CN1921221A - 缝隙天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种缝隙天线，包括：电介质基底；导体图案，其形成在所述电介质基底的第一面上；接地层，其形成在所述电介质基底的第二面上；馈电点，其布置在所述导体图案的一侧的大致中央处；微带线，其从所述馈电点延伸到所述导体图案的大致中央处；以及缝隙，其形成在所述接地层中，在所述缝隙横跨所述电介质基底的中心线的位置具有预定宽度，所述中心线穿过所述馈电点。

Description

缝隙天线

技术领域

本发明涉及一种可以包含在消费设备内的小型薄缝隙天线，尤其涉及一种包含在消费设备内并且在UWB服务频带具有极好特性的缝隙天线。

背景技术

更具体地，本发明涉及一种缝隙天线，其包含在消费设备内，具有不受设备内的***电路产生的电磁波或者设备周围的反射体的影响的稳定特性，并且消除了对***高频电路的影响；本发明尤其涉及一种缝隙天线，其在对其他相同的缝隙天线进行发送和从其他相同的缝隙天线进行接收时，可以在距另一个相同的缝隙天线非常短的距离使用，并且可以在宽的通信区域内使用。

最近，注意力集中于使用3.1GHz至10.6GHz的非常宽的频带的无线电通信***，该***被称为“超宽带(UWB，UltraWideBand)通信”。尽管UWB通信承担通信距离约为10m的PAN(个人区域网络，Personal Area Network)，但是预期UWB通信可以实际用于实现传输速度约为100Mbps的短距离超高速传输的无线电通信***(例如，参见2002年3月11日出版的NikkeiElectronics，“Advent of Revolutionary Technology-UltraWideband”，第55～66页)。

例如，在IEEE802.15.3中，可以设计用于传输包括前同步(preamble)码、具有包(package)结构的数据的数据传输***作为UWB通信的接入控制***。美国的Intel公司正在研制无线型USB(通用串行总线，Universal Serial Bus)，USB广泛用作作为UWB应用的个人计算机的通用接口。

尽管UWB因为其发射功率而用于短距离无线电通信***，但是UWB可以实现高速无线电传输。因此，在利用无线电将诸如数字摄像机、音乐再现设备等的移动数字设备连接到短距离范围内的电视机或者个人计算机上时，UWB可以用作供用户使用的***，可以高速传输作为数据的诸如音乐、图像等的内容。

同时，考虑到超过100Mbps的数据传输能力和易于建立RF电路，正在积极开发采用3.1至4.9GHz的UWB低频带，而不占用3.1GHz至10.6GHz的传输频带的传输***。

最近，出现了含有用于与个人计算机交换诸如图像、音乐等的数据的无线电通信功能的移动设备(例如，参见http：//pcweb.mycom.co.jp/news/2002/09/03/10.html)。本发明人等认为采用UWB低频带的数据传输***是实现这种小型移动设备的有效无线电通信技术之一。

本发明人等认为，当UWB通信技术应用于移动设备时，由于位于设备主体内，所以需要将用于UWB传输的天线设计成小尺寸。此外，为了使天线包含在设备内，需要将天线设计成通过免受来自设备内的另一电路的电磁波的影响和设备周围的反射体的影响，该无线电***获得容许频率特性。相反，需要消除UWB天线采用的宽频带的高频分量对同一设备内的另一高频电路的影响。

由于UWB是短距离大容量无线电通信***，所以在超短距离区域内，例如，在包括存储设备的短距离超高速DAN(设备区域网络，Device Area Network)内，预期UWB可以应用于高速数据传输。在这种情况下，即使在约5至150mm的超短距离，UWB天线需要保证作为天线特性的良好的反射特性和良好的耦合特性。

天线主要利用谐振现象，天线的长度决定谐振频率。因此，在利用宽频带进行传输的UWB通信中，难以产生超过服务频带(3.1GHz至10.6GHz)的谐振。

在UWB应用于超短距离通信时，因为在约一个波长的近电磁场内电场和磁场独立作用，所以难以获得要求的天线特性。尽管这种情况可能不是窄频带的情况，但是在UWB通信中，需要在宽范围内获得反射特性，因此，更难以获得要求的天线特性。

