专利名称：天线器件以及使用该天线器件的无线通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及天线器件，且更为具体地说，涉及能够在多个频带内工作的天线器件以及使用该天线器件的无线通信设备。
背景技术：
近年，诸如移动电话等无线通信设备已经逐渐普及，并且各种频带也被用于通信。特别是在被称作双频段、三频段或四频段类型的移动电话等最新上市的移动电话中，使得一个移动电话可以工作于多个发送和接收频带。在这种情况下，需要快速开发组成内嵌于如上所述能够工作于多个发送和接收频带的移动电话等中的天线电路的天线器件。因此，尽管天线组件具有增加趋势，但是为了相应于诸如移动电话等无线通信设备的进一步微型化以及工作于多个频带的需要，要求天线器件既实现微型化同时又具有高性能。
专利文献1(日本专利申请未决公开第2004-88218号)中公开了内嵌于作为使用了多个发送和接收频带的无线通信设备的一个移动电话中的这种现有天线器件的例子，在该专利文献中，工作于待使用的每个不同的发送和接收频段的每一天线内嵌于移动电话的天线器件中，并且这些天线以待安装于基片中的分支方式连接到一个功率反馈端口(该技术就是现有例子)。不过，这种现有天线器件存在一些问题。也就是说，现有天线器件一般不相互地和电磁地使用组成该天线器件的每一组件，换句话说，现有天线器件以彼此相互分开的方式来设置天线，以减少天线之间的相互干扰。进而，在现有天线器件中，功率被反馈到对应于每一发送和接收频带的每个天线，并且因此需要天线开关，使该电路上的天线电路占据天线器件区域中的空间。
在现有天线器件中，配置一个天线用于以共享的方式来处理DCS频段(1700MHz)、PCS频段(1800MHz)、GSM频段(900MHz)和UMTS频段(2200MHz)的信号，使得通过使用天线开关将上述GSM和UMTS频段的发送和接收信号分配给每一发送和接收电路。不过，在现有天线器件中使用的用于分配信号的天线开关具有复杂的结构，并且特别是在高频率的UMTS频段会出现大的插入损耗。而且，上述现有天线器件还出现另外一个问题，即以使用单个功率反馈端口的共享方式处理在所有DCS、PCS、GMC和UMTS频段中的信号，无线电波的散射会出现偏差，使得天线的对应于每一个发送和接收频带的垂直偏振波的方向性不一致。
而且，当将这些天线应用于诸如移动电话等无线通信设备时，需要有天线开关以用于切换发送和接收频带，而这将会占用天线器件在基片上的空间，并且因此减少了无线通信设备盒中天线设置(布局)的自由度，使得难以对诸如移动电话等无线通信设备进行微型化。
进而，现有天线器件还有另外一个问题，即尽管通过在不使用天线开关的情况下在基片上安装主天线，以及通过从该主天线的中间位置分支出副天线，可以期望在多个发送和接收频带中容易地进行阻抗匹配，但是仍然无法解决无法保证天线的对应于在包括有GSM、DCS和PCS频段的三频段和包括有GSM、DCS、PCS和UMTS频段的四频段中的每一发送和接收频带的垂直偏振波的非方向性，无法停止插入损耗的减少，以及无法节省空间等的问题。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提出一种能够工作于较宽的频带(多个发送和接收频带)、实现较好的增益、保持每一发送和接收频带中的垂直偏振波的非方向性并且节省空间的天线器件。
本发明的发明人对天线器件进行了各种研究，以实现较小的天线组件的集成并且实现这些较小的天线组件的电磁互用。也就是说，为了解决上述问题，根据由发明人所发明的天线器件，天线器件包括基片、贴装于所述基片上的第一天线、贴装于基片上的第二天线和贴装于基片上的第三天线，其中第一、第二和第三天线的每一个都工作于彼此不同的第一、第二和第三发送和接收频带中，并且第一和第二天线经由相同的功率馈送端口(第一功率馈送端口)连接到发送和接收电路，并且第三天线经由不同于第一功率馈送端口的第二功率馈送端口连接到发送和接收电路，并且以其中在第一或第二天线与可以电磁互用的第三天线之间发生静电容量的方式在基片上的第一或第二天线与第三天线之间插入隙缝。
另外，天线器件包括基片、贴装于所述基片上的第一天线、贴装于基片上的第二天线和贴装于基片上的第三天线，其中第一、第二和第三天线的每一个都工作于彼此不同的每一发送和接收频带中，并且第一和第二天线经由相同的功率馈送端口(第一功率馈送端口)连接到发送和接收电路，并且第三天线经由不同于第一功率馈送端口的第二功率馈送端口连接到发送和接收电路，并且第一或第二天线和第三天线贴装于基片上，并且在第一或第二天线与第三天线之间插入隙缝，使得第一或第二天线静电地并且电容地耦合到第三天线，并且结果，来自第二天线的谐振电流和来自第三天线的谐振电流在第二天线的第一功率馈送端口和第三天线的第二功率馈送端口之间流动。
通过如上配置，用于每个发送和接收频带的天线本身和天线之间所需的空间可以电磁互用，这允许天线以空间节省的方式在较宽的频段(多个发送和接收频带)内工作，以得到良好的增益并且保持每一发送和接收频段中的垂直偏振波的非方向性。特别地，本发明的天线器件提供的灵活性容易实现在待使用的较宽的频带(多个发送和接收频带)中工作。上述配置允许天线器件在较宽的频段内(在多个发送和接收频带中)得到较好的增益，并且实现垂直偏振波的非方向性。而且，上述结构允许天线器件在上述发送和接收频带的每一个中得到较好的增益并且实现垂直偏振波的非方向性。
根据如上结构，经由连接到第一天线的相同功率馈送端口将第二天线连接到发送和接收电路，并且经由不同于连接到第一天线的上述功率馈送端口的功率馈送端口将第三天线连接到发送和接收电路，并且第一或第二天线和第三天线贴装于基片上，且在第一或第二天线与第三天线之间插有隙缝。因此，通过调节隙缝的间隔，第一或第二天线可以静电地并且电容地耦合到第三天线，因此能够电磁互用隙缝，从而改善了第一、第二和第三天线之间的阻抗匹配，并且结果，天线可以工作于每一个宽频段中，并且得到较好的增益并且保持垂直偏振波的非方向性。而且，隙缝表示其中至少发生静电和电容耦合的间隔。不过，不需要第一和第二天线都静电地并且电容地耦合到第三天线。最低要求是第一天线或第二天线的任一个贴装于基片上且在第一或第二天线与第三天线之间插有隙缝，并且静电地并且电容地耦合到第三天线。由于第一或第二天线静电地并且电容地耦合到第三天线，优选地在第一或第二天线与第三天线之间不提供接地电极，使得不妨碍电磁互用。
另外，根据上述结构，经由和用于第一天线的功率馈送端口相同的功率馈送端口将第二天线连接到发送和接收电路，并且因此，可以通过相同的信号处理电路进行处理通过第一天线和第二天线发送和接收的信号。结果，不需要诸如用于切换频带的天线开关等部件，并且可以简化发送和接收电路的结构，并且不仅可以节省天线的空间，还可以节省电路的空间。
另外，通过第一功率馈送端口被连接到发送和接收电路的天线可以由作为工作于GSM频段中的第一天线的芯片型天线或者作为工作于DCS或PCS频段中的第二天线的构图天线组成。而且，通过第二功率馈送端口被连接到发送和接收电路的天线可以由作为工作于UMTS频段中的第三天线的层叠天线组成。
