DE69726523T2

DE69726523T2 - Antenne

Info

Publication number: DE69726523T2
Application number: DE69726523T
Authority: DE
Inventors: H. Yokozemachi Tanidokoro; T. Yokozemachi Aso; Naohisa Goto
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2017-08-30
Also published as: DE69726523D1; EP0829917A1; EP0829917B1; KR100632616B1; KR19980024558A; US5945959A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antennenvorrichtung, die in einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung oder ähnlichem verwendet wird.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Eine Antennenvorrichtung, die klein bemaßt ist, mit hoher Verstärkung, die bei niedrigen Kosten hergestellt und einfach anzubringen ist, ist als Antennenvorrichtung erforderlich geworden, die bei einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung verwendet wird. Jedoch hat eine herkömmlich verwendete lineare Antenne, wie beispielsweise eine Dipolantenne oder ein Monopolantenne oder ähnliches ein großes Volumen, welches ein Verkleinern einer Kommunikationsvorrichtung behindert, und weiterhin ist eine solche Antenne nicht einfach an einem Hauptkörper einer Kommunikationsvorrichtung anzubringen und ist schwierig bei einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung oder ähnlichem einzusetzen, für welche es erforderlich geworden ist, kleiner zu werden.
Mehrere Antennen sind vorgeschlagen worden, um ein solches Problem zu lösen.
JP-A-03050901 offenbart eine Antennenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
65 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. JP-A-7-235825 vorgeschlagen ist.
Ein Strahlungs-Leitungsfilm 992 ist auf der gesamten oberen Fläche eines dielektrischen Substrats 991 ausgebildet, das eine Antennenvorrichtung 990 bildet. Erdungs-Leitungsfilm 993 ist an der unteren Fläche des dielektrischen Substrats 991 ausgebildet. Der Erdungs-Leitungsfilm 993 hat eine Form, bei welcher ein Teil von einer von zwei kurzen Seiten gekerbt ist, und ein Anregungs-Leitungsfilm 994 ist an dem gekerbten Teil ausgebildet. Eine Speise- bzw. Zufuhrelektrode 995 ist an einer Seitenfläche des dielektrischen Substrats 991 ausgebildet, und die Speiseelektrode 995 ist an dem Anregungs-Leitungsfilm 994 angeschlossen. Erdungselektroden 996 und 997 sind ausgebildet, um die Speise-Elektrode 995 an den Seitenflächen des dielektrischen Substrats 991 zwischen ihnen anzuordnen und die Erdungselektroden 996 und 997 sind an den Erdungs- Leiterfilm 993 angeschlossen. Weiterhin ist ein Durchgangsloch 998 mit einem Leiter an seiner Innenwand im dielektrischen Substrat 991 ausgebildet und sind der Strahlungs-Leiterfilm 992 und ein vorderer Endteil des Anregungs-Leitungsfilms 994 durch das Durchgangsloch 998 elektrisch verbunden.
Die Antennenvorrichtung 990, die ausgebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist an der Oberfläche einer Leiterplatte angebracht, die im Hauptkörper einer Kommunikationsvorrichtung eingebaut ist, Hochfrequenzleistung wird vom Hauptkörper der Kommunikationsvorrichtung zum Strahlungs-Leitungsfilm 992 über die Speiseelektrode 995, den Anregungs-Leitungsfilm 994 und das Durchgangsloch 998 zugeführt, und eine elektromagnetische Welle wird vom Strahlungs-Leitungsfilm 992 durch eine elektromagnetische Kopplung zwischen dem Anregungs-Leitungsfilm 994 und dem Strahlungs-Leitungsfilm 992 zur Luft gestrahlt.
66 ist eine perspektivische Ansicht, die eine durch die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. JP-A-7-283639 vorgeschlagene Antennenvorrichtung zeigt.
Ein Durchgangsloch 1102, das einen Strahlungs-Leitungsfilm an seiner Innenwand bildet, ist in einem dielektrischen Basiskörper 1101 ausgebildet, der eine Antennenvorrichtung 1100 bildet. Eine Oberflächenelektrode 1103 ist an der Oberfläche des dielektrischen Basiskörpers 1101 ausgebildet und eine externe Anschluss-Leiterplatte 1104 ist an der Rückseite davon angebracht. Die Oberflächenelektrode 1103 und die externe Anschluss-Leiterplatte 1104 sind durch den Strahlungs-Leitungsfilm, der an der Innenwand des Durchgangslochs 1102 ausgebildet ist, elektrisch verbunden. Weiterhin ist ein koaxiales Anschlussstück 1105 an einer Seite der externen Anschluss-Leiterplatte 1104 gegenüberliegend zu einer Seite davon angebracht, an welcher der dielektrische Basiskörper 1101 angebracht ist. Ein externer Leiter und ein interner Leiter des koaxialen Anschlussstücks 1105 sind jeweils elektrisch mit der externen Anschluss-Leiterplatte 1104 und dem Strahlungs-Leitungsfilm im Durchgangsloch 1102 verbunden.
Die Antennenvorrichtung 1100, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist an dem Hauptkörper einer Kommunikationsvorrichtung angeordnet, indem das koaxiale Anschlussstück 1105 mit einem Anschlussstück verbunden ist, das am Hauptkörper der Kommunikationsvorrichtung eingebaut ist, eine Hochfrequenzleistung wird vom Hauptkörper der Kommunikationsvorrichtung zur Antennenvorrichtung 1100 über das koaxiale Anschlussstück 1105 zugeführt, und eine elektromagnetische Welle wird vom Strahlungs-Leitungsfilm, der an der Innenwand des Durchgangslochs 1102 ausgebildet ist, gestrahlt.
67 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, die durch die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. JP-A-7-221537 vorgeschlagen ist.
Ein Durchgangsloch 1212, das einen Strählungs-Leitungsfilm an seiner Innenwand bildet, ist in einem dielektrischen Substrat 1211 ausgebildet, das eine Antennenvorrichtung 1210 bildet, in einer Richtung einer Längsseite des dielektrischen Substrats 1211. Eine Seitenflächenelektrode 1213 ist an der gesamten Fläche einer Endseite des dielektrischen Substrats 1211 ausgebildet, eine Speiseelektrode 1214 ist an einem zentralen Teil der anderen Endseite ausgebildet, und die Seitenflächenelektrode 1213 und die Speiseelektrode 1214 sind durch den Strahlungs-Leitungsfilm elektrisch verbunden, der an der Innenwand des Durchgangslochs 1212 ausgebildet ist. Weiterhin sind Seitenflächenelektroden 1215 und 1216 ausgebildet, um die Speiseelektrode 1214 an einer Seite des dielektrischen Substrats 1211 dazwischen anzuordnen, wo die Speiseelektrode 1214 ausgebildet ist.
Die Antennenvorrichtung 1210, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist an einer Leiterplatte angebracht, die im Hauptkörper einer Kommunikationsvorrichtung eingebaut ist, Hochfrequenzleistung wird vom Hauptkörper der Kommunikationsvorrichtung zur Antennenvorrichtung 1210 über die Speiseelektrode 1214 zugeführt, und eine elektromagnetische Welle wird vom Strahlungs-Leitungsfilm an der Innenwand des Durchgangslochs 1212 gestrahlt.
Gemäß der Antennenvorrichtung 990, die durch die 65 gezeigt ist, muss das Frequenzband einer elektromagnetischen Welle schmal gemacht werden, um eine Verstärkung zu erhöhen, und daher ist es dann, wenn Frequenzen von elektromagnetischen Wellen zum Senden und Empfangen unterschiedlich voneinander sind, wie bei einem tragbaren Telefon, schwierig, die Antennenvorrichtung 990 als Antenne sowohl zum Senden als auch zum Empfangen zu verwenden.
Die Antennenvorrichtungen 1100 und 1210, die durch die 66 und die 67 gezeigt sind, sind in Bezug auf eine Fläche nicht ausgerichtet, die sich senkrecht zu einer Richtung einer Ausdehnung des Durchgangslochs erstreckt, wo der Strahlungs-Leitungsfilm ausgebildet ist. Wenn solche Antennenvorrichtungen an beispielsweise einem tragbaren Telefon angebracht werden, sendet und empfängt ein tragbares Telefon allgemein eine elektromagnetische Welle einer vertikal polarisierten Welle, und daher ist die Antennenvorrichtung an dem Hauptkörper eines tragbaren Telefons so angebracht, dass eine Richtung einer Ausdehnung des Durchgangslochs mit einer Längsrichtung des Hauptkörpers des tragbaren Telefons übereinstimmt.
Wenn eine Person tatsächlich ein tragbares Telefon verwendet, das mit einer solchen Antennenvorrichtung versehen ist, wird deshalb, weil die Antennenvorrichtung in Bezug auf eine Fläche senkrecht zu einer Richtung einer Ausdehnung des Durchgangslochs nicht ausgerichtet ist, ein Teil einer von der Antennenvorrichtung gesendeten elektromagnetischen Welle in Richtung zum menschlichen Körper gestrahlt. Die elektromagnetische Welle, die in Richtung zu einem menschlichen Körper gestrahlt wird, wird bei einer Kommunikation nicht verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der oben beschriebenen Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antennenvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welcher eine elektromagnetische Welle bei einer Kommunikation effizient verwendet wird.
Zum Erreichen der oben beschriebenen Aufgabe ist eine Antennenvorrichtung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Gemäß der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Strahlungs-Leitungsfilm mit den zwei Enden benachbart zueinander und die zwei Enden in einer schleifenartigen Form verbindend auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm, der sich in einer planaren Form erstreckt, ist an der unteren Seite des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet. Daher wird eine elektromagnetische Welle mit der Resonanzfrequenz der Länge des Strahlungs-Leitungsfilms so gestrahlt, dass die maximale Verstärkung in einer Richtung senkrecht zu einer Schleifenfläche des strahlenden Leitungsfilms erhalten wird, und die von dem Strahlungs-Leitungsfilm gestrahlte und in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm fortschreitende elektromagnetische Welle wird durch den Erdungs-Leitungsfilm reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und von dem Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet ist. Daher kann die Antennenvorrichtung mit einer hohen Richtfähigkeit und einer hohen Verstärkung erhalten werden. Wenn die Antennenvorrichtung beispielsweise an einem tragbaren Telefon angebracht ist, wird dann, wenn der Erdungs-Leitungsfilm zwischen einer Person und dem Strahlungs-Leitungsfilm angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon verwendet, eine elektromagnetische Welle nicht in Richtung zur Seite der Person gestrahlt, und eine gestrahlte elektromagnetische Welle hat die maximale Verstärkung in der Richtung, die von dem Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet ist, wodurch die Antennenvorrichtung bei einer Kommunikation effizient eingesetzt werden kann.
Gemäß der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es nicht nötig, beim Ausbilden des Strahlungs-Leitungsfilms ein Durchgangsloch in einem dielektrischen Basiskörper zu bilden, wodurch eine Reduzierung bezüglich der Herstellungskosten erreicht wird.
Es ist vorzuziehen, dass die Speise-Leitungsfilme der Antennenvorrichtung auch als Elektroden beim Anbringen an eine Oberfläche einer Leiterplatte dienen.
Die Antennenvorrichtung kann auf einfache Weise an der Leitungsplatte montiert werden, wenn die Speise-Leitungsfilme auch als Elektroden beim Anbringen der Antennenvorrichtung an die Fläche der Leitungsplatte dienen.
Der Strahlungs-Leitungsfilm, der sich in horizontaler Richtung um die Seitenflächen biegt, kann an den Seitenflächen ausgebildet sein, und der Erdungs-Leitungsfilm, der sich in einer planaren Form erstreckt, ist an der unteren Fläche ausgebildet. Demgemäß wird eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von dem Strahlungs-Leitungsfilm in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gestrahlt, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm fortschreitet, unter gestrahlten elektromagnetischen Wellen wird durch den Erdungs-Leitungsfilm reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung in einer Richtung senkrecht zu der Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und von dem Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet wird. Daher wird dann, wenn die Antennenvorrichtung an beispielsweise einem tragbaren Telefon angebracht ist, wenn der Erdungs-Leitungsfilm zwischen einer Person und dem Strahlungs-Leitungsfilm angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon verwendet, eine elektromagnetische Welle nicht zur Seite der Person gestrahlt, und eine elektromagnetische Welle wird bei einer Kommunikation mit einer maximalen Verstärkung in einer Richtung effizient verwendet, die vom Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet ist.
Der Strahlungs-Leitungsfilm, der eine Drehung in einer schleifenartigen Form auf einer horizontalen Ebene macht, kann am Innenteil der Antennenvorrichtung ausgebildet sein, und der Erdungs-Leitungsfilm, der sich in einer planaren Form erstreckt, ist an der unteren Seite ausgebildet. Daher wird eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung vom Strahlungs-Leitungsfilm in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gestrahlt, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und wird eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm fortschreitet, unter gestrahlten elektromagnetischen Wellen durch den Erdungs-Leitungsfilm reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung einer Richtung senkrecht zu der Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und vom Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet wird. Demgemäß wird dann, wenn die Antennenvorrichtung an beispielsweise einem tragbaren Telefon angebracht wird, wenn der Erdungs-Leitungsfilm zwischen einer Person und dem Strahlungs-Leitungsfilm angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon verwendet, eine elektromagnetische Welle nicht zu der Seite der Person gestrahlt, und eine gestrahlte elektromagnetische Welle kann bei einer Kommunikation effizient mit der maximalen Verstärkung in einer Richtung verwendet werden, die vom Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet ist.
Zwischenzeitlich ist dann, wenn eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Luft mit einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in einem dielektrischen Körper in dem Fall verglichen wird, dass die elektromagnetischen Wellen dieselbe Frequenz haben, die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle im dielektrischen Körper kürzer. Demgemäß kann dann, wenn ein Fall, in welchem der Strahlungs-Leitungsfilm an einem inneren Teil eines dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, mit einem Fall verglichen wird, in welchem der Strahlungs-Leitungsfilm an einer Oberfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, und zwar bei strahlenden elektromagnetischen Wellen mit derselben Frequenz, die Länge der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms in dem Fall weiter verkürzt werden, in welchem der Strahlungs-Leitungsfilm an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist. Wenn die Länge der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms auf diese Weise verkürzt werden kann, die Dimension des dielektrischen Basiskörpers kleiner gemacht werden.
Demgemäß kann ein Verkleinern der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung dort realisiert werden, wo der Strahlungs-Leitungsfilm am inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist.
1 ist eine erklärende Ansicht zum Erklären des Betriebs einer Antennenvorrichtung mit einer Schleifen-Antennenstruktur.
1 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 10. Ein Strahlungs-Leitungsfilm 12 ist dort, wo zwei Enden 12a und 12b, die benachbart zueinander sind, über einen Spalt gegenüberliegend zueinander sind, welcher die zwei Enden 12a und 12b durch Durchführen einer Drehung in einer kreisförmigen Schleifenform mit einer Stelle Null als Mitte verbindet, auf der Oberfläche eines dielektrischen Basiskörpers 11 ausgebildet, der die Antennenvorrichtung 10 bildet. Die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 12 ist auf eine Länge eingestellt, die gleich der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens ist. Weiterhin bezeichnet eine Stelle A eine Stelle, die die Position der zwei Enden 12a und 12b anzeigt, und sind Stellen B, C und D Stellen bei Positionen, die gegenüber der Stelle A jeweils in Uhrzeigerrichtung um 90°, 180° und 270° mit der Stelle Null als Mitte gedreht sind.
Gemäß einer Antennenvorrichtung 10, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, wird dann, wenn eine Spannung zwischen den zwei Enden 12a und 12b angelegt wird, ein Strom von den zwei Enden 12a und 12b zu dem Strahlungs-Leitungsfilm 12 zugeführt, wird eine stehende Welle im Strahlungs-Leitungsfilm 12 erzeugt und wird ein Strom, der im Strahlungs-Leitungsfilm 12 fließt, bei der Stelle A und der Stelle C maximiert und bei der Stelle B und der Stelle D nahezu Null. Bei der Stelle A und der Stelle C, wo der maximale Strom fließt, ist die Richtung des Stroms in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. Demgemäß ist die Richtung einer polarisierten Welle in einer Richtung entlang der Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. 2 ist eine erklärende Ansicht, die den Betrieb einer Antennenvorrichtung erklärt, wobei anstelle des durch 1 gezeigten Strahlungs-Leitungsfilms, bei welchem ein Speisepunkt bzw. Zufuhrpunkt auch bei der Position der Stelle C vorgesehen ist, die durch 1 gezeigt ist, Strahlungs-Leitungsfilme, die als Ganzes eine schleifenartige Form bilden, angenommen.
Gemäß einer Antennenvorrichtung 20, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, werden dann, wenn Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle A und der Stelle C zugeführt werden, stehende Wellen in Strahlungs-Leitungsfilmen 22 erzeugt, und Ströme, die in den Strahlungs-Leitungsfilmen 22 fließen, werden bei der Stelle A und der Stelle C maximiert und werden bei der Stelle B und der Stelle D nahezu Null, was gleich der durch 1 gezeigten Antennenvorrichtung 10 ist. Die Richtung der Ströme ist in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet, und zwar bei der Stelle A und der Stelle C, wo der maximale Strom fließt. Demgemäß ist eine Richtung einer polarisierten Welle in einer Richtung entlang der Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet, was gleich der durch 1 gezeigten Antennenvorrichtung 10 ist.
3 ist eine erklärende Ansicht zum Erklären des Betriebs einer Antennenvorrichtung, die durch Annehmen von Strahlungs-Leitungsfilmen gebildet ist, die eine schleifenartige Form als Ganzes bilden, wobei Speisepunkte bzw. Speisestellen bzw. Zufuhrstellen auch bei Positionen der Stelle B und der Stelle D vorgesehen sind, die durch 2 gezeigt sind, anstelle der Strahlungs-Leitungsfilme, die durch 2 gezeigt sind.
Gemäß einer Antennenvorrichtung 30, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist in Bezug auf die Strahlungs-Leitungsfilme 32, die die Antennenvorrichtung bilden, die Schleife bei Positionen der Stelle B und der Stelle D aufgetrennt, wo ein Strom nahezu Null wird. Demgemäß werden dann, wenn Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle A und der Stelle C zugeführt erden, was gleich der durch 2 gezeigten Antennenvorrichtung 20 ist, stehende Wellen in den Strahlungs-Leitungsfilmen 32 erzeugt und werden Ströme, die in den Strahlungs-Leitungsfilmen 32 fließen, bei der Stelle A und der Stelle C maximiert, und werden bei der Stelle B und der Stelle D Null. Die Richtung des Stroms ist bei der Stelle A und der Stelle C, wo der maximale Strom fließt, in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. Demgemäß ist gleich der durch 2 gezeigten Antennenvorrichtung 20 die Polarisierungsrichtung in einer Richtung entlang der Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. Zwischenzeitlich werden dann, wenn Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle B und der Stelle D zugeführt wird, anstelle der Stelle A und der Stelle C, stehende Wellen in den Strahlungs-Leitungsfilmen 32 erzeugt, und Ströme, die in den Strahlungs-Leitungsfilmen 32 fließen, werden bei der Stelle B und der Stelle D maximiert und werden bei der Stelle A und der Stelle C Null. Die Richtung eines Stroms ist bei der Stelle B und der Stelle D, wo der maximale Strom fließt, in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle A und die Stelle C verbindet, und die Richtung einer polarisierten Welle ist in einer Richtung entlang der Linie, die die Stelle A und die Stelle C verbindet.