此外，当在超短距离使用天线时，存在包括进行通信的天线的设备产生的反射和天线的接地板产生的反射。因此，难以实现获得要求特性的设计。

为了保证100Mbps的大容量通信或者诸如UWB通信等的更大容量通信，需要设计天线使得在规定技术规范的带宽内，反射特性是-10dB或者更低。此外，为了在规定技术规范的UWB的带宽内获得100Mbps或者更高的吞吐量，需要设计天线使得天线的耦合特性没有急剧的增益衰减，并且总增益处于一定水平或更高。

考虑到减小尺寸和厚度，可以引入所谓的贴片(patch)天线和缝隙天线。通过使用绝缘材料作为中间物质，以互相对着的方式排列辐射导体和接地导体来形成贴片天线。通过在接地层中形成缝隙，利用导体图案、接地层以及介于导体图案与接地层之间的电介质层形成缝隙天线。

例如，提出了一种具有宽频带和足够增益的低轮廓贴片天线，其中在辐射导体与导体接地板之间***物质电导率等于或大于约0.1且等于或小于10的导电特性的物质，因此，具有该导电特性的物质使得在导体接地板和辐射导体之间产生适当量的信号泄漏(例如，参见日本特开2003-304115号公报)。

虽然缝隙天线和贴片天线的优点均在于减小了天线的尺寸和厚度，但是缝隙天线和贴片天线不能在宽频带上固有地实现要求的特性。因此，无论对天线采用哪种结构，将天线设计为UWB天线都需要一些用于加宽频带的设备。

通常，当缝隙天线和贴片天线具有相同的尺寸时，缝隙天线可以获得比贴片天线更宽的频带。贴片天线具有作为天线的百分之几的工作频带。因此，本发明人等认为缝隙天线更适合用作在消费设备内使用的UWB天线。

当缝隙天线用作消费设备内的UWB天线时，而且当在超短距离进行无线电通信时，存在的问题是：来自设备内的另一个电路的电磁波的影响和设备周围的反射体的影响，采用的宽频带的高频分量对同一设备内的另一个高频电路的影响，以及包括进行通信的天线的设备产生的反射和该天线的接地板产生的反射(如上所述)。然而，实际上关于包含在设备内的UWB天线的技术不是公知的。

发明内容

希望提供一种包含在消费设备内并且可以在UWB服务频带(具体为3.1至4.9GHz的UWB低频带)内实现良好特性的良好的小型薄缝隙天线。

还希望提供一种良好的UWB设备内置型缝隙天线，其可以实现稳定的特性，而不受设备内的***电路或设备周围的反射体产生的电磁波的影响，并且可以消除对***高频电路的影响。

还希望提供一种良好的UWB设备内置型缝隙天线，其在对其它相同的缝隙天线进行发射和从其它相同的缝隙天线进行接收时，可以在距另一相同的缝隙天线非常短的距离使用，并且可以在宽的通信区域内使用。

根据本发明的实施例，提供一种缝隙天线，包括：电介质基底；导体图案，其形成在所述电介质基底的第一面上；接地层，其形成在所述电介质基底的第二面上；馈电点，其布置在所述导体图案的一侧的大致中央处；微带线，其从所述馈电点延伸到所述导体图案的大致中央处；以及缝隙，其形成在所述接地层中，在所述缝隙横跨所述电介质基底的中心线的位置具有预定宽度，所述中心线穿过所述馈电点。当在小型设备内使用隙缝天线时，还设置沿导体图案安装的金属屏蔽壳。

本发明的实施例涉及主要用于消费设备内且在UWB规定频带内具有良好特性的小型薄缝隙天线。

为了保证100Mbps或更高的大容量通信，例如UWB通信等，需要将天线设计成在所规定的技术规范的带宽内反射特性为-10dB或更低。此外，为了在所规定的技术规范的UWB的带宽内获得100Mbps或更高的吞吐量，需要将天线设计成该天线的耦合特性没有急剧的增益衰减，而且总增益处于一定水平或更高。

已知贴片天线和缝隙天线是小型薄天线。然而，贴片天线和缝隙天线基本上均是百分之几的工作频带的窄带天线。在缝隙天线和贴片天线具有相同尺寸时，缝隙天线可以获得更宽的频带。因此，本发明人等认为缝隙天线更适合用作在消费设备内使用的UWB天线。

缝隙天线主要由导体图案、接地层以及介于导体图案和接地层之间的电介质层构成，在接地层的大致中央位置形成缝隙。馈电点布置在导体图案的一侧的大致中央位置，而且微带线从馈电点延伸到该导体图案的大致中央位置。基本工作原理主要是从该缝隙辐射电磁场。横跨馈电缝隙而形成的电场产生驻波和谐振。