优选地，所贴装的第一功率馈送端口靠近相对于基片中心的一侧，并且所贴装的第二功率馈送端口靠近与相对于基片中心的一侧相对的一侧。通过如上构造，第二天线静电地并且电容地耦合到第三天线，并且结果，来自第二天线的谐振电流和来自第三天线的谐振电流在第二天线的第一功率馈送端口与第三天线的第二功率馈送端口之间流动。由于两个功率馈送端口在纵向方向上相对于基片的中心线是相互对称的，因此以两个功率馈送端口之间的距离，形成了在GMS频段中波形为1/4或者在DCS、PCS和UMTS频段中波形为1/2的电磁波的节点，这解决了基片表面上的零位点(增益的下降点)的问题，并且使得天线可以保持GSM、DCS、PCS和UMTS频段中的垂直偏振波的非方向性。
另外，在所述第一天线中使用的第一发送和接收频带可以是其频率低于在第二和第三天线中所使用的频率的频段，并且第一天线可以是包括有由电介质材料和磁化材料中的至少一个制成的基体和被附着到所述基体的导体的芯片型天线。通过如上构造，例如，工作于诸如GSM等较低频率的频段中，也就是，工作于其波形较长的频带中的第一天线可以由芯片天线组成。通过将导体构图附着到作为电介质体的芯片，得到波长缩短效应，从而使得天线器件能够达到最小化。因此，天线可以以灵活而简单的方式工作于诸如GSM频段等频率较低的频段中，并且天线器件在基片上所占据的面积可以很小。
另外，第二天线可以被配置成由形成于基片上的导体构图所组成的构图天线。通过如上配置，虽然第二天线在基片上所占据的面积较大，但是其在基片上的高度可以很小，这使得第二天线和天线器件在高度上很小。
另外，在第二天线中使用的第二发送和接收频带可以包含在至少互不相同的通信系统中使用的发送和接收频率。通过如上配置，第二天线可以用作能够工作于至少两个发送和接收频率中的天线。因此，本发明的天线器件可以至少用作四频段型天线。例如，DCS频段的频带接近PCS频段，并且可以通过相同的发送和接收电路处理DCS和PCS中的信号，并且因此，通过将第二天线构造成可以工作于DCS和PCS频段中的天线，本发明的天线器件可以被构造成可以工作于包括有例如GSM、DCS、PCS和UMTS频段的四个发送和接收频带中的四频段天线器件。
另外，在所述第三天线中使用的第三发送和接收频带为其频率高于在第二天线中所使用的发送和接收频率的频段，其中第三天线是包括有由电介质材料和磁化材料中的至少一个制成的基体和被附着到基体的导体的芯片型天线。通过如上构造，以与在GSM频段中使用芯片天线的方式相同的方式，工作于诸如UMTS等较高频率的频段中的第三天线可以被构造成芯片型天线，并且因此可以使得本发明的第三天线在尺寸上很小，并且可以以灵活而简单的方式工作于诸如UMTS等频率较高的频段中，并且其在基片上所占据的面积可以很小。
另外，优选地，第三天线为通过在基体中分布导体而获取的层叠天线。通过如上构造，第三天线的有效电介质常数较高，并且结果，与其中第三天线器件被构造成芯片型天线的情况相比，天线基体的体积可以更小，并且可以更加微型化。
因此，本发明的天线器件可以被构造成其中第一、第二和第三天线被贴装于基体的表面上的表面贴装天线器件。优选情况下，第二天线和第三天线被贴装于基片上，且在第二和第三天线之间插有隙缝。通过如上构造，作为工作于DCS和PCS频段中的构图天线的第二天线可以静电地并且电容地耦合到作为工作于UMTS频段中的层叠天线的第三天线。
另外，第一天线可以被贴装于基片的主表面上，并且第二天线可以被贴装于基片的主表面的背面上并且可以经由连接到用于将第一天线连接到第一功率馈送端口的线路的通孔电极而连接到贴装于主表面上的第一天线。
另外，第一天线贴装于基片的主表面上，并且第二天线贴装于被插在第一和第二天线之间的基片的主表面的背面，使得第一天线面向第二天线，并且使得第二天线静电地并且电容地耦合到第一天线，并且使得第二天线连接到第一功率馈送端口。通过如上构造，第二天线可以贴装于基片的主表面的背面上，并且没有经由被连接到线路以将第一天线连接到第一功率馈送端口的通孔电极而连接到贴装于主表面上的第一天线，并且因此不需要在基片上形成孔的处理，这简化了制造过程。
另外，优选地，在第一和第二天线与第三天线之间不提供任何接地电极。通过如上构造，通过静电地并且电容地耦合第一和第二天线与第三天线，使得谐振电流流动，并且因此，优选地在第一和第二天线与第三天线之间不提供任何接地电极。由于天线与接地电极之间的距离较大，因此天线和接地电极之间的电容耦合较小，这导致谐振电流较小。结果，改善了从天线辐射出的无线电波的辐射效率，但是难以保持非方向性并且应对较宽频段的发送和接收频率。
进而，根据本发明，具有如上结构的天线器件被嵌入在无线通信设备中。因此，可以节省用于在无线通信设备中所嵌入的天线器件的空间，并且可以增加无线通信设备中天线器件的设置(布局)的自由度，并且可以实现无线通信设备的微型化。
通过上述结构，可以实现可以工作于宽频段(多个发送和接收频带)中的小尺寸天线器件，并且可以在每个发送和接收频带中都获取较好的增益，并且可以保持垂直偏振波的非方向性。因此，当将天线器件应用于诸如移动电话等无线通信设备时，可以节省用于嵌入的电路的空间，因此增加了设置(布局)的自由度，这有利于无线通信设备的微型化。另外，根据本发明，当切换GSM频段或UMTS频段中的信号时，用于GSM频段中的信号的发送和接收的电路与用于UMTS频段中的信号的发送和接收的电路隔开，并且因此，不需要使用复杂的天线开关来切换发送和接收频段，从而能够减少插入损耗。
下面结合附图所进行的讲述将使本发明的上述和其他目标、优势和特征更加清楚，其中图1示出了根据本发明第一实施例的第一例子的天线器件的基本结构；图1(a)为透视图，示出了第一例子的天线器件的总体结构；图1(b)为放大的透视图，示出了天线器件的主要部分；图1(c)为平面图，示出了天线器件的总体结构；图2示出了图1所示的天线器件中的天线电路的基本结构；图2(a)示出了基片的组件贴装表面；图2(b)示出了基片的后侧；图3示出了用作比较例子的天线器件的基本结构；图3(a)为透视图，示出了其总体结构；图3(b)为放大的透视图，示出了其主要部分；图3(c)为平面图，示出了其总体结构；图4示出了图3所示的天线器件中所使用的天线电路的基本结构；图4(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图4(b)示出了基片的后侧；图5示出了用作GSM频段中的比较例子的天线器件的天线属性；图6示出了用作GSM频段中的比较例子的天线器件的天线属性；图7示出了用作DCS频段和PCS频段中的比较例子的天线器件的天线属性；图8示出了用作DCS频段和PCS频段中的比较例子的天线器件的天线属性；图9示出了根据本发明第一实施例的第一例子的GSM频段中的天线器件的天线属性；图10示出了根据本发明第一实施例的第一例子的GSM频段中的天线器件的天线属性；图11示出了根据本发明第一实施例的第一例子的DCS频段和PCS频段中的天线器件的天线属性；图12示出了根据本发明第一实施例的第一例子的DCS频段和PCS频段中的天线器件的天线属性；图13示出了根据第一实施