專利名稱：芯片天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于如移動通訊設備、個人計算機及類似物的電子設備上以完成無線通訊的芯片天線。
背景技術：
在便攜式終端中，如蜂窩式電話，設備的數(shù)量在持續(xù)地上升，每個終端除了用于電話通訊目的的普通的鞭狀天線或內(nèi)置天線外，裝備有用于完成與其他電子設備無線通訊的芯片天線。
可攜式移動電子設備如筆記本式電腦的數(shù)量也在增長，這種設備能夠完成與數(shù)量增長的那些被裝備芯片天線的電子設備的無線數(shù)據(jù)通訊。
此外，由于在近年來減小尺寸和節(jié)能特征是對便攜式終端和筆記本式電腦的基本要求，而強烈要求芯片天線的小型化。由于近來的通訊服務多樣化，產(chǎn)生了多個標準，因為芯片天線需要適于用于依照多個標準的通訊，因此還期望芯片天線能夠完成不同波段的頻率的發(fā)射和接收。
作為上述芯片天線的一個例子，有一種芯片天線包括設置在棱柱(prismal)形狀的絕緣基板上的螺旋狀的導體和在基板兩端的終端，其中一個終端用于功率功率接入連接(參考例如日本專利公開2001-326522)。圖44是描述現(xiàn)有技術芯片天線的透視圖?；?03由棱柱形狀的絕緣材料如例如陶瓷構(gòu)成，而功率被供應到設置在基板103兩相對端的終端101、102的其中之一。螺旋狀導體104通過卷繞銅線或類似物，或者通過修除鍍在基板103上的導電層形成。因為可以做得很小，這種芯片天線能容易地被安裝到便攜式終端及類似物中。
還有另一種類型的天線，一個單個的該天線單獨地能夠發(fā)射和接收多個頻率的信號(參考例如日本專利公開2002-33616)。由于能用單個天線發(fā)射和接收多個頻率的無線電波，對于便攜式終端，使用這種天線使其不必要具有多個天線。
然而，在2001-326522公開的芯片天線只能發(fā)射和接收一個單獨頻率的無線電波，雖然它們的尺寸很小。
另一方面，雖然在公開2002-33616中公開的芯片天線能夠發(fā)射和接收多個頻率的無線電波，但因為結(jié)構(gòu)復雜要求許多組件和饋電元件而具有比較大的構(gòu)架并且不適合減小尺寸。當考慮到尤其是實際安裝的工序時，顯然減小尺寸是相當困難的。特別是，芯片天線對便攜式終端、筆記本電腦及類似物需要適合于減小尺寸、低斷面和節(jié)能。
另外，由于在這些年減小尺寸和節(jié)能特征對蜂窩式電話和筆記本電腦來說是基本的，因而想要使天線裝置小型化。同時隨著發(fā)射能力的提高，也希望天線能夠在較寬的頻率波段上工作。此外，對如OFDM(正交頻分復用)的多進程(multi-career)方法在可操作帶寬的進一步增長是必要的。通過增加導體到芯片天線的頂端部來形成電容，可能制造出能在較寬波段工作的小而重量輕的芯片天線(參考例如日本專利公開H10-242731)。
圖45是設置有導體的現(xiàn)有技術芯片天線的透視圖，該導體在天線的尖端部形成電容。電容板105作為螺旋狀導體104的負載電容，并使芯片天線的輸入阻抗的頻率響應變平，而使得頻率帶寬變寬。如在日本專利公開2002-124812和H10-247806中所示，冠形導體的使用是常識。
然而，在H10-242731所示的芯片天線的結(jié)構(gòu)中，形成電容的導體需要附在天線的尖端部。這引起一個問題即，尤其在安裝時，由于需要增多數(shù)量的組成元件而使得結(jié)構(gòu)復雜并較大，天線變得太大。這也增加了制造工序的數(shù)量，并且使其難以以低成本制造。因為，尤其對于便攜式終端和筆記本電腦來說，小且節(jié)能是絕對必要的，因此希望芯片天線小型化。然而，附在任何一個桿形天線或圖案天線的尖端部的冠形導體是一個問題，因為整個天線裝置變得太大了。尤其是對蜂窩式電話和筆記本型電腦，由于它們需要做得更小更薄直至它們的極限，因而非常不希望使用在尺寸上這樣大的天線裝置。
還有一個問題，即當天線裝置如桿形天線和圖案天線，其在尖端部載有一個冠形天線，被安裝到主電路板時，或者選擇冠形天線形狀的靈活性程度下降，或者如果給冠形天線的形狀更多的靈活性的話，需要用于安裝天線裝置的面積增加。此外，需要解決另一個問題，如由于天線相對于主電路板的位置導致的增益損失。
天線裝置是內(nèi)置到筆記本型電腦、便攜式終端及類似物中的。在日本專利公開2003-163521、H10-200438、H11-4117等等中公開了一些例子。當天線裝置將被安裝到電子設備中時，安裝的位置根據(jù)該儀器的說明書確定。如果使便攜式終端或類似物，安裝位置通常是儀器的頂端。
然而，另一個問題是天線裝置需要在電路板上大的安裝面積，這要求電路板具有對該程度的額外長度。當電路板被做得更大，便攜式終端的殼體也需要額外的長度來容納它，由此難以減小便攜式終端的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種芯片天線，其包括設置在基板上的螺旋狀導體，設置在基板上的一對終端，其中該多個螺旋狀導體中的一個螺旋狀導體電連接到一個終端，而另有一個螺旋狀導體電連接到另一終端。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的芯片天線的透視圖；圖2是示出具有一個螺旋狀導體的芯片天線的等效電路的圖示；圖3A是示出具有僅僅一個形成在基板1上的螺旋狀導體7的芯片天線的等效電路的圖示；圖3B是示出具有兩個形成在基板1上的螺旋狀導體7、8的另一個芯片天線的等效電路的圖示；圖3C是示出具有三個形成在基板1上的螺旋狀導體7、8、9的又一個芯片天線的等效電路的圖示；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的一個芯片天線的透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一個芯片天線的透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的又一個芯片天線的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的再一個芯片天線的透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖9A是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的又一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖9B是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的再一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；
圖10A、10B及10C是分別示出在圖8、圖9A及圖9B示出的芯片天線的等效電路的圖示；圖11是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的另一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的又一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的再一結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的芯片天線的正視圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的芯片天線的剖視圖；。
圖20A、20B及20C是根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的芯片天線的剖視圖；圖21是示出加工根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的螺旋狀導體的方法的示意圖；圖22是示出根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的芯片天線的VSWR的圖表；圖23是示出根據(jù)本發(fā)明第一示范性實施例的芯片天線的方向性的一對圖示；圖24是根據(jù)本發(fā)明第二示范性實施例的一個芯片天線的透視圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明第二示范性實施例的另一個芯片天線的透視圖；圖26A是根據(jù)本發(fā)明第二示范性實施例的又一個芯片天線的透視圖；圖26B是根據(jù)本發(fā)明第二示范性實施例的再一個芯片天線的透視圖；圖27是示出在本發(fā)明第二示范性實施例中的頻率響應曲線的一對圖表；圖28是示出在本發(fā)明第二示范性實施例中的實驗結(jié)果的一對圖表表示；圖29是示出本發(fā)明第二示范性實施例的一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖30是示出本發(fā)明第二示范性實施例的另一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖31是示出本發(fā)明第三示范性實施例的一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖32是示出本發(fā)明第三示范性實施例的另一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；
圖33是示出本發(fā)明第三示范性實施例的另一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖34是示出本發(fā)明第三示范性實施例的又一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖35是示出本發(fā)明第三示范性實施例的再一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖36A是示出為實驗使用的安裝在一個單獨的電路板上的傳統(tǒng)芯片天線的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖36B是示出安裝在一個單獨的電路板上的傳統(tǒng)芯片天線的VSWR的實驗結(jié)果的圖示；圖36C是安裝在一個單獨的電路板上的傳統(tǒng)芯片天線的增益特性的實驗結(jié)果的圖示；圖37A是示出在本發(fā)明第三示范性實施例中的用于實驗的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖37B是示出根據(jù)本發(fā)明第三示范性實施例的VSWR的實驗結(jié)果的圖表；圖37C是示出根據(jù)本發(fā)明第三示范性實施例的增益特性的實驗結(jié)果的圖示；圖38A是示出根據(jù)本發(fā)明第三示范性實施例的蜂窩式電話的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖38B是示出在本發(fā)明第三示范性實施例中的SAR數(shù)據(jù)的確認的圖示；圖39是根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的便攜式終端的示意圖；圖40是示出根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的便攜式終端的操作過程的方塊圖；圖41是根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的筆記本型電腦的透視圖；圖42是示出根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的筆記本型電腦的操作過程的方塊圖；圖43是示出根據(jù)本發(fā)明第五示范性實施例的制造過程的流程圖；圖44是現(xiàn)有技術芯片天線的透視圖；及圖45是現(xiàn)有技術另一芯片天線的透視圖。
