DE102012217621A1

DE102012217621A1 - Antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE102012217621A1
Application number: DE201210217621
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Yukimoto; Ryo Saito; Shinichiro Inui
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-04-04
Also published as: CN203205533U; CN103094675A; JP2013074583A; JP5712885B2; TWI562454B; TW201328022A

Abstract

Problem: Eine Antennenvorrichtung bereitzustellen, welche höhere Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig reduzierter Dicke und niedrigeren Kosten ermöglicht. (Lösung): Es wird ein Substratkörper (2) mit isolierenden Eigenschaften, Erdungsebenen GND, die mit Metallfolie auf Oberflächen des Substratkörpers gemustert und gebildet sind, einem Antennenmuster (3), das mit Metallfolie auf einer Oberfläche des Substratkörpers gemustert und gebildet ist, und das sich durch Bereitstellen eines Zufuhrpunktes FP an einem proximalen Ende der Seite der Erdungsebene erstreckt, einem Einseiten-Antennenelement (AT1) einer dielektrischen Antenne, die auf entweder der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers vorgesehen ist, und die mit einem distalen Ende des Antennenmusters direkt oder über Durchgangslöcher verbunden ist, und Anderseiten-Leitermustern (5B), die auf der anderen Seite der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers vorgesehen sind, bereitgestellt, wobei das Einseiten-Antennenelement Einseiten-Leitermuster (5A) aufweist, die auf einer Oberfläche eines dielektrischen Körpers gebildet sind, und die Einseiten-Leitermuster und die Anderseiten-Leitermuster über Durchgangslöcher verbunden sind und in ihrer Gesamtheit ein Spiralleitermuster bilden.

Description

(Technisches Gebiet)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antennenvorrichtung, die zum Dünnermachen oder zur Miniaturisierung von Funkkommunikationsausrüstung geeignet ist.
(Stand der Technik)
Zusammen mit der Miniaturisierung von Funkkommunikationsausrüstung wie etwa Mobiltelefonen und Notebook-PCs, die Funkkommunikationsfunktionen inkorporieren, ist auch die Komponentenpackungsdichte erhöht worden. In Reaktion darauf offenbart beispielsweise Patentdokument 1 eine Technologie, bei der eine sogenannte Chip-Antenne, in der eine Spiralleiterschicht auf einer Basisoberfläche ausgebildet ist, die aus dielektrischem Material oder magnetischem Material aufgebaut ist, auf einem Substrat angeordnet ist, und die Chip-Antenne mit einer auf dem Substrat ausgeformten Erdungsebene geerdet ist.
(Referenzen des Stands der Technik)
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 3758495

(Erfindungsoffenbarung)
(Probleme, welche die Erfindung lösen soll)
Jedoch verbleiben die nachfolgenden Probleme in Bezug auf die vorgenannte konventionelle Technologie.
In den letzten Jahren hat es einen Bedarf an höherer Leistungsfähigkeit für Antennenvorrichtungen gegeben und in einem Fall, bei dem eine Chip-Antenne auf einem Substrat wie zuvor angeordnet ist, ist es möglich, eine höhere Leistungsfähigkeit zu erzielen, indem ein dielektrisches Material mit einer hohen dielektrischen Konstante verwendet wird und die Dicke der Chip-Antenne vergrößert wird. Jedoch haben solche Gegenmaßnahmen den Nachteil, die Erzielung einer reduzierten Dicke und Miniaturisierung der Gesamtvorrichtung zu hemmen und die Kosten zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehenden Probleme gemacht worden und ihre Aufgabe ist es, eine Antennenvorrichtung anzubieten, welche die Koexistenz von höherer Leistungsfähigkeit mit reduzierter Dicke und niedrigeren Kosten ermöglicht.