例的第一例子的UMTS频段中的天线器件的天线属性；图14示出了根据本发明第一实施例的第一例子的UMTS频段中的天线器件的天线属性；图15示出了根据本发明第一实施例的第二例子的天线电路的基本结构；图15(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图15(b)示出了基片的后侧；图16示出了根据本发明第二实施例的第一例子的天线电路的基本结构；图16(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图16(b)示出了基片的后侧；图17示出了根据本发明第二实施例的第二例子的天线电路的基本结构；图17(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图17(b)示出了基片的后侧；图18示出了根据本发明第二实施例的第三例子的天线电路的基本结构；图18(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图18(b)示出了基片的后侧；图19示出了根据本发明第三实施例的天线电路的基本结构；图19(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图19(b)示出了基片的后侧；图20示出了修订例子的芯片型天线的结构；图21示出了修订例子的层叠天线的结构；图21(a)为层叠天线的修订例子；图21(b)为层叠天线的另一个例子；图22为图21(b)的层叠天线的另一个例子的放大平面图；图23为如图1所示的实施例的层叠天线的薄片层的分解图；图24示出了其中将本发明实施例的天线器件应用到作为无线通信设备工作的板型移动电话的例子；图24(a)示出了移动电话的外观；图24(b)示出了其中包含有基片的天线器件被嵌入到移动电话中的状态；图25示出了其中将本发明实施例的天线器件应用到作为无线通信设备工作的折叠型移动电话的例子；图25(a)示出了移动电话的外观；图25(b)示出了其中包含有基片的天线器件被嵌入到移动电话中的状态；图26示出了其中将本发明实施例的天线器件应用到作为无线通信设备工作的滑动型移动电话的例子；图26(a)示出了移动电话的外观；图26(b)示出了其中包含有基片的天线器件被嵌入到移动电话中的状态；以及图27示出了贴装本发明实施例的天线器件的其他例子。
具体实施例方式
下面参照附图通过使用各种实施例来更详细地讲述用于实施本发明的最佳模式。这里，通过参照附图来详细讲述本发明实施例的天线器件。本发明的第一实施例是通过参照图1至15进行讲述的。图1示出了根据本发明第一实施例的天线器件的第一例子的基本结构；图1(a)为透视图，示出了第一例子的天线器件的总体结构；图1(b)为放大的透视图，示出了天线器件的主要部分；图1(c)为平面图，示出了天线器件的总体结构；如图1(a)、1(b)和1(c)所示，第一实施例的天线器件11包括基片100、第一天线101和第二天线102，以及第三天线103，所有这些组件都被贴装于基片100上。这些第一、第二和第三天线的每一个都工作于彼此不同的发送和接收频带中。更为确切地说，第一天线101工作于GSM频段(900MHz频段)中，第二天线102工作于DCS频段(1700MHz频段)和PCS频段(1800MHz频段)中，并且第三天线103工作于UMTS频段(2200MHz频段)中，从而实现了四频段型天线器件11。因此，第一天线101工作于其频率低于被应用于第二天线的DCS频段和PCS频段中的频率并且低于被应用于第三天线103的UMTS频段中的频率的发送和接收频带中。第二天线102工作于互不相同但相互靠近的DCS频段和PCS频段的两个发送和接收频段中。而且，第三天线103工作于其频率高于被应用于第二天线的DCS和PCS频段中的频率的UMTS频段中。而且，本实施例的天线器件11的构造使得在被应用于第一天线101的GSM频段中所发送和接收的信号和在被应用于第二天线102的DCS和PCS频段中所发送和接收的信号是经由相同的发送和接收电路进行处理的。
这里，如图1(a)、1(b)和1(c)所示，第一天线101包括由电介质或磁化物质制成的基体101A和贴装于基体101A中的导体(电极)101B，并且该第一天线101被构造成贴装于基片100的表面上的芯片天线。第二天线102被构造成由形成于基片100上的导体构图组成的构图天线。通过将导体103B堆叠在由电介质或磁化物质制成的基体103A中，第三天线103被构造成贴装于基片100的表面上的层叠天线(稍后参照图21(b)以及图22和23详细对其进行讲述)。也就是说，第一实施例的天线器件11被构造成其中芯片天线、构图天线和层叠天线分布于基片100的表面上的表面贴装型天线。在本实施例的天线器件11中，设置组成第二天线102的构图天线使得从线路105中分支出来，该线路105用于将组成第一天线101的芯片天线连接到功率馈送端口104。第二天线102、线路105和107是通过导体构图形成的，并且因此，可以使用丝网印刷方法来形成。进而，设置第二天线102具有插在第二天线102和第三天线103之间的隙缝G。也就是说，第二天线102被电容耦合到第三天线103，且在第二天线102和第三天线103之间插有隙缝G。因此，这里隙缝G表示其中只采用至少静电电容耦合的间隔。在本实施例中，假设第一天线101还静电地并且电容地耦合到第三天线103，不过，不需要第一天线101和第二天线102都电容耦合到第三天线103。最低要求是第一天线101、第二天线102和第三天线103的设置使得在第一天线101或第二天线102的任一个与第三天线103之间存在隙缝，使得第二天线102的功率馈送端口104静电地并且电容地耦合到第三天线103的功率馈送端口106，并且结果，来自第二天线102的谐振电流和来自第三天线103的谐振电流在用于第二天线102的第一功率馈送端口104和用于第三天线103的第二功率馈送端口106之间流动。
下面参照图1(a)、1(b)和1(c)来更具体地讲述本实施例的天线器件11的结构。天线器件11包括天线贴装区域100M和邻近天线贴装区域100M、并包含用作天线接地电极(天线导体)的天线非贴装区域100L的区域。基片100为由在X(宽度)方向上为40mm、在Y(长度)方向上为90mm并且在Z(厚度)方向上为2mm的玻璃状环氧树脂或类似物制成的PCB(印刷电路板)，并且被嵌入在作为稍后待讲述的本发明实施例的通信设备的移动电话中。下面，其他组件的设置方向是通过将基片100的宽度方向表示成X方向、将其长度方向表示成Y方向并且将其厚度方向表示成Z方向来进行讲述的。在基片100的长度(Y)方向上的侧面上，所形成的天线贴装区域100M在其长度(Y)方向上和在所有的宽度(X)方向上为10mm。而且，基片100的剩余部分为其中移动电话的其他电路包括有被连接到第一天线101、第二天线102和第三天线103的发送和接收电路的区域，并且下面将其称为天线非贴装区域100L。