CN1303723C - 层叠图形天线和装备有该天线的无线通讯装置 - Google Patents

层叠图形天线和装备有该天线的无线通讯装置 Download PDF

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CN1303723C CNB011177942A CN01117794A CN1303723C CN 1303723 C CN1303723 C CN 1303723C CN B011177942 A CNB011177942 A CN B011177942A CN 01117794 A CN01117794 A CN 01117794A CN 1303723 C CN1303723 C CN 1303723C
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Abstract

把一个倒F形的天线图形作为驱动元件形成在一个玻璃环氧树脂电路板的正侧面上，该天线图形包括一个与在电路板的正侧表面上形成的供电发送路径相连的图形的供电图形，和一个与在电路板的正侧面上形成的接地导体部分相连的接地导体图形。在电路板反侧面上作为无源元件形成一个倒L形状的天线图形。该天线图形有一个与在电路板的反侧面上形成的接地导体部分相连的接地导体图形。形成倒F形状的天线图形和倒F形状的天线图形，使它们互相重叠，提供一种适合在宽频率范围用的深层图形天线。

Description

层叠图形天线和装备有该天线 的无线通讯装置
技术领域
本发明涉及一种在电路板上形成的层叠图形天线。本发明特别涉及一种小而轻但仍能宽范围传送和接收的分层的层叠图形的天线，还特别涉及一种由这样的层叠图形天线装备的无线通讯装置。
背景技术
在利用小型无线装置例如蜂窝状电话或室内天线LAN(局域网)终端装置中的这些无线装置需要装备高质量的天线，薄膜平面天线作为这些应用的小型天线一直在引人关注，因为它们可以安装在装置内。当把这样的平面天线作为微带天线使用时，其中的例子是如图20所示的短环路径微带天线和如图20B所示的倒F形天线。在近年来随着天线装置的进一步小型化，例如在日本专利申请公开No平5-347511和2000-59171中如图20A中所示的通过进一步使微带天线小型化获得的平面天线。
有时也用如图21A和21B中所示那样的倒F形状的导线天线。图21A是接地的导体部分103与接地导体板102相连的倒F形天线101的顶视图，图21B是倒F型天线的剖视图，它示出一个电流馈给倒F形天线101的供电导体部分104。然而如图22的曲线所指出那样，象图21A和21B那样的倒F型天线101只能用在窄的频率范围。图22是表示图21A和21B所示中的倒F型天线的电压驻波比(VSWR)的频率响应曲线。日本专利申请公开No平6-69715建议一种能把这类天线制成可以用在比较宽的频率范围的丝状天线。
如上所述，日本专利申请公开No平5-347511，2000-59132和平6-69715建议的天线比过去通常使用的平面或线状(丝状)天线减少了尺寸。但是由于无论其中的那种都是在电路板上形成三维结构，而需要在接地的电路板上为其提供必要的空间，这就为这类天线的小型化设置了一个限制。
在另一方面，日本专利公开No平6-334421建议一种利用一个线路板上装有的天线例如一个倒F型的图形天线。然而就其本身而言一个倒L形图形天线只可以在如上所述的窄频带使用。按照另一个建议，把一个倒L形的图形天线与一个微带平面天线一一起使用可以在一个比较宽的频带使用。然而这需要保证天线过份大的面积，这也将妨碍这类天线的小型化。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过采用在电路板的表面或内部作为图形形成的图形的天线来实现小型化层叠图形天线，并提供一种装备有这样的层叠图形天线的无线装置。
本发明的另一目的是提供一种通过使用若干个天线图形使可用的频率范围变宽的层叠天线，并提一种装备有这样层叠图形天线的无线装置。
为此，本发明提供一种在电路板边缘部分形成的层叠状图形天线，包括：
一接地导体部分，形成在电路板的每一个表面上并被提供一接地电压；
一第一天线图形，作为驱动元件形成在电路板的第一表面上，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘；和
一第二天线图形，作为无源元件形成在电路板的相对的表面上，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘。
本发明还提供一种在电路板边缘部分形成的层叠状图形天线，包括：
一第一天线图形，作为驱动元件形成在电路板的第一表面上，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，和
一第二天线图形，作为无源元件形成在电路板的相对的表面上，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，
其中，将在天线的一个可使用的频率范围的中心频率的有效波长设为λ，则第一天线图形的路径长度L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ，且第二天线图形的路径长度L2满足0.25×λ≤L2＜0.273×λ。
