另一方面，提供一种芯片天线组件，其特征在于，它具有：安装基片；装在安装基片上、由电介体或磁性体构成的基体；在基体上形成的图形天线；在基体表面上形成、连接在图形天线上的供电端子；在基体表面上形成、连接在图形天线上的固定端子；在安装基片上形成、与固定端子连接并由把基体固定在安装基片上的导体构成的固定部分。

这样，通过调整固定部分的面积可以对共振频率进行微调，所以可以简单地调整频率特性。

此外，按照本发明的又一方面，提供一种芯片天线，其特征在于，它具有：由电介体或磁性体构成的基体；在基体上形成、具有矩形形状的第一区域和从第一区域连续延伸的第二区域的图形天线；在基体表面上形成、连接在图形天线上的供电端子。

这样，通过调整在第一区域中沿第二区域延伸方向的边的长度和第二区域的长度，可以用简单的结构在多个频带或宽的频带中得到共振。

附图说明

图1为表示本发明第一实施方式的芯片天线组件的立体图。

图2为表示在图1的芯片天线组件中的芯片天线的立体分解图。

图3为表示在图1的芯片天线组件中的芯片天线的断面图。

图4为表示按照图1的芯片天线组件的固定部分面积的宽窄的VSWR的频率特性的曲线。

图5为表示本发明第二实施方式的芯片天线组件中的芯片天线的立体分解图。

图6为表示在图5的芯片天线中形成的第一图形的图形天线的平面图。

图7为表示在图5的芯片天线中形成的第二图形的图形天线的平面图。

图8为表示图5的芯片天线的断面图。

图9为表示本发明第二实施方式的芯片天线组件中的1～11GHz的VSWR的频率特性的曲线。

图10为用于说明在图5的芯片天线中形成的第二图形的图形天线的概念图。

图11为表示在图5的芯片天线中的第二图形的图形天线中，图10所示的规定部位长度不同时VSWR的频率特性的曲线。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行更具体的说明。附图中，相同部件使用同一标号。此外还省略了重复的说明。而且，发明的实施方式是作为实施本发明的特别有用的方式，但本发明并不是限定于此实施方式。

下面首先参照图1至图4，说明本发明的第一实施方式。

图1为表示本发明第一实施方式的芯片天线组件的立体图，图2为表示在图1的芯片天线组件中的芯片天线的立体分解图，图3为表示图2所示芯片天线的断面图，图4为表示按照图1的芯片天线组件的固定部分面积的宽窄的VSWR的频率特性的曲线。

如图1至图3所示，本实施方式的芯片天线10具有矩形形状的基体11，该基体为层叠结构构成，例如可用电容率εr＝10左右的高频用陶瓷电介体材料形成。此外基体11也可以用磁性体构成。

在基体11的多层上形成图形天线，如图2所示，分别形成在第一图形层10a上有弯曲形状的第一图形的图形天线A1、在第二图形层10b上有与第一图形不同的弯曲形状的第二图形的图形天线A2。在本实施方式中，图形天线A1、A2为弯曲形状的图形，但也可以制成各种各样的图形，例如圆形和矩形、或跨多层的三维螺旋形的图形等，在弯曲形的情况下也可以制成为了确保电抗容量的多层的形状等。

如图1所示，从基体11的底面通过一个侧面到上面形成供电端子12。此外，在基体11相对的两个侧面和它周围相邻接的面上形成固定端子16a、16b。如图2详细表示的那样，这样以后，分别连接成在基体11的表面形成的供电端子12连接在两个图形天线A1、A2的一端，固定端子16a连接在图形天线A1的另一端，固定端子16b连接在图形天线A2的另一端。

如图1所示，芯片天线10装在安装基片13上，用芯片天线10和安装基片13构成芯片天线组件。在安装基片13上具有：接地电极14；由电路的阻抗，例如匹配成50Ω后，把来自信号源(图中没有表示)的信号提供给供电端子12的供电线路15；和固定部分17a、17b，它们由连接固定端子16a、16b，并把基体11固定在安装基片13上的导体构成。