具體實施例方式
以下，參考附圖提供對本發(fā)明示范性實施例的描述。
第一示范性實施例圖1是示出根據(jù)第一示范性實施例的芯片天線的透視圖。
基板1通過使用壓制成型、擠壓成型及類似方法由如氧化鋁或陶瓷的絕緣材料或介電材料形成，主要成分為氧化鋁。其他適于作為基板1的組分的材料包括陶瓷材料，如鎂橄欖石、鎂鈦酸基、鈣鈦酸基、錫氧化鋯鈦酸基、鋇鈦酸基及鉛鈣鈦酸基材料，以及樹脂材料如環(huán)氧樹脂。考慮到強度、絕緣性質(zhì)及加工的容易性，在第一示范性實施例中使用氧化鋁或者具有以氧化鋁為主要成分的陶瓷?；?在其整個外表面還設置有導電膜，該導電膜包括由導電材料如銅、銀、金、鎳及類似材料組成的一層或多層。
基板1的所有邊都被倒角。提供倒角可以防止基板1破裂，防止導電膜缺乏厚度及防止導體損壞。
端部2、3形成在基板1的兩端?；?可具有與端部2、3相同尺寸的截面，或其可以是階降的(stepped down)使得中間部分具有比端部2、3更小的截面面積。提供階降部分允許基板1在被安裝到電路板時保持其外周與電路板表面有一個間隔，而防止其性質(zhì)變差。階降部分可以僅僅形成在基板1外周表面的一部分上，或是整個表面。當階降部分是形成在基板1的整個表面時，在安裝基板1時不需要特別注意是基板1的哪一側(cè)面對電路板，由此減少了安裝的成本。
基板1的端部2、3分別設置了終端5和6，該終端包括希望由至少電鍍、氣相沉積、濺鍍、銀漿涂覆后接燒制(firing)其中之一及類似方法形成的導電薄膜。一個終端5或6作為功率接入點，并連接到饋電部。終端5或6的另一個連接到一個與其他電路分離的開放焊點或類似物，以保證安裝的強度及完成電磁波的發(fā)射。在第一示范性實施例中，雖然基板1在其兩端都設置了終端5和6，它只需要一個終端即終端5或6之一作為功率接入點。如上所述，一個終端連接到饋電部功率接入而讓另一個終端為開放的，允許基板1作為天線發(fā)射和接收信號。
此外，雖然終端5和6設置在整個側(cè)表面，及也以完全覆蓋的方式設置在端部2和3的端面，它們可以設置在四個側(cè)面中的僅一個側(cè)面。可選的，終端可以設置在端部2和3的所有四個側(cè)面上。
螺旋狀導體7、8和9形成在基板1的表面，而不是端部2和3的表面。在螺旋狀導體7、8和9中的螺旋形縫隙形成在基板1的整個外圍。螺旋狀導體7的一端電連接到終端5，螺旋狀導體9的一端電連接到終端6。螺旋狀導體8安放在螺旋狀導體7和9之間使得其不與7和9任何一個電連接。即，單個螺旋狀導體7、8和9相互之間無電學連續(xù)性。換句話說，定位在螺旋狀導體7和8之間的一個螺旋形縫隙4為連續(xù)形態(tài)而割開在基板1表面的導電膜，如圖1所示，由此隔斷了在螺旋狀導體7和8之間的電學連續(xù)性。另一個在螺旋狀導體8和9之間的螺旋形縫隙4也是連續(xù)的形式而以相似的方式割開導電膜。因而螺旋狀導體8和9是電學分離的。
在這種結(jié)構(gòu)中，雖然沒有被電學連接，螺旋狀導體7和8是相互電容耦合的。螺旋狀導體8和9也是電容耦合的。
首先提供對具有一個螺旋狀導體的芯片天線的操作的描述。
圖2是示出具有一個螺旋狀導體的芯片天線的等效電路的圖示。給定一些諧振條件，諧振頻率可由下面的方程1表達ω0=1/L·C]]>(方程1)從方程1中可知，當具有電感成分和電容成分時，天線具有發(fā)射和接收特定頻率的電磁波的功能。電感成分和電容成分的值決定能夠被發(fā)射和接收的電磁波的頻率。換句話說，螺旋狀導體的電感成分和基板的電容成分決定諧振頻率ω0。這個原理將解釋芯片天線的多重諧振的操作。
圖3A是示出具有僅僅一個形成在基板1上的螺旋狀導體7的芯片天線的等效電路的圖示，圖3B是示出具有兩個形成在基板1上的螺旋狀導體7、8的另一個芯片天線的等效電路的圖示，圖3C是示出具有三個形成在基板1上的螺旋狀導體7、8、9的又一個芯片天線的等效電路的圖示。圖示示出其中終端5被用作功率接入點的例子。圖3C的等效電路表述圖1中所示的芯片天線。如圖3C所示，電容C1形成在螺旋狀導體7和8之間，電容C2形成在螺旋狀導體8和9之間。此外，螺旋狀導體7具有電感元件L1，螺旋狀導體8具有電感元件L2，螺旋狀導體9具有電感元件L3。
這里，當假定C1和C2都在孤立的狀態(tài)，發(fā)射和接收頻率由L1和C1確定的諧振頻率給出。另一方面，如果僅C2假定為在孤立狀態(tài)，發(fā)射和接收頻率由L1、L2和連在其間的C1確定的另一諧振頻率給出。此外，如果C1和C2都假定為不在孤立狀態(tài)，發(fā)射和接收頻率由L1、L2、L3和與其連接的C1和C2確定的另一諧振頻率給出。簡而言之，由于在圖1中示出的芯片天線在一個單個芯片元件中包括三個螺旋狀導體，因而它能夠?qū)崿F(xiàn)三個不同的諧振。
這個三重諧振的芯片天線能夠發(fā)射和接收想要的頻率的信號，如接近800MHz(例如用于電話通訊頻率)、接近1.5GHz(例如用于GPS的頻率)和接近2.4GHz(例如用于高速無線數(shù)據(jù)通訊的頻率)。
在800MHz的波段上發(fā)射和接收的實現(xiàn)是通過使用芯片天線作為相比而言較長的天線，其中如圖3C所示，單獨的螺旋狀導體7、8和9與電容C1和C2為電容耦合。在1.5GHz的波段上發(fā)射和接收的實現(xiàn)是通過這樣使用天線，即螺旋狀導體7和8與電容C1為電容耦合，同時電容C2理論上被看作在孤立狀態(tài)。在2.4GHz的波段上發(fā)射和接收的實現(xiàn)是通過這樣使用天線，即天線具有螺旋狀導體7，同時電容C1和C2理論上被看作在孤立狀態(tài)。
除了以上所述，其他的組合也被認為可達到用作發(fā)射和接收三重諧振芯片天線的頻率，包括(1)如接近800MHz(例如用于電話通訊頻率)、接近1.5GHz(例如用于GPS的頻率)和接近1.8GHz(例如用于在與800MHz不同的波段的電話通訊頻率)；和2.4GHz(例如用于高速無線數(shù)據(jù)通訊的頻率)。
(2)如接近800MHz(例如用于電話通訊頻率)、接近1.8GHz(例如用于在與800MHz不同的波段的電話通訊頻率)；和接近2.4GHz(例如用于高速無線數(shù)據(jù)通訊的頻率)。及(3)如接近900MHz(例如用于通過GPS通訊的頻率)、接近1.8GHz(例如用于通過DCS-1800系統(tǒng)的電話通訊頻率)；和接近1.9GHz(例如用于通過GSM-1900系統(tǒng)的電話通訊頻率)。
在圖1中，雖然實施例包括三個螺旋狀導體來獲得三重諧振的芯片天線，在雙重諧振的情況下具有兩個螺旋狀導體的天線是合適的，并且如果想要四個和更多的諧振，則四個和更多螺旋狀導體是合適的。然而，如果許多螺旋狀導體串聯(lián)的話，天線在尺寸上變得太長。因而為雙重到五重諧振提供二到五個螺旋狀導體是合適的，但本發(fā)明并不限于上面的例子。
圖4、5、6和7是根據(jù)第一示范性實施例的芯片天線的透視圖，它們示出用于圖1的芯片天線的不同的結(jié)構(gòu)。
在圖4中示出的芯片天線具有平表面結(jié)構(gòu)，其中基板1不設置階降部分。這相當簡化了基板1的結(jié)構(gòu)，使得相當程度上提高了生產(chǎn)率。
雖然在圖1和圖4中示出的芯片天線由具有方形截面的棱柱基板構(gòu)成，可以替換它們?yōu)槎嘟切卫庵缛抢庵⑽褰抢庵鹊取?br> 如圖5中所示，基板1和端部2和3也可以由具有圓形截面的圓柱構(gòu)成。，這個形狀在安裝過程中可能較麻煩，例如比起在圖1和圖4中的結(jié)構(gòu)，它在電路板上會滾動。然而，由于從基板1兩端階降下來的外周部分具有圓形截面，在通過激光和磨削磨削加工形成螺旋狀導體7、8和9的過程中，通過轉(zhuǎn)動它可非常精確地形成螺旋形導體。
可選的，基板1和端部2和3可以形成為平表面結(jié)構(gòu)而沒有階降部分，如在圖6中所示。
此外，基板1可被構(gòu)建為介于圖1和圖5中那些之間的組合結(jié)構(gòu)，如圖7所示，其中端部2和3是方形截面，而從端部2和3階降下來的中央部分形成為圓形截面。因為端部2和3的多邊形截面，這種結(jié)構(gòu)防止安裝時天線滾動。此外由于它在螺旋狀導體形成處的部分具有圓形截面，該結(jié)構(gòu)允許通過激光和磨削加工螺旋狀導體同時轉(zhuǎn)動基板1而形成非常精確的螺旋狀導體。芯片天線具有螺旋形縫隙4。
下面提供具有螺旋狀導體相互之間導電連接結(jié)構(gòu)的芯片天線的描述。
圖8，圖9A和圖9B示出根據(jù)第一示范性實施例的不同結(jié)構(gòu)的芯片天線的透視圖。芯片天線20具有為非螺旋形的部分15、16和17的任意。不像圖1中示出的芯片天線，那些芯片天線設置相互電連接的螺旋狀導體7、8和9。非螺旋部分15、16和17是不形成螺旋的區(qū)域，并且它們不設置螺旋形縫隙7b、8b和9b。使用與圖1中相同的附圖標記指定類似的元件。用于基板1的材料與參考圖1的描述中的相同，如陶瓷和樹脂材料。
基板1和端部2和3具有長方形的形狀即在橫向上有比垂直方向上更長的尺寸是合適的。這樣的原因是當基板1具有特定程度的長度時，保證元件主體的強度。同樣理由可應用到圖1中的螺旋狀導體為非導電的情形。
圖9B示出制成長方形形狀的芯片天線的透視圖，其具有元件主體有強度的優(yōu)點，尤其當安裝芯片天線時，以及安裝后提高耐久性的優(yōu)點。
圖8示出具有其中形成有三個螺旋狀導體的芯片天線的例子，圖9A和圖9B示出具有兩個螺旋狀導體的例子。
圖10A、圖10B和圖10C是示出在圖8、圖9A和圖9B中所示的芯片天線的等效電路的圖示。螺旋狀導體7、8和9分別具有標示為L1、L2和L3的電感元件，非螺旋形部分15、16和17具有電容成分，且它們串聯(lián)起來。圖10C示出像在圖8所示的芯片天線20情形中的具有三個每個由螺旋狀導體和非螺旋形部分構(gòu)成的部分的例子，圖10B示出像在圖9A和9B中所示的芯片天線一樣的具有兩個每個由螺旋狀導體和非螺旋形部分構(gòu)成的部分的例子。在圖8中示出的芯片天線具有三重諧振模式，包括由L1和C1決定的諧振頻率、由L1、L2、C1和C2決定的另一個諧振頻率，以及由L1、L2、L3、C1、C2和C3決定的另一個諧振頻率。另一方面，在圖9A和圖9B顯示的芯片天線具有雙重諧振模式，包括由L1和L2決定的諧振頻率以及由L1、L2、C1和C2決定的另一個諧振頻率。