在本发明的实施例中，优化在接地层中镗制的缝隙的布置(即，距馈电点的左侧长度和右侧长度以及该缝隙的宽度)。此外，在将该缝隙天线包含在设备内时，安装覆盖导体图案侧的金属屏蔽壳，以消除该设备内的***电路产生的电磁波的影响和该设备周围的反射体的影响。因此，获得稳定的天线特性，该缝隙天线可以在3.1至4.9GHz的非常宽的频带内工作。

此外，在接地层中的缝隙上加载电阻器，使得该电阻器的两端接触接地层。因此，可以抑制接地层的反射，并且可以实现宽的频带内的特性。

此外，与加载一个电阻器的情况相比，在一个缝隙上加载多个这种电阻器确保可以调整阻抗匹配的自由度。因此，在较宽频带内可以实现良好的天线特性。

在电阻器距离馈电部分远时，实现阻抗匹配的频率范围窄。因此，在缝隙中央附近的适当位置，加载一个或多个电阻器，从而实现改善天线特性的效果。

在相对于缝隙中央(或馈电部分的位置)不对称的位置适当加载多个具有不同电阻值的电阻器，这有助于以较高自由度保证阻抗匹配，因此，与在对称位置加载两个电阻器相比，可以在较宽频带上实现良好的天线特性。然而，当加载了多个电阻器时，限制了加载电阻器的方法，这是因为特性根据该电阻器的加载位置和电阻值而显著变化。

利用与用于发射和接收的耦合器(一对)具有相同配置的天线，根据本发明实施例的UWB天线确保了特性。

根据本发明的实施例，可以提供一种包含在消费设备内且可以在UWB服务频带内(具体地说，3.1至4.9GHz的UWB低频带)实现良好特性的小型薄缝隙天线。

根据本发明的实施例，还可以提供一种可以提供稳定的特性，而不受该设备内的***电路产生的电磁波以及该设备周围的反射体的影响，而且可以消除对***高频电路的影响的良好的UWB设备内置型缝隙天线。

根据本发明的实施例，还可以提供一种在进行对另一个相同缝隙天线进行发射和接收时，可以在距离另一个相同缝隙天线非常短的距离使用的、可以在宽的通信区域内使用的良好的UWB设备内置型缝隙天线。

在根据本发明的上述实施例的缝隙天线中，当馈电时横跨缝隙而产生的电场产生驻波和谐振，而且产生由横跨缝隙加载的电阻器整形的电场的驻波。因此，可以在宽的频带内实现阻抗匹配。因此，根据本发明上述实施例的缝隙天线可以用作UWB天线。

当根据本发明上述实施例的缝隙天线包含在消费设备内时，在导体图案层的一侧上安装金属屏蔽壳，因此，可以获得稳定的特性，而不受周围电磁波的影响。因此，根据本发明上述实施例的缝隙天线足以起到内置天线的作用。

通过将根据本发明上述实施例的缝隙天线应用于发射器和接收器中的每一个，并且与互相对着的天线的缝隙进行无线电通信，可以稳定地实现在UWB低频带(3.1至4.9GHz)内的变化小而且可以提供高吞吐量的特性。

通过利用下面描述的本发明实施例和附图所做的更详细的说明，本发明的其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

图1是示出根据本发明一个实施例的缝隙天线的导体图案101侧和接地层102侧的各面结构的图；

图2是示出图1所示的缝隙天线的剖面结构的图；

图3是示出导体图案106的构成的例子的图；

图4是示出接地层102的构成的例子的图；

图5是示出金属屏蔽壳201的上表面和侧面的图；

图6是示出安装在缝隙天线的天线基底上的金属屏蔽壳201的纵向剖面侧视图；

图7是示出当天线之间的距离设定为10mm时根据本实施例的缝隙天线用作UWB天线的情况下的特性的图；

图8是示出没有电阻器的缝隙天线的S参数特性的图；

图9是示出在天线之间的距离设定为100mm时根据本实施例的缝隙天线用作UWB天线的情况下的特性的图；

图10是示出具有在缝隙105上加载的电阻器107的接地层102的图；

图11是示出当在缝隙105上x＝0mm的位置加载100Ω的电阻器107时的S参数模拟结果的图；

图12是示出当在缝隙105上x＝0mm的位置加载200Ω的电阻器107时的S参数模拟结果的图；

图13是示出当在缝隙105上x＝±0.6mm的各位置加载150Ω的电阻器107时的S参数模拟结果的图；

图14是示出当在缝隙105上x＝±0.5mm的各位置加载150Ω的电阻器107时的S参数模拟结果的图；

图15是示出当在缝隙105上x＝-0.6mm的位置加载100Ω的电阻器107，在缝隙105上x＝+2.5mm的位置加载150Ω的电阻器107时的S参数模拟结果的图；

