DE60302487T2

DE60302487T2 - Mehrfachresonanzantenne, Antennenmodul und Funkgerät mit einer derartigen Mehrfachresonanzantenne

Info

Publication number: DE60302487T2
Application number: DE60302487T
Authority: DE
Inventors: Naoki Kawasaki-shi Adachi; Junji Machida-shi Sato
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-04-23
Also published as: DE60302487D1; EP1357636A2; CN1454027A; US6876328B2; JP2004007559A; US20040004571A1; EP1357636B1; CN1265667C; EP1357636A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mehrfach abgestimmte Antenne, ein Antennenmodul und ein Funkgerät, das die mehrfach abgestimmte Antenne verwendet, die hauptsächlich für ein Mobilkommunikations-Funkgerät in einem Mikrowellenband verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Als Mobilkommunikationsantenne, die eine Vielzahl von Frequenzbändern bewältigt, ist die in JP-A-2001-60823 beschriebene steckbare dielektrische Antenne bekannt. In 1 wird eine steckbare dielektrische Antenne 1 dadurch gebildet, dass eine erste steckbare Antennenelektrode 3 mit der Länge a und eine mit Abstand angeordnete zweite steckbare Antennenelektrode 4 mit der Länge b auf einer Fläche des plattenförmigen dielektrischen Blocks 2, der der Träger ist, ausgebildet sind und dass eine Erdungselektrode 5, die die Masse der steckbaren dielektrischen Antenne 1 ist, auf der Bodenfläche ausgebildet ist. Mittels eines Speisestifts 6, der ein Eingangs-/Ausgangsanschluss der steckbaren dielektrischen Antenne 1 ist, ist die steckbare dielektrische Antenne 1 mit einer ersten Speiseleitung 9 auf einem Substrat 8 verbunden, auf das die steckbare dielektrische Antenne 1 montiert ist. Außerdem ist die steckbare dielektrische Antenne 1 mittels eines Speisestifts 7, der ein zweiter Eingangs-/Ausgangsanschluss ist, mit einer zweiten Speiseleitung 10 auf dem Substrat 8 verbunden.
Da die Länge a der steckbaren Antennenelektrode 3 ungefähr die Hälfte der Länge der sich in dem dielektrischen Block 2 ausbreitenden Welle sein kann, wird, wenn das Signal des Frequenzbands f1 von dem Speisestift 6 in die steckbare dielektrische Antenne 1 eingegeben wird, die steckbare Antennenelektrode 3 in Schwingung versetzt, um eine Funkwelle auszusenden. Beim Empfang wird die steckbare Antennenelektrode 3 von einer ankommenden Funkwelle des Frequenzbands f1 in Schwingung versetzt, um ein Empfangssignal von dem Speisestift 6 bereitzustellen.
Da die Länge b der steckbaren Antennenelektrode 4 ungefähr die Hälfte der Länge der sich in dem dielektrischen Block 2 ausbreitenden Welle sein kann, wird, wenn das Signal des Frequenzbands f2 von dem Speisestift 7 in die steckbare dielektrische Antenne 1 eingegeben wird, die steckbare Antennenelektrode 4 in Schwingung versetzt, um eine Funkwelle auszusenden. Beim Empfang wird die steckbare Antennenelektrode 4 von einer ankommenden Funkwelle des Frequenzbands f2 in Schwingung versetzt, um ein Empfangssignal von dem Speisestift 7 bereitzustellen.
Da bei der vorstehenden herkömmlichen Antenne Löcher in das Substrat 8 gebohrt sind, um ein Signal über die Speisestifte 6 und 7 zur Antenne 1 zu senden, ist die Oberflächenmontage auf das Substrat 8 schwierig.
Da der Speisestift 6 außerhalb der Antennenelektrode 3 angeordnet ist, wird die Eingangsimpedanz der Antenne 1 auf der Frequenz f1 hoch. Die Antenne muss mit einer gesonderten Anpassungsschaltung versehen werden, um sie beispielsweise an das 50-Ω-System anzupassen, und diese Anpassungsschaltung verschlechtert den Wirkungsgrad der Antenne 1.
Außerdem muss sie mit einem Speise-Anschluss für jedes Frequenzband versehen werden. Und wenn die Antenne 1 von einem Funkgerät getrennt ist, wird eine Vielzahl von Kabeln benötigt, und um beide mittels eines einzigen Kabels miteinander zu verbinden, ist zusätzlich eine Schaltung zur Integration erforderlich.
Die japanische Patentanmeldung JP 2001 060823 beschreibt eine mehrfach abgestimmte Antenne mit einem dielektrischen Block, einer Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden, die auf einer Hauptfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet sind, mindestens einer Speiseanschlusselektrode, die auf einer Seitenfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet ist, und mindestens einer Speiseleitungselektrode, die mit der Speiseanschlusselektrode so verbunden ist, dass sie mit der steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist.
Kurze Darstellung der Erfindung
Um die vorgenannten Probleme zu lösen, will die vorliegende Erfindung eine mehrfach abgestimmte Antenne, die eine Vielzahl von Frequenzbändern bewältigt und zur Oberflächenmontage geeignet ist, zur Verfügung stellen.
Außerdem will die Erfindung eine mehrfach abgestimmte Antenne, die zur Oberflächenmontage geeignet ist und die Eingangsimpedanz einstellen kann, zur Verfügung stellen.
Außerdem will die Erfindung eine mehrfach abgestimmte Antenne, die mittels eines einzigen Kabels mit einer Funkeinheit verbunden werden kann, zur Verfügung stellen.
Da die erfindungsgemäße mehrfach abgestimmte Antenne einen dielektrischen Block; eine Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden, die auf einer Hauptfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet sind; mindestens eine Speiseanschlusselektrode, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss der Antenne ist und auf einer Seitenfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet ist; und mindestens eine Speiseleitungselektrode, die auf der Hauptfläche oder der Innenschicht des dielektrischen Blocks ausgebildet ist, damit sie mit der Speiseanschlusselektrode verbunden werden kann und dann elektromagnetisch mit der steckbaren Antennenelektrode verbunden werden kann, aufweist, kann die Erfindung eine Oberflächenmontage-geeignete mehrfach abgestimmte Antenne realisieren.
Außerdem weist die erfindungsgemäße Antenne eine Speiseleitungsnut durch eine Vertiefung an der Unterseite oder Oberseite des dielektrischen Blocks auf, um die Speiseleitungselektrode aufzunehmen, wodurch eine Oberflächenmontage-geeignete mehrfach abgestimmte Antenne mit einem dielektrischen Einschichtblock realisiert wird.
Da die Erfindung eine auf einer Hauptfläche des dielektrischen Blocks ausgebildete erste steckbare Antennenelektrode zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines ersten Frequenzbands f1, eine zweite steckbare Antennenelektrode, die in einem bestimmten Abstand von der ersten steckbaren Antenne so angeordnet ist, dass sie die erste steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines zweiten Frequenzbands f2 (f1 > f2) und zwei Speiseleitungselektroden, die entsprechend mit den beiden steckbaren Antennenelektroden elektromagnetisch verbunden sind, aufweist, kann sie eine Oberflächenmontage-geeignete zweifach abgestimmte Antenne, mit der eine gute Eingangsimpedanzkennlinie in den entsprechenden Frequenzbändern erhalten werden kann, realisieren.
