DE69522668T2

DE69522668T2 - Oberflächenmontierbares Antennensystem

Info

Publication number: DE69522668T2
Application number: DE69522668T
Authority: DE
Inventors: Kenji Asakura; Haruhumi Mandai; Koji Shiroki; Teruhisa Tsuru
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2015-06-28
Also published as: US5818398A; KR0150706B1; EP0743699A1; DE69522668D1; KR960043334A; EP0743699B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oberflächenbefestigungstyp-Antennensysteme und insbesondere auf ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem für die Verwendung bei mobiler Radiokommunikation und lokalen Netzen (LAN; LAN = local area network);
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 90, wobei das Bezugszeichen 91 eine Isoliermaterialschicht bezeichnet; 92 eine flachplattenlaminierte Spule; 93 eine magnetische Materialschicht; und 94a, 94b externe Verbindungsanschlüsse.
Das Antennensystem 90 verwendet amorphes magnetisches Metall (relative Permeabilität = 10&sup4; bis 10&sup5;) für die magnetische Materialschicht 93, um die Resonanzfrequenz durch Erhöhen der Induktivität des Antennensystems 90 zu verringern.
Die Leitungslänge bei dem herkömmlichen Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 90 beträgt etwa (Wellenlänge der Resonanzfrequenz)/10, was weniger ist als (Wellenlänge der Resonanzfrequenz)/4 bei einer Dipolantenne. Daher waren das elektrische Volumen und die Verstärkung klein und schwach. Darüber hinaus tendiert der Verlust der magnetischen Materialschicht dazu, bei Frequenzen von über 100 MHz größer zu werden, und folglich die magnetische Materialschicht bei diesem Frequenzbereich unbrauchbar macht.
Außerdem ist es wichtig, daß Antennen für die Verwendung bei mobiler Radiokommunikation und lokalen Netzen eine kleine Größe aufweisen, und eine Eigenschwingungswendelantenne repräsentiert eine derjenigen, die eine solche Nachfrage befriedigen. Die Fig. 2, 3 und 4 stellen die Struktur eines solchen normalen Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystems dar.
Fig. 2 zeigt eine Eigenschwingungswendelantenne 100a, die einen linearen Leiter 101, der spiralförmig gewickelt ist, so daß der Spiralquerschnitt 102 desselben senkrecht zu der Wickelachse C im wesentlichen rund ist, und ein Leistungsversorgungsbauglied 103 umfaßt, das an einem Ende des Leiters. 101 angeordnet ist, wobei das andere Ende ein freies Ende 104 ist.
Fig. 3 zeigt eine Eigenschwingungswendelantenne 100b, die einen linearen Leiter 101, der spiralförmig gewickelt ist, so daß der Spiralquerschnitt 102 desselben senkrecht zu der Wickelachse C im wesentlichen rund ist, und ein Leistungsversorgungsbauglied 103 umfaßt, das im wesentlichen an der Hälfte des Leiters 101 angebracht ist, wobei beide Enden des Leiters 101 freie Enden 104 sind.
Ferner zeigt Fig. 4 eine Eigenschwingungswendelantenne 100c, die einen linearen Leiter 101, der spiralförmig gewickelt ist, so daß sein Spiralquerschnitt 102 senkrecht zu der Wickelachse C im wesentlichen rechtwinklig ist, und ein Leistungsversorgungsbauglied 103 umfaßt, das im wesentlichen auf der Hälfte des Leiters 101 angebracht ist, wobei beide Enden des Leiters 101 freie Enden 104 sind.
Jede der Eigenschwingungswendelantennen 100a bis 100c liefert jedoch keine Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen von der Richtung der Achse C der Leiterwicklung 101, aber Empfindlichkeit gegenüber denselben von der Richtung senkrecht zu der Achse C der Leiterwicklung 101 (der VV-Richtung in den Fig. 2 bis 4).
Daher sind Sendung und Empfang unmöglich bei einem Fall, bei dem die Sendung von dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in einem Zustand durchgeführt wird, in dem die Eigenschwingungswendelantenne 100a bis 100c bei 90º geneigt ist; das Problem liegt darin, daß die Empfindlichkeit von den Stellungen derselben abhängt.
Patentzusammenfassungen von Japan, Bd. 018, Nr. 311 (E1561), 14. Juni 1994, und JP-A-06069057 beschreiben einen laminierten Chipinduktor. Lagen, die mit Durchgangslöchern und einer Spulenleiterstruktur versehen sind, werden laminiert, um einen Spulenleiter zu bilden. Der Spulenleiter ist nicht senkrecht zu der Laminierungsrichtung des dielektrischen Substrats gewickelt. Der Chipleiter ist ein oberflächenbefestigbares Bauelement mit externen Anschlußelektroden an gegenüberliegenden Ecken, die mit den Spulenanschlüssen verbunden sind, die an dem Chipkörper herausgezogen sind, durch welche der Chipleiter beispielsweise an eine gedruckte Leiterplatte gelötet wird, um einen Abschnitt einer auf derselben vorgesehenen Schaltung zu bilden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Chipantenne mit einer hohen Verstärkung zu schaffen, die frei von einer Abhängigkeit von ihrer Stellung ist. Diese Aufgabe wird durch eine Chipantenne gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß eine Antenne gebildet ist, die nicht nur Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in zumindest beide Richtungen, die Richtung von und eine Richtung senkrecht zu der Achse einer Leiterwicklung erreicht, sondern die außerdem frei ist von der Abhängigkeit von ihrer Stellung.