這可提供作為一個單獨元件的芯片天線，其仍對例如900MHz(例如用于通過GPS通訊的頻率)、1.8GHz(例如用于通過DCS-1800系統(tǒng)的通訊頻率)；和1.9GHz(例如用于通過PCS通訊的頻率)是適配的。當然，芯片天線可以被設計為只對這些諧振頻率中的兩個或四個或更多是適配的。這一點通過提供四個其每個由螺旋狀導體和非螺旋形部分構(gòu)成來實現(xiàn)。
該天線能夠發(fā)射和接收的最大頻率由電感元件L1和電容元件C1決定，電感成分與繞的圈數(shù)(即螺旋的圈數(shù))成比例，而頻率與電感成分的平方根成反比。因此發(fā)射和接收頻率可通過減少圈數(shù)來提高。因此，要發(fā)射和接收的電磁波的頻率可通過減少連接到在電源接收側(cè)的終端5的螺旋狀導體7的圈數(shù)來相當大地提高。
圖11到圖17是示出根據(jù)第一示范性實施例的其他結(jié)構(gòu)芯片天線的透視圖。這些芯片天線具有與圖8、圖9A和圖9B中所示的那些不同的結(jié)構(gòu)。
圖11示出形成為平表面結(jié)構(gòu)，不具有階降部分的芯片天線。在圖8、圖9A和圖9B中所示的芯片天線20具有在基板1的整個外周上的階降結(jié)構(gòu)，使得端部2和3向外延伸以提高可安裝性。然而，另一方面，平表面結(jié)構(gòu)能明顯簡化基板1的結(jié)構(gòu)并相當大的提高生產(chǎn)率。
圖12示出具有形成為圓柱體的基板1及端部2和3的芯片天線20。當形狀為圓柱形，芯片天線20在安裝過程中有出故障的可能性，例如比起棱柱結(jié)構(gòu)其會在電路板上滾動。然而由于芯片天線20具有圓形橫截面，它具有提高用激光束及類似物在基板上1的修除工序的效率和精確度的優(yōu)點，使得提高形成在螺旋狀導體中的螺旋形縫隙的準確度。
在圖13中示出的芯片天線20在圓柱形基板1的兩端設置有圓柱形端部2和3，其中基板1是階降的使得端部2和3的外周從基板1向外延伸。在圖14中所示的另一個芯片天線20在圓柱形基板1的兩端設置有棱柱形的端部2和3。這些結(jié)構(gòu)可提供優(yōu)點即端部2和3的多邊形截面防止天線在安裝時滾動，而當通過激光束或磨削加工形成時，在基板1中央部分的圓形截面實現(xiàn)非常精確的螺旋狀導體。
在圖15、16和17中所示的芯片天線20具有這樣的結(jié)構(gòu)即非螺旋部分的一部分具有大的外部尺度。
這些天線的每一個都在非螺旋部分15的一部分處設置有具有大的外部尺度的突出部18。突出部18具有和端部2和3相同尺寸的外部形狀。由于非螺旋部分15和16具有電容成分，它們的電容可通過像突出部18那樣擴大它們的外部面積來增大。大的電容成分能增加芯片天線的負載電容，由此使帶寬變寬。在安裝其到電路板時，除了端部2和3，通過用焊錫或類似物將突出部18連接到導體區(qū)域，因此這些結(jié)構(gòu)還具有提高安裝強度的優(yōu)點。
圖16和17示出不同形狀的突出部18的例子。
在圖16中示出的突出部18具有側(cè)向延伸的外部形狀，使得電容增大而進一步使帶寬變寬。由于這種結(jié)構(gòu)提供突出部18大的底表面，當其安裝到電路板時增加了被焊接的面積，而進一步提高了安裝強度。終端2和3可被形成為和突出部18同樣的尺寸，或者它們可具有不同的尺寸。當端部2和3的底面安排為與突出部18的相平齊時，可更容易將天線安裝到電路板上。
在圖17的例子中，突出部18和端部3都是U形以增大表面積和它們的電容成分。這更加增大它們的電容，而使頻率帶寬變寬。這也能減少芯片天線20的長度同時保持足夠的電容成分的量。
作為U形的替選方案，突出部18和端部3可以形成為梳齒形以進一步增大它們的表面積和電容成分。
現(xiàn)在參考圖18、19和20，給出下一種，芯片天線設置有保護膜的情形的描述。這種結(jié)構(gòu)適配于在圖1中所示的其中螺旋狀導體相互之間非電連接的任何芯片天線等等，及在圖8中所示的其中螺旋狀導體是相互電連接的那些芯片天線等等。
圖18、19和20是根據(jù)第一示范性實施例的每個覆蓋有一個保護膜的芯片天線的正視圖和剖視圖。芯片天線包括保護膜21、管形保護膜22、電沉積保護膜24和導電膜23中任何一種。
圖18示出保護膜21設置在螺旋狀導體7、8和9上的結(jié)構(gòu)。保護膜21改善了天氣抵抗能力，并防止由于螺旋狀導體和電路板上其他電子元件物理接觸而致的性質(zhì)變差。保護膜21需要設置為覆蓋至少螺旋狀導體7、8和9。對保護膜21使用任何樹脂材料如環(huán)氧樹脂是合適的?；蛘?，硅橡膠及類似物也適于用于此目的。此外希望的是用于保護膜21的材料盡可能具有低的介電常數(shù)。這是因為當被包上時，保護膜21的材料易于流入縫隙，從而如果具有高的介電常數(shù)的話，可能移動天線的諧振點。因此希望有低的介電常數(shù)。
然而，當螺旋狀導體7、8和9的結(jié)構(gòu)和其之間的未連接部分的尺度被預先設計，考慮了保護膜21的介電常數(shù)或類似特性，能夠獲得想要的天線特性。
保護膜21形成在基板1的階降部分內(nèi)也是合適的，這使得它的表面在與端部2和3的表面相平或更低的水平上。以這種方式形成的保護膜21不會引起當芯片天線被安裝時終端5和6的任何表面與電路板之間的接觸不良。
保護膜21可通過涂覆或包裹糊狀形態(tài)的樹脂材料或類似物形成。
圖19示出通過使用像管狀的保護膜22形成的保護膜。
使用像管狀的保護膜22可有效地保護螺旋狀導體而不改變它們的特性。即，像管狀的保護膜22以覆蓋各個螺旋狀導體7、8和9的方式設置在基板1上，使得在形成保護膜的過程中沒有其他材料能流入到螺旋狀導體之間的縫隙和空間中。因此像管狀的保護膜22不太可能改變特性。對像管狀的保護膜22，選擇由具有熱縮特性的可塑樹脂制成的那些是適當?shù)摹Ｏ窆軤畹谋Ｗo膜22被放置為環(huán)覆基板1并受到會收縮該管的一個加熱工序。這可以牢固地在基板1上的地方固定像管狀的保護膜22。
圖20A、圖20B和圖20C示出作為保護膜的另一種形式，電沉積保護膜24設置在由螺旋狀導體螺旋狀形成的導電膜23上的例子。不像如保護膜21和像管狀的保護膜22的由樹脂材料制成的保護膜，對這種電沉積保護膜24使用金屬材料是適當?shù)摹?br> 電沉積保護膜24與在圖18和圖19中示出的情況不同，它只保護留在螺旋狀導體上的形成為螺旋狀的導電膜。換句話說，它不覆蓋螺旋形縫隙4，而僅覆蓋形成在螺旋形部分上的導電膜23。電沉積保護膜24由在天氣抵抗能力上更優(yōu)的金屬材料構(gòu)成，更特定地，其由至少從如金、鉑、鈀、銀、鎢、鈦和鎳一組材料中選出的一種金屬或從上述組選出的一種材料，和另外一種未列入在上述材料組中的元素組成的一種合金制成。考慮到成本和天氣抵抗能力特性，尤其優(yōu)選使用金或金合金。電沉積保護膜24通過如電鍍、濺鍍和氣相沉積的方法形成。
在圖20B和圖20C中示出的結(jié)構(gòu)作為電沉積保護膜24的形狀被認為是可采用的。換句話說，在圖20B中示出的結(jié)構(gòu)幾乎完全以電沉積保護膜24覆蓋導電膜23的整個表面，由此可靠地保護導電膜23。在圖20C中示出的另一種結(jié)構(gòu)僅以電沉積保護膜24覆蓋導電膜23的外表面，留下了形成為螺旋狀的導電膜23的側(cè)面。雖然這種結(jié)構(gòu)比起圖20B中的給出一定程度的低水平的天氣抵抗能力，但由于暴露的表面相應于導電膜23的厚度是相當小的，它對其目的來說仍然是實用的。
可通過先在一部分或整個基板1的表面上形成導電膜23、其次修除出螺旋形縫隙4、其后通過電沉積或類似方法形成保護膜24來構(gòu)建在圖20B中示出的結(jié)構(gòu)。
可通過先在一部分或整個基板1的表面上形成導電膜23、在導電膜23頂部形成保護膜24、其后修除出螺旋形縫隙4來構(gòu)建在圖20C中示出的結(jié)構(gòu)。這一過程僅在導電膜23的外表面產(chǎn)生電沉積保護膜24。
電沉積保護膜24厚度在0.05微米和7微米之間(更優(yōu)選地，在0.1微米和5微米之間)是適當?shù)摹Ｈ绻ず裥∮?.05微米，它就不提供足夠的天氣抵抗能力。如果膜厚大于7微米，在相鄰螺旋狀導電膜23之間的短路的可能性就會增加，并引起成本增加的問題，盡管在天氣抵抗能力特性上它有不很明顯的改善。
作為天線為保證穩(wěn)定的特性而不劣化，電沉積保護膜24保持低電阻是適當?shù)??？紤]到這一點，使用金、金合金、鉑、鉑合金、鈀及鈀合金(即鉑族金屬及鉑族合金)之一是適當?shù)摹?br> 此外，一些如鎢、鈦及鎳的金屬在其表面形成氧化物，而且氧化層的形成提供穩(wěn)定的天氣抵抗能力。雖然這些金屬可能在長時間的使用后在天線的特性中逐漸產(chǎn)生的小的變化，依賴于使用中的具體情況，合適的場合它們對天線也是有用的。為解決上面的問題，在電沉積保護膜24的表面上預先形成氧化層以在制造的時候調(diào)整其特性，由此防止特性在使用后劣化。
以上面的方式形成的保護膜使其可能為天線避免如在安裝和使用期間發(fā)生的損壞和特性改變的問題。
接下來描述螺旋狀導體7、8和9的形成。
圖21是描述根據(jù)第一示范性實施例形成螺旋狀導體的方法的圖示。此處的方法示出轉(zhuǎn)動支架30、馬達31、激光輻射器32、導電膜覆蓋的基板33和修除出的縫隙34。
在這個例子中，導電膜覆蓋的基板33的準備是通過將由如銅、銀、金和鎳的導電材料構(gòu)成的一層或多層導電膜形成到基板1的整個表面，以及如在圖21中示出的裝置用于激光加工過程。在圖21中，導電膜覆蓋的基板33設定在轉(zhuǎn)動支架并被馬達轉(zhuǎn)動，而螺旋形修除出的縫隙34然后通過從激光輻射器32輻射激光到導電膜覆蓋的基板33同時在一個方向上移動激光輻射器32和轉(zhuǎn)動支架30至少其中之一而被切出來。在這個過程中導電膜被從縫隙34完全的剝除，當修除后的縫隙形成后留下螺旋形導電膜。這里留下的螺旋形導電膜用作螺旋形導體7、8和9。
當制造像圖1中所示的那個一樣的具有不連續(xù)型螺旋狀導體的芯片天線時，在螺旋狀導體7和8之間的不連接部分是通過中斷激光輻射器32相對導電膜覆蓋的基板33的相對變向移動而修除出圍繞基板33的環(huán)形縫隙來形成?；蛘?，該縫隙的形成可以是通過減慢在激光輻射器32和導電膜覆蓋的基板33之間的相對移動到這樣的程度使得激光輻射的兩個區(qū)域重疊(即相鄰的縫隙以重疊的方式形成)。
如在圖8中所示那個的另一種類型的具有多個電連接螺旋狀導體的芯片天線可以通過在用激光輻射形成第一螺旋形導體后暫時中止激光輻射并移動導電膜覆蓋的基板33，再重新開始激光輻射以在移動后的位置形成下一個螺旋形導體來形成。這種方法在鄰接的導體之間制成非螺旋部分。
在上面示范性的實施例中，雖然示出了作為形成單個的螺旋狀導體的方法的激光輻射，其他修除手段如砂輪加工也是有用的。