Die Erfindung kann eine zweifach abgestimmte Antenne, mit der eine gute Eingangsimpedanz in den entsprechenden Frequenzbändern erhalten werden kann, dadurch realisieren, dass sie das Herstellungsverfahren für ein Mehrschichtsubstrat verwendet und einen dielektrischen Block aufweist, der von einem Mehrschichtsubstrat gebildet wird, das die Speiseleitungselektrode als Innenelektrode und die Speiseanschlusselektrode durch Flächenmetallisierung aufweist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung der herkömmlichen Antenne.
2 ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
3A ist eine Draufsicht der Elektrodenanordnung in der Antenne nach der ersten Ausführungsform der Erfindung, 3B ist eine Schnittansicht durch die Linie A-A' von 2, und 3C ist eine Schnittansicht durch die Linie B-B' von 2.
Die 4A und 4B sind Darstellungen, die Beispiele für Kennlinien der Antenne nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Die 5A, 5B und 5C sind Draufsichten der Elektrodenanordnung bei einer anderen Antenne nach der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die 6A, 6B und 6C sind perspektivische Darstellungen von Substraten, auf die die Antenne nach der ersten Ausführungsform der Erfindung montiert ist.
7 ist eine perspektivische Darstellung eines Antennenmoduls, das die Antenne nach der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet.
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Funkgeräts, das die Antenne nach der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet.
9A ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und 9B ist eine Draufsicht der Elektrodenanordnung in der Antenne von 9A.
10A ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und 10B ist eine Draufsicht der Elektrodenanordnung in der Antenne von 10A.
11A ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung, und 11B ist eine Draufsicht der Elektrodenanordnung in der Antenne von 11A.
Die 12A und 12B sind Darstellungen, die Beispiele für Kennlinien der Antenne nach der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigen.
13A ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung, und 13B ist eine Draufsicht der Elektrodenanordnung in der Antenne von 13A.
14A ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, 14B ist eine perspektivische Darstellung von der Rückseite der Antenne von 14A, und 14C ist eine Schnittansicht durch die Linie A-A' von 14A.
15A ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer siebenten Ausführungsform der Erfindung, 15B ist eine perspektivische Darstellung von der Rückseite der Antenne von 15A, und 15C ist eine Schnittansicht durch die Linie A-A' von 15A.
16 ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer achten Ausführungsform der Erfindung.
17 ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer neunten Ausführungsform der Erfindung.
18 ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer zehnten Ausführungsform der Erfindung.
19 ist eine perspektivische Darstellung einer Antenne nach einer elften Ausführungsform der Erfindung, und 19B ist ein Funktionsblockdiagramm eines Funkgeräts, das die Antenne nach der elften Ausführungsform der Erfindung verwendet.
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1. Erste beispielhafte Ausführungsform
In den 2 sowie 3A, 3B und 3C ist eine Antenne 100 eine Zweiband-Antenne für die Frequenzbänder f1 und f2 (f1 > f2), bei der eine quadratische steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 für das Hochfrequenzband f1, deren Kantenlänge a ist, auf einer Hauptfläche eines dielektrischen Blocks 101 mit einem quadratischen plattenförmigen horizontalen Querschnitt durch Dickschichtdruck ausgebildet ist. Die Kantenlänge a der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 beträgt etwa die Hälfte der Länge der sich in dem Hochfrequenzband f1 in dem dielektrischen Block 101 ausbreitenden Welle, und sie wird im Hochfrequenzband f1 in Resonanz gebracht.
Eine quadratische steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 für das Niederfrequenzband f2, deren Kantenlänge b ist, ist in einem Abstand mit der Größe c von der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 durch Dickschichtdruck so ausgebildet, dass sie die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 umschließt. Die Kantenlänge b der steckbaren Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 beträgt etwa die Hälfte der Länge der sich in dem Niederfrequenzband f2 in dem dielektrischen Block 101 ausbreitenden Welle, und sie wird im Niederfrequenzband f2 in Resonanz gebracht.
Eine Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode ist, deren Länge L1 ist und deren Höhe vom Boden H1 ist, ist mit der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 elektromagnetisch verbunden, und eine mit der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104 verbundene Hochfrequenz- Speiseanschlusselektrode 105, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Hochfrequenzband f1 der Antenne 100 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, ist auf der Seitenfläche und der Unterseite des dielektrischen Blocks 101 ausgebildet.
Eine Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 106, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode ist, deren Länge L2 ist und deren Höhe vom Boden H2 ist, ist mit der steckbaren Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 elektromagnetisch verbunden, und eine mit der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 106 verbundene Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 107, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Niederfrequenzband f2 der Antenne 100 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, ist auf der Seitenfläche und der Unterseite des dielektrischen Blocks 101 ausgebildet.
Eine Erdungselektrode 108, die die Masse der Antenne 100 ist, ist auf der Unterseite des dielektrischen Blocks 101 ausgebildet, und die Speiseanschlusselektroden 105 und 107 und die Erdungselektrode 108 sind mittels eines Trennelements 109 elektrisch getrennt.
Eine mit der Erdungselektrode 108 verbundene Erdanschlusselektrode 110, die die Antenne 100 erdet und die ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, ist auf der Seitenfläche des dielektrischen Blocks 101 ausgebildet.
Eine Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 121, die von einer Mikrostreifenleitung des 50-Ω-Systems gebildet wird, ist mit der Hochfrequenz-Speiseanschlusselektrode 105 verbunden, um ein Signal im Hochfrequenzband f1 von der Antenne 100 zu empfangen und an die Antenne 100 zu senden, und eine Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 122, die von einer Mikrostreifenleitung des 50-Ω-Systems gebildet wird, ist mit der Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 107 verbunden, um ein Signal im Niederfrequenzband f2 von der Antenne 100 zu empfangen und an die Antenne 100 zu senden. Eine Erdkontaktstelle 123 ist vorgesehen, um die Erdanschlusselektrode 110 anzuschließen, und die Erdkontaktstelle 123 ist mittels eines Durchgangslochs mit einer Erdkontaktstelle 124 eines Substrats 120 verbunden.
Die Antenne 100 wird durch Verbinden der Speiseanschlusselektrode 105 mit dem Ende der Eingangs-/Ausgangsleitung 121, durch Verbinden der Speiseanschlusselektrode 107 mit dem Ende der Eingangs-/Ausgangsleitung 122 und durch Verbinden der Erdanschlusselektrode 110 mit der Erdkontaktstelle 123 jeweils durch Löten auf das Substrat 120 oberflächenmontiert.
Nachstehend wird die Funktionsweise beschrieben. Ein Übertragungssignal des Hochfrequenzbands f1 wird nach dem Durchgang durch die Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 121 und die Hochfrequenz-Speiseanschlusselektrode 105 zu der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104 gesendet, um die mit der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104 verbundene steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 in Schwingung zu versetzen, und das Signal wird als Funkwelle durch die Resonanz der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 übertragen. Beim Empfang wird die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 in Resonanz gebracht und von der ankommenden Funkwelle des Hochfrequenzbands f1 in Schwingung versetzt und die Funkwelle wird zu der mit der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 elektromagnetisch verbundenen Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104 gesendet, wobei sie durch die Hochfrequenz-Speiseanschlusselektrode 105 geht, um zur Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 121 gesendet zu werden.