本发明还提供一种形成在电路板边缘部分的层叠状图形天线，包括：一作为电路板的多层电路板；一接地导体部分，形成在构成上述电路板的表面上或层间的界面上并被提供一接地电压；在构成作为多层电路板的上述电路板的表面上或层间的界面上作为驱动元件形成的多个第一天线图形，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘；和在构成上述电路板的各层的表面上或层间的界面上作为无源元件形成的第二天线图形，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘，其中所述多个第一和第二天线图形每个形成在所述表面和所述界面中不同的一个上。
本发明还提供一种在电路板边缘部分形成的层叠状图形天线，包括：
在构成电路板的表面上或层间的界面上作为驱动元件形成的多个第一天线图形，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分；和在构成作为电路板的层表面上或层间的界面上作为无源元件形成的第二天线图形，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，
其中，上述若干个第一和第二天线图形是在这些层的不同表面上或在层间的不同界面上形成的，和其中，将在天线的可使用的频率范围的中心频率的有效波长设置为λ，则第一天线图形路径长L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ，且第二天线图形的路径长度L2满足0.25×λ≤L2＜0.273×λ。
为了达到上述目的按照本发明的一个方面，一个形成在一个电路板上的层叠图形天线具有：一接地导体部分，形成在电路板的每一个表面上并被提供一接地电压；一第一天线图形，作为驱动元件形成在电路板的第一表面上，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在供电部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形基本上平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘；和一第二天线图形，作为无源元件形成在电路板的相对的表面上，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在接地部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形基本上平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘。
按照本发明的另一方面，是提供一种在电路板上形成的层叠状的图形天线，包括：一第一天线图形，作为驱动元件形成在电路板的第一表面上，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在供电部分与开放端之间形成弯曲部分，和一第二天线图形，作为无源元件形成在电路板的相对的表面上，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在接地部分与开放端之间形成弯曲部分，其中，将在天线的有效波长的一个可使用的频率范围的中心频率设置为λ，则第一天线图形路径长L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ，且第二天线图形的路径长度L2满足0.25×λ≤L2＜0.273×λ。
按照本发明的另一方面，是提供一个形成在一个多层电路板上或内部的层叠图形天线该天线具有：一作为电路板的多层电路板；一接地导体部分，形成在构成上述电路板的表面上或层间的界面上并被提供一接地电压；在构成作为多层电路板的上述电路板的表面上或层间的界面上作为驱动元件形成的多个第一天线图形，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形基本上平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘；和在构成作为多层电路板的上述电路板的层表面上或层间的界面上作为无源元件形成的第二天线图形，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形基本上平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘。
按照本发明的另一方面，是提供一种在电路板上形成的层叠状的图形天线，包括：在构成作为多层电路板的上述电路板的表面上或层间的界面上作为驱动元件形成的多个第一天线图形，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分；和在构成作为多层电路板的上述电路板的层表面上或层间的界面上作为无源元件形成的第二天线图形，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，其中，上述若干个第一和第二天线图形的面是在不同这些层的不同表面上或在层间的不同界面上形成，和其中，将在天线的有效波长的一个可使用的频率范围的中心频率设置为λ，则第一天线图形路径长L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ，且第二天线图形的路径长度L2满足0.25×λ≤L2＜0.273×λ。
按照本发明的另一方面，是提供一个无线通讯装置，该装置具有：上述的层叠天线图形，该层叠天线图形至少允许与一个外部装置进行发送和接收通讯信号或只进行发送或接收信号。
附图说明
通过下面结合附图的描述，可以使本发明的上述的和其它的目的以及优点更加清楚。
图1是表示本发明的第一实施例的层叠图形天线中的倒F型天线的构成的平面图。
图2是表示第一实施例中的倒L型天线图形的构成的平面图。