第一天线101是通过将导体(电极)101B缠绕在由电介质材料制成的矩形体基体101A的表面上构造的，并且作为第一天线101，例如长度为15mm且高度为3mm的芯片(超小薄片)天线以其中芯片天线的长度方向平行于X方向(基片100的宽度方向)的方式被表面贴装在天线贴装区域100M的近似中心部分中。以其中在X方向上的端点略微从旁经过天线贴装区域100M的中心并且其在Y方向上的端点近似位于天线贴装区域100M的中心中的方式将第一天线101设置于基片100上。第二天线102为由导体构图组成的构图天线，其中所形成的导体构图与第一天线101平行、在第一天线101和第二天线102之间夹有指定间隔并且长度约为25mm，并且与第一天线101的情况一样，以其中在X方向上的端点略微从旁经过天线贴装区域100M的中心并且其在Y方向上的端点位于天线贴装区域100M的最远端的方式将第二天线102设置于基片100上。如上所述，组成第二天线102的芯片天线的设置为从线路105中分支出来，该线路105用于将组成第一天线101的芯片天线连接到功率馈送端口104。第三天线103是通过将导体103B堆积在由电介质材料制成的矩形片状基体103A中构造的，并且作为第三天线103，例如长度为7mm、宽度为5mm并且高度为0.7mm的芯片(超小薄片)天线以其中其长度方向平行于Y方向(基片100的长度方向)的方式对其进行表面贴装，并且将其表面贴装在位于与功率馈送端口104或者用于第一天线101或第二天线102的线路105相对的侧面上的上述天线贴装区域100M的端点部分中。第三天线103被表面贴装，使得位于天线贴装区域100M在X方向上的最远端中并且在Y方向上距离天线非贴装区域100L约5mm。另外，构造第三天线103，使得通过与在第一天线101和第三天线103中所使用的发送和接收电路分开并且不同的发送和接收电路，而处理作为被应用于第三天线103的发送和接收频带的UMTS频段中的信号，并且使得经由线路107被连接到第三天线103的功率馈送端口106在X方向上位于相对于天线非贴装区域100L中的功率馈送端口104的侧面上。通过如上构造，设置第一天线101、第二天线102和第三天线103，使得第一天线101或第二天线102与第三天线103之间的隙缝G的长度约为9mm，这至少会引起静电电容耦合发生。
图2示出了图1所示的天线器件中的天线电路的基本结构；图2(a)示出了基片的组件贴装表面；图2(b)示出了基片的后侧。如图2(a)和图2(b)所示，通过由导体构图组成的线路105，第一天线101和第二天线102连接到发送和接收电路部分(信号处理电路)108，并且阻抗匹配电路109被贴装在线路105和发送和接收电路部分(信号处理电路)108之间。第三天线103通过由导体构图组成的线路107连接到发送和接收电路(信号处理电路)110，并且阻抗匹配电路111被贴装在线路107和发送和接收电路部分(信号处理电路)110之间。通过如上配置，通过相同的发送和接收电路108处理在作为被应用于第一天线101的发送和接收频带的GMS频段中的信号和在作为被应用于第二天线102的发送和接收频带的DCS/PCS频段中的信号，并且在作为被应用于第三天线103的发送和接收频带的UMTS频段中的信号是在与在第一天线101和第二天线102中所使用的发送和接收电路108分开并且不同的发送和接收电路110中进行处理的。而且，第一天线101和第二天线102共享功率馈送线路105的使用，并且功率馈送线路105和发送和接收电路108之间的阻抗匹配是通过相同的阻抗匹配电路109执行的，同时用于第三天线103的功率馈送线路106和发送和接收电路110之间的阻抗匹配是通过与在第一天线101和第二天线102中所使用的阻抗匹配电路109分开并且不同的阻抗匹配电路111执行的。
接下来，本实施例的天线器件11的作用和效果是通过与用作比较例子的天线器件进行比较来讲述的。为了验证本发明的天线器件11的优点，本发明人制造了不具有作为本发明的天线器件11的核心组件的第三天线的天线器件。图3示出了用作比较例子的天线器件的基本结构；图3(a)为透视图，示出了其总体结构；图3(b)为其主要部分的放大透视图；图3(c)为平面图，示出了其总体结构。图4示出了在如图3所示的天线器件中所使用的天线电路的基本结构；图4(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图4(b)示出了基片的后侧。
如图3(a)、3(b)和3(c)所示，用作比较例子的天线器件CE除了不具有在本发明实施例中所使用的第三天线之外，具有与本发明的天线器件11相同的结构。天线器件CE包括基片100、第一天线101和第二天线102，该第一天线101和第二天线102都被贴装于用作其中第一天线101工作于发送和接收频率的GSM频段中并且第二天线102工作于发送和接收频率的DCS和PCS频段中的三频段天线器件的基片100上。如图4(a)和4(b)所示的天线器件CE的结构与本发明的天线器件11的相同之处在于在被应用于第一天线101的发送和接收频率的GSM频段中的信号和在被应用于第二天线102的发送和接收频率的DCS和PSC频段中的信号是通过相同的发送电路进行处理的，并且用于组成第二天线102的构图天线被连接到线路105，以将用于组成第一天线101的芯片天线连接到功率馈送端口104。不过，天线器件CE不具有第三天线，并且因此，与本发明的天线器件11不同，没有其中第三天线103贴装于基片100上并且在第三天线103与第一天线101和第二天线102之间插有其中至少发生静电电容耦合的隙缝的结构。不过，用作比较例子的天线器件CE的其余结构是相同的，例如用于基片100、天线非贴装区域100L、第一天线101和第二天线102等的尺寸和材料与本发明的天线器件11是相同的。
图5至8示出了用作比较例子的天线器件CE的性能，并且图9至14示出了本发明实施例的天线器件11的性能。首先，参照图5至8来讲述用作比较例子的天线器件CE的性能。图5和6示出了工作于GSM频段中的天线器件CE的天线属性。图5(a)示出了通过使用用于表示多少天线发送功率被反射的天线器件CE的“s-参数”而得到的数据，并且其天线属性被表示为在功率馈送端口侧上所发生的相对于GSM频段中的频率(GHz)的返回损耗。这表明，当纵坐标上的值[dB]较小时，所得到的电压属性较为靠近位于50Ω的功率馈送电平上的电平，并且因此，这是用于表示在50Ω上所得到的阻抗匹配属性的数据块中的一个。而且，图5(b)示出了通过将上述“s-参数”转换成作为用于表示被加到天线的发送功率的返回程度的值的电压驻波比(VSWR)而得到的数据。这表示，当纵坐标上的VSWR值较小(靠近1)时，所加功率的发送更有效率并且返回更少，并且因此，得到了更优良的天线属性。如图5(b)所示，绘出相对于频率的VSWR值。在如图5(b)所示的数据中，其中曲线接近1的点存在于GSM频段(900MHz)的临近频段(1040MHz)。