Ebenso geht ein Übertragungssignal des Niederfrequenzbands f2 durch – die Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 122, die Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 107 und die Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 106, um die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 in Schwingung zu versetzen, und das Signal wird als Funkwelle übertragen. Außerdem wird die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 von der ankommenden Funkwelle des Niederfrequenzbands f2 in Schwingung versetzt und wird nach dem Durchgang durch die Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 106 und die Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 107 zur Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 122 gesendet. Wie vorstehend erwähnt, arbeitet die Antenne 100 als zweifach abgestimmte Antenne, die die Signale der Frequenzbänder f1 und f2 senden und empfangen kann.
4 ist Analysenbeispiel für eine von der Speiseanschlusselektrode aus gesehene Eingangsimpedanz in dem Fall, dass der dielektrische Block 101 einen quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge von 42 mm, eine Dicke von 5 mm und eine relative Dielelektrizitätskonstante von 7 hat und dass bei dem dielektrischen Block 101 a = 20 mm, b = 30 mm und c = 1 mm ist, das Frequenzband f1 das 2,5-GHz-Band verwendet, das Frequenzband f2 das 1,5-GHz-Band verwendet und das Spannungsstehwellenverhältnis (VSWR) den Wert verwendet, der dem 50-Ω-System entspricht. 4A ist ein Diagramm, bei dem auf der Abszissenachse der Wert, der durch Normalisieren der Länge der Speiseleitungselektrode mit der Länge b der Niederfrequenz-Antennenelektrode erhalten wird, und auf der Ordinatenachse der Wert, der durch Normalisieren der Höhe von der Unterseite der Speiseleitung mit der Dicke des dielektrischen Blocks erhalten wird, aufgetragen sind. Eine Kurve A ist ein Linienzug des Zustands mit der Länge L1 und der Höhe H1 in der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104, in dem das Spannungsstehwellenverhältnis der von der Hochfrequenz-Speiseanschlusselektrode 105 aus gesehenen Eingangsimpedanz im Hochfrequenzband f1 eins wird. Eine Kurve B ist ein Linienzug des Zustands mit der Länge L2 und der Höhe H2 in der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 106, in dem das Spannungsstehwellenverhältnis der von der Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 107 aus gesehenen Eingangsimpedanz im Niederfrequenzband f2 eins wird.
Wenn beispielsweise die Höhe von der Unterseite der Speiseleitungselektroden 104 und 106 H1 = H2 50 % der Dicke des dielektrischen Blocks beträgt, beträgt die Länge L1 der Speiseleitungselektrode 104 etwa 24 % im Linienzug A und die Länge L2 der Speiseleitungselektrode 106 beträgt etwa 3 % im Linienzug B.
4B ist ein Analysenbeispiel für den Fall, dass die Höhe der Speiseleitungselektroden H1 = H2 50 % der Dicke des dielektrischen Blocks beträgt, wobei auf der Abszissenachse die Länge der Speiseleitungselektrode aufgetragen ist und auf der Ordinatenachse das Spannungsstehwellenverhältnis der von der Speiseanschlusselektrode aus gesehenen Eingangsimpedanz aufgetragen ist. Der Linienzug C zeigt die Beziehung zwischen der Länge L1 der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 104 und dem Spannungsstehwellenverhältnis im Hochfrequenzband f1, und er zeigt, dass eine gute Impedanzkennlinie bei einer Länge L1 von 24 % erhalten werden kann. Der Linienzug D zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Länge L2 der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 106 und dem Spannungsstehwellenverhältnis, und er zeigt, dass eine gute Impedanzkennlinie und eine besseren Antennenkennlinie bei einer Länge L2 von etwa 3 % erhalten werden kann.
5 ist eine Draufsicht von Elektroden in einer anderen Antenne der ersten Ausführungsform der Erfindung, die mit einer Antennenelektrode für zirkular polarisierte Wellen versehen ist. 5A ist ein Beispiel, das eine steckbare Antennenelektrode 130 für zirkular polarisierte Wellen als erste Antennenelektrode verwendet. Abgeschnittene Teile sind an einem Paar gegenüberliegender Ecken einer quadratischen steckbaren Antennenelektrode vorgesehen, und ein Resonanzbetrieb gegen den Uhrzeigersinn, von der Vorderseite der Antenne aus gesehen, wird durch Vorrücken der Phase des Resonanzbetriebs in Richtung der gegenüberliegenden Ecken mit den abgeschnittenen Teilen erzeugt, um die Antenne als Antenne für rechtszirkular polarisierte Wellen zu bewegen. Somit arbeitet die Antenne 100 im Frequenzband f1 als Antenne für zirkular polarisierte Wellen und im Frequenzband f2 als Antenne für linear polarisierte Wellen.
5B ist ein Beispiel für die Verwendung einer steckbaren Antenne 131 für zirkular polarisierte Wellen als zweite Antennenelektrode, und durch Vorsehen von abgeschnittenen Teilen an einem Paar gegenüberliegender Ecken ähnlich wie in 5A arbeitet die zweite Antennenelektrode als Antenne für rechtszirkular polarisierte Wellen, und die Antenne 100 wird im Frequenzband f1 zu einer Antenne für linear polarisierte Wellen und arbeitet auf der Frequenz f2 als Antenne für zirkular polarisierte Wellen.
5C ist ein Beispiel für die Verwendung von zwei steckbaren Antennen 130 und 131 für zirkular polarisierte Wellen als erste und zweite Antennenelektrode, und die Antenne 100 arbeitet ebenso im Frequenzband f1 und im Frequenzband f2 als Antenne für zirkular polarisierte Wellen. Somit kann die Antennenelektrode für zirkular polarisierte Wellen zum Empfangen und Senden von zirkular polarisierten Wellen verwendet werden.
6 ist eine perspektivische Darstellung eines Substrats, auf das die Antenne der ersten Ausführungsform der Erfindung montiert wird. 6A ist eine perspektivische Darstellung des in 2 gezeigten Substrats 120. 6B ist ein Beispiel, bei dem die Masse der Erdkontaktstelle 124 unter der Antenne verlängert worden ist. 6C ist eine perspektivische Darstellung eines Substrats 130, das so gestaltet ist, dass die Antenne auf die Erdungsfläche montiert werden kann. Das Substrat 130 weist eine Kontaktstelle 133 für eine erste Eingangs-/Ausgangsleitung 132, eine Kontaktstelle 135 für eine zweite Eingangs-/Ausgangsleitung 134, Aussparungen 136 zum Trennen der beiden Kontaktstellen von der Masse und Aussparungen 138 zum Verbessern der Montageleistung für die Erdanschlusselektrode beim Montieren der Antenne an einer durch die Strichlinie 137 angegebenen Position auf. Wenn also die Elektrode für die Masse auf dem Substrat 130 verwendet wird, braucht das Substrat nicht mit der Erdungselektrode versehen zu werden.
In der vorstehenden Beschreibung wird zwar ein Quadrat als Querschnitt des dielektrischen Blocks 101 als Beispiel verwendet, aber es können auch ein Rechteck, ein Kreis, eine Ellipse und ein Vieleck verwendet werden. Es wird zwar ein Quadrat als Beispiel für die Antennenelektrode verwendet, aber es können auch ein Rechteck, ein Kreis, eine Ellipse und ein Vieleck verwendet werden.