Demgemäß ist dann, wenn ein Zustand, in welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zur Stelle A und zur Stelle C zugeführt werden, und ein Zustand, in welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zur Stelle B und zur Stelle D zugeführt werden, frei umgeschaltet werden können, eine Antennenvorrichtung mit der Verstärkung zur Verfügung gestellt, die zu Richtungen einer polarisierten Welle umschalten kann, die sich rechtwinklig zueinander schneiden.
Die vier Strahlungs-Leitungsfilme, die sich in der horizontalen Richtung erstrecken, von welchen aneinandergrenzende Enden über Spalte entgegengesetzt zueinander sind und durch Bilden von vier der Spalte in gleichen Intervallen als Ganzes eine Drehung machen, sind gebildet, wie es durch 3 gezeigt ist, und demgemäß können elektromagnetische wellen in polarisierten Richtungen, die sich rechtwinklig zueinander schneiden, gesendet und empfangen werden.
Der Strahlungs-Leitungsfilm kann ein Strahlungs-Leitungsfilm in einer geschlossenen Schleifenform sein, die eine Drehung bzw. Wicklung auf der Oberseite des dielektrischen Basiskörpers durchführt oder sich um Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers dreht bzw. wickelt.
Weiterhin kann der Strahlungs-Leitungsfilm ein Strahlungs-Leitungsfilm in einer geschlossenen Schleifenform sein, die eine Drehung auf einer horizontalen Ebene an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers macht.
Wenn eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Luft mit einer Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in einem dielektrischen Körper in Bezug auf elektromagnetische Wellen mit derselben Frequenz verglichen wird, ist die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle in einem dielektrischen Körper kürzer, und daher kann die Länge der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms verkürzt werden, wenn der Strahlungs-Leitungsfilm an einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist. Demgemäß können die Dimensionen eines dielektrischen Basiskörpers verkleinert werden und wird ein Verkleinern der Antennenvorrichtung erreicht.
Hier ist es vorzuziehen, dass die Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung zusätzlich zum Strahlungs-Leitungsfilm weiterhin einen zweiten Strahlungs-Leitungsfilm in einer geschlossenen Schleifenform enthält, der eine Drehung in horizontaler Richtung bei einer Position des dielektrischen Basiskörpers macht, die unterschiedlich von der Position ist, wo der Strahlungs-Leitungsfilm ausgebildet ist, und ein zweites Paar von Speise-Leitungsfilmen, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander über Positionen einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers erstrecken, die unterschiedlich von den Positionen sind, wo das Paar von Speise-Leitungsfilmen ausgebildet ist, und an den zweiten Strahlungs-Leitungsfilm angeschlossen sind.
Wenn das Paar von Speise-Leitungsfilmen und das zweite Paar von Speise-Leitungsfilmen über Positionen der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet sind, die unterschiedlich voneinander sind, sind polarisierte Richtungen von gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Wellen bei dem Strahlungs-Leitungsfilm, der an das Paar von Speise-Leitungsfilmen angeschlossen ist, und den zweiten Strahlungs-Leitungsfilmen, die an das zweite Paar von Speise-Leitungsfilmen angeschlossen sind, unterschiedlich voneinander. Eine Erklärung über den Grund, warum polarisierte Richtungen von gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Wellen in Bezug auf die Strahlungs-Leitungsfilme unterschiedlich voneinander sind, wird wie folgt angegeben werden.
4 ist eine erklärende Ansicht dafür.
4 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung 40. Ein Strahlungs-Leitungsfilm 42 in einer kreisförmigen geschlossenen Schleifenform, die eine Drehung in horizontaler Richtung entlang einem Umfang einer oberen Seite mit einer Stelle O als Mitte macht, ist an der Oberfläche eines dielektrischen Basiskörpers 41 in einer zylindrischen Form ausgebildet, der eine Antennenvorrichtung 40 bildet. Weiterhin ist eine Stelle A eine Stelle zum Verbinden des Strahlungs-Leitungsfilms 42 mit einem Paar von Zufuhr- bzw. Speise-Leitungsfilmen, die nicht gezeigt sind, und sind Stellen B, C und D Stellen bei Positionen, die jeweils in Uhrzeigerrichtung gegenüber der Stelle A um 90°, 180° und 270° mit der Stelle A als Mitte bzw. Zentrum gedreht sind.
Gemäß der Antennenvorrichtung 40, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, wird deshalb, weil der Strahlungs-Leitungsfilm 42 in einer geschlossenen Schleifenform ausgebildet ist, er eine Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge hat, und wenn Strom von der Stelle A zu dem Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt wird, eine stehende Welle im Strahlungs-Leitungsfilm 42 erzeugt, und wird ein Strom, der im Strahlungs-Leitungsfilm 42 fließt, bei der Stelle A und der Stelle C maximiert und wird nahezu Null bei der Stelle B und der Stelle D. Die Richtung des Stroms ist bei der Stelle A und der Stelle C, wo der maximale Strom fließt, in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet, und eine polarisierte Richtung ist in einer Richtung entlang der Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. Demgemäß ist dann, wenn ein Strom von beispielsweise der Stelle B zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt wird, anstelle eines Zuführens von Strom von der Stelle A zum Strahlungs-Leitungsfilm 42, die polarisierte Richtung in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle A und die Stelle C verbindet. Wenn ein Fall, wo ein Strom von der Stelle A zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt wird, mit einem Fall verglichen wird, wo der Strom von der Stelle B zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt wird, werden die polarisierten Richtungen rechtwinklig bzw. senkrecht zueinander.
wie es oben beschrieben ist, ist das Paar von zweiten Speise-Leitungsfilmen, die an den zweiten Strahlungs-Leitungsfilm angeschlossen sind, über Positionen ausgebildet, die unterschiedlich von Positionen sind, über welche das oben beschriebene Paar von Speise-Leitungsfilmen, die an den Strahlungs-Leitungsfilm angeschlossen sind, ausgebildet ist. Daher sind dann, wenn der Strahlungs-Leitungsfilm mit dem zweiten Strahlungs-Leitungsfilm verglichen wird, Stellen zum Zuführen von Strom in Bezug auf eine horizontale Ebene unterschiedlich voneinander. Demgemäß ist es aus der Erklärung unter Bezugnahme auf 4 bekannt, dass die polarisierte Richtung einer durch den Strahlungs-Leitungsfilm gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle und die polarisierte Richtung einer durch den zweiten Strahlungs-Leitungsfilm gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle unterschiedlich voneinander sind. Demgemäß können dann, wenn das Paar von Speise-Leitungsfilmen und das zweite Paar von Speise-Leitungsfilmen über Positionen an den Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet sind, die unterschiedlich voneinander sind, elektromagnetische Wellen mit den polarisierten Richtungen, die unterschiedlich voneinander sind, durch die einzelne Antennenvorrichtung gesendet und empfangen werden.
Hier kann eine Gesamtheit von vier Paaren von Speise-Leitungsfilmen, die an die Strahlungs-Leitungsfilme bei einer von Positionen angeschlossen sind, die ein Intervall gleichmäßig durch vier teilen, die sich um die Strahlungs-Leitungsfilme wickeln und sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken, ausgebildet sein, einschließlich des Paars von Speise-Leitungsfilmen.
Obwohl unter Bezugnahme auf 4 eine Erklärung für den Fall angegeben worden ist, bei welchem ein Strom von der Stelle A zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt wird, werden dann, wenn ein Fall betrachtet wird, bei welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle A und der Stelle C zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt werden, was gleich dem Fall ist, in welchem ein Strom von der Stelle A zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt wird, die Ströme, die im Strahlungs-Leitungsfilm 42 fließen, bei der Stelle A und der Stelle C maximiert, und werden bei der Stelle B und der Stelle D nahezu Null, und wird die Richtung eines Stroms bei der Stelle A und der Stelle C, wo der maximale Strom fließt, eine Richtung entlang einer Linie, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. Das bedeutet, dass die polarisierte Richtung eine Richtung entlang der Linie wird, die die Stelle B und die Stelle D verbindet. Demgemäß ist dann, wenn die Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle B und der Stelle D zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt werden, anstelle eines Zuführens von Strömen mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle A und der Stelle C zum Strahlungs-Leitungsfilm 42, die polarisierte Richtung in einer Richtung entlang einer Linie, die die Stelle A und die Stelle C verbindet. Wenn der Fall, bei welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle A und der Stelle C zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt werden, mit dem Fall verglichen wird, in welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase von der Stelle B und der Stelle D zum Strahlungs-Leitungsfilm 42 zugeführt werden, werden die polarisierten Richtungen rechtwinklig bzw. senkrecht zueinander.
Wie es oben beschrieben ist, kann deshalb, weil vier Paare der Speise-Leitungsfilme bei Positionen ausgebildet sind, die die Strahlungs-Leitungsfilme gleichmäßig durch vier teilen, und demgemäß, wenn der Zustand, in welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zu zwei Paaren der Speise-Leitungsfilme zugeführt werden, die bei Positionen ausgebildet sind, die ein Intervall gleichmäßig in zwei teilen, das sich um die Strahlungs-Leitungsfilme wickelt, und der Zustand, in welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zu übrigen zwei Paaren der Speise-Leitungsfilme zugeführt werden, frei umgeschaltet werden können, die Antennenvorrichtung mit der Verstärkung zur Verfügung gestellt werden, die zu einem freien Umschalten zu polarisierten Richtungen senkrecht zueinander fähig ist.
Die 5 bis 7 sind erklärende Ansichten zum Erklären der Funktion einer Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, wo zwei Speise-Leitungsfilme an einer Seitenfläche eines dielektrischen Basiskörpers mit vier Seitenflächen ausgebildet sind, und 6 ist eine horizontale Schnittansicht davon.
Eine durch 5 gezeigte Antennenvorrichtung 60 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 61 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form zur Verfügung gestellt. Ein Strahlungs-Leitungsfilm 42 mit zwei Enden 62a und 62b, die benachbart zueinander sind, und die zwei Enden 62a und 62b entlang vier Seiten der oberen Fläche in einer schleifenartigen Form verbindend ist an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 61 ausgebildet, und die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms ist so eingestellt, um die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle zu werden, die ein Objekt eines Sendens ist. Ein Erdungs-Leitungsfilm 63, der sich in einer planaren Form erstreckt, ist an der unteren Fläche bzw. Seite des dielektrischen Basiskörpers 61 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 63 ist mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil einer Seite gekerbt ist. Wie es durch 6 gezeigt ist, sind Speise-Leitungsfilme 64 und 65 mit einer koplanaren Linienstruktur an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 61 ausgebildet. Die Speise-Leitungsfilme 64 und 65 sind jeweils an den zwei Enden 62a und 62b des Strahlungs-Leitungsfilms 62 angeschlossen und sind in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander ausgedehnt. Der Speise-Leitungsfilm 65, der einer der Speise-Leitungsfilme 64 und 65 ist, ist auch an den Erdungs-Leitungsfilm 63 angeschlossen, und der andere, nämlich der Speise-Leitungsfilm 64, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 61.
Leistung wird von den zwei Enden 62a und 62b (hierin nachfolgend werden die zwei Enden 62a und 62b Speisestellen genannt) zu dem Strahlungs-Leitungsfilm 62 der durch 5 gezeigten Antennenvorrichtung 60 über die Speise-Leitungsfilme zugeführt. Allgemein ist dann, wenn die Speisestellen für eine Leistung im Strahlungs-Leitungsfilm Stellen sind, die benachbart zueinander sind, im Fall einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge die Antenne mit einer hohen Impedanz von 100 Ω oder darüber versehen, und daher ist es schwierig, eine Leistung auf effiziente Weise zum Strahlungs-Leitungsfilm zuzuführen. Demgemäß wird zum effizienten Zuführen von Leistung zum Strahlungs-Leitungsfilm durch Reduzieren einer Impedanz, wenn die Antennenvorrichtung mit den Speise-Leitungsfilmen mit einer koplanaren Linienstruktur versehen ist, wie es durch 5 gezeigt ist, ein Abstand zwischen den Speisestellen des Strahlungs-Leitungsfilms eingestellt, d. h. die Spaltbreite zwischen den Speise-Leitungsfilmen wird eingestellt.
Durch Einstellen der Spaltbreite wird die Impedanz reduziert und kann eine Leistung auf effiziente Weise zum Strahlungs-Leitungsfilm zugeführt werden. Weiterhin muss die Impedanz des Strahlungs-Leitungsfilms und die Impedanz der Speise-Leitungsfilme aneinander angepasst werden. Die Impedanz Z der Speise-Leitungsfilme mit der koplanaren Linienstruktur, wie es durch 5 gezeigt ist, kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden, wenn die Spaltbreite der Speise-Leitungsfilme durch eine Bezeichnung 2W bezeichnet ist und die Breite des Speise-Leitungsfilms durch S bezeichnet ist: Z∝{√(1(ε reff )} (1)wobei ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist, k = W/(W + S) (2).
Hier ist die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff durch die folgende Gleichung dargestellt, indem die Dielektrizitätskonstante von Luft als 1 bestimmt wird, da elektrische Felder von dem Speise-Leitungsfilm an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers und in Luft erzeugt werden. εreff = (εr + 1)/2 (3)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante eines dielektrischen Basiskörpers ist.
Zwischenzeitlich gibt es zum Reduzieren der Impedanz zum effizienten Zuführen von Leistung zum Strahlungs-Leitungsfilm einen Fall, bei welchem die Spaltlänge 2W zwischen den Speise-Leitungsfilmen verbreitert werden muss. In diesem Fall muss dann, wenn die Impedanz Z der Speise-Leitungsfilme mit einer Impedanz des Strahlungs-Leitungsfilms übereinstimmen soll, da ein Zeichen k in der Gleichung der Impedanz Z des Speise-Leitungsfilms, dargestellt durch die Gleichung (1), durch eine Gleichung (2) definiert ist, wenn die Spaltbreite 2W verbreitert wird, die Breite S des Speise-Leitungsfilms entsprechend verbreitert werden. Da eine Summe aus der Spaltbreite des Speise-Leitungsfilms und der Breite der zwei Speise-Leitungsfilme 2W plus 2S ist, kann dann, wenn die Breite der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers kleiner als 2W plus 2S ist, die Impedanz der Speise-Leitungsfilme nicht an die Impedanz des Strahlungs-Leitungsfilms angepasst werden. Demgemäß wird dann, wenn die Speise-Leitungsfilme an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet sind, die Breite S des Speise-Leitungsfilms eingeschränkt, kann die Impedanz des Speise-Leitungsfilms nicht auf einen erwünschten Wert eingestellt werden und kann eine Impedanz der Strahlungs-Leitungsfilme nicht an die Impedanz des Speise-Leitungsfilms angepasst werden.
7 ist eine horizontale Schnittansicht einer Antennenvorrichtung, wobei ein Speise-Leitungsfilm an jeder von beiden Seiten einer Seite ausgebildet ist, die sich in vertikaler Richtung an Seitenflächen eines dielektrischen Basiskörpers erstreckt.
Eine durch 7 gezeigte Antennenvorrichtung 70 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 71 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form versehen, und jeder von Speise-Leitungsfilmen 72 und 73 ist an jeder von beiden Seiten einer Seite 71a unter vier Seiten ausgebildet, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung an Seitenflächen des dielektrischen Körpers erstrecken. Demgemäß hat dann, wenn eine Summe aus einem Abstand von der Seite 71a zu dem Speise-Leitungsfilm 72 und einem Abstand von der Seite 71a zum Speise-Leitungsfilm 73 derart entworfen ist, dass sie gleich dem Abstand zwischen den Speise-Leitungsfilmen ist, die durch 5 und 6 gezeigt sind, die durch 7 gezeigte Antennenvorrichtung einen kürzeren Abstand zwischen den zwei Speise-Leitungsfilmen als denjenigen bei der durch 5 und 6 gezeigten Antennenvorrichtung, wodurch die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff, die durch die oben beschriebene Gleichung (3) definiert ist, erhöht wird. Demgemäß muss dann, wenn die Antennenvorrichtung der 5 und der 6 mit der Antennenvorrichtung der 7 verglichen wird, in dem Fall, in welchem der wert einer Bezeichnung W in der Gleichung (2) gleich ist, wenn beide Impedanzen Z der Speise-Leitungsfilme auf Z = Z₁ eingestellt sind, der Wert der Bezeichnung k in der Gleichung (1) aufgrund der Tatsache erhöht werden, dass die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff bei der Antennenvorrichtung der
7 größer ist. Die Erhöhung bezüglich des Werts von k bedeutet ein weiteres Verengen der Breite S des Speise-Leitungsfilms der durch die 7 gezeigten Antennenvorrichtung gegenüber der Breite S des Speise-Leitungsfilms der durch 5 und 6 gezeigten Antennenvorrichtung. Daher kann gemäß der Antennenvorrichtung der 7 eine Impedanz selbst dann angepasst werden, wenn die Breite des Speise-Leitungsfilms schmaler als diejenige der durch 5 und 6 gezeigten Antennenvorrichtung ist. Das bedeutet, dass selbst dann, wenn die Spaltbreite des Speise-Leitungsfilms breit ist, die Impedanz des Strahlungs-Leitungsfilms an die Impedanz des Speise-Leitungsfilms angepasst werden kann.
Weiterhin hat die Antennenvorrichtung eine Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge, da der Strahlungs-Leitungsfilm in einer schleifenartigen Form an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist und eine von dem Strahlungs-Leitungsfilm gestrahlte elektromagnetische Welle eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene ist, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält. Weiterhin wird deshalb, weil der Erdungs-Leitungsfilm an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, eine elektromagnetische Welle, die sich in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm ausbreitet, unter elektromagnetischen Wellen, die vom Strahlungs-Leitungsfilm gestrahlt werden, durch den Erdungs-Leitungsfilm reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung in eine Richtung senkrecht zu der Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und vom Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet ist. Demgemäß wird dann, wenn die Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung an beispielsweise einem tragbaren Telefon angebracht ist, wenn der Erdungs-Leitungsfilm zwischen einer Person und dem Strahlungs-Leitungsfilm angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon anwendet, eine elektromagnetische Welle nicht zur Seite der Person gestrahlt, und eine gestrahlte elektromagnetische Welle wird mit der maximalen Verstärkung in der Richtung versehen, die von dem Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm gerichtet ist, und wird bei einer Kommunikation auf effiziente Weise genutzt.