图5(c)为Smith图，其示出了两者都作为负载的第一天线101和功率馈送线路之间的天线器件CE的阻抗匹配属性。图5(d)示出了用于表示被应用于天线的功率在空间中的辐射效率如何的天线器件CE的辐射效率数据，这被表示为辐射效率(纵坐标)与每一个效率(横坐标)的比率。因此，这表示当位于纵坐标上的值较大(靠近1[100％])时，辐射效率较高并且天线属性更为优良。例如，进行调节使得在使用的频带中可以得到0.90(90％)或更大的辐射效率。在该例子中，进行调节使得在其中如图5(b)所示的VSWR值变得较小(靠近1)的GSM频段(900MHz)中可以得到0.90(90％)的辐射效率。
图6(a)立体地(三维地)示出了用作比较例子的天线器件中的GSM频段中所获得的天线属性中的天线方向性。图6(b)、6(c)和6(d)二维地示出了由通过以如图6(a)所示的X、Y和Z轴作为参照轴来绘制从X-Y面、Y-Z面和Z-X面来看的横截面部分上各中心点的分布而得到的曲线所表示的天线方向性。这些绘图表明，用由中心点得到的曲线所表示的从中心点朝向直径方向的分布越大，则方向性越高，也就是说，增益越大，并且如果从中心点朝向直径方向的分布越均匀并且该曲线越接近圆形，则方向性下降越多，也就是说增益越小并且愈加均匀。作为待贴装在移动电话上的天线的方向性，位于横截面中X-Z平面上的天线方向性非常重要，并且理想情况下增益在X-Z平面上达到最大，并且在X-Z平面上获得均匀的增益和方向性。这表示在垂直于上述基片100的平面(图3中的Z-X平面)的方向上可以获得均匀的增益和方向性。也就是说，这表示在相对于基片100的短周边方向中可以获得多大的均匀增益和方向性。在移动电话终端中，沿着薄而长的移动电话终端的机盒的纵向方向上贴装用于天线器件的基片100，并且因此，在移动电话终端的机盒的短周边纵向方向上可以获得多大的均匀增益和方向性是非常重要的。如果在移动电话终端的机盒的短周边方向上可以获得均匀的增益和方向性，则根据机盒中金属部分的分布可以容易地控制方向性。结果，位于Z-X平面上的垂直偏振波的方向性的均匀程度(非方向性)变得非常重要。因此，理想情况下由用于表示Z-X平面中的垂直偏振波的方向性的曲线所表示的从中心点朝向直径方向的分布是均匀的，并且曲线接近于圆形。在如图6(d)所示的Z-X平面上的数据中，用于表示垂直偏振波的方向性的曲线(垂直的)变成位于大约-5.00的均匀圆形。
图7和8示出了在DCS和PCS频段中所获得的作为比较例子的天线器件CE的天线属性。与图5(a)的情况一样，图7(a)示出了通过使用“s-参数”所得到的数据。图7(a)中的数据显示，在1700MHz～2000MHz的频段中得到值-6.00dB，并且在作为待使用的DCS和PCS频段中的频率的1700MHz/1800MHz频段实现了令人满意的天线属性。图7(b)示出了通过将上述s-参数转换成VSWR所得到的数据。与图5(b)的情况一样，图7(a)示出了通过使用“s-参数”所得到的数据。图7(b)中的数据显示，在1700MHz～2000MHz的频段中所得到的值为3.00dB或更小，并且在作为待使用的DCS和PCS频段中频率的1700MHz/1800MHz频段实现了令人满意的天线属性。
另外，图7(c)为所谓的Smith图，示出了在都用作负载的第二天线102和功率馈送线路之间的阻抗匹配属性。与图5(d)的情况一样，图7(d)示出了用于表示天线的辐射效率的数据。图7(d)中的数据显示，在1600MHz～2000MHz的频段中得到了约为100％的辐射效率，并且在作为待使用的DCS和PCS频段中频率的1700MHz/1800MHz频段实现了令人满意的辐射效率。与图6(a)、6(b)、6(c)和6(d)的情况相同，图8(a)、8(b)、8(c)和8(d)立体地(三维地)示出了作为天线属性比较例子的天线器件在DCS和PCS频段中的方向性。图8(d)中的数据显示，用于表示位于Z-X平面上的垂直偏振波的方向性的曲线不是均匀的圆(正圆)，并且观察到X方向上的增益下降，进而X方向上的增益减小。换句话说，数据显示，在X方向上发生所谓的零位点(增益下降点)。
本发明的发明人研究了在用作比较例子的天线器件中发生零位点的原因，并且发现，以偏离于基片100的一侧(x轴方向侧)的方式设置功率馈送端口，并且即使第二天线102(或第一天线101)位于基片100的x轴的中心上，包括有功率馈送端口的组件的偏离放置仍然没有改变。为了解决在Z-X平面中发生零位点和作为比较例子的天线器件在UMTS频段不工作这两个问题，实现了本发明实施例的天线器件11。在本实施例的天线器件11中，可工作于UMTS频段中的第三天线103被贴装于基片100的另一端上。以相互电容耦合的方式设置第二天线102(或第一天线101)和第三天线103，使得来自第二天线102(或第一天线101)的谐振电流和来自第三天线103的谐振电流在功率馈送端口104和功率馈送端口106之间流动。功率馈送端口106和功率馈送端口104被贴装于x轴方向上，使得在纵向方向上相对于基片100的中心线相互对称。以两个功率馈送端口104和106之间的距离，形成在GMS频段中具有1/4波长或者在DCS、PCS和UMTS频段中具有1/2波长的电磁波的节点，这能够使得保持GSM、DCS、PCS和UMTS频段中的垂直偏振波的非方向性。
下面通过参照图9至14并且通过与用作比较例子的天线器件进行性能比较来讲述本发明实施例的天线器件11的性能。图9和10示出了GSM频段中的本实施例的天线器件11的天线属性。与在如图5(a)所示的比较例子中所得到的数据的情况一样，图9(a)示出了通过使用本实施例的天线器件11的s-参数而得到的数据，并且其天线属性被表示为在功率馈送端口侧上发生的相对于GSM频段中的频率[GHz]的返回损耗。在图9(a)的数据中，得到了与比较例子中基本相同的值。而且，图9(b)示出了在GSM频段的天线器件11的天线属性中，天线器件11的绝缘属性的测量结果，表示为从一个天线到另一个天线的功率相对于频率[GHz]的分离程度。判断绝缘属性是否优良的目标值通常为10dB，不过，在如图9(b)所示的数据中，在GSM频段(900MHz)中该值近似为15.0dB，并且得到了优良的绝缘属性，并且因此确认了第一天线101和第二天线102的每一个与第三天线103是电磁隔离的。图9(c)为Smith图，示出了天线器件11中第一天线101和功率馈送端口104之间的阻抗匹配属性，该第一天线101和功率馈送端口104都属于负载。与如图5(d)所示的比较例子的情况一样，图9(d)示出了天线器件11的辐射效率的数据。在如图9(d)所示的数据中，频率高达约700MHz至约1000MHz时得到约85％的辐射效率，表明在作为在GSM频段中所使用频率的约900MHz上取得了足够的辐射属性。与图6(a)、6(b)、6(c)和6(d)中所采用的方式相同，图10(a)、10(b)、10(c)和10(d)立体地(三维地)示出了在天线属性中处于GSM频段中的实施例的天线器件11的方向性。关于位于如图10(d)所示的Z-X平面上的天线器件11的方向性的数据显示出，用于表示垂直偏振波的方向性的曲线(垂直)是均匀的圆形(正圆)，并且没有观察到X方向上的增益下降，并且结果得到了均匀的方向性，也就是，均匀的增益。