图3是表示第一实施例的层叠图形天线构成的剖面图。
图4是表示第一实施例的层叠图形天线中的电压驻波比的频率响应曲线。
图5是表示本发明的第二实施例的层叠图形天线中的倒L形天线图形的构成平面图。
图6是表示第二实施例的层叠图形天线的另一倒L形天线图形的构成的平面图。
图7是第二实施例的层叠图形天线的构成的剖面图。
图8是表示第二实施例的层叠图形天线的电压驻波比的频率响应的曲线。
图9是表示本发明的第三实施例的层叠图形天线的构成的剖面图。
图10是表示第三实施例的电压驻波比的频率响应的曲线。
图11是表示本发明的第四实施例的层叠图形天线所在的电路板的正侧面的图形的构成的平面图。
图12是表示第四实施例的层叠图形天线中的倒F形天线图形构成的平面图。
图13是表示上面形成有第四实施例的薄层图形天线的电路板的观察侧表面的图形的平面图。
图14是表示第四实施例的层叠图形天线构成的剖面图。
图15是表示第四实施例的层叠图形天线的电压驻波比的频率响应曲线。
图16是表示层叠图形天线如何影响电压驻波比的频率响应曲线。
图17A和17B是分别表示具有一个钩形和一个曲折图形的天线图形的平面图。
图18A和18B是表示上面配置有一个芯片电容器的天线图形构成的平面图。
图19是表示实施本发明的一个无线装置的内部构成的一个例子的方框图。
图20A和20B是表示现有技术中的倒L形天线构成的顶视图。
图21和20B是表示现有技术中的倒L形天线构成的剖面图。
图22是表示现有技术中的倒F形天线的电压驻波比的频率响应的曲线。
具体实施方式
下面将描述本发明的实施例。
第一实施例
将参考附图描述第一实施例。图1是这个实施例的层叠图形天线的正侧面的图。图2是表示这个实施例的层叠图形的反侧面的图。图3是沿图1中的线x-y剖切的这个实施例的层叠图形天线的剖面图。图4是这个实施例的层叠图形天线的电压驻波比(VSWR)频率响应曲线。
这个实施例的层叠图形天线由一个倒F型天线图形1和一个倒L型天线图形2构成，其中倒F型天线图形形状在如图1所示的玻璃环氧树脂(即玻璃纤维增强环氧树脂)电路板6上的正侧面上，倒L形天线图形2形成在如图2所示的电路板6的反侧面上。倒F形天线图形1和倒L形天线图形2形成在形成有其它电路图形等的电路板6的一个边缘部分中。
如图1所示，在电路板6的观察侧表面上形成两个接地导体部分4，在这两个接地导体部分4之间形成供电传输路径3。在接地导体部分4的周边部分形成允许接地导体部分4与其它的电路图形相连的许多孔5。如图2所示，在电路板6的反侧表上与电路板6的正侧面相同形成具有形成在其周边部分的通孔的接地导体部分4。在电路板6上的正侧面上形成的两个接地导体部分4通过在电路板6上的反倒面上的接地导体部分4与夹在中间的电路板6的材料互相重叠配置。
如图1所示，形成在电路板6上的正侧面上的倒F形天线图形1包括：与平行于接地的导体部分4的对着的那个外侧缘平行地形成的细长的图形1a，在与细长图形1a的开放端1d连接在相反侧一端上并与供电路径3相连的供电导体图形1b、一端在细长图形1a的开放端1d与供电导体图形1b之间一点上相连而另一端与接地的导体部分400相连的接地导体图形1c。
如图2所示，在电路板6的反侧表上形成的倒L形天线图形2包括：一个平行于相对的导体部分4的一侧缘形成的细长图形2a，和一个一端连接在细长图形2a一端，另一端连接到其开放端2c上并使另一端与接地导体部分4相连的接地导体图形2b。倒L形天线图形2形成夹着电路板6通过电路板材料与倒L形状天线图形1互相重叠地形成，以便使倒L形状天线图形2的细长图形2a变成倒F形状天线图形1的细长图形1a的正下方，另外如图3的剖面图所示，形成倒L形状天线图形2b的接地导体图形2b以使其处在倒L形状的天线图形1的供电导体图形1b的正下方。
在此，使从倒L形状天线图形2的细长图形2a的开放端2c经接地导体图形2b至接地导体部分4的路径长Lp以比从倒F形天线图形1的细长的图形1a的开放端经接地导体图形1e至接地导体部分4的路径长Li稍短一些。具体地说，如设该天线的可用的频率范围的中心频率的天线的有效波长为λ，则路径长Li和Lp的按照满足0.236×λ≤Li＜0.25×λ，0.25×λ≤Lp＜0.273×λ的要求设定。
另外，最好使倒L形天线图形1和2的细长图形1a和2a与倒L形的天线图形的2a以及倒Lg形天线图形1和2分别与接地导体部分4之间的间隙中的每一个都为0.02λ或大于0.02λ。
另外最好使倒F形的天线图形1的细长图形1a与倒L形状的天线2的细长图形2a分别与接地导体部分4的间隔，都为0.02λ或大于0.02λ。这就是为什么在倒F形状天线等中，发射板与接地导体部分的间隔越小，与其使用频变窄同样，倒F状天线图形1和倒L形天线图形2分别与接地导体部分4的间隔越小，使用频带宽就变得越窄的理由。(就表示上述的细长图形1a、1b与接地导体部分4的间隔与层叠图形天线的电压驻波比频率响应的模拟结果将在以后说明)。另外，考虑到形成图形时的精度，构成层叠图形天线的倒F形天线图形1和倒L型天线图型2的图形线的宽度最好为0.5mm或大于0.5mm。
如上述那样形成的倒F型和倒L形天线图形1和2分别作为被供给电能的驱动元件和作为由作为驱动元件的倒F型天线图形1驱动的无源元件。另外，把倒F形和倒L形的天线图形设定为两个值，这两个值在相反方向偏移0.25λ。因此当单独考虑时这两上倒F形和倒L形天线图形1和2时，它们的可使用的频率范围分别移到作为整体的层叠图形天线的可使用频率范围的中心频率的低频侧和高频侧，即与层叠图形天线的有效波长λ相对应的频率。