(Mittel zum Lösen der Probleme)
Die vorliegende Erfindung verwendet die nachfolgende Konfiguration, um die vorstehenden Probleme zu lösen. Spezifisch beinhaltet eine Antennenvorrichtung eines ersten Aspekts: einen Substratkörper mit isolierenden Eigenschaften; Erdungsebenen, die gemustert und mit Metallfolie auf Oberflächen des vorgenannten Substratkörpers ausgebildet sind; ein Antennenmuster, das mit Metallfolie auf einer Oberfläche des vorstehenden Substratkörpers gemustert und ausgebildet ist, und das sich durch Bereitstellen eines Zufuhrpunktes an einem proximalen Ende der vorgenannten Erdungsebenenseite erstreckt; ein Einseiten-Antennenelement einer dielektrischen Antenne, die auf entweder der Front- oder Rückoberfläche des vorgenannten Substratkörpers vorgesehen ist, und die mit einem distalen Ende des vorgenannten Antennenmusters direkt oder über Durchgangslöcher verbunden ist; und Anderseiten-Leitermuster, die auf der anderen Seite der Front- oder Rückoberfläche des vorgenannten Substratkörpers vorgesehen sind; wobei das vorgenannte Einseiten-Antennenelement Einseiten-Leitermuster aufweist, die auf einer Oberfläche eines dielektrischen Körpers gebildet sind, und die vorgenannten Einseiten-Leitermuster und die vorgenannten Anderseiten-Leitermuster über Durchgangslöcher verbunden sind, die im vorgenannten Substratkörper gebildet sind, und in ihrer Gesamtheit ein Spiralleitermuster konstituieren.
Mit dieser Antennenvorrichtung sind die Einseiten-Leitermuster des Einseiten-Antennenelementes und die Anderseiten-Leitermuster über im Substratkörper gebildete Durchgangslöcher verbunden und bilden in ihrer Gesamtheit ein Spiralleitermuster, wobei das Spiralleitermuster in einer Spiralform angeordnet ist, welche nicht nur den dielektrischen Körper des Einseiten-Antennenelements, sondern auch zumindest den Substratkörper beinhaltet, wodurch eine höhere Leistungsfähigkeit (höhere Verstärkung und breiteres Band) ermöglicht wird, selbst ohne die Dicke des Einseiten-Antennenelementes zu vergrößern oder Material mit einer hohen dielektrischen Konstante zu verwenden.
Eine Antennenvorrichtung einem zweiten Aspekt beinhaltet in Bezug auf den ersten Aspekt ein Anderseiten-Antennenelement einer dielektrischen Antenne, die auf der anderen der Front- oder Rückoberflächen des vorgenannten Substratkörpers, und auf der entgegengesetzten Seite des vorgenannten Einseiten-Antennenelements vorgesehen ist, wobei das vorgenannte Anderseiten-Antennenelement die von der Oberfläche eines dielektrischen Körpers ausgebildeten vorgenannten Anderseiten-Leitermuster aufweist.
Spezifisch wird mit dieser Antennenvorrichtung, da das Anderseiten-Antennenelement auf der Oberfläche eines dielektrischen Körpers gebildete Anderseiten-Leitermuster aufweist, eine Bedingung erzeugt, in der der Substratkörper zwischen dem Einseiten-Antennenelement und dem Anderseiten-Antennenelement gesandwiched ist, was eine höhere Leistungsfähigkeit bei einer Dicke ermöglicht, welche durch die Gesamtheit des Substratkörpers und der dielektrischen Körper der zwei Antennenelemente erhalten wird, die auf der inneren Seite des Spiralleitermusters eingefügt sind. Darüber hinaus, da die entsprechenden Antennenelemente auf den Front- und Rückoberflächen angeordnet sind, kann die Antennenelementdicke reduziert werden. Weiterhin kann ein Material mit einer niedriger dielektrischen Konstante als das dielektrische Material der entsprechenden Antennenelemente der Front- und Rückoberflächen ausgewählt werden, was eine Anpassung an niedrigere Kosten ermöglicht.
In einer Antennenvorrichtung einer dritten Ausführungsform sind in Bezug auf die erste Ausführungsform die vorgenannten Anderseiten-Leitermuster direkt gemustert und mit Metallfolie auf der anderen der Front- oder Rückoberfläche des vorgenannten Substratkörpers gebildet.
Das heißt, dass mit dieser Antennenvorrichtung, da die Anderseiten-Leitermuster direkt Metallfolie auf der anderen der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers gemustert und gebildet sind, eine höhere Leistungsfähigkeit selbst mit einem Antennenelement mit einer Dicke möglich ist, welche durch die Gesamtheit des Substratkörpers und des dielektrischen Körpers des auf der inneren Seite des Spiralleitermusters eingefügtes Einseiten-Antennenelements erhalten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen sich die folgenden Wirkungen.
Gemäß der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung, da Einseiten-Leitermuster eines Einseiten-Antennenelements und Anderseiten-Leitermuster über Durchgangslöcher, die in einem Substratkörper gebildet sind, verbunden sind, und in ihrer Gesamtheit ein Spiralleitermuster konfigurieren, kann eine höhere Leistungsfähigkeit (höhere Verstärkung und breiteres Band) erzielt werden, selbst ohne die Dicke des Einseiten-Antennenelements zu vergrößern oder Material mit einer hohen dielektrischen Konstante zu verwenden. Entsprechend ist es möglich, eine Koexistenz von höherer Leitfähigkeit und reduzierter Dicke und niedrigeren Kosten selbst auf der selben antennenbesetzten Fläche zu erzielen.