在上述方法中，由于導電膜是形成在整個基板1上，導電膜也覆蓋端部2和3的表面。導電膜覆蓋端部2和3的部分可因此被用作終端5和6。可選的，在端部2和3上的導電膜可以還被由例如鎳做的抗腐蝕膜(焊接侵蝕防止膜)和由錫或由錫混合其他金屬(不包括鉛)的合金組成的無鉛焊料做的粘結(jié)膜中的至少一個覆蓋以形成終端5和6。或者單獨的螺旋狀導體可以從僅形成在基板1的中央部分4上的導電膜上制成，而另一組導電膜通過涂覆和燒制在端部23上的導電漿如銀漿而形成。通過連接導電膜的兩端和導體的相應各側(cè)，這些燒制過的導體可以用作終端5和6。燒制過的導體也可以進一步被任何上面描述的抗腐蝕膜和粘結(jié)膜所覆蓋。
作為另一個例子，螺旋狀導體7、8和9可通過卷繞導電材料的細線來構(gòu)建。當這種情形，通過使用粘合劑或通過樹脂模制的方法固定細線到基板1?；蛘?，基板1可設置有多個孤立的導電膜，而形成為細線的螺旋狀導體7的一端被連接到終端5，另一端被連接到這些孤立的導電膜的第一個，螺旋狀導體8的一端連到與第一個隔離的第二個導電膜，另一端到與任何上述導電膜都隔離的第三個導電膜，螺旋狀導體9的一端連到與任何上述導電膜都隔離的第四個導電膜，另一端到終端6。經(jīng)由通過熱壓粘結(jié)、超聲波焊接及不使用粘結(jié)材料的類似方法將螺旋狀導體的導線端粘結(jié)到導電膜，這個結(jié)構(gòu)具有易于將單獨的螺旋狀導體固定到基板1上的優(yōu)點。
單個的螺旋狀導體的厚度、長度等可從根據(jù)使用裝置的特性的適當?shù)膶嶒灥慕Y(jié)果中獲得。在單個螺旋狀導體中的用于不連接部分的間隔尺度也可從適當?shù)膶嶒灱邦愃浦蝎@得。
假定螺旋狀導體在厚度上是5到20微米，而基板1尺度為直徑7毫米，長度23毫米，例如，螺旋狀導體7、8和9圍繞基板1分別需要電極長度15-20、20-30及50-60毫米。在螺旋狀導體7和8之間需要的最小間隔和在螺旋狀導體8和9之間的另一個最小間隔分別是0.1-0.2毫米和0.1-0.2毫米。然而，電極的長度依賴于C1和C2耦合的電容值變化，它們需要調(diào)整以獲得最優(yōu)特性。
使用圖22和圖23，提供對在如上面討論構(gòu)建的芯片天線上完成的實驗結(jié)果的描述。
圖22是示出根據(jù)第一示范性實施例的芯片天線的VSWR(即電壓駐波)的圖表，圖23示出根據(jù)第一示范性實施例的芯片天線的方向性的一對圖示。所有這些結(jié)果是從實驗過程中獲得的。
這些實驗結(jié)果是在具有兩個在基板1上的螺旋狀導體的芯片天線上進行的，并調(diào)整到900MHz和1800MHz波段。在該帶使用網(wǎng)絡分析器測量電壓駐波比或VSWR，及方向性。
從圖22可明顯看出，近似正確地達到了阻抗匹配，其示出對GSM蜂窩式電話(880MHz到960MHz)和DCS蜂窩式電話(1710MHz到1880MHz)兩者在波段上電壓駐波比都小于3。換句話說，這些結(jié)果顯示因為該芯片天線在這些波段上在發(fā)射和接收中產(chǎn)生足夠的增益，它能夠完成發(fā)射和接收。也很清楚，芯片天線在900MHz和1800MHz波段上完成了雙重諧振，這樣一個單個這種芯片天線能夠發(fā)射和接收具有兩個不同頻率的電磁波。
圖23示出芯片天線在Y和Z方向上的方向性。從圖23中可明顯看出，在900MHz和1800MHz兩個波段都具有全向方向性。
從前述中可明顯得出，本發(fā)明實現(xiàn)了以非常小的單個元件然而能夠發(fā)射和接收多個通訊頻率的芯片天線。此外，因為基板設置有多個帶有螺旋形縫隙的螺旋狀導體這樣的結(jié)構(gòu)，比起傳統(tǒng)的桿形天線、貼片天線及類似物，它能夠做的非常小。該芯片天線因而能夠容易地內(nèi)置到任何需要做的小、薄及高度集成的電子設備如移動終端、筆記本型個人計算機及類似物中。
當使用λ/4型天線設計時，本發(fā)明也實現(xiàn)了將芯片天線做成很小的元件，由此提供非常小的天線，其一個單片能夠發(fā)射和接收多個頻率。
在這個示范性實施例中的芯片天線適配于任何實際頻率范圍在0.7-6.0GHz的高頻波段，長度L、高度H及寬度W的適當尺寸是L＝4.0到40.0毫米H＝0.5到10.0毫米，及W＝0.5到10.0毫米。
任何長度L在4.0或更小的天線無法達到需要的電感值。長度L上超過40毫米的天線被認為太大而阻礙承載電子元件的電路板或類似物(以下指電路板)尺寸的減小，由此限制了用于內(nèi)置該電路板的電子設備的尺寸的減小空間。如果高度H和寬度W都是0.5毫米或更小，天線元件在物理強度上會變得太弱以致在用安裝裝置將其安裝到電路板等上時，它可能損壞。此外如果高度H和寬度W的任何一項是10毫米或更大，天線元件會是過大以致其阻止電路板和電子設備在尺寸上縮小。
第二示范性實施例圖24、25、26A及26B是根據(jù)第二示范性實施例的不同芯片天線的透視圖。
在這個示范性實施例中，提供了對具有安裝在天線開放端用于展寬發(fā)射和接收的波段的冠形導體的芯片天線的描述。
此處設置在芯片天線中的螺旋狀導體可以是像就圖1討論的具有電學非連續(xù)性的類型，或是像就圖8討論的具有電學連續(xù)性的類型。
芯片天線40包括冠形導體41、饋電點42及饋電部43。下面省略了對具有和圖1中相同的附圖標記的組件的描述。圖24給出具有兩個螺旋狀導體的例子。此芯片天線40為螺旋狀導體7和8相互導電連接的結(jié)構(gòu)。
芯片天線40可以是在圖24和圖25中所示的具有多個螺旋狀導體的多重諧振型，或者是在圖26A中所示的僅具有一個螺旋狀導體的單一諧振型。
饋電點42由焊盤、布線圖或類似物形成，并通過焊接或類似手段與終端5連接。饋電點42接受從發(fā)射電路供應的信號電流并通過終端5將其引到輻射電磁波的芯片天線40?；蛘?，芯片天線40發(fā)出由接收的電磁波感應出的電流到接收電路。
冠形導體41作為開放端，是一個不與其他電路或地線連接的獨立域。冠形導體41由布線圖、焊盤或類似物形成，并通過焊接或類似手段與終端連接。由于冠形導體41具有電容，它對終端6具有像連接一個負載電容一樣的同等效果。雖然圖24示出四邊形的冠形導體41，它也可以是其他的多邊形形狀，如三角形和五邊形。圖25示出一個例子，其為三角形冠形導體41，而圖26A示出另一個例子，其為五邊形冠形導體41。此外，圖26B示出提供有在圍繞非螺旋部分形成的突出部18的安裝表面上的冠形導體41b的另一芯片天線的例子。在此結(jié)構(gòu)中，冠形導體41b被用作為用于展寬對與螺旋狀導體7及冠形導體41相關的諧振頻率的負載電容，而冠形導體41被用作為對與螺旋狀導體7和8相關的諧振頻率的另一負載電容，由此實現(xiàn)在多重諧振頻率中的每一個都實現(xiàn)寬波段操作。
冠形導體41可以是其他形狀如橢圓形和圓形。因為冠形導體41所帶的電容成分被加載到開端終端6，所以冠形導體41擴展了頻率帶寬。由于在此結(jié)構(gòu)中電容成分的值是一個重要的因素，希望靈活性地形成與其他安裝的組件相關的冠形導體41的最優(yōu)形狀以確保電容成分。形狀如三角形、四邊形及五邊形，以及尺寸可根據(jù)情況確定為適宜的。在其他組件設置在靠近芯片天線40的情形中，冠形導體41可以形成為拉長的形狀或扁平形狀，以使其可安裝在對于其他組件的適當位置，以在可行的情況下達到整個安裝面積的大幅減小。
在此結(jié)構(gòu)中，用于發(fā)射和接收的操作頻率波段取決于負載電容的值。冠形導體41具有電容成分，該電容成分作為附接到天線的尖端的對饋電點42而言的負載電容。因此，從饋電點42看，冠形導體41為負載阻抗。此處，諧振頻率的增益曲線的上升延遲時間和下降延遲時間與負載阻抗成正比。換句話說，諧振頻率的增益曲線的上升延遲時間和下降延遲時間可根據(jù)負載阻抗的值或冠形導體41的負載電容的值改變。例如，如果負載電容小，因為在諧振頻率中的上升延遲時間和下降延遲時間短，代表增益曲線的頻率響應特性具有尖銳的峰。另一方面，如果負載電容大，因為在諧振頻率中的上升延遲時間和下降延遲時間變得長，代表增益曲線的頻率響應特性示出逐漸傾斜的峰。然而，具有這樣的可能性即，當帶寬被展寬時增益下降。因此通過選擇作為負載電容的冠形導體41的適當?shù)某叽绾徒殡姵?shù)來調(diào)整負載電容的電容成分而在最優(yōu)增益與想要的帶寬之間找到平衡是關鍵的。
圖27是示出根據(jù)第二示范性實施例的頻率響應曲線的圖解展示。有兩條頻率響應曲線，一條代表小的負載電容的情形，另一條代表大的負載電容的情形。小負載電容的曲線顯示出隨在諧振頻率處的增益增長的尖銳的峰，而大負載電容的曲線顯示出隨增益增長的緩和的峰。峰的傾斜越緩和，在發(fā)射和接收頻率的操作頻率波段就越寬，這樣通過提高由冠形導體41提供的電容值可使頻率波段變寬。
歸因于近來的在無線通訊中的數(shù)據(jù)傳輸量的膨脹的趨勢，需要獲得足夠?qū)挼牟僮黝l率波段，因為此需要，通過使用冠形導體41提高負載電容來展寬帶寬是很重要的。上述技術特別適合近年來的如要求寬波段的OFDM(頻分復用)的多進程傳輸。
接下來的提供對能展示冠形導體41展寬頻率波段這一事實的實驗結(jié)果的描述。圖28是示出在第二示范性實施例中完成的實驗的結(jié)果的圖解展示。圖1-1示出給定的冠形導體41的縱向尺度與帶寬的關系，在該帶寬下VSWR等于或小于代表正確諧振條件的預定值。該曲線顯示出當通過增大四邊形冠形導體的縱向尺度同時橫向尺度不變而增大冠形導體41的表面積時，在帶寬上的改變。VSWR的預定值是3。
在這個圖1-1中，橫軸標識縱向尺度而縱軸表示帶寬。冠形導體41的面積隨縱向尺度的增大而增大。面積的增大意味著電容成分C1的值的增大。從圖1-1中可明顯看到，帶寬隨縱向尺度的增大而擴大。能夠證實的是當縱向尺度被從相對于4毫米增大到10毫米時，帶寬擴大了40％。這使得當調(diào)制方法、糾錯率和數(shù)據(jù)速度保持相同時，數(shù)據(jù)的傳輸率可能增加40％。
圖1-2示出代表冠形導體41的面積的冠形導體41的縱向尺度和發(fā)射和接收中的增益之間的關系。從圖1-2中可明顯看到，通過調(diào)節(jié)冠形導體41的面積可能不引發(fā)如增益下降及對性能的不利影響等任何問題而擴大帶寬，甚至是當通過提高冠形導體41的縱向尺度使頻率波段擴大時。
縱向尺度的增長和帶寬的增大通常是相互成正比。在Q值的計算公式中可知，帶寬與電容的平方根 成比例，電容“C”與冠形導體41的面積成比例，而如果是正方形的話，冠形導體41的面積與冠形導體41的邊長的二次方成比例。因此，上面的結(jié)論是帶寬與縱向尺度或冠形導體41的邊長成比例。也很明顯，這個理論可被從圖1-1中得到的結(jié)果證實。
在這個連接中，負載電容可通過使用連到開放端的終端6具有的電容和另一個由與終端6連接的電路板的一部分提供的電容而形成。然而這需要一些額外的措施如延伸基板1的長度和增大終端6的寬度，以保證足夠的電容值。這些措施造成如芯片天線尺寸的增大和額外的制造工序的缺點。相反的，本發(fā)明通過連接終端6到焊盤及在其尖端形成冠形導體41使得能夠容易地獲得足夠的負載電容。另外，本發(fā)明也提供這樣的優(yōu)勢，即當考慮與其他安裝組件的位置關系，甚至在完成芯片天線的制造之后，能夠容易地形成冠形導體41而增大負載電容并可靈活地形成其為任何形狀。