Es ist zwar das Beispiel beschrieben worden, dass die Höhe H1 der Speiseleitung für die Hochfrequenz gleich der Höhe H2 der Speiseleitung für die Niederfrequenz ist, aber es können auch voneinander verschiedene Werte verwendet werden. In diesem Fall kann eine bevorzugte Kennlinie durch Verwendung des in 3A gezeigten Zustands erhalten werden.
7 ist eine perspektivische Darstellung eines Antennenmoduls 150, das die Antenne 100 nach der ersten Ausführungsform 1 verwendet und bei dem ein Teil abgetrennt ist. Die Antenne 100 ist auf einem Substrat 152 ausgebildet und ist mit einer Antennenabdeckung 151 abgedeckt. Auf der Seitenfläche der Antenne 100 sind eine Hochfrequenz-Speiseleitung 153 und eine Niederfrequenz-Speiseleitung 154 so ausgebildet, dass sie die Leistung über die Koaxialleitungen von einem Anschlusskabel 155 für das Hochfrequenzband f1 bzw. von einem Anschlusskabel 156 für das Niederfrequenzband f2 empfangen. Da das Antennenmodul 150 mit diesem Aufbau mit der Antennenabdeckung 151 abgedeckt ist, ist das Milieu um die Antenne stabil und ein stabiler Antennenbetrieb ist möglich.
8 ist eine perspektivische Darstellung eines Funkgeräts 160, das die Antenne 100 nach der ersten Ausführungsform verwendet. Die Antenne 100 ist auf einem Funkeinheitssubstrat 161 ausgebildet, und ein Signal des Hochfrequenzbands f1 wird mit einer Funkeinheit 164 über eine Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 162 von der Antenne 100 empfangen und zu dieser gesendet. Ebenso wird ein Signal des Niederfrequenzbands f2 über eine Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 163 empfangen und gesendet. Die Funkeinheit 164 ist ein Schaltsystem zum Durchführen des Betriebs des Funkgeräts 160, und sie kann zusammen mit der Antenne 100 nach dem gleichen Verfahren wie die anderen oberflächenmontierten Komponenten auf das Funkeinheitssubstrat 161 montiert werden, und das Funkgerät mit einer stabilen Kennlinie kann billiger hergestellt werden.
2. Zweite beispielhafte Ausführungsform
In den 9A und 9B weist eine Antenne 140 eine Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 141 auf, deren Länge L2 ist und die auf einer Hauptfläche des dielektrischen Blocks 101 ausgebildet ist. Die Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 141 ist mit der steckbaren Antenne 103 mit einer Aussparung 142 der Größe G elektromagnetisch verbunden. Die anderen Teile sind die Gleichen wie die der 2 und 3A.
Die Funktionsweise hinsichtlich des Signals der Frequenzbands f1 ist die Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Ein Übertragungssignal des Niederfrequenzbands f2 wird nach dem Durchgang durch die Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 105 von der Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 122 zur Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 141 gesendet, um die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 103, die mit der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 141 mit der Aussparung 142 elektromagnetisch verbunden ist, in Schwingung zu versetzen, und das Signal wird durch die Resonanz der steckbaren Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 als Funkwelle übertragen. Beim Empfang wird die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 103 in Resonanz gebracht und von der ankommenden Funkwelle des Niederfrequenzbands f2 in Schwingung versetzt, und die Funkwelle wird zur Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 141, die mit der Aussparung 142 elektromagnetisch verbunden ist, gesendet und wird nach dem Durchgang durch die Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 105 zur Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 122 gesendet.
Wie vorstehend dargelegt, arbeitet die Antenne 140 als zweifach abgestimmte Antenne, die die Signale der Frequenzbänder f1 und f2 senden und empfangen kann. Die Eingangsimpedanz der Antenne 140 kann durch Verstellen der Länge L2 (oder der Länge L2' von 9B) der Niederfrequenz-Speiseleitung und der Größe G der Aussparung 142 eingestellt werden, wodurch eine bessere Antennenkennlinie erhalten wird.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine gute Impedanzkennlinie auf den beiden Frequenzen erhalten werden, wodurch eine Oberflächenmontage-geeignete zweifach abgestimmte Antenne realisiert wird.
3. Dritte beispielhafte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform ist eine Antenne 200, die drei Frequenzbänder f1, f2 und f3 (f1 > f2 > f3) bewältigen kann. In den 10A und 10B ist die Antenne 200, die mit einer steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 für das Hochfrequenzband f1, einer steckbaren Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 für das Mittelfrequenzband f2 und einer steckbaren Niederfrequenz-Antennenelektrode 204 für das Niederfrequenzband f3 versehen ist, auf der Hauptfläche eines plattenförmigen dielektrischen Blocks 201 vorgesehen, dessen horizontaler Querschnitt quadratisch ist. Die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 ist eine quadratische Elektrode mit einer Kantenlänge a, die durch Dickschichtdruck ausgebildet ist. Die steckbare Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 ist durch einen Abstand mit der Größe c von der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 getrennt, und sie ist eine quadratische Elektrode mit einer Kantenlänge b, die durch Dickschichtdruck so ausgebildet ist, dass sie die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 umschließt. Die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 204 ist durch einen Abstand mit der Größe e von der steckbaren Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 getrennt, und sie ist eine quadratische Elektrode mit einer Kantenlänge d, die durch Dickschichtdruck so ausgebildet ist, dass sie die steckbare Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 umschließt.
Eine Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 205, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode mit einer Länge L1 ist, ist mit der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 elektromagnetisch verbunden, eine Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 206, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode mit einer Länge L2 ist, ist mit der steckbaren Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 elektromagnetisch verbunden, und eine Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 207, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode mit einer Länge L3 ist, ist mit der steckbaren Niederfrequenz-Antennenelektrode 204 elektromagnetisch verbunden.
Auf der Seitenfläche und der Unterseite des dielektrischen Blocks 201 sind eine mit der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 205 verbundene Hochfrequenz-Speiseanschlusselektrode 208, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Hochfrequenzband f1 der Antenne 200 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, eine mit der Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 206 verbundene Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 209, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Mittelfrequenzband f2 der Antenne 200 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, und eine mit der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 207 verbundene Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 210, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Niederfrequenzband f3 der Antenne 200 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, ausgebildet.
Die Funktionsweise hinsichtlich der Signale der Frequenzbänder f1 und f2 ist die Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Das Übertragungssignal des Niederfrequenzbands f3 geht durch die Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 223, die Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 210 und die Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 207, um die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 204 in Schwingung zu versetzen, und es wird dann als Funkwelle gesendet. Besen Empfang wird die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 204 von der ankommenden Funkwelle des Niederfrequenzbands f3 in Schwingung versetzt, und die Funkwelle wird über die Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 207 und die Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 210 zur Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 223 gesendet.
Wie vorstehend dargelegt, kann in den drei Frequenzbändern eine gute Kennlinie erhalten werden, wodurch eine Oberflächenmontage-geeignete Antenne realisiert wird.
Außerdem kann eine steckbare dielektrische Antenne, die zum Senden und Empfangen der Frequenzbänder f4, f5, ... (f3 > f4 > f5...) vorgesehen ist, auf dem in den 10A und 10B gezeigten Antennensubstrat so ausgebildet werden, dass sie die einzelnen steckbaren Antennenelektroden umschließt, und die entsprechenden Speiseanschlusselektroden und Speiseleitungselektroden werden für die entsprechenden steckbaren Antennenelektroden der Frequenzbänder f1, f2, f3, f4, f5 ... ausgebildet. Somit kann eine Oberflächenmontage-geeignete Antenne realisiert werden, mit der eine gute Kennlinie auch auf vier oder mehr Frequenzen erhalten werden kann.