(Kurze Beschreibung der Zeichnungen)
1 ist eine Aufsicht und Untersicht von essentiellen Komponenten, die eine Antennenvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Aufsicht und Untersicht, welche die Antennenvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist eine Aufsicht und Untersicht von essentiellen Komponenten, die einen Substratkörper in der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine perspektivische Ansicht (a) bei Blick von oben und eine perspektivische Ansicht (b) bei Blick von unten, die essentielle Komponenten eines Einseiten-Antennenelements in der ersten Ausführungsform zeigen.
5 ist eine perspektivische Ansicht (a), bei Sicht von oben und eine perspektivische Ansicht (b) bei Sicht von unten, die essentielle Komponenten eines Anderseiten-Antennenelements in der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Verbindung der Einseiten-Leitermuster, Anschlussflecken, Durchgangslöcher und Anderseiten-Leitermuster in der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, die dazu dient, ein Spiralleitermuster in der ersten Ausführungsform zu erläutern.
8 ist eine erläuternde Ansicht, welche die Beziehung zwischen dem Gehäuse und der Dicke im Falle (a) eines Vergleichsbeispiels 1, bei dem ein Antennenelement verwendet wird, im Falle (b) eines Vergleichsbeispiels 2, bei dem ein Antennenelement von zweifacher Dicke verwendet wird, und im Falle (c) der ersten Ausführungsform, bei der zwei Antennenelemente verwendet werden, illustriert.
9 ist eine Untersicht von essentiellen Komponenten, die eine Antennenvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine Graphik, die VSWR-(voltage standing wave ratio, Spannungsstehwellenverhältnis)Eigenschaften einer Antennenvorrichtung in einem Arbeitsbeispiel der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Graph, der ein Bestrahlungsmuster einer Antennenvorrichtung in einem Arbeitsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Graph, der einen Vergleich von Bandbreiten entsprechend der Antennenvorrichtung von Arbeitsbeispielen und Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung zeigt.
(Modus zum Ausführen der Erfindung)
Eine Ausführungsform der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird untenstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 beschrieben.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, beinhaltet eine Antennenvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform: einen Substratkörper 2 mit isolierenden Eigenschaften; Erdungsebenen GND, die mit Metallfolie auf einer Frontoberfläche und einer Rückoberfläche des Substratkörpers 2 gemustert und ausgebildet sind; ein Antennenmuster 3, das mit Metallfolie auf einer Frontoberfläche des Substratkörpers 2 gemustert und ausgebildet ist, und das durch Bereitstellen eines Stromzufuhrpunkts FP am proximalen Ende der Erdungsebenen GND-Seite erstreckt ist; ein Einseiten-Antennenelement AT1 einer dielektrischen Antenne, die entweder auf einer Front- oder Rückseite (Frontoberfläche) des Substratkörpers 2 vorgesehen ist, und die direkt mit einem distalen Ende des Antennenmusters 3 verbunden ist; und Anderseiten-Leitermuster 5B, die auf der anderen Seite einer Front- oder Rückoberfläche (Rückoberflächenseite) des Substratkörpers 2 vorgesehen sind.
Zusätzlich ist diese Antennenvorrichtung 1 mit einem Anderseiten-Antennenelement AT2 einer dielektrischen Antenne versehen, die auf der anderen der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers 2 ist und die auf der entgegengesetzten Seite des Einseiten-Antennenelements AT1 vorgesehen ist.
Wie in 4 gezeigt, wird dem vorgenannten Einseiten-Antennenelement AT1 eine Chipform gegeben, wobei Einseiten-Leitermuster 5A auf der Oberfläche eines dielektrischen Körpers 4 ausgebildet sind, und wie in 5 gezeigt, dem Anderseiten-Antennenelement AT2 eine Chipform gegeben wird, bei der die vorgenannten Anderseiten-Leitermuster 5B auf der Oberfläche des dielektrischen Körpers 4 ausgebildet sind. Das heißt, dass dieses Einseiten-Antennenelement AT1 und Anderseiten-Antennenelement AT2 Chipantennen sind, die den dielektrischen Körper 4 verwenden. In 4 und 5 sind die Leitermusterteile kreuzschraffiert illustriert.