圖29是示出根據(jù)第二示范性實施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)的圖示。芯片天線安裝在電路板上，并設置有與芯片天線開放端連接的冠形導體。
芯片天線包括主電路板47、輔助電路板45、功率饋線46、RF電路48、處理器電路49、控制電路50及主電路板47的側(cè)邊緣51。主電路板47和輔助電路板45在相對于互相的同一水平，并且它們通過功率饋線46電連接。在主電路板47上的未被RF電路48、處理器電路49和控制電路50占用的區(qū)域被接地板覆蓋?？刂齐娐?0是用于控制處理器電路49及類似物，并且它使用CPU、定做的IC等等。處理器電路49完成如調(diào)制及在信號傳輸中加入驗證碼(error code)，和解調(diào)及在接收信號中糾錯等功能。在處理器電路49中調(diào)制的信號被RF電路轉(zhuǎn)變?yōu)樵诎l(fā)射頻率上的信號，并通過功率饋線46輸出到芯片天線40。另一方面，芯片天線40接收的信號通過功率饋線46輸出到RF電路48，在RF電路48中轉(zhuǎn)變頻率，并在處理器電路49中解調(diào)。在圖29和圖30中示出的芯片天線40是具有兩個電連接的螺旋狀導體的雙重諧振型天線。然而，它可以是其他類型的芯片天線，包括未連接的螺旋狀導體，及適于用于三重及更多諧振的天線。
當天線裝置被內(nèi)置到蜂窩式電話或筆記本型電腦中時，經(jīng)常有這樣的情況，即考慮到可用的安裝面積和安裝過程的容易性，更適于將天線裝置安裝到單獨的輔助電路板45而不是安裝到具有多種處理電路的主電路板47上。就是說，通過預先安裝芯片天線40到輔助電路板45上并用功率饋線46將其連到主電路板47，可以簡化安裝過程。如果芯片天線40被安裝到主電路板47上，相反的，由于主電路板47除了處理器49還帶有RF電路48，而有由于被噪音等產(chǎn)生的相互干擾而致的性能劣化的風險。由于這個原因安裝芯片天線40到單獨的輔助板45上顯示出更大的優(yōu)勢。這也給出另一優(yōu)點即，輔助板45在保證用于具有擴展頻率波段必需的形狀和表面積的冠形導體41的空間上，能提供芯片天線40以更大的靈活性。
當芯片天線40是λ/4型，它在主電路板47上的接地板的表面產(chǎn)生鏡像電流(image current)。在這個例子中當芯片天線40安裝在通常垂直于主電路板47的側(cè)邊緣51的方向時，在主電路板47的接地板中產(chǎn)生的鏡像電流具有與在芯片天線中流動的電流基本相同的矢量，使得改善芯片天線40發(fā)射和接收的增益。因而，優(yōu)選地在通常垂直于主電路板47的方向上安裝芯片天線40。尤其當芯片天線40為λ/4型時，它產(chǎn)生等價于λ/2的感應電流，包括鏡像電流，因此芯片天線有效地產(chǎn)生鏡像電流是很重要的。因而，具有用于允許產(chǎn)生的鏡像電流流動的接地板的主電路板47和載有芯片天線40的輔助板45通常放置在同一平面是不可避免的。
冠形導體41的存在增加了負載電容并因此擴寬了頻率波段，自然使得用于高傳輸率的無線通訊的芯片天線最優(yōu)化。
如所述，本發(fā)明能夠保證發(fā)射和接收增益的足夠的水平，并改善芯片天線40的性能，同時通過安裝芯片天線40在與主電路板分離的輔助板上并將兩個電路板放置在一般同一水平面上而抑制噪音及保持對冠形導體41的設計靈活性。此外，當安裝具有處理器電路49及類似物的主電路板和具有芯片天線40的輔助板45被內(nèi)置到蜂窩式電話或筆記本型電腦中時，由于它們被放置在一般是同一水平面上，這個結(jié)構(gòu)可以減少用于安裝這兩個電路板的空間。天線裝置的性能，如發(fā)射和接收增益的水平即使在上面的情況下也能有效地保持在高水平上。
圖30是示出根據(jù)第二示范性實施例的另一個天線裝置的結(jié)構(gòu)的圖示。圖30示出芯片天線40橫越主電路板47及與主電路板47放置在基本同一水平面上的輔助板45安裝的例子。
饋電點42設置在主電路板47上，芯片天線40的終端5連接到饋電點42。另一方面，冠形導體41設置在輔助板45上，芯片天線40的終端6連接到冠形導體41上。即，主電路板47和輔助板45通過芯片天線40相互連接。本發(fā)明即使采用這種結(jié)構(gòu)，具有提高冠形導體41的形狀和表面積設計的靈活性的優(yōu)點及，由于主電路板47和輔助板45放置在同一平面，減少用于安裝主電路板47和輔助板45的空間從而實現(xiàn)電子設備減小尺寸和低斷面的優(yōu)點。輔助板45形狀和尺寸形成為使得其與冠形導體41的形狀和尺寸相配是適當?shù)??；蛘撸o助板45可以制成與冠形導體41同樣的形狀和尺寸以使輔助板45的尺寸最小化。
由于芯片天線40的方向基本垂直于主電路板47的側(cè)邊緣51，由芯片天線40產(chǎn)生的在主電路板47的接地板中的鏡像電流具有與在芯片天線40中流動的電流的基本相同的矢量，使得具有提高發(fā)射和接收增益的優(yōu)點。當芯片天線40為λ/4型時，其產(chǎn)生與芯片天線40相同矢量的鏡像電流是尤其重要的，因為它需要通過產(chǎn)生鏡像電流(該鏡像電流然后產(chǎn)生等價于λ/2型的感應電流)來提高發(fā)射和接收增益。由于這個原因，芯片天線40需要被安裝在與主電路板47的側(cè)邊緣51垂直的方向上。在垂直安裝不可行的情況下，芯片天線40可根據(jù)安裝條件和電子設備的其他情形，考慮到與性能上的缺點的平衡，而安裝為與垂直方向成一角度。即使在上面的情形中，主電路板47的接地板可用作為產(chǎn)生鏡像電流的接地板，以獲得提高發(fā)射和接收增益的優(yōu)點，這一優(yōu)點很重要，尤其是對λ/4型的芯片天線40。
上面的結(jié)構(gòu)使得使用安裝有處理器電路49和類似物的主電路板47的接地板作為芯片天線40的接地板成為可能，而芯片天線40能被用作λ/4型天線。因而這樣能夠使芯片天線40并因此天線裝置小型化。上面的結(jié)構(gòu)減少了當內(nèi)置到電子設備中時用于安裝天線裝置的空間，由此實現(xiàn)電子設備的低斷面和減小尺寸。因此它能夠通過鏡像電流改善發(fā)射和接收增益并通過冠形導體41的功能改善擴展頻率波段的性能，同時仍保持所述的小尺寸。頻率波段的擴展實現(xiàn)高傳輸率的無線通訊。
對電子設備來說為了具有對另外的發(fā)射和接收頻率的多通道能力使用兩個或更多芯片天線40也是合適的。
如果形成在主電路板47的接地板的邊緣不與主電路板47的側(cè)邊緣51平行，芯片天線40需要安裝在與接地板的邊緣，而不是側(cè)邊緣51基本垂直的方向上。以此方式，芯片天線40可被很好地利用來產(chǎn)生鏡像電流。
當通過使用多個芯片天線而適用于分集時，本發(fā)明對改善電子設備的接收性能也是有用的。例如，當安裝兩個天線裝置時，它適合于完成選擇分集即通過選擇性地解調(diào)在天線裝置中收到的高功率的信號提高接收性能，以及組合變化而基于收到的功率獲得組合的最大比。
如上面所述，該天線裝置通過提供冠形導體能實現(xiàn)寬波段操作，通過將冠形導體安裝在與主電路板基本為同一平面的輔助板上并使用設置在主板上的接地板能改善高增益，通過將冠形導體安裝在輔助板上能保證對冠形導體形狀和面積尺寸的設計的靈活性。
第三示范性實施例在這個第三示范性實施例中，提供對一種當芯片天線安裝到便攜式終端及類似物時，減少安裝空間同時保持芯片天線的性能的方法的描述。
在通常的實踐中當將芯片天線安裝到便攜式終端及類似物時經(jīng)常將其安裝到電路板的頂部。這需要在電路板上的大的面積。從而，這使得電路板長度不可避免地變大，并且這樣便攜式終端要容納電路板，由此使終端難以實現(xiàn)尺寸減小。
在由于減小尺寸的原因使用λ/4型芯片天線的情形中，特別地，為保證要求的增益，有足夠尺寸的接地板時必要的。這使得具有大長度的空間以用于安裝天線成為必要，因為它也依賴于接地板。相應于上面所述，就引發(fā)這樣的問題即電路板和電子設備兩個在長度上的進一步增長是不能避免的。
相反的，由于芯片天線三維地及有效地利用了可用的空間而減小了安裝長度，在這個示范性實施例中的芯片天線的使用能夠?qū)崿F(xiàn)在想要減小尺寸的便攜式終端及類似物內(nèi)的最優(yōu)安裝結(jié)構(gòu)。
圖31、32、33和34是示出根據(jù)第三示范性實施例的天線裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
該天線裝置包括芯片天線55、電路板56、電路安裝區(qū)域57、天線安裝板58、接地板59、彎角部60及縮減長度61。
在圖31中可清楚地看到，天線安裝板58的主平面相對于電路板56的主平面(即分配給電路安裝區(qū)域57的面)傾斜。電路板56和天線安裝板58電連接。芯片天線55接收信號并將它們傳遞到安裝在電路板56上的電路元件上。另一方面，電路元件向芯片天線55供應信號。對電路板56和天線安裝板58所有的要求是它們以傾斜角度電連接，并且它們可以由一塊固體的彎曲成角的環(huán)氧板構(gòu)成，或由單獨準備的電路板56和天線安裝板58成角度安置在一起而構(gòu)成。以此方式有傾斜角度地安置電路板56和天線安裝板，它們可被用黏連的粘接、焊接、機械固定、螺絲安裝及類似物安置在一起，它們之間有或沒有物理間隙。
芯片天線55可以是任何類型，具有多個螺旋狀導體，或者是僅具有一個螺旋狀導體的單一諧振型。
可選的，電路板56和天線安裝板58可以是單獨制成然后機械性壓接(crimp)。
雖然未在圖31中示出，在電路板56上放置屏蔽板在天線安裝板58和電路元件之間也是適當?shù)?。屏蔽板能有效地減輕它們之間的相互的干擾。
雖然在電路板56和天線安裝板58之間的傾斜部60的角度可根據(jù)殼體的形狀等任意決定，為了使縮減長度61最大化，電路板56和天線安裝板58的正面形成的角度θ為90度或更小是適當?shù)?。為了減小天線安裝板的高度H也可進一步減小角度θ到小于90度。然而，如果角度θ達到過小的話，因為芯片天線與電路安裝區(qū)域57的電路元件靠的太近，這引起如相互干擾的問題。因此，將角度設定在70到100度之間是適當?shù)模紤]到強度和可使用性甚至優(yōu)選地保持基本垂直的角度。
在常規(guī)裝置中，電路板56和天線安裝板58是不分開的，而是裝配到一個在單一并相同平面的板中。相反的，在圖31中結(jié)構(gòu)是這樣即天線安裝板58圍繞彎角部60彎曲，而芯片天線55和接地板59安裝到這個天線安裝板58上。