Der Strahlungs-Leitungsfilm kann mit einer offenen Schleifenform versehen sein, wo Stellen zum Verbinden der zwei Speise-Leitungsfilme mit dem Strahlungs-Leitungsfilm eine elektrisch geöffnete oder eine geschlossene Schleifenform sind, wobei in Bezug auf den Strahlungs- Leitungsfilm ein Leitungsfilm in einer streifenartigen Form sich herumwickelt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht auf eine Schleifenantenne mit einer Speisestelle;
2 ist eine Draufsicht auf eine Schleifenantenne mit zwei Speisestellen;
3 ist eine Draufsicht auf eine Schleifenantenne mit vier Speisestellen;
4 ist eine Draufsicht auf eine Schleifenantenne, wobei ein Strahlungs-Leitungsfilm mit einer geschlossenen Schleifenform ausgebildet ist;
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, wobei Speise-Leitungsfilme auf derselben Seitenfläche ausgebildet sind;
6 ist eine horizontale Schnittansicht der Antennenvorrichtung, wie sie durch 4 gezeigt ist;
7 ist eine horizontale Schnittansicht einer Antennenvorrichtung, wobei ein Speise-Leitungsfilm an jeder von beiden Seiten einer Seite ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung an Seitenflächen eines dielektrischen Basiskörpers erstreckt;
8 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung, wie sie durch 8 gezeigt ist;
10 ist eine Seitenansicht der Antennenvorrichtung, wie sie durch 8 gezeigt ist;
11 ist eine Ansicht der Antennenvorrichtung von unten, wie sie durch 8 gezeigt ist;
12 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem die durch 8 gezeigte Antennenvorrichtung auf einer Leiterplatte montiert ist;
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Beispiel einer Antennenvorrichtung zeigt, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist;
15 ist eine Draufsicht auf eine Antennenvorrichtung, wie sie durch 14 gezeigt ist;
16 ist eine Ansicht der Antennenvorrichtung von unten, wie sie durch 14 gezeigt ist;
17 ist eine Seitenansicht der Antennenvorrichtung, wie sie durch
4 gezeigt ist;
18 ist eine Seitenansicht, die ein zweites Beispiel einer Antennenvorrichtung zeigt, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist;
19 ist eine Ansicht, die Dimensionen eines Musters zeigt, das auf eine obere Fläche eines dielektrischen Basiskörpers gedruckt ist;
20 ist eine Ansicht, die Dimensionen eines Musters zeigt, das auf eine untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers gedruckt ist;
21 ist eine Ansicht, die Dimensionen eines Musters zeigt, das auf eine Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers gedruckt ist;
22 ist eine Ansicht, die beim Erklären der Verstärkungscharakteristik einer Antennenvorrichtung verwendet wird;
23 ist eine Ansicht, die die Verstärkungscharakteristik einer Antennenvorrichtung zeigt;
24 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ist eine Ansicht von unten, die die Antenne zeigt, wie sie durch 24 gezeigt ist;
26 ist eine Ansicht, die Dimensionen eines dielektrischen Basiskörpers, eines Strahlungs-Leitungsfilms und von Speise-Leitungsfilmen zeigt;
27 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
28 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem die durch 24 gezeigte Antennenvorrichtung auf einer Leiterplatte montiert ist;
29 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
30 ist eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung, wie sie durch 29 gezeigt ist;
31 ist eine Ansicht der Antennenvorrichtung von unten, wie sie durch 29 gezeigt ist;
32 ist eine Seitenansicht der Antennenvorrichtung, wie sie durch 29 gezeigt ist;
33 ist eine Ansicht, die eine Länge und eine Breite eines dielektrischen Basiskörpers und Dimensionen eines Strahlungs-Leitungsfilms und von inneren Speise-Leitungsfilmen zeigt;
34 ist eine Ansicht, die eine Dicke des dielektrischen Basiskörpers und Dimensionen von seitlichen Speise-Leitungsfilmen zeigt;
35 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt;
36 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem die durch 29 gezeigte Antennenvorrichtung auf einer Leiterplatte montiert ist;
37 ist eine perspektivische Ansicht einer Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 7 der vorliegenden Erfindung;
38 ist eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung, wie sie durch 37 gezeigt ist;
39 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' der Antennenvorrichtung, die wie sie durch 37 gezeigt ist;
40 ist eine Ansicht der Antennenvorrichtung von unten, wie sie durch 37 gezeigt ist;
41 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der Antennenvorrichtung zeigt, wie sie durch 37 gezeigt ist, wobei erste Speise-Leitungsfilme ausgebildet sind;
42 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der Antennenvorrichtung zeigt, wie sie durch 37 gezeigt ist, wo zweite Speise-Leitungsfilme ausgebildet sind;
43 ist eine Ansicht, die eine Länge und eine Breite des dielektrischen Basiskörpers und Dimensionen eines ersten Schleifen-Strahlungs-Leitungsfilms zeigt;
44 ist eine Ansicht, die Dimensionen eines zweiten Schleifen-Strahlungs-Leitungsfilms zeigt;
45 ist eine Ansicht, die eine Dicke des dielektrischen Basiskörpers und Dimensionen von ersten Speise-Leitungsfilmen zeigt;
46 ist eine Ansicht, die eine Dicke des dielektrischen Basiskörpers und Dimensionen eines zweiten Speise-Leitungsfilms zeigt;
47 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung zeigt;
48 ist eine Ansicht, die eine Treiberschaltung zum Antreiben der Antennenvorrichtung zeigt, wie sie durch 47 gezeigt ist;
49 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung zeigt;
50 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 10 der vorliegenden Erfindung zeigt;
51 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 11 der vorliegenden Erfindung zeigt;
52 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung zeigt;
53 ist eine Ansicht der Antennenvorrichtung von unten, wie sie durch 52 gezeigt ist;
54 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 13 der vorliegenden Erfindung zeigt;
55 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung zeigt;
56 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 15 der vorliegenden Erfindung zeigt;
57 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 16 der vorliegenden Erfindung zeigt;
58 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 17 der vorliegenden Erfindung zeigt;
59 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 18 der vorliegenden Erfindung zeigt;
60 ist eine Draufsicht der Antennenvorrichtung, wie sie durch 59 gezeigt ist;
61 ist eine Ansicht der Antennenvorrichtung von unten, wie sie durch 59 gezeigt ist;
62 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der Antennenvorrichtung zeigt, wie sie durch 59 gezeigt ist, wo einer von zwei Speise-Leitungsfilmen ausgebildet ist;
63 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der Antennenvorrichtung zeigt, wie sie durch 59 gezeigt ist, wo ein Speise-Leitungsfilm ausgebildet ist, der unterschiedlich von dem durch 62 gezeigten Speise-Leitungsfilm ist;
64 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 19 der vorliegenden Erfindung zeigt;
65 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. JP-A-7-235825 vorgeschlagen ist;
66 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. JP-A-7-283639 vorgeschlagen ist; und
67 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung zeigt, die in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. JP-A-7-221537 vorgeschlagen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erklärt werden.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, 9 ist eine Draufsicht davon, 10 ist eine Ansicht von unten davon und 11 ist eine Seitenansicht davon.
Eine durch 8 gezeigte Antennenvorrichtung 110 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 111 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in einer quadratischen Form parallel zu einander versehen. Wie es durch 9 gezeigt ist, ist ein Strahlungs-Leitungsfilm 112, der zwei Enden 112a und 112b hat, die benachbart zueinander sind, und der in einer Schleifenform die zwei Enden 112a und 112b verbindet, um sich entlang von vier Seiten der oberen Fläche zu erstrecken, an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 111 ausgebildet, und die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms ist eingestellt, um eine Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle zu bilden, die ein Objekt eines Sendens ist. Wie es durch 10 gezeigt ist, ist ein Erdungs-Leitungsfilm 113 an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 111 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 113 hat eine Form, bei welcher ein Teil von einer Seite eingekerbt ist. Wie es durch 11 gezeigt ist, sind Speise-Leitungsfilme 114 bzw. 115, die an die zwei Enden 112a und 112b des Strahlungs-Leitungsfilms 112 angeschlossen sind und sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel erstrecken, an einer Seite des piezoelektrischen Basiskörpers 111 ausgebildet. Der Speise-Leitungsfilm 115, der einer von den Speise-Leitungsfilmen 114 und 115 ist, ist auch an den Erdungs-Leitungsfilm 113 angeschlossen, und der andere, nämlich der Speise-Leitungsfilm 114, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 111. Weiterhin dienen Teile der Speise-Leitungsfilme 114 und 115 auf der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 113 auch als Speiseelektroden bzw. Zufuhrelektroden 116 und 117, die Elektroden zum Anbringen an die Oberfläche einer Leiterplatte sind.
Die Antennenvorrichtung 110, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, hat eine Struktur einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge, da sie den Strahlungs-Leitungsfilm 112 hat. Eine stehende Welle einer einzigen Wellenlänge wird durch Zuführen von Strom zum Strahlungs-Leitungsfilm 112 über die Speiseelektrode 116 und den Speise-Leitungsfilm 114 ausgebildet, eine elektromagnetische Welle wird von dem Strahlungs-Leitungsfilm 112 in einer Richtung senkrecht zu einer Fläche des dielektrischen Basiskörpers 111 gestrahlt, wo der Strahlungs-Leitungsfilm 112 ausgebildet ist, und die elektromagnetische Welle, die sich in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm 113 ausbreitet, wird durch den Erdungs-Leitungsfilm 113 reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antenne 110 in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm 112 enthält und vom Erdungs-Leitungsfilm 113 zum Strahlungs-Leitungsfilm 112 fortschreitet. Daher ist die Antennenvorrichtung mit einer hohen Richtwirkung und einer hohen Verstärkung zur Verfügung gestellt, durch welche die gestrahlte elektromagnetische Welle auf effiziente Weise bei einer Kommunikation genutzt wird.
Weiterhin ist es nicht nötig, ein Durchgangsloch an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 111 auszubilden, und demgemäß kann eine Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden.
Gemäß der Antennenvorrichtung 110 des Ausführungsbeispiels 1 der vorliegenden Erfindung ist der Speise-Leitungsfilm 115 auf den Erdungs-Leitungsfilm 113 geerdet.
12 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein dielektrischer Basiskörper 151 in einer zylindrischen Form ist bei einer Antennenvorrichtung 150 angenommen, wie sie durch 12 gezeigt ist, anstelle des dielektrischen Basiskörpers 111 mit einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form der durch 8 bis 11 gezeigten Antennenvorrichtung 110, wobei in Bezug auf den Strahlungs-Leitungsfilm ein Strahlungs-Leitungsfilm 152 in einer kreisförmigen Schleifenform ausgebildet ist und in Bezug auf den Erdungs-Leitungsfilm ein kreisförmiger Erdungs-Leitungsfilm 153 ausgebildet ist.
Auf diese Weise ist die Form des dielektrischen Basiskörpers insoweit beliebig, als dass sie eine obere Fläche und eine untere Fläche parallel zueinander hat.
13 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem die durch 8 bis 11 gezeigte Antennenvorrichtung auf einer Leiterplatte angebracht ist.
Die Antennenvorrichtung 110 ist auf einer Leiterplatte 163 montiert, wo eine Elektrizitäts-Speiseleitung 161 und eine Erdungs-Leitungsschicht 162 ausgebildet sind und wo jeweilige Paare von der Elektrizitäts-Speiseleitung 161 und von dem Speise-Leitungsfilm 114 und die Erdungs-Leitungsschicht 162 und der Speise-Leitungsfilm 115 durch Lötstellen 164 aneinandergelötet sind. Auf diese Weise ist die Antennenvorrichtung 110 auf der Leiterplatte 103 montiert.
Nun wird ein Herstellungsverfahren für die Antennenvorrichtung 110 erklärt werden, die durch 8 bis 11 gezeigt ist.
Zuerst wird ein Material des dielektrischen Basiskörpers 111 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante derart stabilisiert ist, dass sie im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und einer empfangenen elektromagnetischen Welle ist, wird vorzugsweise als das Material für den dielektrischen Basiskörper 111 verwendet. Beispielsweise ist eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ vorzuziehen. Das Material hat die Dielektrizitätskonstante von 30, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 6 GHz ist und der Q-Wert bzw. Gütewert 1000 ist.
Als nächstes werden Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms 112 und der Speise-Leitungsfilme 114 und 115 bestimmt werden. Die Dimensionen können wie folgt bestimmt werden.
Wenn die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 112 durch die Bezeichnung λ bezeichnet ist, kann λ durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. λ = λ0/√(ε reff ) (4) wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle im Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Weiterhin ist die Richtung einer sich ausbreitenden elektromagnetischen Welle, die von dem Strahlungs-Leitungsfilm gestrahlt wird, der durch 8 gezeigt ist, eine Richtung, die sich rechtwinklig mit der Fläche des dielektrischen Basiskörpers schneidet, wo der Strahlungs-Leitungsfilm ausgebildet ist, und deshalb, weil elektrische Felder in sowohl dem dielektrischen Basiskörper als auch in Luft vorhanden sind, kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff durch die folgende Gleichung dargestellt werden. εreff = (εr + 1)/2 (5)wobei ε_r die Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Basiskörpers ist.
Daher kann λ durch Berechnen der effektiven Dielektrizitätskonstante ε_reff unter Verwendung der Gleichung (5) und durch Einsetzen des berechneten ε_reff für die Gleichung (4) berechnet werden.
Wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt wird, gilt λ = 40,11 mm und demgemäß wird zum Ausbilden des durch 8 gezeigten Strahlungs-Leitungsfilms 112 die Länge von einer Seite des Strahlungs-Leitungsfilms 112 zu 10,03 mm bestimmt. Weiterhin ist die Impedanz einer Schleifenantenne mit einer einzigen Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder darüber, jedoch kann die Elektrizitätsspeiseeffizienz durch Erniedrigen der Impedanz durch Einstellen der Breite des Strahlungs-Leitungsfilms oder des Intervalls zwischen zwei Enden gefördert werden. Beispielsweise wird zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω die Breite des Strahlungs-Leitungsfilms 112 auf 2 mm eingestellt und wird das Intervall zwischen den zwei Enden 112a und 112b auf 1 mm eingestellt.
In "C. P. Wen: "Coplanar Waveguide: A Surface Strip Transmission Line Suitable for Nonreciprocal Gyromagnetic Device Applications", IEEE Trans. MTT, Vol. MTT-17, Nr. 12, Dez. 1969" ist berichtet worden, dass eine erwünschte Übertragungsimpedanz durch Einstellen der Breite eines Speise-Leitungsfilms und des Intervalls zwischen Speise-Leitungsfilmen zur Verfügung gestellt werden kann. In diesem Bericht ist die Breite der Speise-Leitungsfilme 114 und 115 auf 3,09 mm eingestellt und ist das Intervall zwischen den Speise-Leitungsfilmen auf 1 mm eingestellt, um die Übertragungsimpedanz auf 50 Ω einzustellen.
Als nächstes wird der dielektrische Basiskörper 111 durch Einstellen von sowohl der Länge als auch der Breite des dielektrischen Basiskörpers 111 auf 12,03 mm gemäß dem Strahlungs-Leitungsfilm 112 hergestellt, von welchem die Dimensionen bestimmt worden sind, wie es oben beschrieben ist, und durch Einstellen der Dicke auf 7,21 mm entsprechend einem Viertel der Wellenlänge der elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper 111.
Als nächstes werden Muster des Strahlungs-Leitungsfilms 112, der Speise-Leitungsfilme 114 und 115 und des Erdungs-Leitungsfilms 113, die jeweils die oben beschriebenen Dimensionen haben, durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt und in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Nach einem Unterziehen dem Herstellungsverfahren wird die durch 8 gezeigte Antennenvorrichtung 110 hergestellt.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Beispiel einer Antennenvorrichtung zeigt, das kein Teil der vorliegenden Erfindung ist, 15 ist eine Draufsicht davon, 16 ist eine Ansicht von unten davon und 17 ist eine Seitenansicht davon.
Eine durch 14 gezeigte Antennenvorrichtung 210 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 211 versehen, und der dielektrische Basiskörper 211 hat eine obere Ebene und eine untere Ebene, die beide in einer quadratischen Form parallel zueinander sind, und hat ein Durchgangsloch 212, das sich rechtwinklig zu der oberen Ebene und der unteren Ebene erstreckt. Die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 211 ist eingestellt, um einem Viertel der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetische Welle zu entsprechen, die ein Objekt eines Sendens im dielektrischen Basiskörper 211 ist, und eine Monopolantennenstruktur für eine Viertel Wellenlänge wird durch Auffüllen des Durchgangslochs 212 mit einem Monopolleiter 213 gebildet. Ein filmartiger Schleifenleiter 214 mit zwei wechselseitig benachbarten Enden 214a und 214b und die zwei Enden 214a und 214b in einer Schleife verbindend, um sich entlang von vier Seiten der oberen Fläche zu erstrecken, ist auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 ausgebildet, wie es durch 15 gezeigt ist. Die Länge des Schleifenleiters 214 ist eingestellt, um die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle zu bilden, die das Objekt eines Sendens ist. Eine Kopplungsleitung 215 ist auf der oberen Fläche ausgebildet, um das Ende 214b des Schleifenleiters 214 mit dem Monopolleiter 213 zu verbinden. Wie es durch 16 gezeigt ist, ist ein filmartiger Erdungsleiter 216, der sich in einer kanalartigen Form erstreckt, um ein Ende des Monopolleiters 213 zu umgeben, auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 ausgebildet. Weiterhin ist eine Signalleitung 217, von welcher ein Ende mit dem Monopolleiter 213 verbunden ist und die Spalte 231, 232, 233 bei Zwischenstadien in Bezug auf den Erdungsleiter 216 hat und koplanare Linien entlang dem Erdungsleiter 216 bildet, auf der unteren Fläche ausgebildet. Wie es durch 17 gezeigt ist, ist ein Speiseanschluss 218 an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 211 ausgebildet, und der Speiseanschluss 218 ist mit der Signalleitung 217 verbunden, wie es durch 14 gezeigt ist. Erdungsanschlüsse 219 und 220 sind an einer Seitenfläche ausgebildet, die dieselbe Seitenfläche wie diejenige ist, wo der Speiseanschluss 218 ausgebildet ist, um den Speiseanschluss 218 dazwischen anzuordnen, und die Erdungsanschlüsse 219 und 220 sind mit dem Erdungsanschluss 216 verbunden, wie es durch 14 gezeigt ist.
Die Antennenvorrichtung 210, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist mit dem filmartigen Schleifenleiter 214 mit einer Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge versehen und hat den Monopolleiter 213 mit einer Monopolantennenstruktur für eine Viertel Wellenlänge. Daher wird dann, wenn ein elektrischer Strom zu dem Schleifenleiter 214 über den Speiseanschluss 218 zugeführt wird, eine elektromagnetische Welle von dem Schleifenleiter 214 senkrecht zu einer Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 gestrahlt, wo der Schleifenleiter 214 ausgebildet ist, und wird eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungsleiter 216 fortschreitet, durch den Erdungsleiter 216 reflektiert. Zwischenzeitlich wird eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von dem Monopolleiter 213 parallel zu der Fläche gestrahlt, wo der Schleifenleiter 214 ausgebildet ist. Demgemäß wird dann, wenn die Antennenvorrichtung 210 beispielsweise an ein tragbares Telefon angebracht ist, wenn es so angebracht ist, dass der Erdungsleiter zwischen einer Person und dem Schleifenleiter angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon verwendet, die elektromagnetische Welle nicht zu der Seite der Person gestrahlt, sondern wird die elektromagnetische Welle effektiv zu Richtungen gestrahlt, die andere als die Richtung in Richtung zur Person sind.