Um die vorher erwähnten Probleme zu lösen, würde ein erster Aspekt der Erfindung erreicht durch die Bereitstellung eines Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das ein dielektrisches Substrat und einen Leiter umfaßt, der spiralförmig auf der Oberfläche oder in dem dielektrischen Substrat gewickelt ist. Ferner ist mindestens ein Leistungsversorgungsanschluß für die Verwendung beim Anlegen von Spannung an den Leiter auf der Oberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen.
Ein Befestigungsanschluß zum Befestigen des dielektrischen Substrats auf der Oberfläche einer Anbringungsplatine ist ebenfalls auf der Oberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen.
Der Spiralleiter, der die Achse der Leiterwicklung quadratmäßig kreuzt, umfaßt zumindest einen linearen Abschnitt in dem transversalen Querschnitt.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, wurde ferner ein zweiter Aspekt der Erfindung erreicht, durch die Bereitstellung einer Antenne, die einen Leiter umfaßt, der spiralförmig gewickelt ist, und ein Leistungsversorgungsbauglied, das an einem Ende des Leiters vorgesehen ist, wobei das andere Ende desselben ein freies Ende ist, wobei die Empfindlichkeit der Antenne gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in mindestens beide Richtungen bereitgestellt ist: die Richtung von und eine Richtung senkrecht zu der Achse der Leiterwicklung.
Darüber hinaus umfaßt der Spiralleiter, der die Achse der Leiterwicklung quadratmäßig kreuzt, mindestens einen linearen Abschnitt in dem transversalen Querschnitt.
Ferner ist der Leiter auf der Oberfläche eines oder in einem dielektrischen Substrat vorgesehen.
Gemäß dem Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem der Erfindung wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit langsam, wohingegen eine Wellenlängenkontraktion auftritt, wenn die Antennensysteme das dielektrische Substrat enthalten, wodurch eine effektive Leitungslänge &epsi;¹/&sub2; mal größer gemacht wird, wobei &epsi; die dielektrische Konstante des dielektrischen Substrats ist.
Gemäß dem Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem der Erfindung ermöglicht die Bereitstellung des Befestigungsanschlusses außerdem, daß das dielektrische Substrat stabil auf der Oberfläche der Montageplatte befestigt wird.
Ferner kann gemäß dem Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem der Erfindung, da der Leiter, der die Wickelachse quadratmäßig kreuzt, in dem transversalen Querschnitt im wesentlichen rechtwinklig ist, und den linearen Abschnitt teilweise umfaßt, die Leitungslänge der Antenne größer gemacht werden als die einer Antenne, deren Spiralleiter in dem transversalen Querschnitt im wesentlichen rund oder elliptisch ist, unter der Annahme, daß die transversalen Querschnittsflächen derselben gleich sind.
Gemäß der Eigenschwingungswendelantenne der Erfindung ist es möglich, Empfindlichkeit zu erhalten, die im wesentlichen gleich ist wie die einer Dipolantenne, d. h. Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen und Empfindlichkeit bei einem Pegel, bei dem Sendung und Empfang möglich sind.
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden. Zeichnungen offensichtlicher werden.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein herkömmliches Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem zeigt;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine herkömmliche Wendelantenne zeigt;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine weitere herkömmliche Wendelantenne zeigt;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren herkömmlichen Wendelantenne;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 9 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem von Fig. 8 zeigt;
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt;
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die das Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem von Fig. 13 zeigt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems von Fig. 5 gegenüber einer dominanten polarisierten Welle in der Richtung der x-Achse darstellt;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems von Fig. 5 gegenüber einer kreuzpolarisierten Welle in der Richtung der x-Achse darstellt;
Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems von Fig. 5 gegenüber der dominanten polarisierten Welle in der Richtung der y-Achse darstellt;
Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems von Fig. 5 gegenüber der kreuzpolarisierten Welle in der Richtung der y-Achse darstellt;
Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems von Fig. 5 gegenüber der dominanten polarisierten Welle in der Richtung der z-Achse darstellt;
Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems von Fig. 5 gegenüber der kreuzpolarisierten Welle in der Richtung der z-Achse darstellt;