在本实施方式中，固定端子16a、16b和固定部分17a、17b分别在两个部位形成，但也可以是各在一个部位。

把铜和银等金属导体层制作成图形，以形成图形天线A1和A2、供电端子12、接地电极14、供电线路15、固定端子16a、16b和固定部分17a、17b。具体说，例如用把银等的金属膏印刷成布线图形后烧结的方法、电镀形成金属图形层的方法、利用把薄的金属膜蚀刻形成布线图形的方法等形成。

这里，如图2所示，有第一图形的图形天线A1和有第二图形的图形天线A2在层叠方向上不重合。

也就是说，在本实施方式的芯片天线10中，用图形天线A1可以得到第一共振频率。此外，用图形天线A2可以得到与第一共振频率不同的第二共振频率。因此，避免了图形天线A1和图形天线A2在层叠方向上重合。

这样构成的话，即使改变一个图形天线(例如图形天线A1)的形状，以调整频率特性，对另外一个图形天线(例如图形天线A2)的频率特性也几乎没有影响。因此，可以把预定的图形天线(例如图形天线A1)设定为任意的共振频率，而对其他图形天线(例如图形天线A2)的频率特性不造成影响。

这样，由于各图形天线的共振频率相互独立，天线设计也变得容易。

这里，从构造上看，与供电端子12连接的部分和此部分附近不可避免地与图形天线A1和图形天线A2重合。因此，在本说明书中，所谓的不重合是指除了这些部位以外的部分不重合。

图形的一部分重合也可以，但是向层叠方向的重合比例越大，在一个图形天线调整共振频率时，另一个图形天线的频率特性的变动也越大。因此，除了上述不可避免的部分以外的部位希望不要重合。

此外，在本实施方式中，表示了相互不重合的两个图形天线A1、A2，但也可以形成其他的图形天线。这种情况下，可以制成全部图形天线不重合，也可以一部分图形天线相互重合。也就是，至少一部分图形天线在层叠方向上相互不重合就可以。

再有，至少形成两个图形天线，也就是形成多个图形天线就可以。

如把芯片天线10装在安装基片13上，有时受到供电线路的图形和其他电子部件等的影响，天线频率特性稍有改变。

这种情况下，对于本芯片天线10，在安装天线时，通过改变固定部分17a、17b的面积，也就是通过削减或加大固定部分17a、17b的一部分，可以调整频率特性。

也就是如图4所示，如加大固定部分17a、17b的面积，则共振频率移向低的区域；相反，如削减固定部分17a、17b的面积，则共振频率移向高的区域。所以在安装状态下，芯片天线10的共振频率比预定数值低的情况下，削减固定部分17a、17b的面积，使它移向高的区域。相反，芯片天线10的共振频率比预定数值高的情况下，加大固定部分17a、17b的面积，使它移向低的区域。

这样，通过调整固定部分17a、17b的面积，可以对共振频率进行微调，所以可以简单调整频率特性。因此，装在安装基片13上后，即使要改变芯片天线10的频率特性，也没有必要更换天线本身。

由于即使不更换天线本身也可以，所以仅用一种有预定频率特性的芯片天线10就足够了，没有必要准备多种频率特性稍有不同的芯片天线。

在本实施方式中，采用了多个图形天线的图形相互间在层叠方向上不重合的结构和调整固定部分17a、17b的面积对共振频率进行微调的结构等两种结构，但也可以独立使用其中一种结构。在采用调整固定部分17a、17b的面积这一结构的情况下，图形天线在基体的表面或内部、或表面及内部的任何部位形成都可以，也就是图形天线可以是一个，也可以是多个，因此基体不是层叠结构也可以。

从以上说明可以看出，按照本实施方式，通过使图形相互间在层叠方向上不重合，可以把预定图形天线设定为任意的共振频率，而对其他图形天线的频率特性不造成影响。

此外，通过调整固定部分的面积可以对共振频率进行微调，所以可以简单地调整频率特性。

下面参照图5至图11对本发明第二实施方式进行说明。

图5为表示本发明第二实施方式的芯片天线组件中的芯片天线的立体分解图，图6为表示在图5的芯片天线中形成的第一图形的图形天线的平面图，图7为表示在图5的芯片天线中形成的第二图形的图形天线的平面图，图8为表示本发明第二实施方式的芯片天线组件中的芯片天线的断面图，图9为表示本发明第二实施方式的芯片天线组件中的1～11GHz的VSWR的频率特性的曲线，图10为用于说明在图5的芯片天线中形成的第二图形的图形天线的概念图，图11为表示在图5的芯片天线中的第二图形的图形天线中、图10所示的规定部位长度不同时的VSWR的频率特性的曲线。