Weiterhin ist die Antennenvorrichtung 210 mit der Signalleitung 217 versehen, die koplanare Leitungen entlang dem Erdungsleiter 216 ausbildet, und eine erwünschte Leitungsimpedanz wird durch Herstellen der Antennenvorrichtung 210 zur Verfügung gestellt, wobei die Breite der Signalleitung 217 und die Breite des Spalts zwischen der Signalleitung 217 und dem Erdungsleiter 216 eingestellt werden. Die Antennenvorrichtung 210 kann auf einfache Weise an einer Leiterplatte montiert werden, indem gelötet wird, oder ähnliches, da der Speiseanschluss 218 und die Erdungsanschlüsse 219 und 220 ausgebildet sind.
18 ist eine Seitenansicht, die ein zweites Beispiel einer Antennenvorrichtung zeigt, die kein Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Beim durch 18 gezeigten Beispiel sind Elemente entsprechend Elementen des ersten Beispiels, das durch die 14 bis 17 gezeigt ist, mit denselben Bezeichnungen versehen.
Auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211, der eine Antennenvorrichtung 250 bildet, wie es durch 18 gezeigt ist, sind der Schleifenleiter 214 und die Kopplungsleitung 215, die dieselben wie diejenigen auf der oberen Fläche (siehe 15), der durch die 14 bis 17 gezeigten Antennenvorrichtung 210 sind, vorgesehen und ist der Monopolleiter 213 in das Durchgangsloch 212 des dielektrischen Basiskörpers 211 eingefüllt. Weiterhin ist der Erdungsleiter 216 auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 erstreckt, außer einem Teil des unteren Endes des Monopolleiters 213.
Gemäß der Antennenvorrichtung 250 ist ein koaxiales Anschlussstück 253 an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 fixiert. Das koaxiale Anschlussstück 253 ist mit einem zentralen Leiter 251 und einem Erdungsleiter 252 versehen, der zentrale Leiter 251 ist in das Durchgangsloch 212 des dielektrischen Basiskörpers 211 eingefügt und ist mit dem Monopolleiter 213 verbunden und der Erdungsleiter 252 ist in einer planaren Form erstreckt und ist mit dem Erdungsleiter 216 verbunden, der auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 ausgebildet ist.
Da die Antennenvorrichtung 250 mit dem koaxialen Anschlussstück 253 versehen ist, ist die Antennenvorrichtung 250 mit einer Leiterplatte oder ähnlichem über ein Koaxialkabel, das nicht dargestellt ist, verbunden, das mit dem koaxialen Anschlussstück 253 gekoppelt ist.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen der durch die 14 bis 17 gezeigten Antennenvorrichtung 210 unter Bezugnahme auf 14, 19, 20 und 21 erklärt werden. 19, 20 und 21 zeigen Dimensionen von Mustern, die auf einer oberen Fläche, einer unteren Fläche bzw. einer Seitenfläche eines dielektrischen Substrats gedruckt sind. Darauffolgend wird ein Ergebnis erklärt werden, das durch Messen der Verstärkung der Antennenvorrichtung 210 zur Verfügung gestellt wird.
Zuerst wird ein Material eines dielektrischen Basiskörpers 211 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers 211 verwendet, und in diesem Fall wird eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ ausgewählt. Gemäß dem Material ist die Dielektrizitätskonstante 31, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 3,8 GHz ist und Q-Wert 1800 ist.
Als nächstes werden die Dimensionen des filmartigen Schleifenleiters 214, die Dimensionen der Signalleitung 217 und die Breite der Spalte 231, 232 und 233 zwischen der Signalleitung 217 und dem Erdungsleiter 216 bestimmt. Diese Werte werden wie folgt bestimmt.
Wenn die Länge des Schleifenleiters 214 durch eine Bezeichnung λ bezeichnet wird, kann λ durch die Gleichung (4) dargestellt werden. Die Gleichung (4) ist nachfolgend gezeigt.
λ = λ0/√(ε reff ) (5)wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Weiterhin kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass die von dem filmartigen Schleifenleiter 214 gestrahlte elektromagnetische Welle, wie es durch 14 gezeigt ist, senkrecht zu der Fläche des dielektrischen Basiskörpers 211 ausgebreitet wird, wo der filmartige Schleifenleiter 214 ausgebildet ist, und elektrische Felder werden an der inneren Seite und der äußeren Seite des Schleifenleiters 214 erzeugt. εreff = (εr + 3)/4 (6)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante eines dielektrischen Substrats ist.
Demgemäß kann λ durch Berechnen der effektiven Dielektrizitätskonstanten ε_reff durch Verwenden der Gleichung (6) und durch Einsetzen des berechneten Werts von ε_reff für die Gleichung (5) berechnet werden.
In diesem Fall wird die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt, und demgemäß wird λ zu λ = 54,11 mm bestimmt, und um den Schleifenleiter 214 auszubilden, wie es durch 14 gezeigt ist, wird die Länge einer Seite des Schleifenleiters 214 derart bestimmt, dass sie 13,54 mm ist, wie es durch 19 gezeigt ist. Hier bezeichnet die in 19 gezeigte gestrichelte Linie Mittenlinien der jeweiligen Seiten des Schleifenleiters 214. Obwohl die Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ωc oder darüber ist, kann die Impedanz durch Einstellen der Breite des Schleifenleiters und eines Intervalls zwischen den zwei Enden des Schleifenleiters abgesenkt werden, wodurch die Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. Hier wird die Breite des Schleifenleiters 214 zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω zu 2 mm bestimmt und wird das Intervall zwischen zwei Enden 214a und 214b zu 1 mm bestimmt, wie es durch 19 gezeigt ist. Weiterhin bilden, wie es durch 14 gezeigt ist, die Signalleitung und der Erdungsleiter die koplanaren Linien bzw. Leitungen, und daher kann eine Leitungsimpedanz durch Einstellen der Breite der Signalleitung und der Breite des Spalts zwischen der Signalleitung und dem Erdungsleiter eingestellt werden. In diesem Fall wird zum Einstellen der Leitungsimpedanz auf 50 Ω die Breite der Signalleitung auf 1 mm eingestellt, und alle Breiten der Spalte 231, 232 und 233 werden zu 3,02 mm bestimmt, wie es durch 20 gezeigt ist.
Als nächstes werden sowohl die Länge als auch die Breite des dielektrischen Basiskörpers 211 zu 15,54 mm gemäß den Dimensionen des Schleifenleiters 214 bestimmt, die bestimmt sind, wie es oben beschrieben ist. Die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 211 wird bestimmt, 7,09 mm zu sein, und zwar entsprechend einem Viertel einer Länge einer elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper 211. Dadurch wird der dielektrische Basiskörper 211 mit den oben beschriebenen Dimensionen und dem Durchgangsloch 212 mit dem Durchmesser von 1 mm² in der Dickenrichtung des dielektrischen Basiskörpers hergestellt.
Als nächstes werden jeweilige Muster des filmartigen Schleifenleiters 214, der Signalleitung 218, der Kopplungsleitung 215, des Erdungsleiters 216, des Speiseanschlusses 218 und der Erdungsanschlüsse 219 und 220 durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt. Der filmartige Schleifenleiter wird derart gedruckt, dass er die oben beschriebenen Dimensionen hat, wohingegen die Kopplungsleitung 215 mit der Breite von 1 mm gedruckt wird, wie es durch 19 gezeigt ist, der Erdungsleiter 216 mit der Breite von 4,25 mm gedruckt wird, wie es durch
20 gezeigt, der Speiseanschluss 218 mit der Breite und der Länge von 1 mm gedruckt wird, wie es durch 21 gezeigt ist, und die Erdungsanschlüsse 219 und 220 mit der Breite und der Länge von 1 mm bzw. 4,25 mm gedruckt werden, wie es durch 21 gezeigt ist. Weiterhin wird eine Kupferpaste in das Durchgangsloch 212 des dielektrischen Basiskörpers 211 eingefüllt.
Als nächstes wird der dielektrische Basiskörper 211, bei welchem eine Kupferpaste gedruckt und eingefüllt ist, wie es oben angegeben ist, in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Auf diese Weise wurde die Antennenvorrichtung 210 hergestellt, die durch 14 gezeigt ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 22 und 23 die Antennencharakteristik der Antennenvorrichtung 210 erklärt werden, die hergestellt ist, wie es oben beschrieben ist. Hier wird als die Verstärkungscharakteristik der Antennenvorrichtung 210, wie sie durch 22 gezeigt ist, die Verstärkungscharakteristik in einer Ebene 291 parallel zu der Seitenfläche der Antennenvorrichtung 210 erhalten, wo der Speiseanschluss 218 und die Erdungsanschlüsse 219 und 220 ausgebildet sind, und einschließlich des Monopolleiters 213. Weiterhin schneiden sich eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse, die durch 22 gezeigt sind, einander um 90°, ist die X-Achse eine Achse, die in der Ebene 291 enthalten ist und parallel zu der Schleifenfläche des Schleifenleiters 214, ist die Y-Achse eine Achse senkrecht zu der Fläche 291 und ist die Z-Achse eine Achse, die in der Ebene 291 enthalten ist und in einer Richtung ausgerichtet ist, die dieselbe wie eine Richtung einer Erstreckung des Monopolleiters 213 ist. Weiterhin ist eine Pfeilmarkierung W eine Pfeilmarkierung mit einer Schnittstelle der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse als Ursprung und in der Ebene 291 enthalten und ist ein Winkel θ ein Winkel, der durch die Pfeilmarkierung W und die Z-Achse gebildet ist. Die X-Achse, die Z-Achse und der Winkel θ, die in 23 gezeigt sind, und die nachfolgend erklärt werden, entsprechend jeweils der X-Achse, der Z-Achse und dem Winkel θ, die durch 22 gezeigt sind. Weiterhin entspricht eine Richtung, die von dem Zentrum der 23 senkrecht zur Papierfläche gerichtet ist und die zu dieser Seite gerichtet ist, der Y-Achse, die durch 22 gezeigt ist.
23 ist ein Diagramm, das die Verstärkungscharakteristik der Antennenvorrichtung zeigt, und die fette Linie bezeichnet die Verstärkung in einer Richtung, die durch die Pfeilmarkierung bezeichnet ist, in einem Bereich von 0° ≤ θ ≤ 360° in der Fläche 291, die durch 22 gezeigt ist, der durch 14 gezeigten Antennenvorrichtung 210, die hergestellt worden ist, nachdem sie dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren unterzogen worden ist, und die gestrichelte Linie zeigt die Verstärkung in einer Richtung, die dieselbe wie die Richtung ist, die durch die Pfeilmarkierung W bezeichnet ist, in dem Bereich von 0° ≤ θ ≤ 360°, der durch 22 gezeigt ist, in einer Antennenvorrichtung mit nur der Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge, die durch die Antennenvorrichtung 210 zur Verfügung gestellt wird, die durch 14 gezeigt ist.
Wie es durch 23 gezeigt ist, ist die maximale Verstärkung von 26 dB angezeigt, wenn θ = 0° in jeder der Antennenvorrichtungen gilt, jedoch hat die durch 14 gezeigte Antennenvorrichtung im Bereich von θ von 30° bis 90° oder von 270° bis 330° eine höhere Verstärkung, und insbesondere im Bereich von θ von 270° bis 300° hat die durch 14 gezeigte Antennenvorrichtung eine Verstärkung von 5 dB oder noch höher als die Verstärkung der Antennenvorrichtung mit nur der Schleifenantennenstruktur.
Auf diese Weise ist es bekannt, dass die Antennenvorrichtung 210, die durch 14 gezeigt ist, mit der Verstärkung versehen ist, die höher als diejenige der Antennenvorrichtung ist, die nur die Schleifenantennenstruktur hat.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 25 ist eine Ansicht von unten davon.
Eine durch 24 gezeigte Antennenvorrichtung 310 ist mit dem dielektrischen Basiskörper 311 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche einer quadratischen Form und einer unteren Fläche einer quadratischen Form versehen, ein Erdungs-Leitungsfilm 312, der sich in einer planaren Form erstreckt, ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 311 ausgebildet, wie es durch 25 gezeigt ist, und der Erdungs-Leitungsfilm 312 ist mit der Form versehen, bei welcher ein Teil einer Seite eingekerbt ist. Wie es durch 24 gezeigt ist, sind zwei benachbarte linke und rechte Enden 313a, 313b an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 311 vorgesehen, und ein Strahlungs-Leitungsfilm 313, der die zwei Enden 313a und 313b durch Machen einer Drehung an Seitenflächen entlang von vier Seiten der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 311 verbindet. Die Länge des Strahlungs- Leitungsfilms 313 ist auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens ist. Weiterhin sind zwei Speise-Leitungsfilme 314 und 315, die in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstreckt sind, von welchen einer mit dem einen Ende 313a bei den zwei Enden 313a und 313b des Strahlungs-Leitungsfilms 313 verbunden ist und der andere von ihnen mit dem Ende 313b verbunden ist, an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 311 ausgebildet. Der Speise-Leitungsfilm 315 ist mit dem Erdungs-Leitungsfilm 312 verbunden, und der Speise-Leitungsfilm 314 erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 311, wie es durch 25 gezeigt ist. Weiterhin dienen Teile der Speise-Leitungsfilme 314 und 315 an der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 312 auch als Speiseelektroden 316 und 317, die Elektroden beim Montieren an die Oberfläche einer Leiterplatte sind.
Da die Antennenvorrichtung 310, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, mit dem Strahlungs-Leitungsfilm 313 versehen ist, der eine Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge hat, wird dann, wenn elektrischer Strom zu dem Strahlungs-Leitungsfilm 313 über die Speiseelektrode 316 zugeführt wird, eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von dem Strahlungs-Leitungsfilm 313 senkrecht zu der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 311 gestrahlt und wird eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm 312 fortschreitet, durch den Erdungs-Leitungsfilm 312 reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung 310 senkrecht zu der Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm 313 enthält, und in einer Richtung, die von dem Erdungs-Leitungsfilm 312 zum Strahlungs-Leitungsfilm 313 gerichtet ist. Demgemäß wird die Antennenvorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine hohe Verstärkung hat und bei welcher eine gestrahlte elektromagnetische Welle auf effiziente Weise bei einer Kommunikation verwendet wird.
Weiterhin ist es nicht nötig, ein Durchgangsloch im dielektrischen Basiskörper 311 auszubilden, und demgemäß kann eine Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf 26, die Dimensionen des dielektrischen Basiskörpers, des Strahlungs-Leitungsfilms und des Speise-Leitungsfilms zeigt, wird das Herstellungsverfahren der Antennenvorrichtung 310 mit der durch 24 und 25 gezeigten Struktur erklärt werden.
Als erstes wird ein Material des dielektrischen Basiskörpers 311 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers 311 verwendet. Beispielsweise ist eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ vorzuziehen. Die Dielektrizitätskonstante des Materials ist 31, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen 4 GHz ist und der Q-Wert 1000 ist.
Als nächstes werden Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms 313, der Speise-Leitungsfilme 314 und 315 und des dielektrischen Basiskörpers 313 bestimmt. Diese Dimensionen können wie folgt bestimmt werden.
Wenn die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 313 durch eine Bezeichnung λ bezeichnet ist, kann λ durch die oben angegebene Gleichung (4) dargestellt werden. Die Gleichung (4) ist wie folgt gezeigt. λ = λ0/√(ε reff ) (7)wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Weiterhin kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass eine von dem Strahlungs-Leitungsfilm 313 gestrahlte elektromagnetische, wie es durch 26 gezeigt ist, senkrecht zu der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 311 ausgebreitet wird und elektrische Felder an der inneren Seite und der äußeren Seite des Strahlungs-Leitungsfilms 313 erzeugt werden. εreff = (εr + 3)/4 (8)wobei ε_reff eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Basiskörpers ist.
Demgemäß kann λ durch Berechnen der effektiven Dielektrizitätskonstanten ε_reff durch die Gleichung (8) und durch Einsetzen des berechneten Werts von ε_reff für die Gleichung (7) berechnet werden.
Wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt ist, wird λ als λ = 54,16 mm bestimmt und wird die Länge einer Seite des Strahlungs-Leitungsfilms 313 auf 13,54 mm eingestellt, um den Strahlungs-Leitungsfilm, der sich entlang von vier Seiten der oberen Fläche erstreckt, in einer quadratischen Form des dielektrischen Basiskörpers 311 auszubilden, wie es durch 26 gezeigt ist. Weiterhin kann, obwohl die Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder höher ist, die Impedanz durch Einstellen der Breite des Strahlungs-Leitungsfilms und des Intervalls zwischen zwei Enden des Strahlungs-Leitungsfilms erniedrigt werden, wodurch die Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. Beispielsweise wird zum Einstellen einer Impedanz auf 50 Ω eine Breite des Strahlungs-Leitungsfilms 313 auf 2 mm eingestellt und wird das Intervall zwischen den zwei Enden auf 0,5 mm eingestellt, wie es durch 26 gezeigt ist.
Sowohl die Länge als auch die Breite des dielektrischen Basiskörpers 311 wird gemäß den Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms 313, die bestimmt sind, wie es oben beschrieben ist, auf 13,54 mm eingestellt. Weiterhin wird die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 311 wie folgt bestimmt.
Die Effizienz der Antennenvorrichtung mit der Schleifenantennenstruktur, wie es durch 26 gezeigt ist, wird maximiert, wenn der Abstand zwischen dem Strahlungs-Leitungsfilm und dem Erdungs-Leitungsfilm, der an der unteren Fläche des leitenden Basiskörpers ausgebildet ist, ein Abstand ist, der einen Viertel der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle im dielektrischen Basiskörper entspricht. Demgemäß wird dann, wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt ist, der Abstand zwischen dem Strahlungs-Leitungsfilm und dem Erdungs-Leitungsfilm zum Maximieren der Effizienz der Antennenvorrichtung auf 7,09 mm eingestellt, was einem Viertel der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz in dem dielektrischen Basiskörper entspricht, wie er durch 26 gezeigt ist. Hier bezeichnet die strichpunktierte Linie mit einem Punkt, wie sie durch 26 gezeigt ist, Zentren von jeweiligen Seiten des Strahlungs-Leitungsfilms 313. Weiterhin wird deshalb, weil die Breite des Strahlungs-Leitungsfilms 313 auf 2 mm eingestellt ist, wie es durch 26 gezeigt ist, die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 311 als 8,09 mm bestimmt. Demgemäß sind die Länge, die Breite und die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 311 jeweils 13,54 mm, 13,54 mm und 8,09 mm.
Weiterhin wird die erwünschte Übertragungsimpedanz durch Einstellen der Breite des Speise-Leitungsfilms und des Intervalls zwischen den Speise-Leitungsfilmen erhalten. In diesem Fall werden beide der Breiten der Speise-Leitungsfilme 314 und 315 auf 0,97 mm eingestellt und wird das Intervall zwischen den Speise-Leitungsfilmen 314 und 315 auf 0,5 mm eingestellt, wie es durch 26 gezeigt ist, um die Übertragungsimpedanz auf 50 Ω einzustellen.