如上所述，分别在作为有效波长λ使用的频率范围的中心频率的低频率范围侧和高频率范围侧上形成作为整个天线的可使用的频率范围的倒F型天线图形1和倒L形天线图形2互相影响。因此如上所述构成的层叠图形天线的电压驻波比的频率响应如图4所示，与现有技术的电压驻波比的频率响应(图22)相比，使VSW2＜2的频率范围变宽。因此可以在宽频率范围内实现满意的阻抗匹配，从而可以在宽频率范围内发送和接收通讯信号。
第二实施例
下面参照附图说明本发明的第二实施例，图5是表示本实施例的层叠图形天线正侧面的图。图6是表示本实施例的层叠图形天线的相反侧面的图。图7是沿图5和图6所示的x-y线剖切的本实施例的层叠图形天线的剖面图。图8是表示本实施例的层叠图形天线的电压驻波比(VSWR)的频率响应曲线。在下面的描述中，凡与第一实施例的作用相同的元件用相同的标号，并不重复其详细的说明。
本实施例的层叠图形天线包括：形成在玻璃环氧树电路板6的正侧面上的如图5所示的倒L形天线图形7和形成在电路板6的反侧面上的如图6所示的倒L形天线图形8。倒L形天线图形7和倒L形天线图形8形成在电路板6的一个边缘部分上，在电路板6上还形成有其它类似电路图形。在电路板6的正侧面上象实施例(图1)那样形成供电传送路径3和具有许多形成在周边部上的接地导体部分。在电路板6上象第一实施例(图2)那样形成具有在周边部分上形成有许多孔5的接地导体部分4。
如图5所示，在电路板6的正侧面上形成的倒L形天线图形7由一个细长的图形7a和一个供电导体图形7b组成，所述的细长图形7a平行于接地导体部分的相对的那个侧缘，所述的供电导体图形7b的一端与同细长图形7a开放端相反的一端相连，而另一端与供电传输路径3相连。如图6所示，在电路板6的反侧面上形成的倒L形天线图形8与第一实施例相同，由一个细长图形8a和一个接地导体图形8b，所述细长图形8a平行于与接地导体部分的相对的那个侧缘，所述的接地导体图形8b的端和与细长图形8a的自由端相反的一端相连，而另一端与接地导体部分相连。
另外倒L形天线图形8a以夹着电路板6通过电路板材料与倒L形天线图形7互重叠地方式形成，以便使倒L形天线图形8的开放端8c处在倒L天线图形7的开放端7c的正下方。另外如图7的剖面图所示，倒L形天线图形8的接地导体图形8b不与倒L形天线图形7重叠。
这时，使从倒L形天线图形8的细长图形8a的开放端8c经接地导体图形8b至接地导体部分4的路径长Lp以比从倒L形天线图形7经供电导体图形至供电传输路径3的路径长L1稍长一些。具体地说，如果设该天线的可用频率范围的中心频率的天线有效波长为λ，则路径长Li和Lp按照满足0.236×λ≤Li＜0.25×λ和0.25×λ≤Lp＜0.273×λ的关系式设定。
另外与第一实施相同，最好使倒L形天线图形7和8的细长图形7a和8a分别与接地导体部分的间隙都为0.02×λ或大于0.02×λ。另外考虑到图形形成的精度，最好使构成倒L形天线图形7和8的层叠图形的图形线宽度都为0.5mn或大于0.5mn。
正如上述那样形成的层叠图形天线中，倒L型天线图形7作为一个驱动元件使用，倒L形天线图形8作为无源元件使用。因此，在该层叠图形天线中，电压驻波比给出如图8所示的频率响应，与第一实施例(图4)相同，提供一个比现有技术(图22)中获得VSWR＜2的频率范围宽，因此，可以在宽频率范围内实现满意的阻抗匹配，从而可以在宽频率范围内发送和接收通讯信号。
第三实施例
现在参照附图描述本发明的第三实施例。图9是本实施例的层叠图形天线的剖面图。图10是表示本实施例的层叠天线的电压驻波比的频率响应曲线。在下面的描述中，凡与在第一实施例的层叠图形元件的作用相同的元件就用相同的标号并不重复其详细的说明。需要指出的是，剖面图9与图3相似，是一个沿图1和2所示的线x-y剖切的剖面图。
如图9所示，本实施例的层叠图形天线形成在一个由三层玻璃环氧树脂电路板6a、6b和6c(这些电路板6a、6b和6c相应于电路板6)组成的多层玻璃环氧树脂电路板9上。在下面的描述中，按从顶部向下的顺序把这些电路板分别称为第一层电路板6a，第二层电路板6b和第三层电路板6c。按上述构成的多层电路板9与第一实施例的电路板相同，在其上面也形成其它电路。
在该多层电路板9中，在第二层电路板6b和第三层电路板6c的每个正侧面上形成一个如图1所示那样的倒F形天线图形1，在第一层电路板6a的正侧面和第二层电路板6c的反侧面上形成一个倒L形天线图形。在图中所示的倒L形天线图形的形状相应于形成在从反侧面向第一层电路板看去的第一层电路板正侧面上的倒L形天线图形2的形状。
倒F形天线图形1和倒L形天线图形2形成在多层电路板9的边缘部分上，其它的电路图形也类似地形成在多层电路板9上。在第二层电路板6b和第三层电路板6c的每个正侧面上如象第一实施例(图1)那样形成一个供电传输路径3和一个在周边部分形成有一些通孔5的接地导体部分4。在另一方面，在第一层电路板6a的正侧面和第三层电路板的反侧面上按第一实施例(图2)那样形成一个在边缘部分形成有一些通孔5的接地导体部分。
在这个多层电路板9中的每一层上的倒F形天线图形1和倒L形天线图形2与第一实施例相同，以平行于接地导体部分4的那个相对的外周边的方式配置的细长图形1a、2a通过电路板材料互相重叠地形成。另外，与供电传输路径3连接的供电导体图形1b和连接在接地导体部分4上的接地导体图形2b通过电路板材料互相重叠地形成。
构成层叠本实施例的图型天线的倒F形天线图形1和倒L形天线2与第一实施例具有极相似的优点，因此不再重复在前面有关第一实施的详细描述。
以这种方式通过把多个倒F形天线图形和多个倒L形天线图形组合在一起构成的层叠图形天线的电压驻波比的频率响应如图10的曲线所示，具体地说，在使用频率范围内的频率2450MHz附近的电压驻波比的最大值比第一实施例(图2)低。因此可以在VSWR＜2的宽频率范围内实现比较优良的阻抗匹配，从而可以在宽频率范围内发送和接收通讯信号。