由于本实施方式的芯片天线组件的整体结构与图1所示的第一实施方式的芯片天线组件相同，故省略了图示。

与第一实施方式相同，在基体11的多层上形成图形天线，如图5所示，分别形成在第一图形层10a上有弯曲形状的第一图形的图形天线A1(也参照图6)、在第二图形层10b上有与第一图形不同的表面状态的第二图形的图形天线A2’(也参照图7)。在本实施方式中，图形天线A1为弯曲形状的图形，例如圆形和矩形、或跨多层的三维螺旋形图形等，可以制成各种图形。

参照图1，本实施方式的情况也与上述第一实施方式相同，从基体11的底面通过一个侧面到上面形成供电端子12。此外在基体11相对的两个侧面和它周围相邻接的面上形成固定端子16a、16b。如图5详细表示的那样，这样做构成以后，分别连接成在基体11的表面形成的供电端子12连接在两个图形天线A1、A2’的一端，固定端子16a连接在图形天线A1的另一端，固定端子16b连接在图形天线A2’的另一端。

如图1所示，在本实施方式中，把芯片天线10装在安装基片13上，用芯片天线10和安装基片13构成芯片天线组件，这也与第一实施方式的情况相同。在安装基片13上具有接地电极14、由电路的阻抗例如匹配成50Ω后，把来自信号源(图中没有表示)的信号提供给供电端子12的供电线路15，以及由连接固定端子16a、16b并把基体11固定在安装基片13上的导体构成的固定部分17a、17b。

把铜和银等金属导体层制作成图形，以形成图形天线A1和A2’、供电端子12、接地电极14、供电线路15、固定端子16a、16b和固定部分17a、17b。具体形成布线图形的方法也与第一实施方式的情况相同。

在本实施方式中，也如图5所示，第一图形的图形天线A1和第二图形的图形天线A2’在层叠方向上其大部分不重合。用图形天线A1得到第一共振F1(后面参照图9叙述)，用图形天线A2’得到第二共振F2(后面参照图9叙述)。

在此用图10和图11对形成图形天线A2’的第二图形进行详细的说明。

图形天线A2’由矩形形状的第一区域S1和从第一区域S1连续延伸的第二区域S2构成。在第一区域S1和第二区域S2之间形成狭缝T。但也可以不形成此狭缝T。

这里，举例来说，形成第一区域S1的矩形形状的角部可以为圆形。此外，也可以有第一区域S1和第二区域S2以外的部分(例如图10中的网点所示的部分)。在图10所示的情况下，第二区域S2通过网点所示的部分从第一区域S1连续延伸。

这里，在图10中，设第一区域S1中沿第二区域S2延伸方向的边长为L1，设第二区域S2的长度为L2时，可以利用L1和L2的长度关系得到不同的共振波形。共振波形因各区域S1、S2的面积和宽度、供电点的位置等其他因素而不同。在本实施方式中，调整上述L1、L2可以得到所需的共振。

也就是如图11(a)所示，L1比L2长时，在第一区域S1的共振频率比在第二区域S2的共振频率低。此外如图11(b)所示，L2比L1长时，在第二区域S2的共振频率比在第一区域S1的共振频率低。

因此，通过这样设定L1和L2的长度可以得到两个共振，通过在芯片天线中利用这样的图形天线A2’，用一个图形天线(也就是不用图形天线A1，只用图形天线A2’)可以得到能在多个频带使用的多带域无线通信装置。