Als nächstes wird der dielektrische Basiskörper 311 mit den oben beschriebenen Dimensionen hergestellt, werden Muster des Erdungs-Leitungsfilms 312 und des Strahlungs-Leitungsfilms 313 und der zwei Speise-Leitungsfilme 314 und 315, die beide die oben beschriebenen Dimensionen haben, auf dem dielektrischen Basiskörper 311 durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt und in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Auf diese Weise wird die Antennenvorrichtung 310 hergestellt.
27 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein dielektrischer Basiskörper 341 mit einer zylindrischen Form ist bei einer Antennenvorrichtung 340 angenommen, die durch 27 gezeigt ist, anstelle des dielektrischen Basiskörpers 311 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form der Antennenvorrichtung 310, die durch 24 und 25 gezeigt ist, wodurch in Bezug auf einen Strahlungs-Leitungsfilm ein Strahlungs-Leitung 343 in einer kreisförmigen Schleifenform ausgebildet ist und in Bezug auf einen Erdungs-Leitungsfilm ein kreisförmiger Erdungs-Leitungsfilm 342 ausgebildet ist.
Wie es oben beschrieben ist, kann der dielektrische Basiskörper in einer zylindrischen Form sein.
28 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem die durch 24 und 25 gezeigte Antennenvorrichtung auf einer Leiterplatte montiert ist.
Eine Speiseleitung 352 und eine Erdungs-Leitungsschicht 353 sind auf der Oberfläche einer Leiterplatte 351 ausgebildet, und Paare von der Speiseleitung 352 und der Speiseelektrode 316 der Antennenvorrichtung 310 und die Erdungs-Leitungsschicht 353 und die Speiseelektrode 317 der Antennenvorrichtung 310 sind jeweils durch Lötstellen 354 miteinander verbunden. Auf diese Weise ist die Antennenvorrichtung 310 an der Leiterplatte 351 montiert.
29 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel 5 einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, 30 ist eine Draufsicht davon, 31 ist eine Ansicht von unten davon und 32 ist eine Seitenansicht davon.
Ein Strahlungs-Leitungsfilm 412 mit zwei linken und rechten benachbarten Enden 412a und 412b und die zwei Enden 412a und 412b durch Machen einer Drehung in einer schleifenartigen Form auf einer horizontalen Fläche verbindend, wie es in 30 gezeigt ist, ist an der Innenseite eines dielektrischen Basiskörpers 311 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form ausgebildet, die eine durch 29 gezeigte Antennenvorrichtung 410 bildet, und die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 412 ist auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens im dielektrischen Basiskörper 411 ist. Weiterhin sind innere Speise-Leitungsfilme 413 und 414, die jeweils an den zwei Enden 412a und 412b des Strahlungs-Leitungsfilms 412 angeschlossen sind und an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 411 freigelegt sind, in einer Ebene ausgebildet, die den Strahlungs-Leitungsfilm 412 an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 411 enthält. Ein Spalt 415 ist zwischen den inneren Speise-Leitungsfilmen 413 und 414 vorgesehen und koplanare Leitungen sind dazwischen ausgebildet. Wie es durch 31 gezeigt ist, ist ein Erdungs-Leitungsfilm 416 an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 411 ausgebildet und ist der Erdungs-Leitungsfilm 416 mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil einer Seite eingekerbt ist. Wie es durch 32 gezeigt ist, sind seitliche Speise-Leitungsfilme 418 und 419, die koplanare Leitungen dazwischen ausbilden, die in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstreckt sind, um einen Spalt 417 dazwischen zu bilden, und die jeweils mit Teilen der inneren Speise-Leitungsfilme 413 und 414 verbunden sind, die an der Seitenfläche freigelegt sind, wie es durch 29 gezeigt ist, an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 411 ausgebildet. Einer der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 der Seitenfläche oder der Speise-Leitungsfilm 419 der Seitenfläche ist auch mit dem Erdungs-Leitungsfilm 416 verbunden, und der andere davon oder der Speise-Leitungsfilm 418 der Seitenfläche erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 411. Weiterhin dien Teile der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 der Seitenfläche auf der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 416 auch als Speiseelektroden 420 und 421, welche Elektroden beim Montieren an die Oberfläche einer Leiterplatte sind.
Die Antennenvorrichtung 410, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist mit dem Strahlungs-Leitungsfilm 412 mit einer Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge versehen und daher wird dann, wenn ein elektrischer Strom zum Strahlungs-Leitungsfilm 412 über die Speiseelektrode 420 zugeführt wird, eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von dem Strahlungs-Leitungsfilm 412 in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gestrahlt, die den Strahlungs-Leitungsfilm 412 enthält, und wird eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm 416 fortschreitet, durch den Erdungs-Leitungsfilm 416 reflektiert. Das bedeutet, dass die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung 410 in einer Richtung gestrahlt wird, die sich von dem Erdungs-Leitungsfilm 416 zum Strahlungs-Leitungsfilm 412 richtet. Demgemäß wird eine Antennenvorrichtung erhalten, die eine hohe Verstärkung hat und bei welcher eine gestrahlte elektromagnetische Welle auf effiziente weise bei einer Kommunikation verwendet wird.
Weiterhin ist die Antennenvorrichtung 410 mit den inneren Speise-Leitungsfilmen 413 und 414 versehen, die koplanare Leitungen dazwischen ausbilden, und den Speise-Leitungsfilmen 418 und 419 einer Seitenfläche, die koplanare Leitungen dazwischen ausbilden, und eine erwünschte Sendeimpedanz bzw. Übertragungsimpedanz kann durch Herstellen der Antennenvorrichtung 410 zur Verfügung gestellt werden, wobei die Breiten der jeweiligen inneren Speisefilme 413 und 414, die Breiten der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 der Seitenfläche, die Spaltbreite des Spalts 415 zwischen den inneren Speise-Leitungsfilmen 413 und 414, die Spaltbreite des Spalts 417 zwischen den Speise-Leitungsfilmen 418 und 419 der Seitenfläche und ähnliches eingestellt werden.
Gemäß der Antennenvorrichtung 410 ist der Strahlungs-Leitungsfilm 412 an der Innenseite davon ausgebildet, wodurch eine Verkleinerung realisiert werden kann.
Ebenso dienen die Teile der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 auf der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 416 auch als die Speiseelektroden 420 bzw. 421, und daher können sie auf einfache Weise auf einer Leiterplatte durch Löten oder ähnliches montiert werden.
Unter Bezugnahme auf 29, 33 und 34 wird das Herstellungsverfahren der durch 29 gezeigten Antennenvorrichtung 410 erklärt werden. 33 ist eine Draufsicht auf die Antennenvorrichtung 410, die die Länge und die Breite des dielektrischen Basiskörpers und die Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms und der inneren Speise-Leitungsfilme zeigt, und 34 ist eine Seitenansicht der Antennenvorrichtung 410, die die Dicke des dielektrischen Basiskörpers und die Dimensionen der Speise-Leitungsfilme der Seitenfläche zeigt.
Zuerst wird das Material des dielektrischen Basiskörpers 411 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers 411 verwendet. Weiterhin ist gemäß der Antennenvorrichtung 410 der Strahlungs-Leitungsfilm 412 an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 411 ausgebildet, wie es durch 29 gezeigt ist, und daher ist ein Material vorzuziehen, das bei niedrigen Temperaturen gesintert werden kann. Beispielsweise ist ein Material einer Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃, der Glas hinzugefügt ist, vorzuziehen. Gemäß dem Material ist die Dielektrizitätskonstante 25, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 6 GHz ist, der Q-Wert 1000 ist und die Sintertemperatur 1000°C ist.
Als nächstes werden die Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms 412, der inneren Speise-Leitungsfilme 413 und 414, der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 der Seitenfläche und des dielektrischen Basiskörpers 411 bestimmt.
Diese Dimensionen werden wie folgt bestimmt.
Wenn die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 412 durch eine Bezeichnung λ bezeichnet ist, kann λ durch die oben beschriebene Gleichung (4) dargestellt werden. Die Gleichung (4) ist nachfolgend gezeigt. λ = λ0/√(ε reff ) (9)wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Gemäß der Antennenvorrichtung 410 stimmt ε_reff mit der Dielektrizitätskonstanten ε_r des dielektrischen Basiskörpers 411 überein, da der Strahlungs-Leitungsfilm 412 an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 411 ausgebildet ist. Demgemäß wird λ durch die folgende Gleichung dargestellt. λ = λ0/√(ε r ) (10)
Wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt ist, wird λ als λ = 31,56 mm bestimmt, und zum Ausbilden des Strahlungs-Leitungsfilms 412, der durch 33 gezeigt ist, wird die Länge von einer der Seiten des Strahlungs-Leitungsfilms 412 aus 7,89 mm eingestellt. Hier bezeichnet die strichpunktierte Linie mit einem Punkt, die durch 33 gezeigt ist, Mittenlinien der jeweiligen Seiten des Strahlungs-Leitungsfilms 412. Weiterhin wird, obwohl eine Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder höher ist, die Impedanz durch Einstellen der Breite des Strahlungs- Leitungsfilms und des Intervalls zwischen den zwei Enden des Strahlungs-Leitungsfilms abgesenkt, wodurch die Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. Beispielsweise wird zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω die Breite des Strahlungs-Leitungsfilms auf 2 mm eingestellt und wird das Intervall zwischen den zwei Enden auf 0,4 mm eingestellt, wie es durch 33 gezeigt ist.
Zum Ausbilden des Strahlungs-Leitungsfilms, von welchem Dimensionen bestimmt worden sind, wie es oben beschrieben ist, so dass beispielsweise ein Abstand von der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 411 zu einem äußeren peripheren Rand des Strahlungs-Leitungsfilms 412 auf 1 mm eingestellt ist, wie es durch 33 gezeigt ist, werden sowohl die Länge als auch die Breite des dielektrischen Basiskörpers 411 auf 11,89 mm eingestellt. Weiterhin wird die Dicke des dielektrischen Basiskörpers wie folgt bestimmt.
Die Verstärkung der Antennenvorrichtung mit der Schleifenantennenstruktur, wie es durch 29 gezeigt ist, wird dann maximiert, wenn ein Abstand zwischen dem Strahlungs-Leitungsfilm und dem Erdungs-Leitungsfilm, ausgebildet auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers, ein Abstand ist, der einem Viertel der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle entspricht, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens im dielektrischen Basiskörper ist. Demgemäß wird dann, wenn die Resonanzfrequenz der elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt wird, um die Verstärkung der Antennenvorrichtung zu maximieren, der Abstand zwischen dem Strahlungs-Leitungsfilm und dem Erdungs-Leitungsfilm auf 7,89 mm eingestellt, was einem Abstand eines Viertels der Resonanzwellenlänge der elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper entspricht, wie es durch 34 gezeigt ist. Wenn der Strahlungs-Leitungsfilm 412 so ausgebildet ist, dass beispielsweise der Abstand zwischen dem Strahlungs-Leitungsfilm 412 zur oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 411 auf 2 mm eingestellt ist, wird die Dicke des dielektrischen Basiskörpers auf 9,89 mm eingestellt, wie es durch 34 gezeigt ist. Das bedeutet, dass die Länge, die Breite und die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 411 jeweils auf 11,89 mm, 11,89 mm und 9,89 mm eingestellt werden.
Weiterhin wird eine erwünschte Übertragungsimpedanz durch Einstellen der Breite des inneren Speise-Leitungsfilms, der Spaltbreite des Spalts zwischen den inneren Speise-Leitungsfilmen, der Breite des Speise- Leitungsfilms der Seitenfläche und der Spaltbreite des Spalts zwischen den Speise-Leitungsfilmen der Seitenfläche erhalten. Beispielsweise werden zum Einstellen der Übertragungsimpedanz auf 50 Ω beide Breiten der inneren Speise-Leitungsfilme 413 und 414 auf 0,35 mm eingestellt und wird die Spaltbreite des Spalts 415 auf 0,40 mm eingestellt, wie es durch 33 gezeigt ist, und werden beide Breiten der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 der Seitenfläche auf 1,69 mm eingestellt und wird die Spaltbreite des Spalts 417 auf 0,40 mm eingestellt, wie es durch 34 gezeigt ist.
Als nächstes werden Muster des Strahlungs-Leitungsfilms 412 und der inneren Speise-Leitungsfilme 413 und 414 mit den oben beschriebenen Dimensionen auf der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 411 mit den oben beschriebenen Dimensionen durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt, werden Muster der Speise-Leitungsfilme 418 und 419 der Seitenfläche mit den oben beschriebenen Dimensionen auf der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 411 durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt und werden Muster der Speiseelektrode 420 und des Erdungs-Leitungsfilms 416 auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 411 durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt, und wird die Anordnung in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Die Antennenvorrichtung 410 wird auf diese Weise hergestellt.
35 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein dielektrischer Basiskörpers 471 in einer zylindrischen Form ist bei einer Antennenvorrichtung 470 angenommen, die durch 35 gezeigt ist, anstelle des dielektrischen Basiskörpers 411 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form der Antennenvorrichtung 410, die durch die 29 bis 32 gezeigt ist, wodurch in Bezug auf einen Strahlungs-Leitungsfilm ein Strahlungs-Leitungsfilm 472 in einer kreisförmigen Schleifenform ausgebildet ist und in Bezug auf einen Erdungs-Leitungsfilm ein kreisförmiger Erdungs-Leitungsfilm 476 ausgebildet ist.
Wie es oben beschrieben ist, kann der dielektrische Basiskörper in einer zylindrischen Form sein.
36 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei welchem die durch die 29 bis 32 gezeigte Antennenvorrichtung auf einer Leiterplatte montiert ist.
Eine Speiseleitung 482 und eine Erdungs-Leitungsschicht 483 sind auf der Oberfläche einer Leiterplatte 481 ausgebildet und Paare aus der Speiseleitung 482 und der Speiseelektrode 420 der Antennenvorrichtung 410 und der Erdungs-Leitungsschicht 483 und der Speiseelektrode 421 der Antennenvorrichtung 410 sind jeweils durch Lötstellen 484 miteinander verbunden. Auf diese Weise wird die Antennenvorrichtung 410 auf der Leiterplatte 481 montiert.
37 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung eines Ausführungsbeispiels 7 der vorliegenden Erfindung zeigt, 38 ist eine Draufsicht davon, 39 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' der 37, 40 ist eine Ansicht von unten davon, 41 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der durch 37 gezeigten Antennenvorrichtung zeigt, wo erste Speise-Leitungsfilme ausgebildet sind, und 42 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der durch 37 gezeigten Antennenvorrichtung zeigt, wo zweite Speise-Leitungsfilme ausgebildet sind.
Eine durch 37 gezeigte Antennenvorrichtung 510 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 511 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in einer quadratischen Form versehen. Ein erster Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife ist auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet, um sich entlang von vier Seiten der oberen Fläche zu erstrecken. Der erste Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife macht eine Drehung auf der oberen Fläche, um zwei Enden 513a und 513b auszubilden, die gegenüberliegend zueinander sind, über einem ersten Spalt 512, wie es durch 38 gezeigt ist, und die Länge der Schleife ist auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen welle ist, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens ist. Weiterhin ist ein zweiter Strahlungs-Leitungsfilm 515 in einer Schleife, der eine Drehung auf einer horizontalen Fläche in einer quadratischen Form macht, an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet. Wie es durch 39 gezeigt ist, macht der zweite Strahlungsleitungsfilm 515 in einer Schleife eine Drehung auf einer horizontalen Ebene, um zwei Enden 515a und 515b auszubilden, die gegenüberliegend zueinander sind, über einem Spalt 514. Wie es durch 37 gezeigt ist, ist die Richtung des zweiten Spalts 514 in Bezug auf die Schleife des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife in einer Richtung eingestellt, die unterschiedlich von der Richtung des ersten Spalts 512 in Bezug auf die Schleife des ersten Strahlungs-Leitungsfilms 513 in einer Schleife um 90° in der horizontalen Ebene ist. weiterhin ist die Länge der Schleife des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens im dielektrischen Basiskörper 511 ist. Wie es durch 40 gezeigt ist, ist ein Erdungs-Leitungsfilm 516 auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet und ist mit einer Form versehen, bei welcher Teile von jeweiligen zwei Seiten bei den vier Seiten des Films gekerbt sind. Wie es durch 41 gezeigt ist, sind zwei von ersten Speise-Leitungsfilmen 518 und 519, die über einen Spalt 517 gegenüberliegend zueinander sind, an einer von vier Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet. Wie es durch 42 gezeigt sind, sind zwei von zweiten Speise-Leitungsfilmen 521 und 522, die über einen Spalt 520 gegenüberliegend zueinander sind, auf einer weiteren der vier Seitenflächen ausgebildet. Wie es durch 37 gezeigt ist, sind die zwei ersten Speise-Leitungsfilme 518 und 519, die durch 41 gezeigt sind, jeweils mit den zwei Enden 513a und 513b des ersten Strahlungs-Leitungsfilms 513 in einer Schleife verbunden, parallel zueinander über die Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 511 erstreckt. Der Speise-Leitungsfilm 519, der einer der zwei Speise-Leitungsfilme 518 und 519 ist, ist mit dem Erdungs-Leitungsfilm 516 verbunden, und der andere, nämlich der Speise-Leitungsfilm 518, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511. Weiterhin dienen Teile der zwei Speise-Leitungsfilme 518 und 519 auf der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 516 auch als Speiseelektroden 518a und 519a, die jeweils Elektroden zum Montieren an der Oberfläche einer Leiterplatte sind. Zwischenzeitlich sind, wie es durch 37 gezeigt ist, gleich den ersten Speise-Leitungsfilmen 518 und 519 die zwei zweiten Speise-Leitungsfilme 521 und 522, die durch 42 gezeigt sind, jeweils an zwei Enden 515a und 515b des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife verbunden und parallel zueinander über die Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 511 erstreckt. Der Speise-Leitungsfilm 522, der einer von den zwei Speise-Leitungsfilmen 521 und 522 ist, ist mit dem Erdungs-Leitungsfilm 516 verbunden, und der andere, nämlich der Speise-Leitungsfilm 521, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511. Ebenso dienen Teile der zwei Speise-Leitungsfilme 521 und 522 auf der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 516 auch als Speiseelektroden 521a und 522a, die jeweils Elektroden zum Montieren an der Oberfläche einer Leiterplatte sind.
Gemäß der Antennenvorrichtung 510, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, sind der erste Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife und der zweite Strahlungs-Leitungsfilm 515 in einer Schleife, von welchen die Richtungen der Spalte in Bezug auf eine horizontale Fläche um 90° voneinander unterschiedlich sind, ausgebildet, und daher sind Richtungen für eine polarisierte Welle einer elektromagnetischen Welle, die durch den ersten und den zweiten Strahlungs-Leitungsfilm 513 bzw. 515 in einer Schleife empfangen wird, auf der horizontalen Ebene um 90° voneinander unterschiedlich. Demgemäß kann eine elektromagnetische Welle durch die Antennenvorrichtung 510 ungeachtet dessen effizient empfangen werden, ob die elektromagnetische Welle eine vertikal polarisierte Welle oder eine horizontal polarisierte Welle ist.