通過向安裝有包括LSI和分立元件的處理電路的電路板56方向傾斜天線安裝板58，該結(jié)構(gòu)在三維上有效地使用空間，使得節(jié)省了標記為縮減長度61的空間。這以縮減長度61的程度減少了電路板的總長，而實現(xiàn)容納這些板的殼體或該電子設備的尺寸減小。尤其是，由于這些如便攜式終端的裝置其殼體的尺寸和形狀極大地依賴于電路板，以縮減長度61節(jié)省的空間能縮短便攜式終端的長度而滿足尺寸減小的要求。在傳統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)中，各種處理電路和天線元件安裝在一個扁平平面的電路板上，天線元件要求有一個離開電路安裝區(qū)域57的寬的緩沖帶來防止其接收電路元件的干擾。由于減輕了和這些電路元件的相互干擾，具有傾斜的天線安裝板58的具體實施結(jié)構(gòu)可縮小緩沖帶。因為這個原因，向上彎的天線安裝板58的高度H不需要與縮減長度61一樣大。雖然天線安裝板58的高度H決定收容這些板的殼體的厚度，由于一部分縮減長度61是由緩沖帶的減少貢獻的并且不是每一英寸都轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨菻，要求殼體增加厚度幾乎沒有什么缺點。因此，這個實施例通過實現(xiàn)不增加它的厚度而減小長度能夠減小如便攜式終端這樣的裝置的整個體積。
如所述，實施例三維地利用空間來提高作為整體的安裝效率，同時保持性能，如增益。雖然對如蜂窩式電話這樣的便攜式終端使用這個實施例是十分合適的，對其他具有無線通訊能力的電子設備，如例如配備有無線LAN的筆記本型電腦，使用它也是合適的。
在圖32中，芯片天線55安裝在基本與天線安裝板58和電路板56之間的結(jié)合線平行的位置。當芯片天線55安裝為基本平行時，它不接受在尖端部59中產(chǎn)生的鏡像電流向在芯片天線55中產(chǎn)生的電流密度的提高的有益貢獻，而由此，它妨礙了發(fā)射和接收增益的改善。然而，由于它自然地減少天線安裝板58的高度H，它仍然具有減少整個安裝的體積的優(yōu)點。
在圖33中，芯片天線55安裝在與天線安裝板58和電路板56之間的結(jié)合線基本垂直的位置。在這種情形中，由于在接地板59產(chǎn)生的鏡像電流具有相同的矢量使得提高在芯片天線55中產(chǎn)生的電流的密度，鏡像電流對芯片天線55的發(fā)射和接收增益的貢獻幾乎成為最大值。這種將芯片天線55安裝為基本垂直的安排因而能夠提供使發(fā)射和接收增益最大化的優(yōu)點，雖然天線安裝板58的高度H也成為最大尺寸。
在圖34中，另一方面，芯片天線55為對角線安裝。在這個例子中，在接地板59中產(chǎn)生的鏡像電流對芯片天線55的發(fā)射和接收增益的貢獻是中等水平，而安裝要求的高度H也在尺寸上成為中等。因此這個安裝方向適于在發(fā)射和接收增益與天線安裝板的高度H之間調(diào)整出平衡。當對角線安裝芯片天線55時，優(yōu)選地，安排芯片天線55相對于結(jié)合線形成30到60度之間的傾斜角以達到最適宜的平衡。然而，這不意味著必須排除其他的安裝角度。
將芯片天線55安裝在天線安裝板58表面在面向電路板56的另一面的后面是適宜的。這個安裝位置減輕了芯片天線55與安裝在電路安裝區(qū)域57上的多種電路元件之間的相互干擾，并提高天線的性能。此外，這能夠進一步減小上面討論的緩沖帶。在蜂窩式電話的情形，通常的實踐是天線安裝板58因為使用者的要求而定位在其內(nèi)部的上部空間。芯片天線55如果安裝在天線安裝板58的背面，可從蜂窩式電話的上部得到寬角度的無障礙的外部空間，而提供改善發(fā)射和接收性能的優(yōu)點。當必要的時候，考慮到天線的性能水平，芯片天線55當然可以被安裝到天線安裝板58面向電路板56的表面。如在第二示范性實施例中討論的，通過在芯片天線55的開放端上設置冠形導體提高負載電容并建立寬的頻率波段是合適的。使用電路圖案、焊盤及類似物，冠形導體可被形成為任何在形狀上的變化。
此外，如在圖35中所示，天線安裝板58可以被安裝在電路板56的縱向方向。通過與電路板56的縱向方向平行安裝天線安裝板58，芯片天線55也被安排在保持指向軸的縱向方向與縱向方向成直線的平行的方向上。因而這樣能夠在蜂窩式電話及類似物中產(chǎn)生有效的方向性。天線安裝板58不僅可以安置在與電路板56的縱向方向平行的方向上，為了調(diào)節(jié)方向性也可以成一特定的角度。
接下來，實際生產(chǎn)一個這種天線裝置的樣品，并測量其中根據(jù)本發(fā)明芯片天線55安裝到與電路板56以傾斜角度粘結(jié)的天線安裝板58上的該裝置的體積，以相對另一個即現(xiàn)有技術的其中芯片天線55安裝到單一扁平平面的電路板的樣品。
在每個情形中，具有必要的尺寸以安裝需要的處理電路的電路板56、芯片天線55、天線安裝板58和電源被裝配到一起，并測量它們所占據(jù)的體積作為必需的存儲體積。對現(xiàn)有技術的樣品必需的存儲體積是4720平方毫米，對根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的樣品是3135平方毫米，即在體積上產(chǎn)生了接近35％的減少。自然，電路板的整體的長度被減少。
下面，給出對甚至以上面方式安裝芯片天線能獲得令人滿意的天線性能這一事實的描述。
圖36A、圖36B和圖36C示出其中芯片天線安裝在單一扁平平面的電路板的傳統(tǒng)天線裝置的實驗結(jié)果。圖36A是示出在實驗中使用的天線的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖36B是示出VSWR實驗結(jié)果的圖表，而圖36C是示出增益特性的試驗結(jié)果的圖示。圖37A、圖37B和圖37C示出第三示范性實施例的樣品的實驗結(jié)果。圖37A是示出在實驗中使用的天線的結(jié)構(gòu)的示意圖，圖37B是示出VSWR實驗結(jié)果的圖表，而圖37C是示出增益特性的試驗結(jié)果的圖示。
在圖36A和圖37A中可清楚看出，現(xiàn)有技術的裝置具有安裝到單一扁平平面的電路板的芯片天線，而本發(fā)明裝置具有安裝到天線安裝板的芯片天線。從VSWR特性的實驗結(jié)果可明顯看出，本發(fā)明天線裝置比起現(xiàn)有技術天線裝置更有利。而且，從圖36C和圖37C中也可清楚看到本發(fā)明天線裝置具有相同或更好的增益特性并足夠保證天線的性能。
從上面的結(jié)果現(xiàn)在可以知道，芯片天線55和接地板59安裝到與電路板56成傾斜角度安置的天線安裝板58的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)三維空間的有效利用，并不會產(chǎn)生天線性能如發(fā)射和接收增益的下降，并由此實現(xiàn)電子設備的長度和整個尺寸的減小。
因此，當天線裝置被預先設計為電路板56的長度小于外殼殼體的長度，并且天線安裝板58的高度H也小于外殼殼體的厚度，該天線裝置滿足對電子設備要求的尺寸規(guī)格。
圖38A和圖38B是示出根據(jù)本發(fā)明第三示范性實施例的蜂窩式電話的結(jié)構(gòu)的示意圖，其中芯片天線55安裝在傾斜的天線安裝板58上。雖然圖38A和圖38B示出作為電子設備的例子的蜂窩式電話，這不是限制性的，本發(fā)明包括其他用于無線通訊的電子設備，如多種便攜式終端、PDA及筆記本型電腦。
該蜂窩式電話包含電源63和蜂窩式電話64的內(nèi)殼體62，它示出具有兩個芯片天線55的例子。此設計意指分集和另外的多重諧振。從圖38A和圖38B中可明顯看出，天線安裝板58為與電路板56成傾斜角度安置，以有效地利用三維空間和減少用于安裝的長度。本發(fā)明因此在減少便攜式終端如蜂窩式電話的長度和整體的尺寸上是非常有效的。
這樣的便攜式終端以下面描述的方式操作。
芯片天線55安裝在以特定角度與電路板56結(jié)合的天線安裝板58上。電路安裝區(qū)域57承載有處理裝置。在接收模式期間，一個芯片天線55接收從外部空間傳來的電磁波。當必要時接收的信號要經(jīng)過降頻轉(zhuǎn)換以降低頻率，在檢測和解調(diào)后，最初的模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)被恢復。如果必要的話，可在當完成錯誤檢測和糾錯后，從恢復的數(shù)據(jù)重現(xiàn)聲音和圖像。重現(xiàn)的聲音和圖像被轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀粨P聲器、LCD屏幕及類似物可用的格式以提供給使用者。
在發(fā)射模式中，處理裝置完成預發(fā)射過程以給必要的數(shù)據(jù)以調(diào)制。芯片天線55將要經(jīng)過發(fā)射過程的數(shù)據(jù)信號以電磁波傳送到外部空間而完成發(fā)射。
在發(fā)射和接收中，由于這些芯片天線適配于多個頻率，它們在接收模式能夠接收任何在900MHz波段和1800MHz波段之間的想要的頻率，并在發(fā)射模式發(fā)射想要的頻率。
因為上面的天線裝置為帶有芯片天線和必要的接地板的天線安裝板以設定的角度安置在設置有電路元件的電路板處，這種結(jié)構(gòu)允許對安裝芯片天線的三維空間的有效利用。此外，由于安裝天線所需要的長度可被從同一單一平面中排除，本發(fā)明可縮短電路板的長度，并因此減少外殼殼體及電子設備的縱向尺度。而且，因為天線安裝板是傾斜的并且芯片天線安裝在天線安裝板的背側(cè)，它不需要緩沖帶來防止干擾及類似情況，因而僅要求天線安裝板有小的高度。因此，即使天線安裝板是傾斜的，該殼體可以減小尺寸而不對殼體的厚度產(chǎn)生任何不利的影響。
此外，由于對應的芯片天線和接地板設置在以傾斜角度形成在電路板處的天線安裝板上，本發(fā)明能夠保證足夠的天線性能，如發(fā)射和接收增益。
下面提供對芯片天線安裝在便攜式終端內(nèi)的一端的實施例的描述，當該使用便攜式終端時，該一端處于下側(cè)。
對SAR(即特定吸收率)人們有所關注，它是在便攜式終端的使用期間天線的電磁輻射的影響。安裝在便攜式終端內(nèi)的一部分上并在使用期間處于下側(cè)的芯片天線作為減少這種影響的措施是非常有效的。當電路板被內(nèi)置到殼體以完成便攜式終端時，通過將芯片天線安裝到在使用期間會處于便攜式終端的下側(cè)的電路板的一部分，可實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)?？蛇x的，通過以這樣的方式安裝附有角度的天線安裝板的主板使得天線安裝板定位在便攜式終端的下側(cè)能實現(xiàn)同樣的結(jié)構(gòu)。因為芯片天線由形成在基板上的螺旋狀導體制作成，它很小使得它能不阻礙便攜式終端的尺寸減小與低斷面而被安裝到下側(cè)空間。此外，這種將與電路板成角度的天線安裝板安置在便攜式終端的下側(cè)空間的安排能實現(xiàn)減少SAR的不利影響，同時實現(xiàn)便攜式終端的長度的減少。通過放置圍繞芯片天線的屏蔽并利用芯片天線可以在尺寸上構(gòu)建的非常小的事實，SAR能夠被進一步減小，對便攜式終端的尺寸減小和低斷面的阻礙被減輕。
使用圖38B，提供對示出當芯片天線安置在便攜式終端的下側(cè)時SAR被減小的效果的實驗結(jié)果的描述。圖38B是根據(jù)第三示范性實施例的SAR的驗證表。
在圖38B中，表格包括了在芯片天線安置在便攜式終端的上側(cè)的情形中SAR的值和在芯片天線安置在便攜式終端的下側(cè)的另一情形中SAR的值。芯片天線可作為單獨的元件安裝到電路板上，或者它可以安裝到以一定角度附在電路板的天線安裝板上。