4. Vierte beispielhafte Ausführungsform
Eine vierte Ausführungsform ist eine Ausführungsform mit nur einem Antennenausgang. In den 11A und 11B weist eine Antenne 300 zum Speisen eine Speiseleitungselektrode 301 mit einer Länge L, die mit den Antennenelektroden 102 und 103 elektromagnetisch verbunden ist, und eine mit der Speiseleitungselektrode 301 verbundene Speiseanschlusselektrode 302 auf, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss der Antenne 300 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist und auf der Seitenfläche und der Unterseite des dielektrischen Blocks 101 ausgebildet ist. Die anderen Teile sind die Gleichen wie in den 2 und 3A.
Ein Übertragungssignal des Hochfrequenzbands f1 wird von der Eingangs-/Ausgangsleitung 121 über die Speiseanschlusselektrode 302 zur Speiseleitungselektrode 301 gesendet, um die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 in Schwingung zu versetzen und in Resonanz zu bringen, und es wird dann als Funkwelle übertragen. Beim Empfang wird die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 von der ankommenden Funkwelle des Hochfrequenzbands f1 in Schwingung versetzt und in Resonanz gebracht, die Funkwelle wird zu der mit der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 elektromagnetisch verbundenen Speiseleitungselektrode 301 gesendet und nach dem Durchgang durch die Speiseanschlusselektrode 302 zur Eingangs-/Ausgangsleitung 121 gesendet. Ebenso wird ein Übertragungssignal des Niederfrequenzbands f2 empfangen und gesendet. Somit arbeitet die Antenne 300 als zweifach abgestimmte Antenne, die die Signale der Frequenzbänder f1 und f2 senden und empfangen kann.
12 ist ein Analysenbeispiel für eine Eingangsimpedanz in der Speiseanschlusselektrode der Antenne in dem Fall, dass der dielektrische Block 101 einen quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge von 42 mm, eine Dicke von 5 mm und eine relative Dielelektrizitätskonstante von 7 hat und dass bei dem dielektrischen Block 101 a = 20 mm, b = 30 mm und c = 1 mm ist. Das Frequenzband f1 verwendet das 2,5-GHz-Band, das Frequenzband f2 verwendet das 1,5-GHz-Band, und das Spannungsstehwellenverhältnis verwendet den Wert, der dem 50-Ω-System entspricht.
12A ist ein Diagramm, bei dem auf der Abszissenachse der Wert L, der durch Standardisieren der Länge der Speiseleitung mit der Länge b der Niederfrequenz-Antennenelektrode erhalten wird, und auf der Ordinatenachse der Wert H, der durch Standardisieren der Höhe von der Unterseite der Speiseleitung mit der Dicke des dielektrischen Blocks 101 erhalten wird, aufgetragen sind. Eine Kurve A ist ein Linienzug des Zustands, in dem das Spannungsstehwellenverhältnis der Eingangsimpedanz der Speiseanschlusselektrode 302 im Hochfrequenzband f1 eins wird. Eine Kurve B ist ein Linienzug des Zustands, in dem das Spannungsstehwellenverhältnis der Eingangsimpedanz der Speiseanschlusselektrode 302 im Frequenzband f2 eins wird. Wenn beispielsweise die Höhe H von der Unterseite der Speiseleitung 30 % ist, erreichen die Linienzüge A und B 49 % für L.
12B ist eine Analysenbeispiel für den Fall, dass die Standardhöhe H der Speiseleitung 30 % ist, wobei die Standardlänge L der Speiseleitung auf der Abszissenachse aufgetragen ist und das Spannungsstehwellenverhältnis auf der Ordinatenachse aufgetragen ist. Der Linienzug C zeigt die Beziehung zwischen der Standardlänge L der Speiseleitung und dem Spannungsstehwellenverhältnis im Frequenzband f1, und er zeigt, dass eine gute Impedanzkennlinie erhalten werden kann, wenn die Standardlänge L etwa 49 % beträgt. Der Linienzug D zeigt ein Beispiel für die Beziehung zwischen der Standardlänge L der Speiseleitung und dem Spannungsstehwellenverhältnis im Frequenzband f2, und er zeigt, dass eine gute Impedanzkennlinie erhalten werden kann, wenn die Standardlänge L etwa 49 % beträgt.
Da es bei dieser Ausführungsform nur einen Antennenausgang gibt, braucht auch die Anzahl der Kabel, die zum Verbinden der Antenne mit dem Funkmodul, die voneinander getrennt sind, mittels Kabel benötigt werden, nur eins zu sein, sodass die Funkeinheit kostengünstig hergestellt werden kann.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine gute Impedanzkennlinie auf den beiden Frequenzen erhalten werden, und es kann eine Oberflächenmontage-geeignete zweifach abgestimmte Antenne mit nur einem Ein- und Ausgang realisiert werden.
5. Fünfte beispielhafte Ausführungsform
In den 13A und 13B ist eine Antenne 400 auf ein Substrat 410 montiert. Ein Speisestift 401, der den dielektrischen Block 101 durchdringt, ist zum Verbinden mit der Antennenelektrode 102 ausgebildet, und eine Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 411 und eine Niederfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 412, die von Mikrostreifenleitungen gebildet werden, sind zur Stromversorgung der Antenne 400 mit dem Speisestift 401 verbunden.
Die Antenne 400 wird durch Verbinden des Speisestifts 401 mit der Eingangs-/Ausgangsleitung 411, durch Verbinden der Speiseanschlusselektrode 107 mit dem Ende der Eingangs-/Ausgangsleitung 412 und durch Verbinden der Erdanschlusselektrode 110 mit der Erdkontaktstelle 416, die mit einer Masse 413 verbunden ist, jeweils durch Löten auf das Substrat 120 oberflächenmontiert. Die anderen Teile sind die Gleichen wie in den 2 und 3A.
Ein Übertragungssignal des Hochfrequenzbands f1 versetzt nach dem Durchgang durch die Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 411 und den Speisestift 401 die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 in Schwingung und wird durch die Resonanz der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 als Funkwelle gesendet. Beim Empfang wird die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 in Resonanz gebracht und von der ankommenden Funkwelle des Hochfrequenzbands f1 in Schwingung versetzt und die Funkwelle wird zum Speisestift 401 und dann zur Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 411 gesendet. Ein Übertragungssignal des Niederfrequenzbands f2 wird ähnlich wie bei Ausführungsform 1 empfangen und gesendet, und die Antenne arbeitet als zweifach abgestimmte Antenne, die die Signale der Frequenzbänder f1 und f2 empfangen und senden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann durch Einstellen der Position der Verbindung des Speisestifts 401 mit der Hochfrequenz-Antennenelektrode 102 (D1 in 13B) die Impedanz eingestellt werden und eine gute Antennenkennlinie erhalten werden. Außerdem kann durch Fixieren der Antenne 400 mit dem Speisestift 401 auf dem Substrat 410 die Festleistung der Antenne 400 erhöht werden.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine gute Impedanz auf den beiden Frequenzen erhalten werden, und es kann eine zweifach abgestimmte Antenne mit einer erzwungenen Festleistung realisiert werden.