图16是示出在将UWB的发射和接收天线之间的距离设定为50mm，将z方向设定为各天线的缝隙105互相面对的方向，发射和接收天线之一沿x方向移动50mm并沿y方向移动50mm的情况下的S参数特性的图；

图17是示出当用于发射和接收的缝隙天线的缝隙部分互相对着时的S参数特性的图；以及

图18是示出当接收侧的缝隙天线的缝隙部分相对于发射侧的缝隙沿y方向移动-10mm时的S参数特性的图。

具体实施方式

下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。

本发明涉及一种主要用在消费设备内并且在UWB规范频带内具有良好特性的小型薄缝隙天线。

该缝隙天线主要包括导体图案、接地层以及在导体图案和接地层之间***的电介质层，在接地层的大致中央形成缝隙。此外，在导体图案一侧的大致中央设置馈电点，微带线从馈电点延伸到导体图案的中央。基本工作原理主要是从缝隙辐射电磁场。形成为横跨馈电缝隙的电场形成驻波并进行谐振。

根据本发明一个实施例的缝隙天线的主要特征是，在消费设备内用作低频带(3.1至4.9GHz)UWB天线，尤其是，在超短距离用于无线电数据传输。为此，几个设备用于上述基本结构。

图1示出根据本发明一个实施例的缝隙天线的导体图案106侧和接地层102侧的各面结构。图2示出缝隙天线的剖面结构(在金属屏蔽壳安装在缝隙天线上的状态下)。

如图1或2所示，缝隙天线包括：电介质基底100；导体图案106，形成在电介质基底100的一个面101上；以及接地层102，形成在电介质基底100的另一个面上。

例如，电介质基底100由被称为FR4的材料形成，该电介质基底100具有4.2至4.8的相对介电常数ε。

导体图案106是沿电介质基底100的一个表面101的外周形成的铜箔图案。图3示出导体图案106的构成的例子。在导体图案106中形成大量穿过电介质基底100的通孔。填充这些通孔的内部，而且该通孔的内部连接到在电介质基底100的下侧形成的接地层102。以4mm的间隔排列通孔。

形成从外周部分延伸到电介质基底100(或者导体图案106)的大致中央部分的铜箔图案以在电介质基底100的导体图案106侧的表面101上构成微带线104。例如，由宽度为1.2mm的大致直线形式的图案形成该微带线104，将该微带线104布置在将矩形电介质基底100分割为两个相等部分的中央线上。

为了使导体图案106和微带线104互相交叉，用5mm的图案分离部分将微带线104从铜箔图案的两端适当分离。

微带线104的周端位于导体图案106的图案分离部分的大致中央，形成导体图案106的馈电点103。

接地层102是大致在与电介质基底100的导体图案106相对的侧的整个表面上形成的铜箔图。图4示出接地层102的构成的例子。接地层102具有通过以细线方式在接地层102的大致中心对铜箔图进行镗孔(boring)而形成的缝隙105。在该图所示的例子中，缝隙105基本上垂直于在缝隙105的对侧上形成的微带线104的延伸方向。当通过馈电点103对微带线104供电时，从缝隙105辐射电磁场，横跨缝隙105形成电场，该电场产生驻波并进行谐振。

在接地层102中进行镗孔而形成的缝隙105布置成横跨基底的中心线，该中心线通过馈电点103。缝隙105的特定布置，即，优化缝隙105离馈电点103的左侧和右侧长度以及缝隙105的宽度以获得稳定的天线特性是理想的。在该图所示的例子中，缝隙105的宽度为1mm，长度为37.5mm，形成缝隙105使得从接地层102的中央延伸到距离为21mm和16.5mm的位置。

如图1和4所示，在接地层102中镗制的缝隙105上加载多个电阻器107(在该图所示的例子中，是两个电阻器107)。例如，电阻器107中的每一个是100Ω或者更高的电阻值，布置电阻器107中的每一个使得其两端与接地层102相接触。这样加载的电阻器107具有抑制接地层102的反射和产生宽频带特性的效果。稍后对此进行详细说明。