Fig. 21A sind Diagramme, die Spiralleiter von Oberflächen- und 21B befestigungstyp-Antennensystemen gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei Fig. 21A ein Spiralleiter mit einem wesentlichen spurähnlichen, transversalen Querschnitt ist, und Fig. 21B ein Spiralleiter mit einem im wesentlichen halbzylindrischen transversalen Querschnitt ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird nachfolgend eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gegeben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Komponentenbauteile bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung bezeichnen und die Beschreibung derselben wird ausgelassen.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem zeigt, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt. Ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 10 ist durch spiralförmiges Wickeln eines Leiters 14 gebildet, der aus Kupfer oder Kupferlegierung hergestellt ist, und ein Leistungsversorgungsbauglied 12 umfaßt, das an einem Ende des Leiters 14 vorgesehen ist, und ein anderes Ende desselben ist ein freies Ende 13, auf den Kantenflächen eines rechtwinkligen Parallelepipeds durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten als ein dielektrisches Substrat 11 gebildet. Das dielektrische Substrat 11 wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten von gemischtem Material, das hauptsächlich Bariumoxid, Aluminiumoxid und Siliziumdioxid oder Harz, beispielsweise Teflonharz, oder eine Kombination aus Keramik und Harz enthält, präpariert. Bei diesem Fall ist der Leiter 14 in der Richtung der Höhe des dielektrischen Substrats 11 (in die Richtung eines Pfeils H in Fig. 5) gewickelt.
Auf der Unterseite 111 des dielektrischen Substrats 11 liegt ein Leistungsversorgungsanschluß 15, mit dem das Leistungsversorgungsbauglied 12 des Leiters 14 verbunden ist. Der Leistungsversorgungsanschluß 15 wird gleichzeitig als ein Befestigungsanschluß zum Befestigen des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 an einen Befestigungsbauteil (nicht gezeigt) verwendet, das mit einer externen Schaltung versehen ist. Bei dieser Anwendung der Erfindung kann das dielektrische Substrat 11 durch Stapeln der Mehrzahl von dielektrischen Substratschichten oder andernfalls mit beispielsweise einer Lage dielektrischer Substratschicht gebildet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Leiter 13, der die Achse A der Leiterwicklung 13 direkt kreuzt in dem transversalen Querschnitt 14, rechtwinklig, mit einer Weite von w und einer Länge von 1.
Jetzt wird die Leitungslänge des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 bei dieser Anwendung der Erfindung verglichen mit der einer herkömmlichen Eigenschwingungswendelantenne (Radius: a), deren spiralförmiger Leiter in dem transversalen Querschnitt rund ist.
Angenommen, die transversale Querschnittsfläche S. die senkrecht zu der Wickelachse ist und die Anzahl der Wicklungen sind konstant, werden die transversalen Querschnittsflächen S, die rechtwinklig und rund sind, jeweils ausgedrückt durch:
In dem rechtwinkligen Fall: S = w · 1; und in dem runden Fall: S = πa².
Da die Linienlänge die äußere Peripherie des spiralförmigen Querschnitts X N ist, sind die rechtwinkligen und runden Leitungslängen jeweils gegeben durch:
In dem rechtwinkligen Fall: 11 = 2 · (w + 1) · N; und in dem runden Fall: -12 = 2 · (n · w · 1) 1/2 · N.
Folglich hat sich die Linienlänge 11 des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10, das in dem transversalen Querschnitt rechtwinklig ist, bei dieser Ausführung der Erfindung als länger erwiesen.
Ferner wurden Messungen von der Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 in den Richtungen der x-, y- und z-Achsen durchgeführt.
Die Fig. 15-20 zeigen die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10, worin jeweils Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in den Richtungen der x-Achsen, Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in den Richtungen der y-Achsen und Empfindlichkeiten gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in den Richtungen der z-Achsen gezeigt sind.
Durch die gemessenen Ergebnisse der Empfindlichkeit wurde außerdem bewiesen, daß das Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem 10 beinahe nicht-gerichtet funktionierte, da es Empfindlichkeit gegenüber den dominanten und kreuzpolarisierten Wellen nicht nur in der Richtung senkrecht zu der Wickelachse A, d. h. in den Richtungen der y- und z-Achsen, sondern außerdem in der Richtung der Wickelachse A, d. h. in der Richtung der x-Achse gezeigt hatte.
Obwohl eine Beschreibung des Falls gegeben wurde, in dem der Leiter 14 durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten bei der Anwendung der obigen Erfindung gebildet wurde, kann auch eine Spiralrille in dem dielektrischen Substrat 11 gebildet werden, um einen beschichteten Draht oder Lackdraht entlang der Rille zu wickeln.
Da der Leiter 14, der die Wickelachse A direkt kreuzt, wie oben bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, in dem transversalen Querschnitt 16 rechtwinklig ist, kann die Leitungslänge größer gemacht werden als die des kreisförmigen oder elliptischen Leiters. Daher wird ein Bereich der Stromverteilung weiter erhöht, und folglich ist die Menge der ausgestrahlten elektrischen Wellen ebenfalls weiter erhöht, so daß die Antennenverstärkung dadurch noch weiter verbesserbar ist.