在圖38B中可明顯看出，當芯片天線安置在下側(cè)時，與芯片天線安置在上側(cè)的情形比較，SAR的值在所有900MHz、1800MHz和1900MHz頻率波段上都非常小。在任何頻率波段的值接近1/10，顯示出相當大比例的減少。這種在SAR值上的減少能夠減少電磁輻射對使用者的不利影響。換句話說，很明顯的，在本發(fā)明多重諧振中可操作的芯片天線能夠減少在任何諧振頻率的SAR值，并進一步改善多重諧振芯片天線的特性。
如所述，上面的芯片天線的安置結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)其所內(nèi)置的電子設備的尺寸、長度和厚度的減少，同時也減小SAR即電磁輻射影響的值。
第四示范性實施例在第四示范性實施例中，提供對配備有芯片天線的電子設備的例子的描述。
圖39是根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的便攜式終端的透視圖，圖40是示出根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的便攜式終端的過程的方塊圖，圖41是根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的筆記本型電腦的透視圖，而圖42是示出根據(jù)本發(fā)明第四示范性實施例的筆記本型電腦的過程的示意圖。
在圖39和圖40中，便攜式終端包括用于將聲音轉(zhuǎn)變成音頻信號的微音器100、用于將音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇舻膿P聲器101、具有撥號按鈕的控制面板102及類似物、用于顯示來電的到達的顯示器103及類似物、用于和與公共網(wǎng)絡連接的基站交換電磁波的天線104及類似物，及用于調(diào)制從微音器100來的音頻信號并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)射信號的發(fā)射器105，其中在發(fā)射器105中產(chǎn)生的發(fā)射信號被從天線104中輻射到外部。接收器106將通過天線104接收的信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l信號，而該音頻信號又被揚聲器101轉(zhuǎn)變?yōu)榭陕牭降穆曇?。天線107完成與至少另一個雖然未在這些圖中示出的便攜式終端裝置如桌上型電腦及移動電腦、無線LAN系統(tǒng)，及基站中的一個的電磁波的發(fā)射和接收。并且它使用在圖1、圖8中示出的一個芯片天線及類似物。發(fā)射器108將數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)發(fā)射信號，并通過天線107發(fā)射該數(shù)據(jù)發(fā)射信號。接收器109將通過天線107接收到的數(shù)據(jù)接收信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信號。控制器110控制發(fā)射器105、接收器106、控制面板102、顯示器103、反射器108和接收器109。
天線107通常存儲在便攜式終端的殼體的內(nèi)部。舉例來說，一個鞭狀天線是適宜用作天線104的。天線104通常用作電話通訊的天線，而天線107用于提供與其他系統(tǒng)及其他設備如無線LAN通訊裝置和數(shù)據(jù)通訊裝置的數(shù)據(jù)通訊。
在這個第四示范性實施例中，雖然天線104被提供用于電話通訊，這個天線104和連接的接收器106及發(fā)射器105可以被省略。用于電話通訊以及數(shù)據(jù)通訊的電磁波的發(fā)射和接收，能夠用天線107進行，因為天線107能夠在多個頻率上諧振。
此外，天線107的一個發(fā)射和接收能力可被用作用于電話通訊的分集式天線，而其他的用作GPS和數(shù)據(jù)通訊。
使用像天線107這樣的多重諧振的芯片天線能夠以此方式對內(nèi)置天線的結(jié)構(gòu)進行簡化及小尺寸化，它也能減小便攜式終端的尺寸。由于該芯片天線還適配于多個頻率，它允許一個單個單元便攜式終端完成在多個頻率的無線通訊。
下面提供對在圖39和圖40中示出的移動電信裝置的操作的例子的描述。
當有來電時，接收器106向控制器110發(fā)出來電到達信號，而控制器110根據(jù)來電到達信號在顯示器103上顯示預定的字符和類似物。當使用者在控制面板102按下按鈕或類似物以標示接收來電的意圖，一個信號被送到控制器110，控制器又設定相關的組件到來電接收模式。這意味著用天線104接收的信號在接收器106中被轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l信號而該音頻信號從揚聲器101作為可聽到的聲音輸出，以及從微音器100輸入的聲音訊息被轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l信號并通過發(fā)射器105從天線104發(fā)射到外部。下面描述打電話的例子。當打電話時，一個標示呼叫開始的信號被先從控制面板102輸入到控制器110。
隨后，當相應于電話號碼的信號被從控制面板102發(fā)送到控制器110，控制器110通過發(fā)射器105和天線104發(fā)射電話號碼的信號。響應該被發(fā)射的信號建立通訊通道，達到此效果的另一個信號通過天線104和接收器106被送到控制器110，控制器110設定單獨的組件到通話發(fā)射模式。這意味著用天線104接收的信號在接收器106中被轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l信號并且該音頻信號從揚聲器101以可聽到的聲音輸出，以及從微音器100輸入的聲音訊息被轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l信號并通過發(fā)射器105從天線104發(fā)射到外面。
在數(shù)據(jù)通訊的情形中，要被發(fā)射的數(shù)據(jù)在發(fā)射器108中被轉(zhuǎn)變?yōu)轭A定格式的信號，并通過天線107發(fā)射到其他系統(tǒng)、其他電子設備及類似物。從其他系統(tǒng)、其他電子設備及類似物發(fā)射的信號被輸入到天線107，并被接收器109轉(zhuǎn)變?yōu)轭A定格式的數(shù)據(jù)，在某些情況下，被直接輸入到顯示器103以顯示圖像和類似物。在其他情形中，數(shù)據(jù)被控制器110處理以用于轉(zhuǎn)變到預定的格式，而在顯示器103上顯示圖像或從揚聲器101產(chǎn)生特定的聲音。
對便攜式終端的多個頻率有多個標準，如在GSM系統(tǒng)中的900MHz波段，在GSM-1800中的1800MHz波段、在PCS系統(tǒng)中的1900MHz波段等。如在第一示范性實施例中討論的那個的芯片天線對實現(xiàn)上面種類的便攜式終端是相當有用的。
接下來提供對芯片天線用在筆記本型電腦的例子的描述。
在圖41和圖42中筆記本型電腦200包括殼體盒200a、外殼顯示部分201和另一個殼體盒200b及外殼輸入部分202。殼體盒200a和200b通過鉸鏈或類似物連接。雖然在這個例子中給出的是筆記本型電腦200，該第四示范性實施例對其他移動裝置和網(wǎng)絡裝置如電子記事本是合適的。
筆記本型電腦200其中設置有芯片天線203。任何可安置的芯片天線，如在從圖1到圖9中示出的那些，適于用作天線203，并且芯片天線203被內(nèi)置到殼體盒200a和200b中的至少一個。將芯片天線203安置到殼體盒200a上部使得當殼體盒200a和200b打開時芯片天線203定位在比較高的位置來展示良好的發(fā)射和接收性能是合適的的。發(fā)射器/接收器204將在天線201a接收的接收信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮諗?shù)據(jù)信號，和將要發(fā)射的發(fā)射數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)射信號。輸入單元202包括任何的鍵盤、觸筆(penpad)、語音輸入裝置及類似物，且輸入單元202接收要被發(fā)射到外面的輸入。顯示器201顯示數(shù)據(jù)，例如那些從外面發(fā)射的和從輸入單元輸入的。LCD顯示器、CRT顯示器、有機EL顯示器、等離子體顯示器及類似物適于用作顯示器201。存儲器205儲存發(fā)射數(shù)據(jù)等。能夠儲存和重新找回數(shù)據(jù)的硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、如DVD驅(qū)動器的光盤驅(qū)動器、磁光盤(magneto-optical disk)驅(qū)動器/CD-R驅(qū)動器和CD-RW驅(qū)動器適于用作存儲器205?？刂破?06控制各個組件。
提供對如上構(gòu)建的，當用于無線LAN系統(tǒng)的筆記本型電腦200的操作的例子的描述。
有一些無線LAN系統(tǒng)使用對每個系統(tǒng)不同的頻率發(fā)射和接收數(shù)據(jù)。以上面的方式使用芯片天線因而能夠使筆記本型電腦200能夠用僅一個天線訪問多個系統(tǒng)，由此實現(xiàn)筆記本型電腦200在尺寸上的減小。
當天線203收到從無線LAN系統(tǒng)的天線發(fā)射的電磁波時，發(fā)射器/接收器204對應該電磁波將信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭A定格式的信號，而控制器206將信號如原樣發(fā)出，或在信號被處理后發(fā)送到存儲器205以用于存儲，或發(fā)送到顯示器201以顯示預定的圖像。當從輸入單元202輸入的數(shù)據(jù)或在存儲器205儲存的數(shù)據(jù)被發(fā)射到無線LAN系統(tǒng)，控制器206將數(shù)據(jù)如原樣或在數(shù)據(jù)被處理成預定格式后發(fā)送到發(fā)射器/接收器204，而發(fā)射器/接收器204將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柌奶炀€203以電磁波將它們發(fā)送到無線LAN系統(tǒng)。
無線LAN系統(tǒng)主要使用2.4GHz波段和5GHz波段，任何在第一示范性實施例中討論的芯片天線都是非常有用的。
因此，通過將便攜式終端與能夠發(fā)射和接收多個頻率的芯片天線構(gòu)建到一起，本發(fā)明允許一個單個的便攜式終端及類似物完成使用多個不同頻率的無線通訊，由此非常容易地實現(xiàn)多重終端及類似物。
第五示范性實施例在第五示范性實施例中，提供對芯片天線的制造過程的描述。
圖43是示出根據(jù)第五示范性實施例的芯片天線的制造過程的流程圖。