图11和12示出了处于DCS和PCS频段中的本实施例的天线器件11的天线属性。与如图7(a)所示的比较例子中所得到的数据的情况一样，图11(a)示出了通过使用本实施例的天线器件11的s-参数获取的数据，并且其天线属性被表示为在共享功率馈送端口104侧发生的相对于GSM频段中的频率[GHz]的返回损耗。在如图11(a)所示的数据中，在1600MHz～2000MHz中得到的满意值为6.00dB或更大(准确地为8.00dB或更大)，这表示在作为被应用于目标DCS/PCS频段的频率的1700MHz/1800MHz的频段中实现了充分的天线属性。而且，图11(b)示出了在DCS和PCS频段中的天线器件11的天线属性中本实施例的天线器件11的绝缘属性，这被表示为相对于频率[GHz]的从一个天线到另一个天线的功率的隔离程度。图11(b)中的数据显示，近似在目标DCS和PCS频段(1700MHz～1800MHz)中得到大于3.00的值。另外，图11(c)为Smith图，示出了都作为负载的第二天线102和功率馈送线路之间的阻抗匹配属性。与如图7(d)的情况一样，图11(d)示出了用于表示天线器件11的辐射效率的数据。图11(d)中的数据显示出，在1600MHz～2000MHz的频段中得到了约100％的辐射效率，并且在本实施例的天线器件11中，在作为使用的DCS和PCS频段中的频率的1700MHz/1800MHz频段中实现了令人满意的辐射效率。与图8(a)、8(b)、8(c)和8(d)中所采用的方式相同，图12(a)、12(b)、12(c)和12(d)立体地(三维地)示出了处于DCS和PCS频段中的实施例的天线器件11的天线属性中的方向性。关于位于如图12(d)所示的Z-X平面上的天线器件11的方向性的数据显示出，用于表示垂直偏振波的方向性的曲线(垂直)是均匀的圆形(正圆)，并且与上述比较例子的情况不同，没有观察到X方向上的增益下降(比较例子中的零位点)，并且结果得到了均匀的方向性，也就是，均匀的增益。
图13和14示出了处于UMTS频段中的本实施例的天线器件11的天线属性。图13(a)示出了关于第三天线103的返回损耗的数据。第三天线103的返回损耗被表示为在功率馈送端口106侧上发生的相对于UMTS频段中的频率[GHz]的返回损耗。在如图13(a)所示的数据中，在1800MHz～2200MHz中得到的满意值为6.00dB或更大(准确地为9.00dB或更大)，这表示在作为被应用于使用的UMTS频段的频率的1900MHz/2200MHz的频段中实现了充分的天线属性。另外，由于在除了上述范围的频率范围中得到了足够的值，因此确认在UMTS频段中的较宽频段中可以使用天线器件11。而且，图13(b)示出了在UMTS频段中的天线器件11的天线属性中天线器件11的绝缘属性，这被表示为相对于频率[GHz]的从一个天线到另一个天线的功率的隔离程度。在如图13(b)所示的数据中，在1800MHz～2200MHz的范围内得到了3.00dB或更大的值。另外，图13(c)为Smith图，示出了都作为负载的第三天线103和功率馈送线路107之间的天线器件11的阻抗匹配属性。图13(d)示出了用于表示天线器件11的辐射效率的数据。图13(d)中的数据显示出，在800MHz～2200MHz的频段中得到了约100％的辐射效率，并且在作为使用的UMTS频段中的频率的1900MHz～2200MHz频段中实现了令人满意的辐射效率。
图14(a)、14(b)、14(c)和14(d)立体地(三维地)示出了处于UMTS频段中的本实施例的天线器件11的天线属性中的方向性。关于位于如图14(d)所示的Z-X平面上的天线器件11的方向性的数据显示出，用于表示垂直偏振波的方向性的曲线(垂直)是均匀的圆形(正圆)，并且没有观察到X方向上的增益下降(零位点)，并且结果得到了均匀的方向性也就是均匀的增益。
如上所述，关于天线器件11在图12(d)中的Z-X平面上的天线方向性的数据和关于天线器件11在图14(d)中的Z-X平面上的天线方向性的数据显示，零位点的问题得到了解决，也就是说，可以确认在DCS、PCS和UMTS频段中实现了垂直偏振波在基片的周边方向上的非方向性。
本发明的发明人研究了该问题的原因并且做出如下假设。也就是说，在用作比较例子的天线器件CE中，只贴装了一个功率馈送端口，并且在用于组成第二天线102的导体构图的一端与接地电极(接地导体)114之间的静电电容起到主导作用，不过，在本实施例的天线器件11中，在用于组成第二天线102的导体构图的一端与第三天线103之间发生静电电容。设置两个功率馈送端口104和106使得在纵向方向上相对于基片100的中心线是相互对称的，并且在两个功率馈送端口104和106之间，形成了其波长在PCS和UMTS频段中为1/2的电磁波的节点，并且来自第二天线102的谐振电流和来自第三天线103的谐振电流在第二天线102的功率馈送端口104和第三天线103的功率馈送端口106之间流动。
因此，根据本实施例的天线器件11，通过另外贴装能够发送和接收UMTS频段中的信号的第三天线103，可以在多频段环境中使用天线器件11，并且特别地在DCS、PCS和UMTS频段中实现了垂直偏振波在基片100的短周边方向上的非方向性，从而改善了作为移动电话终端工作的天线器件11的性能。
如上所述，本实施例的天线器件11具有工作于GSM频段中的第一天线101、工作于DCS和PCS频段中的第二天线102和工作于UMTS频段中的第三天线103，这能够实现四频段通信。而且，设置第二天线102为在用于将第一天线101连接到功率馈送端口105的功率馈送侧上从线路105中分支出来。因此，可以通过相同的发送和接收电路108来处理信号，这能够简化天线器件11的结构并且节省空间。而且，通过将第一天线101、第二天线102和第三天线103贴装在相同的基片表面上并且通过将第一天线101和第二天线102构造成芯片型天线，可以将本实施例的天线器件11的整个尺寸做得更小。具体而言，通过将工作于DCS和PCS频段中的第二天线102静电地并且电容地耦合到工作于UMTS频段中的第三天线103，可以解决上述零位点的问题，并且因此，可以保持垂直偏振波在DCS和PCS频段中以及在UMTS频段中的非方向性。
而且，在本实施例的天线器件11中，所有第一天线101、第二天线102和第三天线103都被贴装于主表面(用于贴装组件的表面)上，并且因此，可以简化天线器件11的制造过程。另外，在本实施例的天线器件11中，与第一天线101相比，第二天线102所分布的位置与接地电极(接地导体)114是分开的。通过如上构造，可以使天线器件11工作于其中需要较宽的频段宽度的DCS和PCS频段中的较宽频段中，并且可以容易地实现高增益。
因此，根据本实施例的天线器件11，小尺寸天线被贴装在每一个发送和接收电路中，并且在每一个发送和接收电路中所贴装的天线的分布是电磁共用的，并且因此，发送和接收电路可以被做得很小并且节省空间，进而可以改善每一天线的阻抗匹配属性，和获取优良的增益，并且可以在较宽的频段中(在多个发送和接收频带)以及在发送和接收频率的每一个频段中保持非方向性。