Das Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 10 funktioniert beinahe nicht-gerichtet, was Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in den drei Richtungen der x-, y- und z-Achsen erzeugt, so daß Sendung und Empfang unabhängig von der Position der Mobilkommunikationsvorrichtung möglich werden. Folglich ist die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 frei von der Abhängigkeit von ihrer Stellung.
Darüber hinaus wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit langsam, während Wellenlängenkontraktion auftritt, wobei eine effektive Leitungslänge s mal größer erzielt wird, wobei &epsi; die dielektrische Konstante des dielektrischen Substrats ist. Die effektive Leitungslänge wird größer als die des herkömmlichen Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems. Daher wird ein Bereich der Stromverteilung erhöht und die Menge der gestrählten elektrischen Wellen ist folglich ebenfalls erhöht, so daß die Antennenverstärkung dadurch verbesserbar wird.
Falls die Charakteristika, die ähnlich sind wie die des herkömmlichen Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, umgekehrt angelegt werden, wird die Leitungslänge darüber hinaus auf 1/&epsi;¹/&sub2; reduziert. Es ist daher möglich, die Größe des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 zu reduzieren.
Da der Leiter 14 in die Richtung der Höhe des dielektrischen Substrats 11 gewickelt ist, kann ferner durch Vergrößern des transversalen Querschnittsbereichs S, der die Wickelachse C direkt kreuzt, die Anzahl der Windungen verringert werden. Folglich ist es möglich, die Höhe des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 zu reduzieren.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt. Ein Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem 20 ist durch spiralförmiges Wickeln des Leiters 14 durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten entlang der inneren Wände eines Hohlraums 22, der in einem dielektrischen Substrat 21, das aus Keramik, Harz oder einer Kombination von Keramik und Harz hergestellt ist, vorgesehen ist, gebildet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist der Leiter zu diesem Zeitpunkt in der Richtung der Höhe des dielektrischen Substrats 21 gewickelt.
Wie oben ausgeführt, ist der Leiter 14 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht an den Kantenflächen des dielektrischen Substrats 21 freigelegt, was dieses Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem leicht handhabbar macht, und zusätzlich die gleiche Wirkung wie die des ersten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gleichermaßen erreichbar ist.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 wird ein Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem 30 durch spiralförmiges Wickeln des Leiters 14 auf den Kantenflächen des dielektrischen Substrats 11 gebildet, und durch Abdichten des Leiters 14 in einem dielektrischen Substrat 31, das aus Keramik, Harz oder einer Kombination von Keramik und Harz hergestellt ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 ist der Leiter 14 in der Richtung der Höhe des dielektrischen Substrats 21 gewickelt.
Wie oben ausgeführt, ist der Leiter 14 in dem dielektrischen Substrat 31 abgedichtet, wodurch im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 die Wellenlänge weiter verringert ist und die effektive Leitungslänge des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 30 ebenfalls weiter erhöht ist. Daher ist ein Bereich der Stromverteilung weiter erhöht und die Menge der folglich ausgestrahlten elektrischen Wellen ist ebenfalls weiter erhöht, so daß die Antennenverstärkung dadurch weiter verbesserbar gemacht wird. Die Fig. 8 und 9 sind perspektivische Ansichten eines vierten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, die die vorliegende Erfindung nicht darstellen. Ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 40 wird durch spiralförmiges Wickeln eines Leiters 44, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt ist, gebildet, wobei ein Leistungsversorgungsbauglied 42 an einem Ende des Leiters 44 vorgesehen ist und das andere Ende desselben ein freies Ende 43 ist, in einem rechtwinkligen Parallelepiped als ein dielektrisches Substrat 41. Das dielektrische Substrat 41 wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten von Keramik, Harz oder einer Kombination aus Keramik und Harz präpariert. Bei diesem Fall ist der Leiter 44 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Richtung der Höhe des dielektrischen Substrats 41 (in der Richtung eines Pfeils H in Fig. 5) gewickelt.
Der Leiter 42 wird, durch die Schritte des Lieferns von Leiterstrukturen 45 in eine Spirale gebildet, die sich jeweils auf den Oberflächen der dielektrischen Substratschichten 41b bis 41f befinden und das dielektrische Substrat 41 durch Drucken, Aufdampfen, Kleben oder Beschichten, und Stapeln der dielektrischen Substratschichten 41a bis 41f und Koppeln der Leiterstrukturen 45 mit durchgedrückten Löchern 46 bilden.