虽然在本实施例中，是以由多个倒F形天线图形和多个倒L形天线图形2构成的层叠图形天线为例说明的，但也可以把第二实施例中的作为驱动元件的倒L形天线图形7和作为无源元件的L形天线图形8在多层电路板9上分别形成多个来构成本发明的层叠天线。另外，在多层电路9中的驱动型的天线图形和无源的天线图形的构成可以不同于图9的剖面图中所具体表示的那样的依次重叠的构成，例如也可以采用由一个驱动元件和多个不同的路径长的无源元件形成的层叠图形天线结构。
第四实施例
下面参照附图描述本发明的第四实施例。图11是表示本实施例的层叠图形天线的正侧面的图。图12是表示本实施例的层叠图形天线反侧面的图。图13是表示搭载有本实施例的层叠图形天线的电路板的连线图形的电路板的正侧面图，图14是表示沿本实施例的层叠图形天线的11～13中线x-y的剖面图。图15是表示本实施方式的层叠图形天线的电压驻波比(VSWR)频率响应曲线。在下述的描述中，凡与第一实施例的层叠图形天线的作用相同的元件，就用相同的参考标号，并且不再重复其详细描述。
本实施例的层叠图形天线不是象第一至第三实施例的层叠图形那样也构成在形成有其它电路图形等的电路板上，而是在与形成有其它电路等的电路板不同的电路板上构成层叠图形天线，这样，本实施例的层叠图形天线也同时是把形成有层叠图形天线的基板设置在构成有其它电路图形等的基板构成的天线。
具体地说，本实施例的层叠图形天线由一个倒L形天线图形2和一个倒F形天线图形1组成，所述的倒L形天线图形2形成在如图11所示的玻璃环氧树脂电路板6d的正侧面上，所述的倒F形天线图形如图12所示的电路板的反侧面上。如图11所示，在电路板6d的正侧面上形成一个条状接地导体部分4a，如图12所示在电路板6d的反侧面上形成两个条状接地导体部分4a和若干个连接用于与下述的另一电路板10的相关部分电连接的标志11a。
在此时，与第一实施例(图1和2)相同，形成在电路板6d上的正侧面和反侧面上的接地导体部分4a以夹着电路板6d并通过电路板材料互相重叠的方式形成。这两个接地导体部分4a具有在其上面形成的一些通孔5a，形成在电路板6a的反侧片上的一些连接标志11a分别位于电路板6d的四角上，在接地导体部分4a上和大两个接地导体部分4a之间的位置上。
在电路6d上形成的倒F形天线1和倒L形天线图形2如上所述与在第一实施例的电路板上形成的倒F型天线图形和倒L形天线图形相同，使细长的图形1a和细长的图形2a、供电导体图形和接地导体图形2b分别夹着电路基板6d通过基板材料互相重叠地形成。另外在这样形成的倒F形的天线图形1中，该供电导体图形1b与位于在两个接地导体部分4a之间的斑点上的连接图形上。
构成本实施例的层叠图形天线的倒L形天线图形1和倒L形天线图形2的优点与第一实施例相同，因此不再重复前面有关实施例的有关描述。
把通过在电路板6d上形成倒F形天线图形1和倒L形天线图形2以这种方式安装在另一电路板10的表面上。下面参照图10说明电路板10，在该电路板10的正侧面上与在第一实施例的电路板6(图1)上一样，形成两个上面有通孔5的两个接地导体部分4b，并在这两个接地导体部分4b之间形成一个供电传输路径3a。
另外，用于与设置在电路板6d的反侧面上的各连接图形11a电连接的连接图形11分别形成在电路板10的角内，接地导体部分4b上和供电传输路径3a上。因此以下述方式把层叠图形天线固定在电路板10上；使形成在电路板6d上特别是在接地导体部分4a上和在两个接地导体部分4a之间的连接图形11a与形成在电路板10上特别是在接地导体部分4b和在供电传输路径3a上的连接图形11b重叠。
作为这样安装的结果，在电路板6d的反侧面上的接地导体部分4a和在电路板10的正侧面上的接地导体部分4b以及形成在接地导体部分4a中的通孔5a和形成在接地导体部分4b中的通孔5b互相重叠。另外，在倒F形天线图形1中，供电导体图形1b通过连接图形11a和11b电连接到供电传输路径3a上，而接地导体图形1c通过接地导体部分4a和连接图形11a和11b电连接到接地导体部分4b上。另外，在倒L形天线图形2中，接地导体图形2b通过接地导体部分4a，通孔5a和连接图形11a和11b电连接到接地导体部分4b上。把层叠天线图形安装在电路板10上时，电路板10、电路板6d，倒F形天线图形1和倒L形天线图形2按照图14中的剖面图那样安排。具体地说，把倒F形天线图形1形成在电路板10的正侧表与电路板6d的反侧面之间，而把倒L形天线图形2形成在电路板6d的正侧面上。
这样构成的层叠天线图形的电压驻波比的频率响应如图15所示，与第一实施例(图4)相同，与现有技术(图22)相比，使VSWR＜2的频率范围变宽。从而能在一个比较宽的频率范围内实现满意的阻抗匹配，从而能在一个比较宽的频率范围内发送和接收通讯信号。
在本实施例中，虽然安装在另一电路板上的层叠天线图形的结构与第一实施例的层叠天线图形相似，但是可以把一个具有与第二和第三实施例的层叠天线的结构类似的天线安装在另一电路板上。
在上述的第一至第四实施例中的层叠图形天线中，在层叠图形天线与接地导体部分之间间隙与天线的电压驻波比的频率响应的关系如图16所示，该间隙越宽，可使用的VSRW＜2的频率范围越宽。如果使在层叠天线与接地导体部分的间隙小于0.02×λ，则该层叠图形天线的可用频率范围变得比图16中所示的范围更窄，从而使作为天线最后的层叠图形天线的性能下降。
因此，使在层叠图形天线与接地导体部分的间隙足够宽，特别是为0.02×λ或大小0.02×λ，可以在一个宽的频率范围内发送和接收通讯信号。图16是表示利用第二实施例层叠天线图形完成的模拟结果的曲线，它显示出，在把每个倒L形天线图形7，8的细长图形7a、8a分别与接地导体部分的间隙设定为0.02×λ，0.03×λ，0.04×λ时的层叠图形天线的电压驻波比的频率响应。