接下来，本发明第一实施例的第二例子的天线器件如图15所示。图15是示出了根据本发明第一实施例的第二例子的天线器件12的天线电路的基本结构；图15(a)示出了其基片的天线贴装主表面侧；图15(b)示出了基片的后侧。
如图15(a)和15(b)所示，除了第一天线101和第二天线102的设置被替换之外，也就是当与第一天线101相比时，第二天线102贴装于较为靠近接地电极(接地导体)114的侧面上，第二例子的天线器件12的结构与天线器件11的相同。在图15(a)和15(b)中，为在天线器件12中的相应部件标上了相同的标号，并且相应地省略了对它的讲述。第一天线101和第二天线102离接地电极(接地导体)114的距离与它们的频段和增益之间存在此消彼长的关系。也就是说，如果天线与接地部分之间的距离较近，则电容组件增加，并且因此在接地部分中易于发生用于抵消在天线中所生成的谐振电流的相反相位的电流，结果引起天线增益的下降。在第一实施例的第二例子中，为了加强用于使用作为宽频段的低频带的GSM频段的第一天线101和获取第一天线101的高增益，设置第一天线101的位置远离接地电极(接地导体)114。
接下来，本发明第二实施例的第一例子的天线器件如图16所示。图16示出了第二实施例的第一例子的天线器件21的天线电路的基本结构，并且图16(a)示出了其位于基片上的天线主贴装平面，并且图16(b)示出了基片的背面。第二实施例的第一例子的天线器件21的基本结构与第一实施例的第一和第二例子的天线器件的相同，并且相对应的部件被标以相同的标号，并且相应地省略了对它的讲述。
如图16(a)和16(b)所示，在第二实施例的第一例子的天线器件21中，第一天线101被贴装于基片100的主平面(表面)上，并且第二天线102被贴装于基片100的背面100R上。第二天线102经由通孔电极116连接到用于在位于功率馈送侧上的主平面100P上所形成的第一天线101的线路105。天线器件21的操作与第一实施例的第一和第二例子的天线器件的相同之处在于在作为用于第一天线101的发送和接收频带的GSM频段中的信号和在作为用于第二天线102的发送和接收频带的DCS和PCS频段中的信号是通过相同的发送和接收电路进行处理的，并且用于组成第二天线102的构图天线连接到线路105，该线路105用于将组成第一天线101的芯片天线连接到功率馈送点104。
不过，在第二实施例的第一例子的天线器件21中，如图16(a)和16(b)所示，第一天线101和第三天线103被贴装于基片100的主表面(用于贴装组件的平面)100P上，并且以通过通孔电极116连接到线路105的方式将第二天线102贴装于基片100的背面100R上。通过如上构造，第一天线101在Y方向上的设置位置不在近似于天线贴装区域100M的中心上，而且与第二天线102的情况一样，位于天线贴装区域100M的最远端。因此，在天线器件21中，第一天线101与接地电极(接地导体)114之间的距离和第二天线102与接地电极(接地导体)114之间的距离是相同的。结果，第一天线101和第二天线102都可以被设置于远离接地电极(接地导体)114的位置中，并且因此，第一天线101和第二天线102都可以工作于宽频段中，并且具有高增益。而且，形成了组成第二天线102的构图天线，使得在第一天线101的长度方向上与第一天线101平行且距离等于基片100的厚度。
接下来，本发明第二实施例的第二例子的天线器件22如图17所示。图17示出了第二实施例的第二例子的天线器件22的天线电路的基本结构，并且图17(a)示出了其位于基片上的天线主贴装平面，并且图17(b)示出了基片的背面。第二实施例的第二例子的天线器件22的基本结构与第二实施例的第一例子的天线器件21的相同，并且为相对应的部件标上了相同的标号，并且相应地省略了对它的讲述。如图17(a)和17(b)所示，在第二例子的天线器件22中，第一天线101和第三天线103被贴装于基片100的主表面100P上，并且在不形成通孔电极的情况下，由每一个都具有与第一天线101相同的宽度和长度的构图所组成的第二天线102被贴装于基片100的背面100R上，其中组成第二天线102的构图被放置在位于与贴装于基片100的表面上的第一天线101的位置相对应的位置上的基片100的背面上。也就是说，通过将由具有与第一天线101相同的宽度和长度的构图天线所组成的第二天线102设置于恰好位于基片100的背面上的位置上使得第二天线102朝向第一天线101，通过使用第一天线101和第二天线102之间的静电电容耦合，第二天线102可以在双频段频率中工作。而且，第二天线102的构造与第一天线101相比更宽并且更短。这是因为在不使用通孔电极的情况下贴装于基片100的背面100R上的第二天线102可以工作于DCS和PCS频段中。
接下来，本发明第二实施例的第三例子的天线器件如图18所示。图18示出了第二实施例的第三例子的天线器件23的天线电路的基本结构，并且图18(a)示出了天线器件23位于基片上的天线主贴装平面，并且图18(b)示出了基片的背面。第二实施例的第三例子的天线器件23的基本结构与第二实施例的第二例子的天线器件22的相同，并且为相对应的部件标上了相同的标号，并且相应地省略了对它的讲述。如图18(a)和18(b)所示，在第三例子的天线器件23中，第一天线101和第三天线103被贴装于基片100的主表面100P上，并且在背面100R上不形成通孔电极的情况下，将第二天线102贴装于恰好位于基片100的后侧上的位置上。也就是说，通过将由构图天线所组成的第二天线102设置于恰好位于基片100的背面上的位置上，第二天线102通过使用第一天线101和第二天线102之间的静电电容耦合可以在双频段频率中工作。而且，第二天线102的构造与在第二实施例的第二例子中所使用的第二天线102相比更窄并且更长。这是因为在不使用通孔电极的情况下贴装于基片100的背面100R上的第二天线102可以在DCS和PCS频段中工作。在第三例子的天线器件23中，第一天线101、第二天线102和第三天线103分别具有阻抗匹配电路109、111和118。阻抗匹配电路109、111和118的每一个为由感应(L)和电容(C)组成的并联谐振电路，并且通过调节用于阻抗匹配的值L和C可以降低VSWR值。通过将阻抗匹配电路109插入在第一天线101的电源馈送侧与发送和接收电路部分之间、将阻抗匹配电路111插入在第三天线103的电源馈送侧与发送和接收电路部分之间并且将阻抗匹配电路118插入在第二天线102的电源馈送侧与接地电极之间，在GSM频段、DCS/PCS频段和UMTS频段的每一个中可以最优地设定VSWR的值。