Wie oben ausgeführt, macht die laminierte Struktur, die für das vierte Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 40 verwendet wird, ein kompaktes, kostengünstiges Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem bildbar und macht außerdem die gleiche Wirkung wie die des dritten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 30 erhaltbar.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines fünften Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt. Ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 50 wird durch spiralförmiges Wickeln des Leiters 14 auf den Kantenflächen eines rechtwinkligen Parallelepipeds als ein dielektrisches Substrat 51 durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten gebildet. Das dielektrische Substrat 51 wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten von Keramik, Harz oder einer Kombination aus Keramik und Harz präpariert. In diesem Fall ist der Leiter 14 in der longitudinalen Richtung des dielektrischen Substrats (in der Richtung eines Pfeils L in Fig. 10) gewickelt.
Der Leistungsversorgungsanschluß 15 ist auf einer Kantenfläche 511 des dielektrischen Substrats 51 gebildet und das Leistungsversorgungsbauglied 12 des Leiters 14 ist mit der Kantenfläche 511 verbunden. Ein Befestigungsanschluß 52 zum Befestigen des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 50 an eine Montageplatte (nicht gezeigt), das mit einer externen Schaltung versehen ist, ist auf der gegenüberliegenden Kantenfläche 512 gebildet.
Obwohl eine Beschreibung des Falls gegeben wurde, in dem der Leiter 14 durch Drucken, Aufbringen, Kleben oder Beschichten in der Ausführung der obigen Erfindung, kann in dem dielektrischen Substrat 51 eine Spiralrille gebildet werden, um einen magnetischen Draht oder einen Lackdraht wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung direkt entlang der Rille des dielektrischen Substrats 51 zu wickeln.
Da der Leiter 14 bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10, wie oben ausgeführt, in der longitudinalen Richtung des dielektrischen Substrats 51 gewickelt ist, kann der Wicklungsabstand P größer eingestellt werden. Folglich kann die Induktivität des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems 50 ebenfalls erniedrigt werden, so daß es dem Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 50 ermöglicht ist, eine Frequenz von 1 GHz oder höher handzuhaben.
Darüber hinaus ermöglicht es die Bereitstellung des Befestigungsanschlusses 52, das Antennensystem stabil zu befestigen, wenn es oberflächenbefestigt ist.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines sechsten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt. Ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 60 wird durch spiralförmiges Wickeln des Leiters 14 durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten des Leiters 14 entlang der Innenwände eines Hohlraums 62, der in einem dielektrischen Substrat 61, das aus Keramik, Harz oder einer Kombination aus Keramik und Harz hergestellt ist, vorgesehen ist, gebildet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 ist der Leiter 14 zu diesem Zeitpunkt in die longitudinale Richtung des dielektrischen Substrats 61 gewickelt.
Wie oben ausgeführt, ist der Leiter 14 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht an den Kantenflächen des dielektrischen Substrats 61 freigelegt, wodurch dieses Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 50 leicht handhabbar ist und zusätzlich die gleiche Wirkung wie die des fünften Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems gemäß der vorliegenden Erfindung gleichermaßen erreichbar macht.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht eines siebten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das die vorliegende Erfindung nicht darstellt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 wird ein Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem 70 durch spiralförmiges Wickeln des Leiters 14 durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten des Leiters 14 auf den Kantenflächen des dielektrischen Substrats 51 und Einschließen des Leiters 14 in einem dielektrischen Substrat 71, das aus Keramik, Harz oder einer Kombination aus Keramik und Harz hergestellt ist, gebildet. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 ist der Leiter 14 in der longitudinalen Richtung des dielektrischen Substrats 71 gewickelt.
Wie oben ausgeführt, ist der Leiter 14 in dem dielektrischen Substrat n dem Ausführungsbeispiel von Fig. 12 verschlossen, wobei im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 die Wellenlänge weiter verringert ist und die effektive Leitungslänge des Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystems 70 ebenfalls weiter erhöht ist. Daher ist ein Bereich der Stromverteilung weiter erhöht und die Menge der folglich ausgestrahlten elektrischen Wellen ist ebenfalls weiter erhöht, so daß die Antennenverstärkung dadurch weiter verbesserbar ist.