6. Sechste beispielhafte Ausführungsform
In den 14A bis 14C ist eine Speiseleitungsnut 501 an der Unterseite des dielektrischen Blocks 101 vorgesehen, und eine Speiseleitungselektrode 502 ist am Ende der Speiseleitungsnut 501 ausgebildet. Eine Speiseanschlusselektrode 503, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss ist, ist mit der Speiseleitungselektrode 502 verbunden. Die anderen Teile sind die Gleichen wie in den 2 und 3A.
Das Senden und Empfangen in den Frequenzbändern f1 und f2 erfolgen in der gleichen Weise wie bei der vierten Ausführungsform. Durch Vorsehen der Speiseleitungselektrode 502 in der Speiseleitungsnut 501 kann beispielsweise dielektrische Keramik mit einer Vertiefung oder Nut als dielektrischen Block 101 verwendet werden, was die Herstellung der Antenne 700 erleichtert. Durch Einstellen der Speiseleitungselektrode 502 mittels Laserbearbeitung kann die Einstellung nach dem Ausbilden der Antenne vorgenommen werden.
Außerdem kann durch Vorsehen der steckbaren Antennenelektroden 102 und 103 und der Speiseleitungselektrode 502 auf der Oberseite des dielektrischen Blocks 101 die Form der Elektrode nach dem Ausbilden des dielektrischen Blocks 101 geändert werden und problemlos an die gewünschte Frequenz angepasst werden. Beispielsweise kann beim Ausbilden des dielektrischen Blocks 101 mit dielektrischer Keramik eine bestimmte Art des dielektrischen Blocks 101 verwendet werden, um eine Antenne für verschiedene Frequenzen problemlos zu realisieren.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine gute Impedanzkennlinie auf den beiden Frequenzen erhalten werden, und es kann eine zweifach abgestimmte Antenne mit Einpunkt-Einspeisung, die leicht hergestellt werden kann, realisiert werden.
7. Siebente beispielhafte Ausführungsform
In den 15A bis 15C ist eine kreuzförmige Speiseleitungsnut 601 auf der Unterseite des dielektrischen Blocks 101 vorgesehen, und eine Speiseleitungselektrode 105 ist an den Enden der Speiseleitungsnut 601 ausgebildet. Eine Speiseanschlusselektrode 104, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss ist, ist mit der Speiseleitungselektrode 105 verbunden. Die anderen Teile sind die Gleichen wie in den 2 und 3A.
Das Senden und Empfangen in den Frequenzbändern f1 und f2 erfolgen in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Durch Vorsehen der Speiseleitungselektrode 105 in der Speiseleitungsnut 601 kann beispielsweise dielektrische Keramik mit einer Vertiefung oder Nut als dielektrischer Block 101 verwendet werden, was die Herstellung der Antenne erleichtert.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine gute Impedanzkennlinie auf den beiden Frequenzen erhalten werden, und es kann eine zweifach abgestimmte Antenne mit Einpunkt-Einspeisung, die leicht hergestellt werden kann, realisiert werden.
8. Achte beispielhafte Ausführungsform
Eine achte Ausführungsform ist ein Beispiel einer Antenne 700, die drei Frequenzbänder f1, f2 und f3 (f1 > f2 > f3) bewältigen kann. In 16 weist die Antenne 700 eine steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 702 für das Hochfrequenzband f1 und eine steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 703 für das Niederfrequenzband f2 auf, die durch Ätzen auf der Hauptfläche eines dielektrischen Blocks 701 strukturiert sind, der von einem dielektrischen Verbundsubstrat gebildet wird und dessen horizontaler Querschnitt quadratisch ist. Die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 702 ist eine quadratische Elektrode mit einer Kantenlänge a. Die steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 703 ist durch einen Abstand mit der Größe c von der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 702 getrennt, und sie ist eine quadratische Elektrode mit einer Kantenlänge b, die so ausgebildet ist, dass sie die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 702 umschließt.
Eine Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 704, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode mit einer Länge L1 ist, ist mit der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 702 elektromagnetisch verbunden, und eine Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 705, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode mit einer Länge L2 ist, ist mit der steckbaren Niederfrequenz-Antennenelektrode 703 elektromagnetisch verbunden.
Auf der Seitenfläche und der Unterseite des dielektrischen Blocks 701 sind eine mit der Hochfrequenz-Speiseleitungselektrode 704 verbundene Hochfrequenz-Speiseanschlusselektrode 706, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Hochfrequenzband f1 der Antenne 700 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist und durch Flächenmetallisierung ausgebildet ist, und eine mit der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 705 verbundene Niederfrequenz-Speiseanschlusselektrode 707, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Niederfrequenzband f2 der Antenne 700 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, ausgebildet.
Die Antenne 700 wird durch Verbinden der Speiseanschlusselektrode 706 und der Speiseanschlusselektrode 707 mit dem Ende der Eingangs-/Ausgangsleitung 121 bzw. mit dem Ende der Eingangs-/Ausgangsleitung 122 durch Löten auf das Substrat 120 oberflächenmontiert.
Die Funktionsweise hinsichtlich der Frequenzbänder f1 und f2 ist die Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Mit diesem Aufbau kann eine mehrfach abgestimmte Antenne mit dem üblichen Mehrschichtsubstrat-Herstellungsverfahren hergestellt werden.
9. Neunte beispielhafte Ausführungsform
17 zeigt eine Antenne einer neunten Ausführungsform. Eine Antenne 710 dieser Ausführungsform sendet das Signal von einem Speisestift 711 eines Durchgangslochs zu einer steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 702. Der übrige Aufbau und die Funktionsweise sind mit der in 16 beschriebenen achten Ausführungsform identisch. Eine gute Impedanzkennlinie kann durch Einstellen der Position des Speisestifts 711 erhalten werden.
10. Zehnte beispielhafte Ausführungsform
18 zeigt eine Antenne einer zehnten Ausführungsform. Eine Antenne 730 dieser Ausführungsform sendet das Signal von einer Speiseanschlusselektrode 731 über das Durchgangsloch zu einer Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode 705. Der übrige Aufbau und die Funktionsweise sind mit der in 17 beschriebenen neunten Ausführungsform identisch. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine gute Impedanzkennlinie durch Einstellen der Position des Speisestifts 711 erhalten werden.
11. Elfte beispielhafte Ausführungsform
Eine elfte Ausführungsform ist ein Beispiel dafür, dass eine Speiseleitungselektrode zwei Frequenzbänder nutzt. 19A ist eine perspektivische Darstellung der Montage auf das Substrat. In 19a bezeichnen die gleichen Bezugssymbole die gleichen Komponenten wie in 10, und ihre Beschreibung entfällt.
Eine Antenne 800 ist eine Antenne für die Frequenzbänder f1, f2 und f3 (f1 > f2 > f3), und sie weist eine steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 für das Hochfrequenzband f1, eine steckbare Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 für das Mittelfrequenzband f2 und eine steckbare Niederfrequenz-Antennenelektrode 204 für das Niederfrequenzband f3 auf der Hauptfläche des plattenförmigen dielektrischen Blocks 201 auf, dessen horizontaler Querschnitt quadratisch ist.