此外，在缝隙105上加载多个电阻器107提供调整阻抗匹配的自由度。例如，在缝隙105的中央附近的适当位置加载多个电阻器107来改善天线特性。

当图1和图2所示的缝隙天线用作设备内置型天线时，需要消除来自设备内的***电路的电磁波的影响和设备周围的反射体的影响，而且需要考虑辐射宽频带的高频分量对***高频电路的影响。在本实施例中，如图2所示，当将缝隙天线包含在消费设备等时，将覆盖导体图案106侧的金属屏蔽壳201安装在缝隙天线上。

图5示出金属屏蔽壳201的上表面和侧面。金属屏蔽壳201是高度为3.2mm、长度为60mm、宽度为20mm的金属壳，沿在电介质基底的表面101的外周上形成的导体图案106成形。图6是安装在缝隙天线的天线基底上的金属屏蔽壳201的纵向剖面侧视图。基底的厚度是0.8mm，金属壳的高度是3.2mm、总高度是4mm。

当将天线包含在诸如数字摄像机、音乐播放器等的小型便携式设备内时，预计在用户手持该设备时进行通信。此外，当小型设备具有无线电通信功能时，将天线之外的电路也包含在该设备内。即使当在天线周围的状况发生变化而且在天线周围存在金属反射体的同时进行通信时，也可以通过安装金属屏蔽壳201来稳定地获得要求的天线特性。

与贴片天线相同，缝隙天线自身是固有地具有百分之几的工作频带的窄带天线。另一方面，根据本发明实施例的缝隙天线是用于UWB的天线，而且是设备内置型的，该天线可以在3.1至4.9GHz的非常宽的频带内工作。这是这样实现的：优化布置在接地层102中形成的缝隙105(缝隙105离馈电点103的左侧和右侧长度以及缝隙105的宽度)，当将缝隙天线包含在设备中时，通过安装覆盖导体图案106侧的金属屏蔽壳201来消除来自设备内的***电路的电磁波的影响和设备周围的反射体的影响。

此外，通过在接地层102中设置的缝隙105上加载的电阻器107使得电阻器107的两端与接地层102相接触，根据本发明实施例的缝隙天线抑制接地层102的反射并且产生宽频带特性。此外，通过在一个缝隙105的中央周围的适当位置加载多个电阻器107来改善天线特性。

当根据本实施例的缝隙天线用作UWB天线时，通过利用与用于发射和接收的耦合器(一对)具有相同构成的天线来保证特性。

图7示出当根据本实施例的缝隙天线用作UWB天线时的特性。将天线之间的距离设定为10mm，进行模拟和实际测量。在图7中，横坐标轴表示频率(GHz)，纵坐标轴表示S参数的分贝值。

利用以下方程定义S参数，其中a₁和a₂表示输入电压，b₁和b₂表示反射电压。

方程1：

$\left(\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{S}_{11}& S_{12}\\ S_{21}& S_{22}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\end{array}\right)$

在上面的方程中，S参数S₁₁表示反射系数，S参数S₂₁表示耦合系数。随着反射系数S₁₁越来越小，实现越来越好的天线匹配。耦合系数S₂₁对应于天线的耦合特性，即，从发射器发射到接收器的信号的幅值特性(衰减因数)。在要求的频带内高而且平坦的耦合系数S₂₁在减小多路(multipath)影响方面是良好的。

在图7中，S_{11_sim}.和S_{21_sim}.表示通过模拟反射系数S₁₁和耦合系数S₂₁获得的数值结果，S₁₁和S₂₁表示实际测量值。从图7可以看出，根据本实施例的UWB天线可以实现通常所需的反射特性，UWB低频带(3.1至4.9GHz)内的反射系数S₁₁是-10dB或者更低。

通常，当在短距离使用天线时，难以获得要求的特性，因为存在含有进行通信的天线的设备所产生的反射和该天线的接地板所产生的反射(如上所述)。另一方面，即使在10mm的短距离，根据本实施例用于UWB的天线也可以充分实现要求的特性。

如图2和图6所示，金属屏蔽壳安装在天线基底上以消除周围电磁波的影响。在这种情况下，金属屏蔽壳也产生反射。在本实施例中，还考虑了该反射的影响，当天线在宽频带内工作时，根据本实施例的缝隙天线具有足够的特性。因此，可以在消费设备内使用根据本实施例的缝隙天线。