此外如图11(c)所示，在L1和L2的长度接近、稍有不同的情况下，由于两个共振的各共振点接近，结果可以在宽的频带得到共振。因此，如果在芯片天线中使用这样的图形天线A2’的话，可以得到能在宽的带域使用的宽带无线通信装置。图9所示的第二共振F2的波形是L1和L2的长度接近的情况，可以看出，在第二共振F2的波形中VSWR(电压/驻波比，Voltage/Standing Wave Ratio)在2以下的带域比第一共振F1的波形中VSWR在2以下的带域宽，也就是成为宽带。

这样，按照本实施方式，由于图形天线A2’具有矩形形状的第一区域S1和从第一区域S1连续延伸的第二区域S2，所以通过调整第一区域S1中沿第二区域S2延伸方向的边长L1和第二区域S2的长度L2，可以用简单的结构在多个频带或宽的频带得到共振。

在以上的说明中，在芯片天线10中形成两个图形天线，也就是图形天线A1和图形天线A2’。如果用图形天线A1得到的频带不是必要的话，也可以没有图形天线A1。在这种情况下，图形天线A2’可以在基体11的内部和表面的任何部位形成。除图形天线A2’外，再加上形成其他形状的图形天线的情况下，也可以制成各种各样的形状。此外，象本实施方式那样，图形天线也可以不是两个，可以形成三个以上。

从以上说明可以看出，按照本实施方式，通过调整在第一区域中沿第二区域延伸方向的边的长度和第二区域的长度，可以用简单的结构在多个频带或宽的频带中得到共振。

此外，如图5所示，在本实施方式中也使第一图形的图形天线A1和第二图形的图形天线A2’在层叠方向上其大部分不重合。这样，由于采用多个图形天线的图形相互间在层叠方向不重合这样的构造，所以得到可以把预定图形天线设定为任意的共振频率，而对其他图形天线的频率特性不造成影响的、与第一实施方式相同的效果。

此外，与第一实施方式相同，当然可以利用调整固定部分的面积来对共振频率进行微调。

以上结合第一和第二实施方式对本发明进行了说明。本发明的芯片天线和芯片天线组件例如可以用于便携式电话机、移动终端、无线LAN卡的内置天线等各种无线通信装置。

Claims (8)

1.一种芯片天线，其特征在于，它具有：

由电介体或磁性体构成的、层叠结构的基体；

在所述基体的多层中形成、至少一部分图形在层叠方向上相互不重合的多个图形天线；以及

在所述基体的表面上形成、连接在所述图形天线上的供电端子。

2.一种芯片天线组件，其特征在于，它具有：

安装基片；

装在所述安装基片上、由电介体或磁性体构成的基体；

在所述基体上形成的图形天线；

在所述基体表面形成、连接在所述图形天线上的供电端子；

在所述基体表面上形成、连接在所述图形天线上的固定端子；

在所述安装基片上形成、并与所述固定端子连接且由把所述基体固定在所述安装基片上的导体构成的固定部分，

并且利用上述固定部分的面积来调整频率特性。

3.一种芯片天线组件，其特征在于，它具有：

安装基片；

装在所述安装基片上、由电介体或磁性体构成的层叠结构的基体；

在所述基体的多层中形成、至少一部分图形在层叠方向上相互不重合的多个图形天线；

在所述基体表面形成、连接在所述图形天线上的供电端子；

在所述基体表面上形成、连接在所述图形天线上的固定端子；以及

在所述安装基片上形成、与所述固定端子连接并由把所述基体固定在所述安装基片上的导体构成的固定部分，

并且利用所述固定部分的面积来调整频率特性。

4.一种无线通信装置，其特征在于，它使用权利要求1所述的芯片天线或权利要求2或3所述的芯片天线组件。

5.一种芯片天线，其特征在于，它具有：

由电介体或磁性体构成的基体；

在所述基体上形成、有矩形形状的第一区域和从所述第一区域连续延伸的第二区域的图形天线；以及

在所述基体表面上形成、连接在所述图形天线上的供电端子。

6.如权利要求5所述的芯片天线，其特征在于，在所述图形天线的所述第一区域和所述第二区域之间形成有狭缝。

7.如权利要求5或6所述的芯片天线，其特征在于，具有其他图形天线，这些其他图形天线的图形形状不同于上述图形天线的形状。

8.一种无线通信装置，其特征在于，它使用权利要求5至7中任一项所述的芯片天线。

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