制造過程包括混和過程300、混合過程301、?；^程302、模制過程303、燒制過程304、第一電極形成過程305、激光修除過程306、第二電極形成過程307和外側(cè)涂覆過程308。
首先，混和具有主要成分為氧化鋁的陶瓷材料。除了主要成分氧化鋁外，鎂橄欖石、氧化鋯、錫、鈦基材料、鎂鈦基材料、鈣鈦基材料、鋇鈦基材料及類似物按需要混合。此處使用的混和組分的的一個例子包括重量比92％或更多的Al2O3，6％或更少的SiO2，1.5％或更少的Mgo，0.1％或更少的Fe2O3，及0.3％或更少的Na2O。當然不可避免的會有一定數(shù)量的雜質(zhì)。單獨的組分被稱重和混和。
混和的組分在混合爐或類似物中被攪拌直到它們徹底地混合。
混合材料經(jīng)過粒化過程302，且調(diào)節(jié)粒尺寸使它有想要的直徑。用于產(chǎn)生最優(yōu)的粒直徑的?；^程302是必要的，因為如果粒直徑太大的話，它會引起強度不良及類似的問題。
具有在?；^程302中調(diào)節(jié)過的顆粒尺寸的混合材料在模制過程303中被模制成想要的形狀。在模制過程中材料被放到模制模具或具有想要的形狀的類似工具中，并使用2到5噸的壓力。模具的形狀包括適合基板的結(jié)構(gòu)和尺度。
模制的元件主體在燒制過程304中被燒制以保證必要的強度。使用大約1500到1600攝氏度的燒制溫度及大約1到3小時的燒制時間是適當?shù)?。燒制溫度和燒制時間可依賴于所用的材料的種類、元件主體的尺寸和形狀而改變。
在第一電極形成過程305中，導電膜被形成在燒制的基板的表面上。該膜可以通過如化學鍍、氣相沉積及濺鍍等方法由例如銅形成。通過化學鍍、氣相沉積或濺鍍方法使用其他如金、鉑、鈀、銀、鎢、鈦、鎳和錫的材料形成該膜。
當導電膜在第一電極形成過程305中形成以后，通過在激光修除過程306中修除出螺旋形縫隙形成螺旋狀導體。YAG激光器、CO2激光器和準分子激光器是用于激光修除的一些例子。通過輻射激光束到保持在旋轉(zhuǎn)支架上的基板上的導電膜形成修除縫隙。
在第二電極形成過程307中，一個外側(cè)的導電層形成在具有在激光修除過程306中形成的螺旋狀導體的基板上。該外側(cè)導電層由銅、鎳、錫或類似材料通過電解鍍形成。因為在修除的縫隙處沒有電解鍍的膜，該電解鍍層不形成在修除的縫隙處。在第二電極形成過程307中，新的導電層僅形成在除修除的縫隙外的表面區(qū)域。當它被安置后，該附加層提供改善導電膜的導電率和耐沖擊的強度的優(yōu)點。
最后，在外側(cè)涂覆過程308中形成保護膜以完成芯片天線的制造。保護膜可以由任何如第一示范性實施例中所述的管形膜、漿狀膜、電沉積膜及類似物形成。
權(quán)利要求
1.一種芯片天線，包括基板；設置在所述基板上的多個螺旋狀導體；及設置在所述基板上的一對終端，其中所述多個螺旋狀導體中的一個電連接到所述一對終端中的一個，而所述多個螺旋狀導體中的另一個電連接到所述一對終端中的另一個。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體相互之間不電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體是電容性耦合。
4.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體相互之間電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體相互之間電連接并且由單個的導電膜形成。
6.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體和所述一對終端由相同的導電膜形成。
7.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述一對終端中的一個連接到用于向該一對終端的所述該個終端供應信號電流的饋電部而所述一對終端中的另一個是開放端。
8如權(quán)利要求7所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體中的一個對應多個發(fā)射和接收頻率的最高頻率并連接到所述與饋電部連接的所述一對終端中的所述那個終端。
9.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中，所述基板的一部分具有比所述基板設置所述一對終端處的部分更小的橫截面面積。
10.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述基板包括四邊形棱柱、圓柱、三角形棱柱、和橢圓柱中的一個。
11.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述基板包括圓柱和橢圓柱其中之一，所述一對終端所定位在所述基板的部分是立方體形狀。
12.如權(quán)利要求10所述的芯片天線，其中所述基板在橫截面上是矩形并在橫向上有比在垂直方向上更長的尺度。
13.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述基板的一部分具有比所述基板的另一部分更大的橫截面面積。
14.如權(quán)利要求13所述的芯片天線，其中所述具有更大橫截面面積的部分不設置有任何所述多個螺旋狀導體。
15.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，還包括覆蓋至少在所述基板上的所述多個螺旋狀導體的保護膜。
16.如權(quán)利要求15所述的芯片天線，其中所述保護膜包括管形保護膜、涂覆保護膜及電沉積膜其中之一。
17.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述多個螺旋狀導體通過修除覆蓋有導電膜的所述基板和圍繞所述基板卷繞電線其中之一形成。
18.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述芯片天線可操作發(fā)射和接收至少GSM波段和DCS-1800通訊波段的頻率。
19.如權(quán)利要求1所述的芯片天線，其中所述芯片天線的長L、高H及寬W為4.0mm≤L≤40.0mm；0.5mm≤H≤10.0mm；及0.5mm≤W≤10.0mm。
20.如權(quán)利要求7所述的芯片天線，還包括與所述一對終端中的所述為開放端的那一個電連接的冠形導體。
21.如權(quán)利要求20所述的芯片天線，其中所述冠形導體除了連接到與開放端連接的所述終端，還連接到所述基板的比另一部分具有更大橫截面面積的部分，并且其中具有所述具有更大橫截面面積的部分不包括設置所述多個螺旋狀導體的部分。
22.如權(quán)利要求20所述的芯片天線，其中所述冠形導體具有大體的三角形、四邊形、多邊形、圓形和橢圓形其中之一。
23.一種包括如權(quán)利要求1到22其中之一所述的芯片天線的天線裝置，其中所述芯片天線安置到一個便攜式終端的一個位置使得當所述便攜式終端保持在正常使用的方向時，該位置處于下側(cè)。
24.一種天線裝置，包括如權(quán)利要求1到22其中之一所述的芯片天線；載有信號處理電路的主板；及輔助板，其設置有用于饋給信號的饋電部、產(chǎn)生負載電容的冠形導體，及安置到其上的所述芯片天線，所述輔助板與所述主板是在同一平面或被放置在大體同一平面，其中所述芯片天線的一個所述終端連接到所述饋電部，而所述終端的另一個電連接到所述冠形導體。
25.一種天線裝置，包括如權(quán)利要求1到22其中之一所述的芯片天線；設置有饋電部并載有信號處理電路的主板；及輔助板，其設置有冠形導體，所述輔助板與所述主板是在同一平面或被放置在大體同一平面，其中所述芯片天線的一個所述終端連接到設置在所述主板上的所述饋電部，而所述終端的另一個電連接到在所述輔助板上的所述冠形導體。
26.如權(quán)利要求25所述的天線裝置，還包括設置在所述主板上的接地板，其中所述芯片天線放置在與所述主板上的所述接地板上的側(cè)邊緣基本垂直的方向。
27.一種天線裝置，包括如權(quán)利要求1到22其中之一所述的芯片天線；及載有所述芯片天線的天線安裝板，其中所述天線安裝板電連接到一個攜帶電路元件的電路板，并且所述天線安裝板安排為這樣的方式，即，所述天線安裝板的主平面相對于所述電路板的主平面傾斜。
28.如權(quán)利要求27所述的天線裝置，其中在所述天線安裝板的主平面和所述電路板的主平面之間形成的角度不小于70度且不大于100度。
29.如權(quán)利要求27所述的天線裝置，其中電路板具有設置在所述天線安裝板和在電路板上的電路元件之間的屏蔽。
30.如權(quán)利要求27所述的天線裝置，其中所述芯片天線安置在這樣的方向使得所述芯片天線的縱向方向與沿天線安裝板和電路板之間結(jié)合線的側(cè)邊大體垂直。
31.一種通訊裝置，包括用于發(fā)射信號和接收信號的如權(quán)利要求1到22其中之一所述的芯片天線；用于將聲音轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l信號及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)信號的信號轉(zhuǎn)換器；用于將任何所述轉(zhuǎn)變的音頻信號和所述數(shù)據(jù)信號調(diào)制為發(fā)射信號的發(fā)射器；用于將由芯片天線接收的接收信號解調(diào)為聲音和數(shù)據(jù)信號的接收器；用于接受數(shù)據(jù)輸入的數(shù)據(jù)輸入單元；及用于控制單個元件的控制器。
32.一種用于和其他系統(tǒng)及其他電子設備進行數(shù)據(jù)的無線發(fā)射和接收的電子設備，包括用于顯示預定格式圖像的顯示器；用于接受預定格式的數(shù)據(jù)輸入的輸入單元；用于存儲必要的數(shù)據(jù)的存儲器；如權(quán)利要求1到22其中之一所述的芯片天線；及用于將通過所述芯片天線發(fā)射和接收的信號調(diào)制和解調(diào)為預定格式的信號和數(shù)據(jù)的發(fā)射器/接收器。
全文摘要
一種多頻芯片天線包括基板(1)、設置在基板上的多個螺旋狀導體(7－9)，設置在基板上的一對終端(5，6)。該多個螺旋狀導體中的一個螺旋狀導體電連接到一個終端，而另有一個螺旋狀導體電連接到另一終端。因而，天線為小尺寸，然而一個單個單元單獨地能夠發(fā)射和接收多個頻率地電磁波。此外，在所述天線的一個實施例中為了增大帶寬一個導體元件作為電容負載被連接到一個終端(圖24，41)。最后，公開一種用于改善增益特性和天線性能的天線排列(圖29)。
文檔編號H01Q1/36GK1751414SQ20038010442
公開日2006年3月22日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者藤村宗范, 德永裕美, 山口修一郎, 野口敏春, 江口和弘, 小﨑堅一, 赤木重文 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社