Die Fig. 13 und 14 sind perspektivische Ansichten eines achten Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems, das die vorliegende Erfindung umfaßt. Ein Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 80 ist durch spiralförmiges Wickeln eines Leiters 94, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht und ein Leistungsversorgungsbauglied 92 umfaßt, das an einem Ende des Leiters 94 vorgesehen ist, und das andere Ende desselben ein freies Ende 93 ist, in einem rechtwinkligen Parallelepiped als ein dielektrisches Substrat 81 gebildet. Das dielektrische Substrat 81 wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten von Keramik, Harz oder einer Kombination aus Keramik und Harz präpariert. In diesem Fall ist der Leiter 94 wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 10 in der longitudinalen Richtung des dielektrischen Substrats 81 gewickelt.
Der Leiter 84 wird in einer Spirale gebildet durch die Schritte des Lieferns von Leiterstrukturen 85, jeweils auf den Oberflächen dielektrischen Substratschichten 81b und 81c, die das dielektrische Substrat 91 bilden, durch Drucken, Aufbringung, Kleben oder Beschichten, Aufstapeln der dielektrischen Substratschichten 81a bis 81c und Koppeln der Leiterstrukturen 85 mit durchgedrückten Löchern 86.
Wie oben ausgeführt, macht die laminierte Struktur, die für das achte Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem 80 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ein kompaktes, kostengünstiges Oberflächenbefestigungstyp- Antennensystem bildbar und außerdem den gleichen Effekt wie den des siebten Antennensystems 70 des Oberflächenbefestigungstyps erhaltbar.
Obwohl eine Beschreibung des Falls, in dem der Spiralleiter in dem transversalen Querschnitt rechtwinklig ist, gegeben wurde, kann er auch in der Form einer Spur mit zwei geraden Linien und zwei gebogenen Linien sein, oder eines Halbzylinders mit einer geraden Linie und einer gebogenen Linie, wie in den Fig. 21A und 21B gezeigt; das heißt, er kann in jeder Form sein, die mindestens eine gerade Linie aufweist. Bezüglich der spiralförmigen Konfigurationen wurde die Kombination von Rechtecken, die in ihrem transversalen Querschnitt im wesentlichen gleich sind, verwendet, um den Leiter zu bilden. Eine Kombination. der Rechtecke, die mindestens in Teilen einen linearen Abschnitt umfassen und in dem transversalen Querschnitt unterschiedlich sind, können jedoch ebenfalls verwendet werden.
Beispielsweise kann der Leiter auf eine solche Weise spiralförmig hergestellt sein, daß die Größe seines transversalen Querschnitts allmählich in Richtung des freien Endes von dem Leistungsversorgungsbauglied vergrößert oder verringert wird.
Obwohl Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet wurde, um den Leiter zu bilden, kann es außerdem auch Gold, Silber, Platin, Vanadium oder dergleichen sein, solange es ein Niedrigwiderstandsleiter ist.
Obwohl eine Beschreibung des Falls gegeben wurde, bei dem das dielektrische Substrat ein rechtwinkliges Parallelepiped ist, kann es auch eine massive Kugel, ein gleichmäßiger Hexaeder, ein kreisförmiger Zylinder, ein kreisförmiger Kegel oder eine Pyramide sein.
Gemäß dem Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem der vorliegenden Erfindung funktioniert das Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem beinahe nicht-gerichtet, was die Empfindlichkeit gegenüber dominanten und kreuzpolarisierten Wellen in den drei Richtungen der x-, y- und z-Achse betrifft, so daß Sendung und Empfang unabhängig von der Position der mobilen Kommunikationsvorrichtung möglich werden. Folglich ist die Empfindlichkeit des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems frei von der Abhängigkeit ihrer Stellung.
Da das dielektrische Substrat verwendet wird, wird die Ausdehnungsgeschwindigkeit langsam, wobei Wellenlängenkontraktion auftritt, wobei eine effektive Leitungslänge &epsi;¹/&sub2; mal höher erzielt wird, wobei s die dielektrische Konstante des dielektrischen Substrats ist. Die effektive Leitungslänge wird größer als die des herkömmlichen Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems. Daher wird ein Bereich der Stromverteilung erhöht und die Menge der folglich gestrahlten elektrischen Wellen wird außerdem erhöht, so daß die Antennenverstärkung dadurch verbesserbar ist.
Wenn die Charakteristika, die ähnlich sind wie beim herkömmlichen Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem, im umgekehrten Fall angelegt werden, wird die Leitungslänge darüber hinaus auf 1/&epsi;¹/&sub2; reduziert. Es ist daher möglich, die Größe des Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystems zu reduzieren.
Gemäß dem Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem der vorliegenden Erfindung macht es die Bereitstellung des Befestigungsanschlusses möglich, das Antennensystem stabil zu befestigen, wenn es oberflächenbefestigt ist.
Gemäß dem Oberflächenbefestigungstyp-Antennensystem der vorliegenden Erfindung kann die Leitungslänge der Antenne größer gemacht werden als die einer Antenne, deren Spiralleiter in dem transversalen Querschnitt im wesentlichen kreisförmig oder elliptisch ist, aufgrund der Annahme, daß ihre transversalen Querschnittsbereiche gleich sind, da der Spiralleiter, der die Wickelachse quer schneidet, im wesentlichen in seinem transversalen Querschnitt rechtwinklig ist und den linearen Abschnitt teilweise umfaßt. Daher ist ein Bereich der Stromverteilung weiter erhöht und die Menge der folglich gestrahlten elektrischen Wellen ist außerdem erhöht, so daß die Antennenverstärkung dadurch weiter verbesserbar ist.