Ebenso dienen gemäß der Antennenvorrichtung 510 Teile der ersten Speise-Leitungsfilme 518 und 519 in der Nähe des Erdungs-Leitungsfilms 516 und Teile der zweiten Speise-Leitungsfilme 521 und 522 in der Nähe des Erdungs-Leitungsfilms 516 auch als Speiseelektroden, und daher kann die Antennenvorrichtung 510 auf einfache Weise durch Löten oder ähnliches an einer Leiterplatte montiert werden.
Übrigens können, obwohl gemäß der Antennenvorrichtung 510 in Bezug auf den ersten und den zweiten Strahlungs-Leitungsfilm 513 bzw. 515 in einer Schleife die Richtung des Spalts des ersten Strahlungs-Leitungsfilms 513 in einer Schleife und die Richtung des Spalts des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife in Bezug auf eine horizontale Fläche um 90° voneinander unterschiedlich sind, die Richtungen der Spalte um beispielsweise 45° voneinander unterschiedlich sein, und dann, wenn die Richtungen von den Spalten unterschiedlich voneinander sind, können elektromagnetische Wellen mit unterschiedlichen Richtungen einer polarisierten Welle durch eine einzige Antenne empfangen werden.
Unter Bezugnahme auf 37 und 43 bis 46 wird ein Herstellungsverfahren einer durch die 37 bis 42 gezeigten Antennenvorrichtung 510 erklärt werden. 43 ist eine Draufsicht der durch 37 gezeigten Antennenvorrichtung 510 und ist eine Ansicht, die die Länge und die Breite des dielektrischen Basiskörpers und die Dimensionen des ersten Strahlungs-Leitungsfilms in einer Schleife zeigt. 44 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A' der durch 37 gezeigten Antennenvorrichtung 510 und ist eine Ansicht, die die Länge und die Breite des dielektrischen Basiskörpers und die Dimensionen des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms in einer Schleife zeigt. 45 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der Antennenvorrichtung 510 zeigt, wo die ersten Speise-Leitungsfilme ausgebildet sind, und ist eine Ansicht, die die Dicke des dielektrischen Basiskörpers und die Dimensionen der ersten Speise-Leitungsfilme zeigt. 46 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der Antennenvorrichtung 510 zeigt, wo die zweiten Speise-Leitungsfilme ausgebildet sind, und ist eine Ansicht, die die Dicke des dielektrischen Basiskörpers und die Dimensionen des zweiten Speise-Leitungsfilms zeigt.
Zuerst wird das Material des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers 511 verwendet, und beispielsweise ist eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ vorzuziehen. Gemäß dem Material ist die Dielektrizitätskonstante 31, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 3,8 GHz ist und der Q-Wert 1800 ist.
Als nächstes werden die Dimensionen des ersten und des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms in einer Schleife, der ersten und der zweiten Speise-Leitungsfilme und des dielektrischen Basiskörpers bestimmt. Die Dimensionen können wie folgt bestimmt werden.
Wenn die Längen der Schleifen der ersten und der zweiten Strahlungs-Leitungsfilme 513 und 515 in einer Schleife jeweils durch eine Bezeichnung λ₁ und λ₂ bezeichnet sind, können λ₁ und λ₂ jeweils durch die oben beschriebene Gleichung (4) dargestellt werden. Gleichungen zum Berechnen von jeweils λ₁ und λ₂ sind nachfolgend gezeigt. λ1 = λ0/√(ε reff–1 ) (11) λ2 = λ0/√(ε reff–2 ) (12)wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Vakuum ist und ε_reff–1 und ε_reff–2 effektive Dielektrizitätskonstanten sind.
Hier kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff–1 in der Gleichung (11) angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass der erste Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet ist, eine von dem ersten Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife gestrahlte elektromagnetische Welle senkrecht zu einer Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511 gestrahlt wird, wo der erste Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife ausgebildet ist, und elektrische Felder an der Innenseite und der Außenseite des ersten Strahlungs-Leitungsfilms 513 in einer Schleife erzeugt werden. εreff–1 = (εr + 3)/4 (13)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Basiskörpers ist.
Weiterhin kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff–2 in der Gleichung (12) angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass der zweite Strahlungs-Leitungsfilm 515 in einer Schleife an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet ist, eine von dem zweiten Strahlungs-Leitungsfilm 515 in einer Schleife Bestrahlte elektromagnetische Welle senkrecht zu einer Fläche des dielektrischen Basiskörpers 511 gestrahlt wird, wo der erste Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife ausgebildet ist, und elektrische Felder an der Innenseite und der Außenseite des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife erzeugt werden. εreff–2 = (εr + 1)/2 (14)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Basiskörpers ist.
Demgemäß können durch jeweiliges Einsetzen der effektiven Dielektrizitätskonstanten ε_reff–1 und ε_reff–2, die durch die Gleichung (13) und die Gleichung (14) berechnet sind, für die Gleichung (11) und die Gleichung (12) die Längen λ₁ und λ₂ der ersten und der zweiten Strahlungs-Leitungsfilme 513 und 515 in einer Schleife berechnet werden.
Wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingestellt ist, werden λ₁ und λ₂ als λ₁ = 54,16 mm und λ₂ = 39,47 mm bestimmt. Wie es durch 43 und 44 gezeigt ist, wird beim Ausbilden des ersten und des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 513 und 515 in einer Schleife die Länge von jeder Seite des ersten Strahlungs-Leitungsfilms 513 in einer Schleife zu 13,54 mm bestimmt, und wird die Länge von jeder Seite des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife zu 9,87 mm bestimmt. Hier bezeichnen die strichpunktierten Linien mit einem Punkt, die in 43 und 44 gezeigt sind, Mittenlinien der jeweiligen Seiten des ersten und des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 513 und 515 in einer Schleife. Weiterhin kann, obwohl eine Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder höher ist, die Impedanz durch Einstellen der Breite des Strahlungs- Leitungsfilms in einer Schleife und der Spaltbreite des Spalts zwischen zwei Enden des Strahlungs-Leitungsfilms in einer Schleife abgesenkt werden, wodurch die Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. Beispielsweise werden zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω, wie es durch 43 und 44 gezeigt ist, die Breiten der Strahlungs-Leitungsfilme in einer Schleife auf 1 mm eingestellt und werden die Spaltbreiten auf 0,6 mm eingestellt.
Wie es durch 43 und 44 gezeigt ist, sind sowohl die Länge als auch die Breite des dielektrischen Basiskörpers 511 gemäß den Dimensionen der Strahlungs-Leitungsfilme auf 14,54 mm eingestellt, welche bestimmt worden sind, wie es oben beschrieben ist. Weiterhin ist in Bezug auf die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 511 die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 511 auch 14,18 mm eingestellt, wie es durch 45 und 46 gezeigt ist, um sowohl einen Abstand von dem ersten Strahlungs-Leitungsfilm 513 in einer Schleife zu dem zweiten Strahlungs-Leitungsfilm 515 in einer Schleife als auch einen Abstand vom zweiten Strahlungs-Leitungsfilm 515 in einer Schleife zum Erdungs-Leitungsfilm 516 auf 7,09 mm einzustellen, was einem Viertel der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper entspricht.
Weiterhin kann eine erwünschte Leitungsimpedanz durch Einstellen der Breiten der Speise-Leitungsfilme und der Spaltbreiten des Spalts zwischen den Speise-Leitungsfilmen zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise werden zum Einstellen der Leitungsimpedanz auf 50 Ω, wie es durch 45 und 46 gezeigt ist, die Breiten der Speise-Leitungsfilme auf 1,16 mm eingestellt, und werden die Spaltlängen auf 0,6 mm eingestellt.
Als nächstes wird der dielektrische Basiskörper 511 mit den oben beschriebenen Dimensionen hergestellt. Der Strahlungs-Leitungsfilm in einer Schleife wird auch an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 511 ausgebildet, wie es durch 37 gezeigt ist, und daher werden zwei Stücke von dielektrischen Materialien, die jeweils die Länge, die Breite und die Dicke von 14,54 mm, 14,54 mm und 7,09 mm haben, hergestellt, und werden die zwei dielektrischen Materialen laminiert, um dadurch den dielektrischen Basiskörper 511 auszubilden.
Als nächstes wird ein Muster des Strahlungs-Leitungsfilms 513 in einer Schleife mit den Dimensionen, die durch 43 gezeigt sind, auf einer oberen Fläche von einem der hergestellten zwei dielektrischen Materialien durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt. Weiterhin wird ein Muster des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 515 in einer Schleife mit den Dimensionen, die durch 44 gezeigt sind, auf einer oberen Fläche des anderen dielektrischen Materials durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt, und weiterhin wird ein Muster des Erdungs-Leitungsfilms 516 auf einer unteren Fläche des anderen dielektrischen Materials durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt. Weiterhin werden Muster der ersten und der zweiten Speise-Leitungsfilme mit den Dimensionen, die durch 45 und 46 gezeigt sind, auf den Seitenflächen der jeweiligen dielektrischen Materialien durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt. Danach werden die mit den jeweiligen Mustern bedruckten dielektrischen Materialien laminiert, getrocknet und in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Auf diese Weise wird die Antennenvorrichtung 510 hergestellt.
47 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 8 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 47 gezeigte Antennenvorrichtung 640 ist mit einem dielektrischen Basiskörpers 641 in einer recheckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in einer quadratischen Form versehen. Vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 sind auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 641 ausgebildet, um sich entlang den jeweiligen Seiten der oberen Fläche zu erstrecken. Die Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 sind in der horizontalen Richtung ausgedehnt, angrenzende Enden davon sind über Spalte 646, 647, 648 und 649 gegenüberliegend und die Strahlungs-Leitungsfilme machen eine Drehung als Ganzes durch Ausbilden der vier Spalte 646, 647, 648 und 649 bei gleichen Intervallen. Die Länge einer Gesamtheit der Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 wird auf eine Länge eingestellt, die gleich der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens ist. Weiterhin ist ein Erdungs-Leitungsfilm 650 auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 641 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 650 hat eine Form, wo die jeweiligen Ecken gekerbt sind. Speise-Leitungsfilme 651, 652, 653, 654, 655, 656, 657 und 658 sind an Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 641 entlang Seiten der Seitenflächen ausgebildet, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erstrecken. Die Speise-Leitungsfilme 651 und 652 sind mit jeweiligen Enden des Strahlungs-Leitungsfilms 641 verbunden, die Speise-Leitungsfilme 653 und 654 sind mit jeweiligen Enden des Strahlungs-Leitungsfilms 643 verbunden, die Speise-Leitungsfilme 655 und 656 sind mit jeweiligen Enden der Strahlungs-Leitungsfilme 644 verbunden und die Speise-Leitungsfilme 657 und 658 sind mit jeweiligen Enden des Strahlungs-Leitungsfilms 645 verbunden. Teile der jeweiligen Speise-Leitungsfilme 651, 652, 653, 654, 655, 656, 657 und 658 an den unteren Endseiten dienen jeweils als Speiseelektroden 651a, 652a, 653a, 654a, 655a, 656a, 657a und 658a. Weiterhin sind zwei Erdungselektroden 659 und 660 an den unteren Teilen der Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 641 ausgebildet, und beide Erdungselektroden 659 und 660 sind mit dem Erdungs-Leitungsfilm 650 verbunden.
Gemäß der Antennenvorrichtung 640, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, sind die vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 mit einer Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge als Ganzes ausgebildet. Daher werden dann, wenn elektrische Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zu den Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 über die Speise-Elektroden 656a, 657a, 652a und 653a zugeführt werden, elektromagnetischen Wellen mit einer Richtwirkung in einer Richtung senkrecht zu der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 641 und in einer Richtung polarisiert, in welcher eine gerade Linie ausgedehnt ist, die den Spalt 649 und den Spalt 647 verbindet, von den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 gestrahlt. Zwischenzeitlich werden dann, wenn elektrische Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zu den Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 über die Speiseelektroden 658a, 651a, 654a und 655a zugeführt werden, elektromagnetische Wellen mit einer Richtwirkung in einer Richtung senkrecht zur oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 641 und in einer Richtung polarisiert, in welcher eine gerade Linie ausgedehnt ist, die den Spalt 648 und den Spalt 646 verbindet, von den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 gestrahlt.
Demgemäß ist die Antennenvorrichtung zur Verfügung gestellt, die die Polarisierungsrichtung frei umschalten kann.
Gemäß der Antennenvorrichtung 640 sind die vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 mit einer Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge als Ganzes ausgebildet, und daher sind die von den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 gestrahlten elektromagnetischen Wellen elektromagnetische wellen mit der maximalen Verstärkung in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, die die vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 enthält. Weiterhin ist der Erdungs-Leitungsfilm 650 auf der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 641 ausgebildet, und daher werden elektromagnetische Wellen, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm 650 fortschreiten, unter den von dem vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 gestrahlten elektromagnetischen Wellen durch den Erdungs-Leitungsfilm 650 reflektiert. Das bedeutet, dass elektromagnetische Wellen mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung 640 in einer Richtung von dem Erdungs-Leitungsfilm 650 in Richtung zu den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 gestrahlt werden. Demgemäß werden dann, wenn die Antennenvorrichtung 640 an beispielsweise ein tragbares Telefon angebracht ist, wenn der Erdungs-Leitungsfilm 640 zwischen einer Person und den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon verwendet, elektromagnetische Wellen nicht in Richtung zu der Seite der Person gestrahlt, und können die elektromagnetischen Wellen auf effiziente Weise bei einer Kommunikation mit einer maximalen Verstärkung in einer Richtung von dem Erdungs-Leitungsfilm 650 zu den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 645, 643, 644 und 645 verwendet werden.
Das Herstellungsverfahren der durch 47 gezeigten Antennenvorrichtung 640 wird erklärt werden.
Zuerst wird das Material des dielektrischen Basiskörpers 641 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers 641 verwendet, und beispielsweise wird vorzugsweise eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ verwendet. Gemäß dem Material ist die Dielektrizitätskonstante 31, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 4 GHz ist und der Q-Wert 1000 ist.
Als nächstes werden die Dimensionen der Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 bestimmt. Die Dimensionen werden wie folgt bestimmt.
Wenn die Länge der Schleife, die durch die vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 ausgebildet wird, durch eine Bezeichnung λ bezeichnet ist, kann λ durch die Gleichung (4) dargestellt werden. Die Gleichung (4) ist wie folgt gezeigt. λ = λ0/√(ε reff ) (15) wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle in Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Weiterhin kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass elektromagnetische Wellen, die von den vier Strahlungs-Leitungsfilmen 642, 643, 644 und 645 gestrahlt werden, wie es durch 47 gezeigt ist, senkrecht zu der Fläche gestrahlt werden, wo die vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 ausgebildet sind, und elektrische Felder an den inneren Seiten und den äußeren Seiten der vier Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 erzeugt werden. εreff = (εr + 3)/4 (16)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Basiskörpers ist.
Demgemäß wird die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff durch die Gleichung (16) berechnet, und λ kann durch Einsetzen des berechneten Werts von ε_reff für die Gleichung (15) berechnet werden.
Wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingesellt wird, wird λ als λ = 54,16 mm bestimmt, und zum Ausbilden der Strahlungs-Leitungsfilme, wie es durch 47 gezeigt ist, werden die Längen der jeweiligen Strahlungs-Leitungsfilme 642, 643, 644 und 645 auf 13,54 mm eingestellt. Weiterhin kann, obwohl die Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder höher ist, eine Impedanz durch Einstellen der Breiten der Strahlungs-Leitungsfilme und der Spaltbreiten der Spalte zwischen den jeweiligen Strahlungs-Leitungsfilmen erniedrigt werden, wodurch die Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. Beispielsweise werden zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω die Breiten der jeweiligen Strahlungs-Leitungsfilme auf 2 mm eingestellt und werden die Spaltbreiten der jeweiligen Spalte auf 0,5 mm eingestellt.
Als nächstes werden in Bezug auf die Dimensionen des dielektrischen Basiskörpers 641 sowohl die Länge als auch die Breite auf 15,54 mm von den Dimensionen der Strahlungs-Leitungsfilme eingestellt, die bestimmt worden sind, wie es oben beschrieben ist, und wird die Dicke auf 7,09 mm eingestellt, was einem Viertel der Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper entspricht, um dadurch den dielektrischen Basiskörper herzustellen.
Als nächstes werden Muster der Speise-Leitungsfilme, des Erdungs-Leitungsfilms, der Erdungselektroden und der Strahlungs-Leitungsfilme mit den oben beschriebenen Dimensionen durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt und werden in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Die durch 47 gezeigte Antennenvorrichtung 640 wird hergestellt, nachdem sie einem solchen Herstellungsverfahren unterzogen ist.
48 ist eine Ansicht, die eine Treiberschaltung zeigt, die die durch 47 gezeigte Antennenvorrichtung antreibt.
Eine Treiberschaltung 670 ist mit zwei Leistungsquellen 671 und 672 versehen, wobei die Leistungsquelle 671 einen Strom zu vier Anschlüssen 673, 674, 675 und 676 zuführt und die Leitungsquelle 672 einen Strom zu vier Anschlüssen 677, 678, 679 und 680 zuführt.
Wenn die Anschlüsse 673, 674, 675 und 676 der Treiberschaltung 670 jeweils mit den Speiseelektroden 656a, 657a, 652a, 653a der durch 47 gezeigten Antennenvorrichtung 640 verbunden sind, während die Anschlüsse 677, 678, 679 und 680 der Treiberschaltung 670 jeweils mit den Speiseelektroden 658a, 651a, 654a und 655a der Antennenvorrichtung 640 verbunden sind, wird die Antenne, die die polarisierten Richtung frei umschalten kann, durch Deaktivieren der Leistungsquelle 672, wenn die Leistungsquelle 671 betrieben wird, und durch Deaktivieren der Leistungsquelle 671, wenn die Leistungsquelle 672 betrieben wird, erhalten.
49 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 9 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Gemäß der durch 49 gezeigten Antennenvorrichtung ist ein dielektrischer Basiskörper 691 mit einer zylindrischen Form anstelle des dielektrischen Basiskörpers 641 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form der Antennenvorrichtung 640, die durch 47 gezeigt ist, angenommen, wodurch Strahlungs-Leitungsfilme 692, 693, 694 und 695 mit einer kreisförmigen Schleifenform als Ganzes ausgebildet sind und ein kreisförmiger Erdungs-Leitungsfilm 696 für den Erdungs-Leitungsfilm ausgebildet ist.
Wie es oben beschrieben ist, kann der dielektrische Basiskörper eine zylindrische Form haben.
50 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 10 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 50 gezeigte Antennenvorrichtung 700 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 701 in einer recheckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in einer quadratischen Form versehen. Ein Erdungs-Leitungsfilm 702 ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 701 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 702 ist mit einer Form versehen, bei welcher die jeweiligen Ecken gekerbt sind. Vier Strahlungs-Leitungsfilme 703 sind an den oberen Teilen von Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 701 entlang jeweiliger Seiten der obersten Fläche des dielektrischen Basiskörpers 701 ausgebildet. Die Strahlungs-Leitungsfilme 703 sind in der horizontalen Richtung ausgedehnt, angrenzende Enden davon sind über Spalte gegenüberliegend zueinander, und die Strahlungs-Leitungsfilme machen eine Drehung durch Ausbilden der vier Spalte in gleichen Intervallen. Die Länge einer Gesamtheit der vier Strahlungs-Leitungsfilme 703 ist zu einer Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens ist. Acht Speise-Leitungsfilme 704 sind an Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 701 entlang jeweiliger Seiten ausgebildet, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung ausdehnen, und die jeweiligen Speise-Leitungsfilme 704 sind mit jeweiligen Enden der Strahlungs-Leitungsfilme 703 verbunden. Ebenso dienen Teile der jeweiligen Speise-Leitungsfilme 704 an den unteren Endseiten auch als Speiseelektroden 704a. Erdungselektroden 705 sind ausgebildet, um an den unteren Teilen der jeweiligen Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 701 an den Erdungs-Leitungsfilm 702 anzuschließen.