Auf der Frontoberfläche (der Oberfläche auf einer Seite) des Substratkörpers 2 sind mehrere Einseiten-Anschlussflecken 6A gemustert und mit Kupferfolie oder dergleichen an entsprechenden Positionen für die Zwecke der Installation des Einseiten-Antennenelements AT1 ausgebildet. In Bezug auf das Einseiten-Antennenelement AT1 werden mehrere Einseiten-Leitermuster 5A von der oberen Fläche eines langen plattenartigen dielektrischen Körpers 4 über einen Teil der Bodenfläche über die zwei Seitenflächen ausgebildet, werden aber die Einseiten-Leitermuster 5A nicht auf der Bodenfläche des dielektrischen Körpers 4 außer an dem, den Einseiten-Anschlussflecken 6A entsprechenden Teilen, gebildet. Die Bodenfläche dieses Einseiten-Antennenelements AT1 ist zur Frontoberfläche des Substratkörpers 2 orientiert und die auf der Bodenfläche des Einseiten-Antennenelements AT1 gebildeten Einseiten-Leitermuster 5A und die dazu korrespondierenden Einseiten-Anschlussflecken 6A werden mit Lotmaterial oder dergleichen verbunden, wodurch das Einseiten-Antennenelement AT1 am Ort fixiert wird.
Auf der Rückoberfläche (auf der Oberfläche der anderen Seite) des Substratkörpers 2 werden mehrere Anderseiten-Anschlussflecken 6B gemustert und mit Kupferfolie oder dergleichen an entsprechenden Positionen für Zwecke der Installation des Anderseiten-Antennenelements AT2 gebildet. In Bezug auf das Anderseiten-Antennenelement AT2 werden mehrere Anderseiten-Leitermuster 5B ab der Bodenfläche eines langen plattenartigen dielektrischen Körpers 4 über einem Teil der oberen Fläche über die zwei Seitenflächen gebildet, werden aber die Anderseiten-Leitermuster 5B nicht auf der oberen Fläche des dielektrischen Körpers 4 außer den, den Anderseiten-Anschlussflecken 6B entsprechenden Teilen ausgebildet. Die obere Fläche dieses Anderseiten-Antennenelements AT2 ist zur Rückoberfläche des Substratkörpers 2 orientiert und die auf der Bodenseite des Anderseiten-Antennenelements AT2 gebildeten Anderseiten-Leitermuster 5B und die entsprechenden Anderseiten-Anschlussflecken 6B werden mit Lotmaterial oder dergleichen verbunden, wodurch das Anderseiten-Antennenelement AT2 am Ort fixiert wird.
Mehrere Durchgangslöcher H sind auf dem Substratkörper 2 ausgebildet, die die Anderseiten-Anschlussflecken 6B auf den Anderseiten-Anschlussflecken 6A verbinden, wodurch elektrische Kontinuität zwischen den Anderseiten-Anschlussflecken 6A und den Anderseiten-Anschlussflecken 6B darüber und darunter erzeugt wird.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, sind die Einseiten-Leitermuster 5A und die Anderseiten-Leitermuster 5B über die Durchgangslöcher H, die im Substratkörper 2 ausgebildet sind, verbunden und bilden Spiralmuster in ihrer Gesamtheit. Das heißt, dass ein spiralverbundendes Leitermuster in seiner Gesamtheit durch die Einseiten-Leitermuster 5A, Einseiten-Anschlussflecken 6A, Durchgangslöcher H, Anderseiten-Anschlussflecken 6B und Anderseiten-Leitermuster 5B konstituiert sind.
Entsprechend ist ein einzelnes virtuelles Antennenelement in seiner Gesamtheit durch das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 konstituiert, die den Substratkörper 2 sandwichen. Dieses virtuelle Antennenelement wird durch Aufwickeln eines Spiralleitermusters um das dielektrische Material herum, das die Gesamtheit des dielektrischen Körpers 4 des Einseiten-Antennenelements AT1, des Substratkörpers 2 und des dielektrischen Körpers 4 des Anderseiten-Antennenelements AT2 kombiniert, konstituiert. Die Gesamtdicke dieses virtuellen Antennenelements ist die Gesamtheit der entsprechenden Dicken des Einseiten-Antennenelements AT1, des Substratkörpers 2 und des Anderseiten-Antennenelements AT2, und seine Gesamtbreite wird durch die Breite des Einseiten-Antennenelements AT1, der Breite der Einseiten-Anschlussflecken 6A und der Anderseiten-Anschlussflecken 6B und der Breite des Anderseiten-Antennenelements AT2 konstituiert.