由于即使在10mm的短距离仍可以获得足够的特性，所以可以在根据本实施例的UWB天线与包括UWB无线电通信单元的设备之间短距离发射和接收数据。

根据本发明实施例的缝隙天线抑制接地层102的反射，并且通过在缝隙105上加载的多个电阻器107使得电阻器107的两端与接地层102相接触来改善宽频带特性。此外，通过阻抗匹配来改善天线特性。为了与图7相比，图8示出当没有电阻器107的缝隙天线用作UWB天线时的S参数特性。在这种情况下，可以看出，在3.1至4.9GHz的范围内，反射系数不低于-10dB，不能获得要求的特性。

图9示出当将天线之间的距离设定为100mm时，根据本实施例的缝隙天线用作UWB天线的情况下的特性(模拟和实际测量结果)。在图9中，横坐标轴表示频率(GHz)，纵坐标轴表示S参数的分贝值。从图9可以看出，即使当该距离增加到100mm时，根据本实施例的UWB天线也可以实现通常要求的反射特性，UWB低频带(3.1至4.9GHz)内的反射系数S₁₁为-10dB或者更低。

此外，通过在接地层102中设置的缝隙105上加载的电阻器107并使电阻器107的两端与接地层102相接触，本实施例抑制了接地层102的反射并且产生宽频带特性。

图10示出具有在缝隙105上加载的电阻器107的接地层102。在图10中，将接地层的中央设定为x＝0mm的点，左方向定义为正方向，右方向定义为负方向。

图11示出当在缝隙105上x＝0mm的位置加载100Ω的电阻器107时的S参数模拟结果。在这种情况下，在缝隙105上加载一个电阻。通过在馈电部分附近加载电阻器来实现阻抗匹配。获得接近在3.1至4.9GHz的频带内反射系数S₁₁低于-10dB的要求特性的特性。

图12示出当在缝隙105上x＝0mm的位置加载200Ω的电阻器107时的S参数模拟结果。如图12所示，在3.1至4.9GHz的频带内，反射系数S₁₁不低于-10dB。从该结果可以看出，即使当在馈电部分附近加载电阻器107时，除非该电阻器具有适当的电阻值，否则不能获得要求的特性。

此外，在一个缝隙105上加载多个这种电阻器107提供调整阻抗匹配的自由度。例如，在缝隙105的中央附近的适当位置加载多个电阻器107改善了天线特性。

图13示出当在缝隙105上x＝±0.6mm的各位置加载150Ω的电阻器107时的S参数模拟结果。该结果确认，与具有适当电阻值的一个电阻器107相比，在一个缝隙105上加载的具有适当电阻值的两个电阻器107使反射系数S₁₁的值在较宽的频带内低于-10dB。这是因为，适当加载两个电阻器比适当加载一个电阻器更有助于阻抗匹配。因此，可以在宽频带内获得良好的天线特性。

图14示出在缝隙105上x＝±5mm的各位置加载150Ω的电阻器107时的S参数模拟结果。可以看出，当电阻器107这样远离馈电部分103时，实现阻抗匹配的频率范围窄，因此，在3.1至4.9GHz的要求频带内，不能获得好的特性。通过将图13和图14所示的模拟结果进行比较可以看出，当在缝隙105上加载多个电阻器107时，优选在馈电部分103附近加载该多个电阻器107。

图15示出在缝隙105上加载两个电阻器的另一个例子产生的S参数模拟结果。在这种情况下，在缝隙105上x＝-0.6mm的位置加载100Ω的电阻器107，在缝隙105上x＝+2.5mm位置加载150Ω的电阻器107。因此，认为与在对称位置加载两个电阻器107相比，在相对于缝隙105的中央位置(或者馈电点103的位置)的非对称位置适当加载多个具有不同电阻值的电阻器107有助于以更高的自由度保证阻抗匹配。根据这些结果可以看出，当要在缝隙天线的缝隙105上加载电阻器107时，因为特性根据电阻器107的加载位置和电阻值显著变化，所以限制了加载电阻器107的方法；还可以看出，在适当位置加载多个电阻器107在宽频带内获得良好天线特性方面是有效的。

此外，当根据本实施例的缝隙天线用作UWB天线时，通过利用与用于发射和接收的耦合器(一对)具有相同构成的天线来保证特性。

图16示出在将UWB的发射和接收天线之间的距离设定为50mm，将z方向设定为各天线的缝隙105互相面对的方向，发射和接收天线之一沿x方向移动50mm并沿y方向移动50mm的情况下的S参数特性。