Die Strahlungs-Leitungsfilme können an den Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers auf diese Weise ausgebildet sein.
51 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 11 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 51 gezeigte Antennenvorrichtung 710 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 711 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in einer quadratischen Form versehen. Vier Strahlungs-Leitungsfilme 712 in einer L-artigen Form sind an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 711 entlang von Seiten der oberen Fläche ausgebildet. Die vier Strahlungs-Leitungsfilme 712 machen eine Drehung durch Ausbilden von Spalten bei zentralen Teilen der jeweiligen Seiten der obersten Fläche des dielektrischen Basiskörpers 711. Die Länge einer Gesamtheit der vier Strahlungs-Leitungsfilme 712 ist auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und Empfangens ist. Ein Erdungs-Leitungsfilm 713 ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 711 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 713 ist mit einer Form versehen, bei welcher zentrale Teile von jeweiligen Seiten gekerbt sind. Acht Speise-Leitungsfilme 714, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erstrecken, sind an Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 711 ausgebildet, und die jeweiligen Speise-Leitungsfilme 714 sind mit jeweiligen Enden der Strahlungs-Leitungsfilme 712 verbunden. Weiterhin dienen Teile der jeweiligen Speise-Leitungsfilme 714 an den unteren Endseiten auch als Speiseelektroden 740a. Erdungselektroden 715 sind ausgebildet, um an Ecken von zwei parallelen Seitenflächen auf der Seite des Erdungs-Leitungsfilms 713 unter vier Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 711 an den Erdungs-Leitungsfilm 713 anzuschließen.
Die Speise-Leitungsfilme und die Strahlungs-Leitungsfilme können an zentralen Teilen der jeweiligen Seiten der obersten Fläche des dielektrischen Basiskörpers auf diese Weise miteinander verbunden sein.
52 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 12 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 53 ist eine Ansicht von unten der in 52 gezeigten Antennenvorrichtung.
Eine durch 52 gezeigte Antennenvorrichtung 820 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 821 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form mit einer obersten Fläche und einer untersten Fläche in einer quadratischen Form versehen. Ein Strahlungs-Leitungsfilm 822 in einer geschlossenen Schleifenform, die eine Drehung in horizontaler Richtung entlang von vier Seiten der obersten Fläche macht, ist an der obersten Fläche des dielektrischen Basiskörpers 821 ausgebildet, und die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 822 ist derart eingestellt, dass sie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens ist. Weiterhin ist ein Erdungs-Leitungsfilm 823, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 821 ausgebildet, wie es durch 53 gezeigt ist, und der Erdungs-Leitungsfilm 823 ist mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil von einer Seite gekerbt ist. Wie es durch 52 gezeigt ist, ist ein Paar von Speise-Leitungsfilmen 824, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken und die an den Strahlungs- Leitungsfilm 822 angeschlossen sind, an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 821 ausgebildet, ist ein Speise-Leitungsfilm 826, d. h. einer des Paars der Speise-Leitungsfilme 824, auch mit dem Erdungs-Leitungsfilm 823 verbunden, und ein Speise-Leitungsfilm 825, d. h. der andere des Paars von Speise-Leitungsfilmen 824, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 821, wie es durch 53 gezeigt ist.
Gemäß der Antennenvorrichtung 820, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist der Strahlungs-Leitungsfilm 822 in einer geschlossenen Schleifenform an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 821 ausgebildet, und demgemäß hat er eine Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge, und eine von dem Strahlungs-Leitungsfilm 822 gestrahlte elektromagnetische Welle ist eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene, die den Strahlungs-Leitungsfilm 822 enthält. Weiterhin ist der Erdungs-Leitungsfilm 823, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 821 ausgebildet, und daher wird eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm 823 fortschreitet, unter von dem Strahlungs-Leitungsfilm 822 gestrahlten elektromagnetischen Wellen durch den Erdungs-Leitungsfilm 823 reflektiert. Das bedeutet, dass eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung 820 in einer Richtung senkrecht zu einer Ebene gestrahlt wird, die den Strahlungs-Leitungsfilm enthält, und vom Erdungs-Leitungsfilm zum Strahlungs-Leitungsfilm fortschreitet. Demgemäß wird dann, wenn die Antennenvorrichtung 820 an beispielsweise ein tragbares Telefon angebracht ist, wenn der Erdungs-Leitungsfilm 823 zwischen einer Person und dem Strahlungs-Leitungsfilm 822 angeordnet ist, wenn die Person das tragbare Telefon verwendet, eine elektromagnetische Welle nicht zu der Seite der Person gestrahlt, und eine gestrahlte elektromagnetische Welle kann auf effiziente Weise bei einer Kommunikation verwendet werden. Es ist nicht nötig, ein Durchgangsloch beim Ausbilden des Strahlungs-Leitungsfilms 822 auszubilden, wodurch eine Reduzierung der Herstellungskosten erreicht wird.
Der Strahlungs-Leitungsfilm kann in einer geschlossenen Schleifenform sein, wie es durch 52 gezeigt ist.
Ein Herstellungsverfahren der Antennenvorrichtung 820 wird wie folgt erklärt werden.
Zuerst wird das Material des dielektrischen Basiskörpers ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers verwendet, und beispielsweise wird vorzugsweise eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ verwendet. Gemäß dem Material ist die Dielektrizitätskonstante 30, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 6 GHz ist und der Q-Wert 1000 ist.
Als nächstes werden Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms und des Speise-Leitungsfilms bestimmt. Die Dimensionen können wie folgt bestimmt werden.
Wenn die Länge der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms durch eine Bezeichnung λ bezeichnet ist, kann λ durch die Gleichung (4) dargestellt werden. Die Gleichung (4) ist nachfolgend gezeigt. λ = λ0/√(ε reff ) (17)wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetisch Welle in Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Hier ist die Richtung eines Ausbreitens einer von dem Strahlungs-Leitungsfilm gestrahlten elektromagnetischen Welle in einer Schleifenform, die durch 52 gezeigt ist, in einer Richtung, die sich senkrecht zu einer Fläche des dielektrischen Basiskörpers schneidet, wo der Strahlungs-Leitungsfilm ausgebildet ist, und die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff kann angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass elektrische Felder von dem Strahlungs-Leitungsfilm sowohl an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers als auch in Luft erzeugt werden. εreff = (εr + 3)/4 (18)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante des dielektrischen Basiskörpers ist.
Demgemäß wird die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff durch die Gleichung (18) berechnet, und λ kann durch Einsetzen des berechneten Werts von ε_reff für die Gleichung (17) berechnet werden.
Wenn die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz eingesellt ist, wird λ als λ = 40,11 mm bestimmt, und wird die Länge von einer Seite des Strahlungs-Leitungsfilms auf 10,03 mm eingestellt, wenn der Strahlungs-Leitungsfilm ausgebildet wird, wie durch 52 gezeigt ist. Obwohl die Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder höher ist, kann die Impedanz durch Einstellen der Breite der Strahlungs-Leitungsfilme und eines Intervalls zwischen einem Teil des Strahlungs-Leitungsfilms, der mit einem der Speise-Leitungsfilme verbunden ist, und einem Teil des Strahlungs-Leitungsfilms, der mit dem anderen der Speise-Leitungsfilme verbunden ist, erniedrigt werden, wodurch die Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. Beispielsweise wird zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω die Breite des Strahlungs-Leitungsfilms auf 2 mm eingestellt und wird das Intervall zwischen den Speise-Leitungsfilmen auf 1 mm eingestellt.
In "C. P. Wen: "Coplanar Waveguide: A Surface Strip Transmission Line Suitable for Nonreciprocal Gyromagnetic Device Applications", IEEE Trans. MTT. Vol. MTT-17, Nr. 12, Dez. 1969" ist berichtet worden, dass eine erwünschte Übertragungsimpedanz durch Einstellen einer Breite eines Speise-Leitungsfilms und eines Intervalls zwischen Speise-Leitungsfilmen erhalten wird. Zum Einstellen des Intervalls zwischen den Speise-Leitungsfilmen auf 1 mm wird die Breite des Speise-Leitungsfilms auf 3,09 mm eingestellt, um die Übertragungsimpedanz auf 50 Ω einzustellen.
Als nächstes werden in Bezug auf Dimensionen des dielektrischen Basiskörpers sowohl die Länge als auch die Breite zu 12,03 mm bestimmt, und zwar gemäß dem Strahlungs-Leitungsfilm, von welchem Dimensionen bestimmt worden sind, wie es oben beschrieben ist, und wird die Dicke zu 7,21 mm bestimmt, was einem Viertel der Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper entspricht, wodurch der dielektrische Basiskörper hergestellt wird.
Als nächstes werden ein Muster des Erdungs-Leitungsfilms und Muster des Strahlungs-Leitungsfilms und der Speise-Leitungsfilme mit den oben beschriebenen Dimensionen durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt und werden in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert. Die durch 52 gezeigte Antennenvorrichtung 820 wird auf diese Weise hergestellt.
54 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ausführungsbeispiel 13 einer Antennenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 54 gezeigte Antennenvorrichtung 830 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 831 in einer zylindrischen Form versehen, ein Strahlungs-Leitungsfilm 832 in einer geschlossenen Schleifenform, die eine Drehung in horizontaler Richtung entlang dem Umfang einer oberen Fläche macht, ist an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 831 ausgebildet, und die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 832 ist derart eingestellt, dass sie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens ist. Weiterhin ist ein kreisförmiger Erdungs-Leitungsfilm 833, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 831 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 833 ist mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil des Umfangs gekerbt ist. Ein Paar von Speise-Leitungsfilmen 834, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken und die mit dem Strahlungs-Leitungsfilm 832 verbunden sind, sind an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 831 ausgebildet. Der Speise-Leitungsfilm 836, der einer des Paars von Speise-Leitungsfilmen 834 ist, ist auch mit dem Erdungs-Leitungsfilm 833 verbunden, und ein Speise-Leitungsfilm 835, der der andere davon ist, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 831.
Wie es oben beschrieben ist, kann der dielektrische Basiskörper in einer zylindrischen Form sein.
55 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 14 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 55 gezeigte Antennenvorrichtung 840 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 841 mit einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form versehen, und ein Strahlungs-Leitungsfilm 842 in einer geschlossenen Schleifenform, die sich in horizontaler Richtung um Seitenflächen entlang von vier Seiten der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 841 dreht, ist an den oberen Teilen der Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 841 ausgebildet. Die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 842 ist auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens ist. Ein Erdungs-Leitungsfilm 843, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 841 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 843 ist mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil einer Seite gekerbt ist. weiterhin ist ein Paar von Speise-Leitungsfilmen 844, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken und die mit dem Strahlungs-Leitungsfilm 842 verbunden sind, an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 841 ausgebildet. Ein Speise-Leitungsfilm 846, der einer von dem Paar von Speise-Leitungsfilmen 844 ist, ist auch mit dem Erdungs-Leitungsfilm 843 verbunden, und ein Speise-Leitungsfilm 845, der der andere davon ist, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 841.
Der Strahlungs-Leitungsfilm kann an den Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet sein, wie es oben beschrieben ist.
56 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 15 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 56 gezeigte Antennenvorrichtung 850 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 851 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form versehen, ein Strahlungs-Leitungsfilm 852 in einer geschlossenen Schleifenform, die eine Drehung auf einer horizontalen Fläche an einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers 851 macht, ist ausgebildet, und die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms 852 ist auf eine Länge eingestellt, die dieselbe wie die Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens ist, und zwar an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 851. Weiterhin ist ein Paar von inneren Speise-Leitungsfilmen 853, die sich in einer horizontalen Richtung parallel zueinander erstrecken, mit dem Strahlungs-Leitungsfilm 852 verbunden sind und an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 851 freigelegt sind, auf einer Ebene ausgebildet, die den Strahlungs-Leitungsfilm 852 enthält, der an dem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers 851 ausgebildet ist. Ein Erdungs-Leitungsfilm 846, der sich in horizontaler Richtung erstreckt, ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 851 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 856 ist mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil einer Seite gekerbt ist. Ein Paar von Speise-Leitungsfilmen 857 einer Seitenfläche, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken, ist an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 851 ausgebildet. Ein oberes Endes und ein unteres Ende eines Speise-Leitungsfilms 859 einer Seitenfläche des Paars von Speise-Leitungsfilmen 857 einer Seitenfläche sind jeweils mit dem Speise-Leitungsfilm 855 und dem Erdungs-Leitungsfilm 856 verbunden. Ein oberes Ende eines Speise-Leitungsfilms 858 einer Seitenfläche, d. h. der andere davon, ist mit dem inneren Speise-Leitungsfilm 854 verbunden, und ein unteres Ende davon erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 851.
Gemäß der Antennenvorrichtung 850, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist der Strahlungs-Leitungsfilm 852 an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 851 ausgebildet. Wenn die Antennenvorrichtung 850 mit einer Antennenvorrichtung verglichen wird, bei welcher ein Strahlungs-Leitungsfilm auf der Oberfläche eines dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, kann in einem Fall, in welchem die jeweiligen Antennenvorrichtungen eine elektromagnetische Welle derselben Frequenz senden und empfangen, da die Wellenlänge der elektromagnetischen welle an der Innenseite eines dielektrischen Basiskörpers kürzer als an der Außenseite des dielektrischen Basiskörpers ist, die Länge der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms verkürzt werden, wenn der Strahlungs-Leitungsfilm an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist. Demgemäß können Dimensionen des dielektrischen Basiskörpers verkleinert werden, wodurch eine Verkleinerung der Antennenvorrichtung erreicht wird.
57 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 16 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 57 gezeigte Antennenvorrichtung 860 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 861 in einer recheckförmigen Parallelepiped-Form versehen. Ein erster Strahlungs-Leitungsfilm 862 in einer geschlossenen Schleifenform, die eine Drehung in horizontaler Richtung entlang von vier Seiten der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 861 macht, ist an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 861 ausgebildet. Ebenso ist ein zweiter Strahlungs-Leitungsfilm 863 in einer geschlossenen Schleifenform, die eine Drehung an einer horizontalen Fläche in einer quadratischen Form an der Innenseite des dielektrischen Basiskörpers 861 macht, an einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers 861 ausgebildet. Ein Erdungs-Leitungsfilm 864 ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 861 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 864 ist mit einer Form versehen, bei welcher jeweilige Teile von zwei Seiten unter vier Seiten gekerbt sind. Ein Paar von ersten Speise-Leitungsfilmen 865, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken und die mit dem Strahlungs-Leitungsfilm 862 verbunden sind, sind an einer Seitenfläche unter vier Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers 861 ausgebildet. Ein Speise-Leitungsfilm 867, der einer des Paars von ersten Speise-Leitungsfilmen 865 ist, ist auch mit dem Erdungs-Leitungsfilm 864 verbunden, und ein Speise-Leitungsfilm 866, der der andere davon ist, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 861. Weiterhin ist ein Paar von zweiten Speise-Leitungsfilmen 868, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken und die mit dem zweiten Strahlungs-Leitungsfilmen 863 verbunden sind, an einer Seitenfläche angrenzend zu der Seitenfläche ausgebildet, wo das Paar von ersten Speise-Leitungsfilmen 865 ausgebildet ist. Ein Speise-Leitungsfilm 870 ist einer von dem Paar von zweiten Speise-Leitungsfilmen 868 und ist mit dem Erdungs-Leitungsfilm 864 verbunden, und ein Speise-Leitungsfilm 869, der der andere davon ist, erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 861.
Gemäß der Antennenvorrichtung 860, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, sind deshalb, weil das Paar von ersten Speise-Leitungsfilmen 865 und das Paar von zweiten Speise-Leitungsfilmen 868 an den Seitenflächen angrenzend zueinander ausgebildet sind, die Richtung der Kontaktstelle, wo der erste Strahlungs-Leitungsfilm 862 und das Paar von ersten Speise-Leitungsfilmen 865 in Kontakt miteinander gebracht werden, und zwar in Bezug auf eine Schleife des ersten Strahlungs-Leitungsfilms 862, und die Richtung der Kontaktstelle, wo der zweite Strahlungs-Leitungsfilm 863 und das Paar von zweiten Speise-Leitungsfilmen 868 in Kontakt miteinander gebracht werden, und zwar in Bezug auf eine Schleife des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms 863, in Bezug auf eine horizontale Ebene um 90° unterschiedlich voneinander. Demgemäß sind Polarisierungsrichtungen von elektromagnetischen Wellen, die durch die ersten und die zweiten Strahlungs-Leitungsfilme 862 und 863 empfangen werden, in Bezug auf eine horizontale Ebene um 90° voneinander unterschiedlich, wodurch die Antennenvorrichtung 860 eine elektromagnetische Welle ungeachtet dessen effizient empfangen kann, ob die elektromagnetische Welle eine vertikal polarisierte Welle oder eine horizontal polarisierte Welle ist.
58 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 17 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Eine durch 58 gezeigte Antennenvorrichtung 880 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 881 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form versehen. Ein Strahlungs-Leitungsfilm 882 in einer geschlossenen Schleifenform, die sich um Seitenflächen in horizontaler Richtung entlang von vier Seiten der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 881 dreht, ist an dem oberen Teil der Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 881 ausgebildet. Weiterhin ist ein Erdungs-Leitungsfilm 883 an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 881 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 883 ist mit einer Form versehen, bei welcher die jeweiligen Ecken gekerbt sind. Weiterhin sind Erdungselektroden 884 ausgebildet, um an den Erdungs-Leitungsfilm 883 an den unteren Teilen der jeweiligen Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 881 anzuschließen. Eine Gesamtheit von vier Paaren von Speise-Leitungsfilmen 858, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstrecken, von welchen jeder an beiden Seiten von jeder von Seiten von vier Seiten an Seitenflächen ausgebildet ist, und zwar bei Positionen der Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 881, die eine Peripherie bzw. einen Umfang gleichmäßig in vier aufteilen, und zwar sich um den Strahlungs-Leitungsfilm 882 um vier Seiten der Seitenflächen drehen, die sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung erstrecken.
Gemäß der Antennenvorrichtung 880, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist eine Gesamtheit der vier Paare von Speise-Leitungsfilmen 885 bei Positionen ausgebildet, die den Strahlungs-Leitungsfilm 882 gleichmäßig teilen. Daher wird dann, wenn ein Zustand, in welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zu zwei Paaren der Speise-Leitungsfilme zugeführt werden, die bei Positionen ausgebildet sind, die die Peripherie bzw. den Umfang gleichmäßig durch zwei teilen, und zwar sich um den Strahlungs-Leitungsfilm 882 drehend, und ein Zustand, bei welchem Ströme mit derselben Amplitude und derselben Phase zu den restlichen zwei Paaren der Speise-Leitungsfilme zugeführt werden, frei umgeschaltet werden, eine Antennenvorrichtung zur Verfügung gestellt, die Verstärkungen hat, die in den Polarisierungsrichtungen frei umgeschaltet werden können, die sich senkrecht zueinander schneiden.