Claims

1. Eine Chipantenne (60) mit folgenden Merkmalen:

einem rechtwinkligen Basisbauglied (81);

mindestens einem Leiter (84), der an dem Basisbauglied (81) befestigt ist; und

mindestens einem Zuführanschluß (50), der auf der Oberfläche des Basisbauglieds (81) vorgesehen ist und

mit einem Ende (82) des Leiters (84) verbunden ist, zum Anlegen einer Spannung an den Leiter (84), wobei ein zweites Ende (83) des Leiters (84) ein freies Ende der Chipantenne bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß

das rechtwinklige Basisbauglied (81) eine Mehrzahl von rechtwinkligen Lageschichten (81a-81c) umfaßt, die aneinander laminiert sind,

eine Mehrzahl von leitfähigen Strukturen (85) auf der Oberfläche der rechtwinkligen Lageschichten (81b, 81c) vorgesehen sind,

der Leiter (84) durch Laminieren der rechtwinkligen Lageschichten gebildet ist, so daß die leitfähigen Strukturen mit Durchgangslöchern (86) in Kontakt kommen, und

der Leiter (84) senkrecht zu der Laminierungsrichtung des rechtwinkligen Basisbauglieds (81) spiralförmig verläuft.

2. Die Chipantenne gemäß Anspruch 1, die ferner folgende Merkmale umfaßt:

eine Anbringungsplatine; und

einen Befestigungsanschluß (52), der auf der Oberfläche des rechtwinkligen Basisbauglieds (81) vorgesehen ist, zum Befestigen des rechtwinkligen Basisbauglieds (81) auf der Oberfläche der Anbringungsplatine.

3. Die Chipantenne gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der das rechtwinklige Basisbauglied (81) aus einem dielektrischen Material hergestellt ist.