图16示出即使当移动发射和接收天线之一时，在规定技术规范的频带(3.1至4.9GHz)内反射特性仍是-10dB或者更低，而且可以保证100Mbps或者更高的大容量通信。此外，尽管在此没有说明，但是已经确认，耦合特性处于允许以500Mbps模式进行发射的水平。还已经确认，即使当天线的朝向或者天线之间的角度发生变化时，仍可以获得类似的天线特性。

在相同构成的天线用作用于发射和接收的耦合器(一对)的情况下，担心当缝隙天线的缝隙105部分不互相对着时的效果。

图17示出当用于发送和接收的缝隙天线的缝隙105部分互相对着时的S参数特性。图18示出当接收侧的缝隙天线的缝隙105部分相对于发射侧的缝隙沿y方向移动-10mm时的S参数特性。

从图17和图18之间的比较可以看出，即使当用于发射和接收的缝隙天线从缝隙天线的缝隙105互相正对着的配置变为缝隙天线的缝隙105互相偏移10mm的配置时，在4GHz处耦合系数(S₂₁)约降低-3dB，可以获得要求的耦合特性。

如上所述，在根据本实施例的缝隙天线中，在馈电时横跨缝隙产生的电场产生驻波并进行谐振，而且产生由横跨缝隙加载的电阻器整形的电场驻波。因此，可以在宽频带内实现阻抗匹配。其结果是，在UWB低频带(3.1至4.9GHz)内，反射特性为-10dB或者更低。因此，根据本实施例的缝隙天线可以用作UWB天线。

根据本实施例的缝隙天线在UWB技术规范频带内具有良好的特性，不受来自含有天线的设备内的***电路的电磁波或者设备周围的反射体的影响，不影响同一设备内的高频电路。此外，即使当根据本实施例的缝隙天线在诸如DAN的超短距离区域内应用于无线电数据通信时，即使在超短距离，缝隙天线仍可以提供UWB天线的良好的反射特性和良好的耦合特性，并且可以避免包括天线的设备的反射和天线的接地板的反射的影响。

以上参考本发明的特定实施例对本发明进行了详细说明。然而，显然，在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以对实施例进行修改和替换。即，以说明性方式公开了本发明，而不能认为本说明书描述的内容是限制性的。为了确定本发明的精神，应考虑权利要求书。

本发明包含与2005年8月23日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2005-241348有关的主题，该专利申请的全部内容在此引用作为参考。

Claims (9)

1.一种缝隙天线，包括：

电介质基底；

导体图案，其形成在所述电介质基底的第一面上；

接地层，其形成在所述电介质基底的第二面上；

馈电点，其布置在所述导体图案的一侧的大致中央处；

微带线，其从所述馈电点延伸到所述导体图案的大致中央处；以及

缝隙，其形成在所述接地层中，在所述缝隙横跨所述电介质基底的中心线的位置具有预定宽度，所述中心线穿过所述馈电点。

2.根据权利要求1所述的缝隙天线，其特征在于，还包括：金属屏蔽壳，其沿所述导体图案安装。

3.一种缝隙天线，包括：

电介质基底；

导体图案，其形成在所述电介质基底的第一面上；

接地层，其形成在所述电介质基底的第二面上；

馈电点，其布置在所述导体图案的一侧的大致中央处；

微带线，其从所述馈电点延伸到所述导体图案的大致中央处；

缝隙，其形成在所述接地层的大致中央处；以及

金属屏蔽壳，其沿所述导体图案安装。

4.根据权利要求1或2所述的缝隙天线，其特征在于，还包括：电阻器，其加载在所述缝隙上，使得所述电阻器的两端接触所述接地层。

5.根据权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于，在所述缝隙的中央附近的适当位置处加载一个或多个电阻器。

6.根据权利要求4所述的缝隙天线，其特征在于，在相对于所述缝隙的中央不对称的位置处加载具有不同电阻值的多个电阻器。

7.一种超宽带通信设备，其使用根据权利要求1或3所述的缝隙天线。

8.一种信息设备，其含有使用根据权利要求2或3所述的缝隙天线的超宽带通信设备。

9.一种超宽带通信***，其在发射器和接收器中的每一个中使用根据权利要求1或3所述的缝隙天线作为耦合器。

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