59 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 18 der vorliegenden Erfindung zeigt, 60 ist eine Draufsicht davon, 61 ist eine Ansicht von unten davon, 62 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche einer durch 59 gezeigten Antennenvorrichtung zeigt, wobei einer von zwei Speise-Leitungsfilmen ausgebildet ist, und 63 ist eine Ansicht, die eine Seitenfläche der durch 59 gezeigten Antennenvorrichtung zeigt, wo der andere der Speise-Leitungsfilme ausgebildet ist.
Eine durch 59 gezeigte Antennenvorrichtung 920 ist mit einem dielektrischen Basiskörper 921 in einer rechteckförmigen Parallelepiped-Form mit einer oberen Fläche und einer unteren Fläche in einer quadratischen Form versehen. Zwei Enden 922a und 922b, die benachbart zueinander sind, wie es durch 60 gezeigt ist, sind an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 vorgesehen, und ein Strahlungs-Leitungsfilm 922, der zwei Enden 922a und 922b in einer schleifenartigen Form verbindet, sind entlang von vier Seiten der oberen Fläche ausgebildet. Der Strahlungs-Leitungsfilm 922 hat eine offene Schleifenform, wobei die zwei Enden 922a und 922b elektrisch geöffnet bzw. im Leerlauf sind und wobei die Länge der Schleife auf eine Länge der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle eingestellt ist, die ein Objekt eines Sendens ist. Ein Erdungs-Leitungsfilm 923, der sich an der unteren Fläche erstreckt, wie es durch 61 gezeigt ist, ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 923 ist mit einer Form versehen, bei welcher ein Teil von einer Seite gekerbt ist. Weiterhin sind, wie es durch 62 und 63 gezeigt ist, zwei Speise-Leitungsfilme 924 und 925 an den Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet. Wie es durch 59 gezeigt ist, sind die zwei Speise-Leitungsfilme 924 und 925 ausgebildet, um sich in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander jeweils an beiden Seiten einer Seite 926, die auf dieser Seite der 59 gezeigt ist, unter vier Seiten zu erstrecken, die die Seitenflächen in vertikaler Richtung aufteilen. Die Speise-Leitungsfilme 924 und 925 sind jeweils mit den Enden 922a und 922b des Strahlungs-Leitungsfilms 922 verbunden. Der Speise-Leitungsfilm 925 ist mit dem Erdungs-Leitungsfilm 923 verbunden und der Speise-Leitungsfilm 924 erreicht die untere Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921, wie es durch 61 gezeigt ist.
Die Antennenvorrichtung 920, die gebildet ist, wie es oben beschrieben ist, ist mit einer Schleifenantennenstruktur für eine einzige Wellenlänge versehen, da sie den Strahlungs-Leitungsfilm 922 hat. Daher wird eine elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von dem Strahlungs-Leitungsfilm 922 senkrecht zur oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 gestrahlt. Der Strahlungs-Leitungsfilm 922 ist an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet, und der Erdungs-Leitungsfilm 923 ist an der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet, und daher wird eine elektromagnetische Welle, die in Richtung zum Erdungs-Leitungsfilm 923 fortschreitet, unter den von dem Strahlungs-Leitungsfilm 922 gestrahlten elektromagnetischen Wellen durch den Erdungs-Leitungsfilm 923 reflektiert. Demgemäß wird die elektromagnetische Welle mit der maximalen Verstärkung von der Antennenvorrichtung 920 in einer Richtung von dem Erdungs-Leitungsfilm 923 zum Strahlungs-Leitungsfilm 922 gestrahlt, wodurch eine elektromagnetische Welle auf effiziente Weise bei einer Kommunikation verwendet werden kann.
Weiterhin sind gemäß der Antennenvorrichtung 920 die zwei Speise-Leitungsfilme 924 und 925 jeweils auf beiden Seiten der Seite 926 der Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet, und demgemäß wird ein Abstand zwischen den Speise-Leitungsfilmen kürzer als derjenige zwischen zwei Speise-Leitungsfilmen, die auf derselben Seitenfläche ausgebildet sind, wodurch die effektive Dielektrizitätskonstante erhöht werden kann. Demgemäß kann in Bezug auf die Antennenvorrichtung 920 im Vergleich mit einer Antennenvorrichtung, bei welcher zwei Speise-Leitungsfilme auf derselben Seitenfläche ausgebildet sind, die Breite 5 des Speise-Leitungsfilms in der Gleichung (2) schmaler gemacht werden, wodurch selbst in dem Fall, in welchem die Spaltbreite zwischen den zwei Speise-Leitungsfilmen 924 und 925 breit ist, die Impedanz des Strahlungs-Leitungsfilms an die Impedanz der Speise-Leitungsfilme angepasst werden kann.
Das Herstellungsverfahren der durch 59 bis 63 gezeigten Antennenvorrichtung 920 wird erklärt werden.
Zuerst wird das Material des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgewählt. Ein Material, bei welchem die Dielektrizitätskonstante auf im Wesentlichen 10 bis 100 in einem Frequenzband einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle stabilisiert ist, wird vorzugsweise als das Material des dielektrischen Basiskörpers 921 verwendet, und bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Keramik der Gruppe Sr(Ni_1/3Nb_2/3)O₃ verwendet. Gemäß dem Material ist die Dielektrizitätskonstante 31, wenn die Frequenz einer gesendeten und empfangenen elektromagnetischen Welle 3,8 GHz ist und der Q-Wert 1800 ist.
Als nächstes werden Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms 922, der zwei Speise-Leitungsfilme 924 und 925 und des dielektrischen Basiskörpers 921 bestimmt. Die Dimensionen können wie folgt bestimmt werden. Wenn die Länge der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms 922 durch eine Bezeichnung λ bezeichnet ist, kann λ durch die Gleichung (4) dargestellt werden. Die Gleichung (4) ist nachfolgend gezeigt. λ = λ0/√(ε reff ) (19)wobei λ₀ eine Wellenlänge einer elektromagnetisch Welle in Vakuum ist und ε_reff eine effektive Dielektrizitätskonstante ist.
Hier kann die effektive Dielektrizitätskonstante ε_reff in der Gleichung (19) angesichts der Tatsache durch die folgende Gleichung dargestellt werden, dass der Strahlungs-Leitungsfilm 922 an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet ist, eine von dem Strahlungs-Leitungsfilm 922 gestrahlte elektromagnetische Welle senkrecht zu der oberen Fläche des elektromagnetischen Basiskörpers 921 gestrahlt wird, und elektrische Felder an der Innenseite und der Außenseite des Strahlungs-Leitungsfilms 922 erzeugt werden. εreff = (εr + 3)/4 (20)wobei ε_r eine Dielektrizitätskonstante eines dielektrischen Basiskörpers ist.
Daher kann die Länge λ des Strahlungs-Leitungsfilms 922 durch Einsetzen der effektiven Dielektrizitätskonstanten ε_reff, die durch die Gleichung (20) berechnet ist, für die Gleichung (19) berechnet werden.
Hier wird zum Einstellen einer Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen Welle auf 1,9 GHz die Länge λ der Schleife des Strahlungs-Leitungsfilms 922 als λ = 54,16 mm bestimmt. Weiterhin kann, obwohl eine Impedanz einer Schleifenantenne für eine einzige Wellenlänge allgemein so hoch wie 100 Ω oder höher ist, die Impedanz durch Einstellen der Breite eines Strahlungs-Leitungsfilms und der Spaltbreite zwischen zwei Enden des Strahlungs-Leitungsfilms erniedrigt werden, wodurch eine Elektrizitätszufuhreffizienz gefördert werden kann. In diesem Fall wird zum Einstellen der Impedanz auf 50 Ω die Breite des Strahlungs-Leitungsfilms 922 auf 1,5 mm eingestellt und wird die Spaltbreite auf 0,75 mm eingestellt.
Sowohl die Länge als auch die Breite des dielektrischen Basiskörpers 921 werden gemäß den Dimensionen des Strahlungs-Leitungsfilms, die bestimmt worden sind, wie es oben beschrieben ist, auf 14,54 mm eingestellt. In Bezug auf die Dicke des dielektrischen Basiskörpers 921 wird ein Abstand von dem Strahlungs-Leitungsfilm 922 zum Erdungs-Leitungsfilm 923 auf 7,09 mm eingestellt, was einem Viertel der Resonanzwellenlänge einer elektromagnetischen Welle mit der Resonanzfrequenz von 1,9 GHz im dielektrischen Basiskörper entspricht.
Weiterhin kann eine erwünschte Impedanz des Speise-Leitungsfilms durch Einstellen der Breite des Speise-Leitungsfilms und der Spaltbreite zwischen den Speise-Leitungsfilmen zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall wird die Breite des Speise-Leitungsfilms auf 2,0 mm eingestellt und wird die Spaltbreite auf 0,75 mm eingestellt.
Als nächstes wird der dielektrische Basiskörper 921 mit den oben beschriebenen Dimensionen hergestellt, und ein Muster des Erdungs- Leitungsfilms 923 und Muster des Strahlungs-Leitungsfilms 922 und der zwei Speise-Leitungsfilme 924 und 925 mit den oben beschriebenen Dimensionen werden auf dem dielektrischen Basiskörper 921 durch das Dickfilm-Druckverfahren unter Verwendung einer Kupferpaste gedruckt und in einer reduzierenden Atmosphäre gesintert.
Die Antennenvorrichtung 920 wird auf diese Weise hergestellt.
64 ist eine Ansicht, die eine Antennenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 19 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Dieselben Bezugszeichen sind an Bestandteilselemente angebracht, die dieselben wie die Bestandteilselemente der Antennenvorrichtung 920 sind, die durch die 59 bis 63 gezeigt ist, und nur Unterschiede zwischen ihnen werden erklärt werden.
Ein Strahlungs-Leitungsfilm 931 in einer geschlossenen Schleifenform, wobei sich ein streifenartiger Leitungsfilm entlang vier Seiten der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 herumwickelt, ist an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers 921 ausgebildet, der eine durch 64 gezeigte Antennenvorrichtung 930 bildet.
Auf diese Weise kann der Strahlungs-Leitungsfilm aus einer geschlossenen Schleifenform sein, bei welcher sich der streifenartige Leitungsfilm herumwickelt.
Wie es erklärt worden ist, kann gemäß der Antennenvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine gestrahlte elektromagnetische Welle auf effiziente Weise bei einer Kommunikation verwendet werden.

Claims

Antennenvorrichtung (110; 310; 410; 510; 820; 920) zum Senden und Empfangen einer elektromagnetischen Welle, welche Vorrichtung folgendes aufweist: einen dielektrischen Basiskörper (111; 311; 411; 511; 821; 921) mit einer unteren Fläche; einen strahlenden Leitungsfilm (112; 313; 412; 513; 822; 922) mit zwei Enden (112a, 112b; 313a, 313b; 412a, 412b; 513a, 513b; 822a, 822b; 922a, 922b) benachbart zueinander und auf eine schleifenartige Form angeschlossen bzw. verbunden, um eine einzige Ebene auf dem oder innerhalb von dem dielektrischen Basiskörper zu definieren, wobei die Ebene parallel zu und beabstandet von der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers ist, ein Paar von Zufuhr- bzw. Speise-Leitungsfilmen (114, 115; 314, 315; 418, 419; 518, 519; 825, 826; 924, 925), wobei jeder des Paars von Speise-Leitungsfilmen auf wenigstens einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, und zwar jeweils an einem Ende des Strahlungs-Leitungsfilms angeschlossen, wobei sich das Paar von Speise-Leitungsfilmen in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander zwischen einem Erdungs-Leitungsfilm und dem Strahlungs-Leitungsfilm erstreckt, wobei einer der Speise-Leitungsfilme an den Erdungs-Leitungsfilm angeschlossen ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Strahlungs-Leitungsfilms eine Länge ist, die dieselbe wie die Wellenlänge der elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und eines Empfangens im dielektrischen Körper ist; der Erdungs-Leitungsfilm (113, 312; 416; 516; 823; 923) im Wesentlichen auf der gesamten unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist und sich in einer planaren Form erstreckt; ein Abstand zwischen dem Strahlungs-Leitungsfilm und dem Erdungs-Leitungsfilm, welcher Abstand auf der unteren Fläche der dielektrischen Basiskörper ausgebildet ist, ein Abstand entsprechend einem Viertel der Resonanz-Wellenlänge einer elektromagnetischen Welle ist, die ein Objekt eines Sendens und eines Empfangens im dielektrischen Körper ist.
Antennenvorrichtung (110) nach Anspruch 1, wobei: der dielektrische Basiskörper (111) eine obere Fläche parallel zu der unteren Fläche und eine Vielzahl von Seitenflächen hat; der Strahlungs-Leitungsfilm (112) auf der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers (111) ausgebildet ist; und die Speise-Leitungsfilme (114, 115) auf derselben Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet sind.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 2, die weiterhin folgendes aufweist: einen zweiten Strahlungs-Leitungsfilm in einer geschlossenen und horizontalen planaren Schleifenform, wobei der zweite Strahlungs-Leitungsfilm zwei Enden benachbart zueinander hat, die in der Schleifenform verbunden sind, und auf dem oder innerhalb von dem dielektrischen Basiskörper ausgebildet ist, wobei die horizontale Ebene des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms positioniert ist, um vom ersten Strahlungs-Leitungsfilm und von der unteren Fläche des dielektrischen Basiskörpers beabstandet zu sein; und ein zweites Paar von Speise- bzw. Zufuhr-Leitungsfilmen; wobei in der Antennenvorrichtung jeder des Paars von Speise-Leitungsfilmen auf einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, jeder an einem Ende des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms angeschlossen ist und das zweite Paar von Speise-Leitungsfilmen sich in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander zwischen dem Erdungs-Leitungsfilm und dem zweiten Strahlungs-Leitungsfilm erstreckt und vom ersten Paar von Speise-Leitungsfilmen beabstandet ist.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Gesamtheit von vier Paaren von Speise-Leitungsfilmen ausgebildet ist, wobei jedes Paar von Speise-Leitungsfilmen an einem der Strahlungs-Leitungsfilme bei Positionen angeschlossen ist, so dass die Schleife der Strahlungs-Leitungsfilme auf gleiche Weise durch vier geteilt ist, und jeder Speise-Leitungsfilm eines jeweiligen der Paare sich in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung parallel zueinander erstreckt.
Antennenvorrichtung (310) nach Anspruch 1, wobei: der dielektrische Basiskörper (311) eine Vielzahl von Seitenflächen hat; der Strahlungs-Leitungsfilm (313) auf den Seitenflächen ausgebildet ist und zwei Enden (313a, 313b) benachbart zueinander in einer linken und einer rechten Richtung hat und in einer horizontalen schleifenartigen Form um die Seitenflächen angeschlossen ist.
Antennenvorrichtung (410) nach Anspruch 1, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm (412) an einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers (411) ausgebildet ist, innere Speise-Leitungsfilme (413, 414) an einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers (411) ausgebildet sind und jeweils die zwei Enden (412a, 412b) des Strahlungs-Leitungsfilms mit einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers verbinden; und jeder des Paars von Speise-Leitungsfilmen (418, 419), die an der Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers (411) ausgebildet sind, an einen der inneren Speise-Leitungsfilme (413, 414) angeschlossen ist.
Antennenvorrichtung (510) nach Anspruch 1, wobei: der dielektrische Basiskörper (511) eine obere Fläche hat und sich die untere Fläche horizontal erstreckt; der Strahlungs-Leitungsfilm (513) an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist und eine Drehung auf der oberen Fläche durchführt, so dass die zwei Enden (513, 513b) entgegengesetzt zueinander über einen vorbestimmten ersten Spalt ausgebildet sind; ein zweiter Strahlungs-Leitungsfilm an einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, wobei der zweite Strahlungs-Leitungsfilm zwei Enden hat, die in einer schleifenartigen Form angeschlossen sind, um eine einzige horizontale Ebene zu definieren, wobei die zwei Enden (515a, 515b) entgegengesetzt zueinander über einen zweiten Spalt mit einer Richtung ausgebildet sind, die unterschiedlich von einer Richtung des ersten Spalts in Bezug auf die schleifenartige Form des ersten Strahlungs-Leitungsfilms (513) ist; ein zweites Paar von Speise-Leitungsfilmen (521, 522) vorgesehen ist, wobei jeder des zweiten Paars von Speise-Leitungsfilmen an einer Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, wobei jeder an einem Ende des zweiten Strahlungs-Leitungsfilms angeschlossen ist, wobei sich die Speise-Leitungsfilme des zweiten Paars parallel zueinander erstrecken.
Antennenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Richtung des ersten Spalts unterschiedlich von der Richtung des zweiten Spalts ist, in dem er um 90° in der horizontalen Ebene versetzt ist.
Antennenvorrichtung (820; 840; 850) nach Anspruch 1, wobei: die Enden des Strahlungs-Leitungsfilms (822) weiterhin so verbunden sind, dass der Strahlungs-Leitungsfilm eine geschlossene Schleifenform bildet.
Antennenvorrichtung (820) nach Anspruch 9, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm (822) an einer oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers (821) ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung (840) nach Anspruch 9, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm (842) in horizontaler Richtung um die wenigstens eine Seitenfläche des dielektrischen Basiskörpers (841) ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung (850) nach Anspruch 9, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm (852) innerhalb einer horizontalen Ebene bei einem inneren Teil des dielektrischen Basiskörpers (851) ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung (920) nach Anspruch 1, wobei: der dielektrische Basiskörper (921) eine obere Fläche und eine Vielzahl von Seitenflächen, die durch einen sich in vertikaler Richtung erstreckenden Rand (926) aufgeteilt sind, hat; der Strahlungs-Leitungsfilm (922) an der oberen Fläche des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist; das Paar von Speise-Leitungsfilmen (924, 925) an den Seitenflächen des dielektrischen Basiskörpers ausgebildet ist, so dass einer von dem Paar an einer jeweiligen Seite des Randes (926) ausgebildet ist.
Antennenvorrichtung (920) nach Anspruch 13, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm (922) mit einer offenen Schleifenform vorgesehen ist, wobei Stellen eines Anschließens der Enden des Strahlungs-Leitungsfilms an die zwei Speise-Leitungsfilme (924, 925) elektrisch geöffnet bzw. im Leerlauf in Bezug zueinander sind.
Antennenvorrichtung (920) nach Anspruch 14, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm (922) mit einer streifenartigen Form versehen ist.
Antennenvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 5, 6 oder 7, wobei die Speise-Leitungsfilme auch als Elektroden zum Anbringen auf eine Oberfläche einer Leiterplatte dienen.
Antennenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei einer der Speise-Leitungsfilme an den Erdungs-Leitungsfilm angeschlossen ist.
Antennenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Strahlungs-Leitungsfilm sich entlang dem Umfang bzw. der Peripherie des dielektrischen Basiskörpers erstreckt.