Eine Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 801, die eine streifenleitungsförmige Innenschichtelektrode mit der Länge L1 ist, ist mit der steckbaren Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 und der steckbaren Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 elektromagnetisch verbunden, und eine Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 802, die ein Eingangs-/Ausgangsanschluss für das Hochfrequenzband f1 und das Mittelfrequenzband f2 und ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist, ist auf der Seitenfläche und der Unterseite des dielektrischen Blocks 201 ausgebildet und mit der Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 801 verbunden. Eine Hoch-/Mittelfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 811 ist mit der Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 802 verbunden.
19B ist ein Funktionsblockdiagramm einer Funkeinheit, die diese Antenne verwendet. Ein Antennenteil 815 mit der Antenne 800 hat einen rauscharmen Niederfrequenz-Verstärker 820 und eine Antennen-Gemeinsambenutzungs-Einheit 821, und die Antennen-Gemeinsambenutzungs-Einheit 821 und ein Teiler 822 der Funkeinheit 816 sind durch ein Kabel 817 verbunden. Das Ausgangssignal des Teilers 822 wird zu einem Anschluss 823 an der Hochfrequenz-Funkeinheit, einem Anschluss 824 an der Mittelfrequenz-Funkeinheit und einem Anschluss 825 an der Niederfrequenz-Funkeinheit verteilt.
Die grundlegende Funktionsweise ist die Gleiche wie bei der dritten Ausführungsform, und der Unterschied zur dritten Ausführungsform wird später beschrieben. Ein Übertragungssignal des Hochfrequenzbands f1 wird durch die Hoch-/Mittelfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 811, die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 802 und die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 801 geleitet, um die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 in Schwingung zu versetzen, und es wird als Funkwelle übertragen. Außerdem wird ein Übertragungssignal des Mittelfrequenzbands f2 durch die Hoch-/Mittelfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 811, die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 802 und die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 801 geleitet, um die steckbare Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 in Schwingung zu versetzen, und es wird als Funkwelle übertragen.
Beim Empfang wird die steckbare Hochfrequenz-Antennenelektrode 202 von der ankommenden Funkwelle des Hochfrequenzbands f1 in Schwingung versetzt, und die Funkwelle wird nach dem Durchgang durch die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 801 und die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 802 zur Hoch-/Mittelfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 811 gesendet. Die steckbare Mittelfrequenz-Antennenelektrode 203 wird von der ankommenden Funkwelle des Mittelfrequenzbands f2 in Schwingung versetzt und wird nach dem Durchgang durch die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseleitungselektrode 801 und die Hoch-/Mittelfrequenz-Speiseanschlusselektrode 802 zur Hoch-/Mittelfrequenz-Eingangs-/Ausgangsleitung 811 gesendet. Die Funktionsweise hinsichtlich des Signals des Frequenzbands f3 ist die Gleiche, wie sie bei der dritten Ausführungsform beschrieben worden ist.
Nehmen wir an, dass bei der Struktur von 19B eine Funkeinheit, die ein Kleinsignal, beispielsweise GPS, empfängt und lediglich eine Empfangsfunktion hat, ein System ist, das das Niederfrequenzband verwendet. Eine gute Anpassung mit dem rauscharmen Verstärker 820 an eine niedrige Frequenz kann durch Einstellen der Impedanz mit der Länge der Niederfrequenz-Speiseleitungselektrode erzielt werden, und es kann die Struktur eines empfindlicheren Empfängers realisiert werden. Außerdem wird keine Antennen-Gemeinsambenutzungs-Schaltung für die Hochfrequenz und die Mittelfrequenz benötigt, es kann eine gute Anpassung an beispielsweise das 50-Ω-System mit der gleichen Operation wie bei der vierten Ausführungsform erzielt werden, und es kann die Struktur einer noch leistungsfähigeren Antenneneinheit realisiert werden.
Bei dieser Ausführungsform ist zwar das Beispiel der gemeinsamen Benutzung der Speiseleitungselektrode für das Hochfrequenzband und das Mittelfrequenzband beschrieben worden, aber die Speiseleitungselektrode kann auch für das Hochfrequenzband und das Niederfrequenzband oder für das Mittelfrequenzband und das Niederfrequenzband gemeinsam benutzt werden.
Wie vorstehend dargelegt, kann eine gute Kennlinie in den drei Frequenzbändern erzielt werden, und es kann eine Oberflächenmontage-geeignete Antenne realisiert werden.
1

Stand der Technik

4B, 12B

VSWR: Spannungsstehwellenverhältnis

Claims

Mehrfach abgestimmte Antenne mit: einem dielektrischen Block (101); einer Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden (102, 103), die auf einer Hauptfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet sind; einer oder mehreren Speiseanschlusselektroden (105, 107), die auf einer Seitenfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet sind; und einer oder mehreren Speiseleitungselektroden (104, 106), die mit der Speiseanschlusselektrode so verbunden sind, dass sie mit der steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitungselektrode an einer Innenschicht in dem dielektrischen Block so angebracht ist, dass die Länge a der Speiseleitungselektrode und die Höhe b der Speiseleitungselektrode von der Unterseite des dielektrischen Blocks so gewählt sind, dass das Spannungsstehwellenverhältnis der Eingangsimpedanz, von der Speiseleitungselektrode aus gesehen, 1 wird (VSWR).
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1 mit einer Erdungselektrode (108) an einer Unterseite des dielektrischen Blocks.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 2, die mindestens eine mit der Erdungselektrode verbundene Erdanschlusselektrode (110) aufweist, die auf einer Seitenfläche des dielektrischen Blocks ausgebildet ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 2, die ein durch einen Zwischenraum gebildetes Trennelement (109) zum Trennen der Erdungselektrode (108) und der Speiseanschlusselektrode (105, 107) an der Unterseite des dielektrischen Blocks aufweist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, die die auf einer Seitenfläche des dielektrischen Blocks ausgebildete Speiseanschlusselektrode aufweist, die ein Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steckbare Antennenelektrode eine zirkular polarisierte Welle empfängt und sendet.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, die eine Speiseleitungsnut (501) aufweist, die durch eine an einer Unter- oder Oberseite des dielektrischen Blocks vorgesehene Vertiefung gebildet wird und die Speiseleitungselektrode aufnimmt.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitungsnut die Form einer Geraden hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseleitungsnut (601) die Form eines Kreuzes hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 7, die eine Erdungselektrode aufweist, die die Erdleitung der Antenne ist und von einer dünnen Metallplatte gebildet wird, die an der Unterseite des dielektrischen Blocks angebracht ist, um die Speiseleitungsnut an der Unterseite des dielektrischen Blocks zu bedecken.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speiseanschlusselektrode als Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage dient.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block einen quadratischen horizontalen Querschnitt hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block ein Block ist, der von einem Mehrschichtsubstrat gebildet wird, das die Speiseleitungselektrode als Innenelektrode aufweist, und die Speiseanschlusselektrode durch Flächenmetallisierung ausgebildet wird.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block ein Block ist, der von einem Mehrschichtsubstrat gebildet wird, das die Speiseleitungselektrode als Innenelektrode aufweist, und die Speiseanschlusselektrode von einem Durchgangsloch gebildet wird, das in Dickenrichtung des dielektrischen Blocks gebohrt ist, um sie mit einem Ende der Speiseleitung zu verbinden.