虽然在第一～第四实施例中，是以细长的图形为直线形的细长图形的例子说明倒L形和倒F型天线图形的，但是这些天线图形可以以任何不同于上述具体描述的图形形成，例如，这些天线可以是如图17A所示那样具有一个带一个朝向接地导体部分垂直地弯曲的开放端的钩形图形，或者如图17B中所示那样是一个具有一个以曲折形状弯曲的细长图形的开放端的曲折图形。通过这样构成可以使形成每个天线图形所需要的固定的区域面积减少，并且可以使整个天线小型化。另外，虽然在图17A和图17B所示出每个驱动元件具有导电导体图形和接地导体图形，但是这些构成也可以用于一个只具有一个供电导体图形或一个只有一个接地导体图形。
也可以如图18A所示那样，在细长图形的开放端与接地导体部分之间配置一个芯片电容器C1或者如图18B所示那样把细长图形分成两部分并把一个电容器C2配置在这两部分之间。这样有助于减少固定每个天线图形所需要的区域的面积，从而使整个天线小型化。虽然图18A和18B示出了每个驱动元件都具有一个供电导体图形和一个接地图形，但这些构成也可以用于一个只有一个供电导体图形的驱动元件或只具有一个接地导体图形的无源元件。
虽然在这些实施例中，层叠图形天线形成在具有低介电常数的电路板上，但是例如在用于发送和接收具有3GHz或大于3GHz的高频信号的天线中也可使用聚四氟乙烯玻璃纤维电路板，该电路板具有更低的介电常数和低的介电损失。
这个独立的天线图形即倒F形和倒L形天线图形与在通常一些电路板上形成的电路图形一样通过利用蚀剂形成图形和印刷加工等形成图形。
具有本发明的天线的无线装置的一个例子。
下面就形成有第一至第四实施例那样构成的天线的无线装置进行说明。图19是表示本实施例的无线装置内部构成的方框图。
图19所示的无线装置包括：接收一个从外部装置馈给声音、图像或数据的输入单元20、一个用于对馈给输入单元20的数据进行编码的编码器、一个用于调制被编码电路21的数据的调制电路21、一个用于放大被编码电路被调制器电路22调制的信号的产生一个待发送的稳定信号的放大器电路，一个用于发送和接收信号的天线24，一个用于放大被天线24接收的信号并只允许在预定频率范围内的信号通过的接收器电路25，一个用于对被接收器电路25放大的接收信号进行检波因而解调的解调电路26、一个用于对从解调电路26馈给的编码信号进行译码的译码电路27和一个用于输出声音，图像或被译码电路27译码的数据的输出单元。
在该无线装置中，首先通过麦克风、摄象机、或键盘馈给的声音、图像或数据由编码器电路21编码。然后通过调制器电路22用具有一个预定频率的载波调制编码数据。该调制过信号被发送器电路23放大。然后这个信号通过天线24作为发送信号发射，该天线的构成与上述的第一至第四实施的层叠天线相同。
在另一方面，当信号被天线接收时，这些信号首先被接收器电路25放大，然后被形成在该接收器电路25上的滤波电路等滤波，使只有在预先确定的频率范围内的信号通过，并馈给解调电路26。接着解调电路6对从接收电路25供给的信号进行检波并从而解调该信号，然后通过译码电路27对所述的解调过的信号进行译码。然后把通过译码电路27译码后得到的声音、图像和数据等输出到例如扬声器或显示器等单元28上。
在该天线通讯装置中，当把一与第一至第三实施中的层叠图形天线用作天线24时，在形成有该天线24的电路板上还把编码电路21，调制电路22，发射电路23，接收电路25，解调电路26，译码电路27作为电路图形形成。另外，当把一个象第四实施例那样的层叠天线用作天线24时，在形成有天线24的电路板上，还把编码电路21，调制电路22、发射电路23、接收电路25、解调电路26、译码电路27作为电路图形形成，并把形成在两个电路板上的连接图形连在一起。
另外，在本例中，是把在第一至第四实施例中说明的层叠天线图形用作于发射、接收的发射、接收用的天线的无线装置作为一个例子举出的，但也可以构成作为用于只进行接收的接收用的天线使用的无线接收装置，还可以构成作为用于只进行发射的发射用的无线使用的无线发射装置。
按照本发明，由于层叠天线由一些天线图形组成，而不象现有技术那样的天线必需的立体空间，另外通过使图形曲折可以使形成有这样的天线图形的区域变窄。从而既可以使天线本身小型化、又可以对搭载本发明的层叠图形天线的无线装置的小型化作出贡献。另外，由于用变成为多个驱动元件和无源元件的天线图形构成，而可以使阻抗在宽的频率范围内实现最佳匹配，从而可以实现在宽频率范围内发射接收信号的天线。

Claims (44)

1.一种在电路板的边缘部分形成的层叠状图形天线，包括：
一接地导体部分，形成在电路板的每一个表面上并被提供一接地电压；
一第一天线图形，作为驱动元件形成在电路板的第一表面上，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘；和
一第二天线图形，作为无源元件形成在电路板的相对的表面上，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘。
2.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，对于第一和第二天线图形，将天线可使用频率范围的中心频率的有效波长设为λ，则在弯曲部分与开放端之间形成的图形与该图形相对的接地导体部分的外侧缘的间隔为0.02×λ或更大。
3.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，第一天线图形是在供电部分和开放端之间一点接地的倒F形图形。