Gemäß der Konfiguration dieses gesamten einzelnen virtuellen Antennenelementes kann die effektive Länge des Antennenelements verlängert werden und kann der Fluss des Hochfrequenzstroms, der zur Erdungsebene GND fließt, effektiv gehemmt werden. Folglich ist sie besonders in dem Fall effektiv, bei dem die Fläche der Erdungsebene GND reduziert ist.
Das vorgenante Antennenmuster 3 weist auf: einen ersten sich erstreckenden Teil 3a, der sich vom proximalen Ende der Erdungsebenen-GND-Seite in einer Richtung der Trennung von der relevanten Erdungsebene GND erstreckt und der an Zwischenpunkten durch ein erstes passives Element P1 und ein zweites passives Element P2 verbunden ist; und einen zweiten Erstreckungsteil 3b, dessen distales Ende an einen Zwischenpunkt des relevanten ersten Erstreckungsteils 3a mehr zur proximalen Endseite als das zweite passive Element P2, das durch einen drittes passives Element P3 an einem Zwischenpunkt verbunden ist, verbunden ist, und dessen proximales Ende mit der Erdungsebene GND an einer vom Zufuhrpunkt FP getrennten Position verbunden ist.
Die vorgenannten ersten bis dritten passiven Elemente P1 bis P3 akzeptieren beispielsweise Induktor, Kondensator, Widerstand oder Dumperleitungen oder dergleichen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die drei vorgenannten passiven Elemente verwendet, aber es ist auch akzeptabel, ein oder drei oder mehr passive Elemente einzusetzen.
Das vorgenannte Einseiten-Antennenelement AT1 ist am distalen Ende des Antennenmusters 3 vorgesehen, d. h. dem distalen Ende des ersten Erstreckungsteils 3a. Das Anderseiten-Antennenelement AT2 ist an der gegenüberliegenden Seite des relevanten Einseiten-Antennenelements AT1 vorgesehen. Diese Einseiten-Antennenelement AT1 und Anderseiten-Antennenelement AT2 werden durch Lotmaterial oder dergleichen auf die mehreren entsprechenden Einseiten-Anschlussflecken 6A und Anderseiten-Anschlussflecken 6B, die mit Kupferfolie oder dergleichen auf der Frontoberfläche (der Oberfläche einer Seite) und der Rückoberfläche (der Oberfläche der anderen Seite) des Substratkörpers 2 gemustert und ausgebildet sind, bondiert und fixiert.
Dieses Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 sind Ladungselemente, die bei der gewünschten Resonanzfrequenz nicht selbst-resonant sind, und sind beispielsweise Chip-Antennen, die auf Einseiten-Leitermustern 5A und Anderseiten-Leitermustern 5B aus Ag oder dergleichen auf den Oberfläche eines dielektrischen Körpers 4, wie etwa Keramik, ausgebildet sind, wie in 4 und 5 gezeigt. Die Länge, Breite, Leitermusterform und so weiter dieses Einseiten-Antennenelements AT1 und Anderseiten-Antennenelements AT2 werden gemäß den Einstellungen zu Resonanzfrequenz und dergleichen ausgewählt. Ansonsten ist in Bezug auf die Größe des Einseiten-Antennenelements AT1 und des Anderseiten-Antennenelements AT2 der vorliegenden Ausführungsform die Breite 10,5 mm, ist die Tiefe 3,0 mm und ist die Höhe 0,8 mm.
Das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 sind ausgelegt, sich orthogonal in Richtung der Erstreckung des ersten Erstreckungsteils 3a zu erstrecken. Spezifisch sind das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 parallel längs der entgegengesetzten Kante der Erdungsebene GND angeordnet.
Der vorgenannte Substratkörper 2 ist eine übliche gedruckte Platine und nimmt in der vorliegenden Ausführungsform den Körper einer länglichen bedruckten Platine an, die aus Glas-Epoxypolymer oder dergleichen besteht.
Der vorgenannte Zufuhrpunkt FP ist beispielsweise mit einem Koaxialkabelkern verbunden, der mit einer Hochfrequenzschaltung verbunden ist und die Erdungsleitung des Koaxialkabels ist mit der Erdungsebene GND verbunden.
In Bezug auf die Größe der Erdungsebene GND der vorliegenden Ausführungsform beträgt sie 71,0 mm in Längsrichtung und 54,0 mm in der Querrichtung. Die Dicke des Substratkörpers 2 beträgt 0,8 mm.