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden eine erste steckbare Antennenelektrode (102) zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines ersten Frequenzbands und eine zweite steckbare Antennenelektrode (103), die mit Abstand von der ersten steckbaren Antennenelektrode so ausgebildet ist, dass sie die erste steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines zweiten Frequenzbands, das kleiner als das erste Frequenzband ist, aufweist, die Vielzahl von Speiseleitungselektroden eine erste Speiseleitungselektrode (104), die mit der ersten steckbaren Antennenelektrode (102) elektromagnetisch verbunden ist, und eine zweite Speiseleitungselektrode (106), die mit der zweiten steckbaren Antennenelektrode (103) elektromagnetisch verbunden ist, aufweist und die Vielzahl von Speiseanschlusselektroden eine erste Speiseanschlusselektrode (105), die mit der ersten Speiseleitungselektrode (104) verbunden ist, und eine zweite Speiseanschlusselektrode (107), die auf einer anderen Seitenfläche des dielektrischen Blocks als der der ersten Speiseanschlusselektrode ausgebildet ist und mit der zweiten Speiseleitungselektrode (106) verbunden ist, aufweist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H1) der ersten Speiseleitungselektrode von der Unterseite gleich der Höhe (H2) der zweiten Speiseleitungselektrode von der Unterseite ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste steckbare Antennenelektrode und die zweite steckbare Antennenelektrode steckbare Antennen für zirkular polarisierte Wellen sind.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgeschnittener Teil an einem Teil der ersten steckbaren Antennenelektrode vorgesehen ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Speiseleitungselektrode auf der gleichen Fläche des dielektrischen Blocks wie die zweite steckbare Antennenelektrode ausgebildet ist und mit der zweiten steckbaren Antennenelektrode mit Abstand elektromagnetisch verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Speiseanschlusselektrode als Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage dient.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block einen quadratischen horizontalen Querschnitt hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne (300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden eine erste steckbare Antennenelektrode (102) zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines ersten Frequenzbands und eine zweite steckbare Antennenelektrode (103), die mit Abstand von der ersten steckbaren Antennenelektrode so ausgebildet ist, dass sie die erste steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines zweiten Frequenzbands, das kleiner als das erste Frequenzband ist, aufweist, eine Speiseleitungselektrode (301) mit der ersten steckbaren Antennenelektrode und der zweiten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist und eine Speiseanschlusselektrode (302) mit der Speiseleitungselektrode (301) verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block einen quadratischen horizontalen Querschnitt hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden eine erste steckbare Antennenelektrode (202) zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines ersten Frequenzbands, eine zweite steckbare Antennenelektrode (203), die mit Abstand von der ersten steckbaren Antennenelektrode so ausgebildet ist, dass sie die erste steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines zweiten Frequenzbands, das kleiner als das erste Frequenzband ist, und eine dritte Antennenelektrode (204), die mit Abstand von der zweiten steckbaren Antennenelektrode so ausgebildet ist, dass sie die zweite steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines dritten Frequenzbands, das kleiner als das zweite Frequenzband ist, aufweist, die Vielzahl von Speiseleitungselektroden eine erste Speiseleitungselektrode (205), die mit der ersten steckbaren Antennenelektrode (202) elektromagnetisch verbunden ist, eine zweite Speiseleitungselektrode (206), die mit der zweiten steckbaren Antennenelektrode (203) elektromagnetisch verbunden ist, und eine dritte Speiseleitungselektrode (207), die mit der dritten steckbaren Antennenelektrode (204) elektromagnetisch verbunden ist, aufweist und die Vielzahl von Speiseanschlusselektroden eine erste Speiseanschlusselektrode (208), die mit der ersten Speiseleitungselektrode (205) verbunden ist, eine zweite Speiseanschlusselektrode (209), die mit der zweiten Speiseleitungselektrode (206) verbunden ist, und eine dritte Speiseanschlusselektrode (210), die mit der dritten Speiseleitungselektrode (207) verbunden ist, aufweist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block einen quadratischen horizontalen Querschnitt hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, die eine Speiseleitungselektrode, die mit der ersten steckbaren Antennenelektrode und der dritten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist, und eine Speiseanschlusselektrode, die mit der Speiseleitungselektrode verbunden ist, aufweist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, die eine Speiseleitungselektrode aufweist, die mit der ersten und der zweiten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, die eine Speiseleitungselektrode aufweist, die mit der zweiten und der dritten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, die eine Speiseleitungselektrode aufweist, die mit der ersten, der zweiten und der dritten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Speiseanschlusselektrode als Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage dient.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden weiterhin eine vierte steckbare Antennenelektrode, die mit Abstand von der dritten steckbaren Antennenelektrode so ausgebildet ist, dass sie die dritte steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines vierten Frequenzbands, das kleiner als das dritte Frequenzband ist, aufweist, die Vielzahl von Speiseleitungselektroden weiterhin eine vierte Speiseleitungselektrode aufweist, die mit der vierten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist, die zweite Speiseanschlusselektrode auf einer anderen Seitenfläche als der Fläche der ersten Speiseanschlusselektrode ausgebildet ist, die dritte Speiseanschlusselektrode auf einer anderen Seitenfläche als den Flächen der ersten und der zweiten Speiseanschlusselektrode ausgebildet ist und die Vielzahl von Speiseanschlusselektroden weiterhin eine vierte Speiseanschlusselektrode aufweist, die auf einer anderen Seitenfläche als den Flächen der ersten, der zweiten und der dritten Speiseanschlusselektrode ausgebildet ist und mit der vierten Speiseleitungselektrode verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Speiseanschlusselektrode als Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage dient.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block einen quadratischen horizontalen Querschnitt hat.
Mehrfach abgestimmte Antenne (400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von steckbaren Antennenelektroden eine erste steckbare Antennenelektrode zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines ersten Frequenzbands und eine zweite steckbare Antennenelektrode, die mit Abstand von der ersten steckbaren Antennenelektrode so ausgebildet ist, dass sie die erste steckbare Antennenelektrode umschließt, zum Empfangen und Senden einer Funkwelle eines zweiten Frequenzbands, das kleiner als das erste Frequenzband ist, aufweist, ein erster Speisestift (401) mit der ersten steckbaren Antennenelektrode so verbunden ist, dass er in Dickenrichtung durch den dielektrischen Block geht, eine zweite Speiseleitungselektrode mit der zweiten steckbaren Antennenelektrode elektromagnetisch verbunden ist und auf einer Oberseite oder einer Innenschicht des dielektrischen Blocks ausgebildet ist und eine zweite Speiseanschlusselektrode mit der zweiten Speiseleitungselektrode verbunden ist.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block von einem Mehrschichtsubstrat gebildet wird und eine Speisestiftelektrode von einem Durchgangsloch gebildet wird, das in Dickenrichtung durch das Mehrschichtsubstrat geht.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Speiseanschlusselektrode als Befestigungsanschluss bei der Oberflächenmontage dient.
Mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Block einen quadratischen horizontalen Querschnitt hat.
Antennenmodul mit einer mehrfach abgestimmten Antenne nach Anspruch 1, einem Schaltungssubstrat, auf dem die mehrfach abgestimmte Antenne befestigt ist, und eine Antennenabdeckung zum Abdecken der mehrfach abgestimmten Antenne.
Funkgerät, bei dem eine mehrfach abgestimmte Antenne nach Anspruch 1 auf einem Substrat ausgebildet ist und die mehrfach abgestimmte Antenne mit einer Funkübertragungsschaltung verbunden ist.