4.如权利要求3所述的层叠状图形天线，
其中，在第一天线图形中，把在弯曲部分与供电部分之间的图形作为导体图形，把在弯曲部分与开放端的图形形成为细长的图形，形成一个接地导体图形，该导体图形的一端与在电路板上形成的接地导体相连，而另一端与所述细长图形相连，其中接地导体图形与供电导体图形相比更靠近所述的开放端。
5.如权利要求4所述的层叠状图形天线，
其中，所述细长的图形平行于与该细长图形相对的接地导体的侧缘形成，而供电导体图形和接地导体图形垂直于细长的图形形成。
6.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，第一天线图形是倒L形的图形。
7.如权利要求6所述的层叠状图形天线，
其中，在第一天线图形中，把在弯曲部分与供电部分之间的图形作为供电图形，而把在弯曲部分与开放端之间的图形作为细长图形，以及细长图形与在电路板上形成的导体部分平行地形成，而供电图形与细长图形垂直地形成。
8.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，在第一天线图形中，形成在开放端与弯曲部分之间的图形是一个使上述开放端弯曲成钩状的图形，或使其一部分弯曲成一个曲折形状的图形。
9.如权利要求8所述的层叠状图形天线，
其中，第一天线图形是一个在位于供电部分与开放端之间的一点上接地的图形。
10.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，第二天线图形是一个倒L形图形。
11.如权利要求10所述的层叠状图形天线，
其中，在第二天线图形中，把在弯曲部分与接地部分之间的图形形成一个接地导体图形，把在弯曲部分与开放端之间的图形形成细长图形，以及
细长图形与在电路板上形成的接地部分的细长图形相对的侧边缘平行地形成，而接地导体图形与细长图形平行地形成。
12.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，在第二天线图形中，形成在开放端与弯曲部分之间的图形是一个使上述开放端弯曲成钩状的图形，或使其一部分是弯曲成曲折形状的图形。
13.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，如果设在天线的有效波长的一个可使用的频率范围的中心频率为λ，则第一天线图形路径长L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ。
14.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，如果设天线的有效波长的可使用的频率范围的中心频率为λ，则第2天线图形的路径长度L2满足0.2×5≤L2＜0.273×λ。
15.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，在第一和第二天线图形中的至少一个上配置一个芯片电容器。
16.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中第一和第二天线图形以使电路板材料介于之间互相重叠的方式形成。
17.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，第一和第二天线图形各自的图形线宽为0.5mm或大于0.5mm。
18.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，电路板是玻璃-环氧或玻璃聚四氟乙烯电路板。
19.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，在电路板上形成另一电路的图形。
20.如权利要求1所述的层叠状图形天线，
其中，在上述的电路板上形成一个用于与另一电路板电连接的图形。
21.一种在电路板的边缘部分形成的层叠状图形天线，包括：
一第一天线图形，作为驱动元件形成在电路板的第一表面上，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，和
一第二天线图形，作为无源元件形成在电路板的相对的表面上，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，
其中，将在天线的一个可使用的频率范围的中心频率的有效波长设为λ，则第一天线图形的路径长度L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ，且第二天线图形的路径长度L2满足0.25×λ≤L2＜0.273×λ。
22.一种形成在电路板的边缘部分的层叠状图形天线，包括：
一作为电路板的多层电路板；
一接地导体部分，形成在构成上述电路板的表面上或层间的界面上并被提供一接地电压；
在构成作为多层电路板的上述电路板的表面上或层间的界面上作为驱动元件形成的多个第一天线图形，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘；和
在构成上述电路板的各层的表面上或层间的界面上作为无源元件形成的多个第二天线图形，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，形成在弯曲部分和开放端之间的一导体图形平行于对着导体图形的接地导体部分的外侧缘，
其中所述多个第一和第二天线图形每个形成在所述表面和所述界面中不同的一个上。