Als Nächstes wird die Beziehung zwischen dieser Antennenvorrichtung 1 und einem sie inkorporierenden Gehäuse 10 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
Beispielsweise im Gegensatz zum Fall eines Vergleichsbeispiels 1, bei dem eine konventionelle Antennenvorrichtung, in der ein einzelnes Antennenelement AT3 auf einer Seite eingerichtet ist, innerhalb eines dünnen Antennengehäuses 10 installiert ist, wie in 8(a) gezeigt, wenn ein Vergleichsbeispiel 2 angenommen wird, bei dem eine Änderung am Antennenelement AT4 mit der zweifachen Dicke des Antennenelements AT3 für Zwecke des Verbreiterns der Bandbreite eines einzelnen Antennenelementes vorgenommen wird, wie in 8(b) gezeigt, gibt es unzureichenden Raum auf der Frontoberflächenseite des Substratkörpers 2 innerhalb des Gehäuses 10, kontaktiert das dicke Antennenelement AT4 das Gehäuse 10, was die Lagerung innerhalb des Gehäuses 10 behindert. Andererseits werden bei der Antennenvorrichtung 1 der in 8(c) gezeigten vorliegenden Ausführungsform das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 mit derselben Dicke wie das Antennenelement AT3 in einer unterteilten Weise auf der Front- und Rückoberfläche des Substratkörpers 2 eingerichtet, mit dem Ergebnis, dass der Raum der Rückoberflächenseite ohne Änderung an der maximalen Dicke der Frontoberflächenseite des Substratkörpers 2 verwendet werden kann, was eine Lagerung innerhalb eines dünnen Gehäuses 10, und Koexistenz von breiterer Bandbreite mit niedrigeren Kosten und reduzierter Dicke ermöglicht.
Somit ist bei der Antennenvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform, da die Einseiten-Leitermuster 5A des Einseiten-Antennenelements AT1 und die Anderseiten-Leitermuster 5B über Durchgangslöcher H, die im Substratkörper 2 ausgebildet sind, verbunden sind und da sie in ihrer Gesamtheit eine Spiralleitermuster konfigurieren, das Spiralleitermuster in einer Spiralform angeordnet, die nicht nur den dielektrischen Körper des Einseiten-Antennenelements AT1, sondern auch zumindest den Substratkörper 2 enthält, wodurch eine höhere Leistungsfähigkeit (höhere Verstärkung und breiteres Band) ermöglicht wird, ohne die Dicke des Einseiten-Antennenelements AT1 zu vergrößern oder das Material mit einer hohen dielektrischen Konstante zu verwenden.
Insbesondere, da das Anderseiten-Antennenelement AT2 auf der Rückoberfläche des Substratkörpers 2 eingerichtet ist, und da dieses Anderseiten-Antennenelement AT2 die auf der Oberfläche des dielektrischen Körpers 4 ausgebildeten Anderseiten-Leitermuster 5B aufweist, wird eine Bedingung erzeugt, wo der Substratkörper 2 durch das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 gesandwiched wird, was eine höhere Leistungsfähigkeit mit einer Dicke ermöglicht, die durch die Gesamtheit des Substratkörpers 2 und der dielektrischen Körper 4 der zwei Antennenelemente AT1 und AT2 erhalten wird, die auf der inneren Seite des Spiralleitermusters eingefügt sind. Darüber hinaus, da die Antennenelemente AT1 und AT2 jeweils auf der Front- bzw. Rückoberfläche eingerichtet sind, kann die Dicke jedes Antennenelementes reduziert werden. Weiterhin kann Material mit einer niedrigen dielektrischen Konstante als das dielektrische Material der entsprechenden Antennenelemente AT1 und AT2 der Front- und Rückoberflächen ausgewählt werden, was die Anpassung bei niedrigeren Kosten ermöglicht.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. In der Beschreibung der folgenden Ausführungsform werden die in der vorstehenden Ausführungsform beschriebenen selben Komponenten mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Hinsichtlich des Unterschieds zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform werden in der ersten Ausführungsform zwei Antennenelemente verwendet, indem das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 auf den Front- und Rückoberflächen des Substratkörpers 2 eingerichtet werden, und die Anderseiten-Leitermuster 5B auf dem dielektrischen Körper 4 des Anderseiten-Antennenelements AT2 gebildet sind, während in einer Antennenvorrichtung 11 der zweiten Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, das Anderseiten-Antennenelement AT2 nicht auf die Rückoberfläche (der anderen Oberfläche der Front- und Rückoberflächen) des Substratkörpers 2 montiert ist und die Anderseiten-Leitermuster 25B direkt gemustert und mit Metallfolie auf der Rückoberfläche des Substratkörpers 2 gebildet sind.
Spezifisch wird das Einseiten-Antennenelement AT1 nur auf der Frontoberfläche des Substratkörpers 2 eingerichtet, und anstelle der Anderseiten-Anschlussflecken 6B werden die Anderseiten-Leitermuster 25B direkt mit Kupferfolie oder dergleichen auf der Rückoberfläche gemustert und gebildet. Diese Anderseiten-Leitermuster 25B werden mit den jeweils entsprechenden Durchgangslöchern H verbunden und werden über die Durchgangslöcher H mit den Einseiten-Leitermustern 5A der auf der Frontoberfläche des Substratkörpers 2 eingerichteten Einseiten-Antennenelements AT1 verbunden, was insgesamt ein Spiralleitermuster konfiguriert.
Somit ist es in der Antennenvorrichtung 11 der zweiten Ausführungsform, da die Anderseiten-Leitermuster 25B direkt mit Metallfolie auf der anderen der Front- oder Rückoberflächen des Substratkörpers 2 gemustert und gebildet sind, möglich, eine höhere Leistungsfähigkeit selbst mit einem einzelnen Antennenelement zu haben, mit einer Dicke, welche durch die Gesamtheit des Substratkörpers 2 und des dielektrischen Körpers 4 des Einseiten-Antennenelements AT1, das auf der inneren Seite des Spiralleitermusters eingefügt ist, erhalten wird. Entsprechend, in der zweiten Ausführungsform, da es nur ein Antennenelement gibt, kann sie zu niedrigeren Kosten als bei der ersten Ausführungsform implementiert werden, und es ist möglich, eine höhere Leistungsfähigkeit als eine konventionelle Antennenvorrichtung zu erzielen, die ein Antennenelement identischer Dicke verwendet.
(ARBEITSBEISPIELE)
Als Nächstes werden in Bezug auf die Antennenvorrichtung der vorgenannten ersten Ausführungsform die Analyseergebnisse von VSWR-(Spannungsstandwellenverhältnis)Eigenschaften und Strahlungsmustern durch Simulation unter Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben.
Die Erstreckungsrichtung des ersten Extensionsbereichs 3a ist die Y-Richtung, die Erstreckungsrichtung des Einseiten-Antennenelements AT1 ist die X-Richtung und die vertikale Richtung relativ zur Erdungsebene GND (vertikale Richtung, die zur Oberfläche orientiert ist), ist die Z-Richtung. Die vertikal polarisierten Wellen relativ zur XY-Oberfläche wurden bei dieser Gelegenheit analysiert.
Die entsprechenden passiven Elemente verwendeten Induktoren in jedem Fall eines ersten passiven Elements P1: 8,2 nH, zweites passives Element P2: 39 nH und drittes passives Element P3: 3,9 nH. Die Analysefrequenz war das 915 MHz-Band.
Wie aus diesen Ergebnissen klar ist, wird eine breite Bandbreite von 55 MHz erhalten und wird ein nicht direktionales Strahlungsmuster erhalten.
Als Nächstes zeigt 12 einen Graphen, der Bandbreiten in Bezug auf die entsprechende Antennenvorrichtung der ersten Ausführungsform und der in 8(a), (b) und (c) gezeigten Vergleichsbeispiele und die Antennenvorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. In Bezug auf die Antennenelemente AT3 und AT4 der Vergleichsbeispiele 1 und 2, die in 8(a) und (b) verwendet werden, werden Antennenelemente verwendet, die ein Spiralleitermuster bilden, indem Einseiten-Leitermuster 5A auf einer Frontoberfläche eines einzelnen dielektrischen Körpers 4 ausgebildet werden, indem Anderseiten-Leitermuster 5B auf einer Rückoberfläche ausgebildet werden und indem zwei Seitenflächen eingefügt werden und die verschiedenen passiven Elemente jeweils identisch sind. In 12 wird das Vergleichsbeispiel 1 als ”1 verwendet” bezeichnet, das Vergleichsbeispiel 2 als ”1 verwendet/2-fache Dicke”, das Arbeitsbeispiel der zweiten Ausführungsform als ”1 verwendet + Rückoberflächenmuster” und das Arbeitsbeispiel der ersten Ausführungsform als ”2 verwendet Front und Rück”.