23.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，对于第一和第二天线图形，将天线的可使用频率范围的中心频率的有效波长设置为λ，则在弯曲部分与开放端之间形成的图形与该图形相对的接地导体部分的一外侧缘的间隔为0.02×λ或更大。
24.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，上述多个第一天线图形分别是在供电部分与开放端之间的一个点上接地的倒F形图形。
25.如权利要求24所述的层叠状图形天线，
其中，在每个第一天线图形中，把在弯曲部分与供电部分的图形用作供电导体图形，把在弯曲部分与开放端之间的图形作为细长图形，并形成接地导体图形，所述接地导体图形的一端与形成在电路板上的接地导体部分相连，而另一端与细长图形相连。其中上述导体图形的位置与供电导体图形相比更靠近开放端形成。
26.如权利要求25所述的层叠状图形天线，
其中，细长图形与该细长图形相对的接地导体图形的侧缘平行地形成，而供电导体图形和接地导体图形与细长图形垂直地形成。
27.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中每个第一天线图形是一个倒L形图形。
28.如权利要求27所述的层叠状图形天线，
其中，在每个第一天线图形中把在弯曲部分与供电部分之间的图形作为供电导体图形，把在弯曲部分与开放端的图形作为细长图形，以及，
其中，细长图形与形成在电路板上的接地导体平行地形成，而供电导体图形与细长图形垂直地形成。
29.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，在每个第一天线图形中，形成在开放端与弯曲部分之间的图形是一个使上述开放端弯曲的钩状图形，或使其一部分是弯曲成曲折形状的图形。
30.如权利要求29所述的层叠状图形天线，
其中，每个第一天线图形是一个在供电部分与开放端之间的一点上接地的图形。
31.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，每个第二天线图形是一个倒L形图形。
32.如权利要求31所述的层叠状图形天线，
其中，在每个第二天线图形中，把在弯曲部分与接地部分之间的图形作为接地导体图形，把在弯曲部分与开放端之间的图形作为细长图形，以及
上述细长图形平行于与上述细长图形相对的形成在电路板上的接地导体部分的侧缘而形成，而上述接地导体图形与上述细长图形垂直。
33.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，在每个第二天线图形中，形成在开放端与弯曲部分之间的图形是一个使上述开放端弯曲的钩状图形，或使其一部分是弯或曲折形的图形。
34.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，如果设天线的可用频率范围的中心频率的有效波长为λ，则第一天线图形的路径长度L1满足0.236×λ≤1≤0.25×λ。
35.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，如果设天线的可用的频率范围的中心频率的有效波长为λ，则第二天线图形的路径长度L1满足0.25×λ≤L2≤0.273×λ。
36.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，在第一和第二天线图形的两者上或其中一个图形上配置一个芯片电容器。
37.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，第一和第二天线图形以使电路板材料介于之间互相重叠的方式形成。
38.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，第一和第二天线图形各有一个宽度0.5mm或大于0.5mm。
39.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，第一和第二天线图形在电路板的一个边缘部分形成。
40.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，该电路板是玻璃-环氧树脂板或聚四氟乙烯玻璃电路板。
41.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，另一电路的图形形成在所述电路板上。
42.如权利要求22所述的层叠状图形天线，
其中，在电路基板上形成用于与其它电路板电连接的着陆图形。
43.一种在电路板的边缘部分形成的层叠状图形天线，包括：
在构成电路板的表面上或层间的界面上作为驱动元件形成的多个第一天线图形，第一天线图形的一端作为供电部分，第一天线图形的另一端作为开放端，在第一天线图形的供电部分与开放端之间形成弯曲部分；和
在构成作为电路板的层表面上或层间的界面上作为无源元件形成的第二天线图形，第二天线图形的一端作为接地部分，第二天线图形的另一端作为开放端，在第二天线图形的接地部分与开放端之间形成弯曲部分，
其中，上述若干个第一和第二天线图形是在这些层的不同表面上或在层间的不同界面上形成的，和
其中，将在天线的可使用的频率范围的中心频率的有效波长设置为λ，则第一天线图形路径长L1满足0.236×λ≤L1＜0.25×λ，且第二天线图形的路径长度L2满足0.25×λ≤L2＜0.273×λ。
44.一种无线通讯装置，包括：
如权利要求1至43中的任意一个所述的层叠状图形天线，该层叠状图形天线至少允许与一个外部装置进行发送和接收通讯信号或只进行发送或接收通讯信号。
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