Wie aus diesen Ergebnissen klar ist, wird im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel 1 mit einem einzelnen dünnen Antennenelement AT3 die Bandbreite verbreitert, wobei das Vergleichsbeispiel 2 ein Antennenelement AT4 zweifacher Dicke verwendet und die Bandbreite sich weiter mit dem Arbeitsbeispiel der vorliegenden Erfindung verbreitert, welches das Einseiten-Antennenelement AT1 und das Anderseiten-Antennenelement AT2 auf einer Front- und Rückoberfläche verwendet, mit einer Verbesserung von 20% oder mehr im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die entsprechenden vorgenannten Ausführungsformen und vorgenannten Arbeitsbeispiele beschränkt und eine Vielzahl von Modifikationen kann innerhalb eines Umfangs durchgeführt werden, der nicht von der Intention der vorliegenden Erfindung abweicht.
Beispielsweise kann das Anderseiten-Antennenelement AT2 flexibel zu einer anderen Form, Leitermuster oder Anderseiten-Leitermuster modifiziert werden, entsprechend dem antennenbesetzten Bereich des Substratkörpers 2.
Die Antennenleistungsfähigkeit kann durch Modifizieren des Einseiten-Antennenelements AT1 und des Anderseiten-Antennenelements AT2 in jedem Ausrüstungsgegenstand, in dem sie montiert sind, verbessert werden, aber dies erfordert Die-Kosten, Designzeit und dergleichen, was große Ausgaben nach sich zieht. Jedoch kann bei der vorliegende Erfindung lediglich durch Ändern des Substratdesigns ohne Änderung des Einseiten-Antennenelements AT1 und des Anderseiten-Antennenelements AT2 eine höhere Antennenleistungsfähigkeit leicht für jedes Ausrüstungsstück erzielt werden, bei gleichzeitiger Miniaturisierung und reduzierter Dicke.
Darüber hinaus wird bei der zweiten Ausführungsform das Einseiten-Antennenelement AT1 nur auf der Frontoberfläche des Substratkörpers 2 eingerichtet, und werden die Anderseiten-Leitermuster 25B auf der Rückoberfläche ausgebildet, jedoch ist auch das Umgekehrte akzeptabel, bei dem das Einseiten-Antennenelement AT1 nur auf der Rückoberfläche des Substratkörpers 2 eingerichtet ist und die Anderseiten-Leitermuster 25B auf der Frontoberfläche gebildet sind. In diesem Fall sind das Antennenmuster 3 der Frontoberflächenseite und das Einseiten-Antennenelement AT1 der Rückoberflächenseite über Durchgangslöcher H verbunden, was elektrische Kontinuität ermöglicht.
(BESCHREIBUNG DER BEZUGSEICHEN)

1, 11: Antennenvorrichtung, 2: Substratkörper, 3: Antennenmuster, 4: dielektrischer Körper, 5A: Einseiten-Leitermuster, 5B, 25B: Anderseiten-Leitermuster, 6A: Einseiten-Anschlussfleck, 6B: Anderseiten-Anschlussfleck, AT1: Einseiten-Antennenelement, AT2: Anderseiten-Antennenelement, FP: Zufuhrpunkt, GND: Erdungsebene, H: Durchgangsloch.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3758495 [0002]

Claims

Antennenvorrichtung, umfassend: einen Substratkörper mit isolierenden Eigenschaften; Erdungsebenen, die gemustert und mit Metallfolie auf Oberflächen des Substratkörpers ausgebildet sind; ein Antennenmuster, das mit Metallfolie auf einer Oberfläche des Substratkörpers gemustert und ausgebildet ist, und das sich durch Bereitstellen eines Zufuhrpunktes an einem proximalen Ende der Erdungsebenenseite erstreckt; ein Einseiten-Antennenelement einer dielektrischen Antenne, die auf entweder der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers vorgesehen ist, und die mit einem distalen Ende des Antennenmusters direkt oder über Durchgangslöcher verbunden ist; und Anderseiten-Leitermuster, die auf der anderen Seite der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers vorgesehen sind; wobei das Einseiten-Antennenelement Einseiten-Leitermuster aufweist, die auf einer Oberfläche eines dielektrischen Körpers gebildet sind, und die Einseiten-Leitermuster und die Anderseiten-Leitermuster über Durchgangslöcher verbunden sind, die im Substratkörper gebildet sind, und in ihrer Gesamtheit ein Spiralleitermuster konstituieren.
Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend ein Anderseiten-Antennenelement einer dielektrischen Antenne, das auf der anderen Seite der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers und auf der entgegengesetzten Seite des Einseiten-Antennenelementes vorgesehen ist, wobei das Anderseiten-Antennenelement auf einer Oberfläche eines dielektrischen Körpers gebildete besagte Anderseiten-Leitermuster aufweist.
Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Anderseiten-Leitermuster direkt mit Metallfolie auf der anderen der Front- oder Rückoberfläche des Substratkörpers gemustert und gebildet sind.