接下来，本发明第三实施例的天线器件如图19所示。图19示出了第三实施例的天线器件30的天线电路的基本结构，并且图19(a)示出了其位于基片上的天线主贴装平面，并且图19(b)示出了基片的背面。第三实施例的天线器件30的基本结构与第一实施例的第一和第二例子的天线器件11和12的相同，并且为相对应的部件标上了相同的标号，并且相应地省略了对它的讲述。如图19(a)和19(b)所示，在第三实施例的天线器件30中，与第一天线101一样，第二天线102被构造为芯片天线。也就是说，第二天线102包括由电介质制成的基体102A和缠绕在基体102A周围的导体102B。不过，在第二天线102的结构中，其长度与第一天线101的相同，并且其宽度和高度要小于第一天线101。另外，在第二天线102的结构中，导体102B之间的间隔大于被应用于第一天线101的间隔，并且导体102B缠绕基体102A的圈数小于第一天线101的缠绕圈数。这是因为由第二天线102使用的发送和接收频率高于第一天线101所使用的频率。而且，导体102B的缠绕方向与第一天线101的导体101B的相同，不过，由于由第一天线101使用的频带与由第二天线102使用的频带充分分开，因此不会互相影响。这表示如果由两个天线所使用的频带相互充分分开，则并不总是需要两个天线的缠绕方向是相同的。
这里来讲述芯片型天线和层叠天线的修订例子。图20示出了芯片型天线的修订例子的结构。如图20所示，在修订例子的芯片型天线中，导体101B的形状和构图与图1所示的芯片天线的不同。可以通过在不进行缠绕的情况下，以蜿蜒曲折的方式印刷导体而生成该修订例子的天线电极的构图。图21示出了修订例子的层叠天线的结构，并且图21(a)还示出了修订例子的层叠天线。图21(b)示出了如图1所示的实施例的层叠天线，并且图21(c)示出了层叠天线的另一个修订例子。如图21(a)、21(b)和21(c)所示的导体103B的形状和构图是不相同的。而且，调节具有螺旋状等的导体103B的长度，使得提供与UMTS频段相对应的频率。不过，优选地，使用如图21(b)所示的本实施例的层叠天线来作为待在本发明中使用的层叠天线。也就是说，在如图21(a)所示的层叠天线的情况下，存在其中由于L(导体)的许多重叠部分以及由于因为线-线电容的增加而引起的较大Q值而导致使用的频段宽度较窄等情况。另外，在如图21(c)所示的层叠天线的情况下，存在其中由于因其平面且弯曲的形状所引起的L(导体)的长度不足而导致如果使用相同的频率则必须增加天线尺寸等情况。在如图21(b)所示的实施例的层叠天线中，可以确保L(导体)的长度较大，并且L(导体)的重叠部分较小，并且因此，使得其线-线电容更小，因此能够使天线在尺寸上更小并且其频段宽度更宽。
图22为如图21(b)所示的实施例的层叠天线的放大平面图。图23为用于组成如图21(b)所示实施例的层叠天线的薄片层分解图。上述实施例的第三天线103的结构中具有导体103B，它以螺旋方式并且在其一个主平面(图21[b]中的后面)组成其天线主贴装平面103m的立方形的基体103A中的纵向方向上缠绕基体103A。如图22和23所示，通过堆叠由包含例如氧化铝和二氧化硅作为主成分的电介质材料制成的矩形薄片层103a、103b和103c来构造基体103A。在薄片层103a和103c的表面上形成了导电构图203a～203i，其每一个都具有直线形状并且由银、银合金、铜或铜合金制成。在薄片层103b中在天线的长度方向上形成了通孔电极103h。而且，在层叠天线的形成过程中，当由例如玻璃和二氧化铝等制成的低温点火材料(例如LTCC[低温共烧陶瓷])用作电解质材料时，可以在800～1000℃的温度执行打火处理，并且因此可以将层叠材料以及诸如银和铜等电极材料烧结。结果，当形成电极时，通过使用银浆等在层叠材料的表面上形成了导电构图203a～203i，并且在相同的温度上可以烧结电解质材料和电极薄膜。然后，通过堆积薄片层103a、103b和103c并且通过经由通孔电极103h将导电构图203a～203i连接到薄片层103a、103b和103c，制造出以螺旋状缠绕基体103A的、具有矩形缠绕状横截面的导电体103B。
接下来讲述本发明的另一种模式，其中将具有上述结构的天线器件嵌入在无线通信设备中。图24至26示出了其中将本实施例的天线器件应用到作为无线通信设备之一的移动电话的例子，图24示出了其中将天线器件应用到棒型移动电话的例子，图25示出了其中将天线器件应用到折叠型移动电话的例子，图26示出了其中将天线器件应用到滑盖型移动电话的例子。图24(a)和26(a)为从其表面侧看的移动电话终端的外观图，而图25(b)示出了从其后侧看其中包含有基片100的天线器件被嵌入在移动电话中的状态。例如，许多现有平板天线被构造成从基片到平板天线的上顶面的高度约为8mm。另一方面，如上所述，在本发明实施例的天线器件11中，一个天线静电地并且电容地耦合到另一个天线，使得共用这两个天线并且需要较少的开关等，因此天线器件的尺寸可以很小并且节省空间，并且与现有平板型天线相比，在纵向方向上占据移动电话的机盒的天线贴装区域100M的宽度可以减小一半。而且，天线器件11中的天线贴装区域100M的厚度可以约为3mm(当包含有基片时约为4mm)。与现有平板天线相比，天线贴装区域100M的体积可以减小到约1/4，因此可以节省用于作为无线通信设备的移动电话中的天线器件的空间，并且增加了移动电话的机盒中的设置(布局)自由度，从而使移动电话达到微型化。
在如图24～26所示的例子中，天线器件11的天线贴装区域100M位于移动电话的机盒中的靠上位置。不过，天线器件11的天线贴装区域100M也可以位于移动电话的机盒中的较低位置。近年来，不仅强调功能，而且注重移动电话的设计，并且进一步地开始流行下部略微成锥形的移动电话。不过，由于天线器件11被构造成小且薄的尺寸，因此适应于这些需求，可以构造成其中天线器件11中的天线贴装区域100M位于移动电话的机盒中的较低位置处。另外，其中天线贴装区域100M位于移动电话的机盒中的较低位置处的布局对于防止无线电波被用户的手掌所吸收是有效的。因此，通过控制天线贴装区域100M的位置，可以使来自液晶显示屏的噪声对移动电话的影响达到最小。
而且，如上所述，在本发明实施例的天线器件11中，由于可以确保垂直偏振波在基片100的短周边方向中的非方向性，因此当将天线器件11嵌入在移动电话终端的机盒中时，通过将金属部分恰当地贴装在机盒中天线贴装区域100M周边的位置处，可以控制天线的方向性。
下面参照图27来讲述贴装本发明实施例的天线器件11的其他例子。如图27所示，除了将用于天线的子基片200附着到接地基片100，还将第一、第二和第三天线101、102和103贴装于增加的子基片200上。经由电源馈送线路271和273将功率从贴装于电路基片100上的发送和接收电路馈送到第一、第二和第三天线101、102和103。本实施例的天线器件11被构造成小且薄的尺寸，并且节省空间，从而允许除了基片100之外还可以贴装额外的天线子基片。通过如上构造，在第一天线101、第二天线102和第三天线103与电路基片100的接地电极之间可以保持指定距离，从而可以得到宽频段和高增益型的第一、第二和第三天线101、102和103。而且，虽然图中没有示出，但是通过在天线子基片200之外还提供又一子基片，并且通过将用于GSM频段、DCS频段和PCS频段的发送和接收电路(信号处理电路)以及用于UMTS频段的发送和接收电路(信号处理电路)贴装在另外新增的子基片上，被附着到每一新增基片的连接引脚经由同轴电缆连接到每一个天线。
在上述实施例中，在第一/第二天线和第三天线之间没有提供接地电极，并且结果，使得在这些天线和接地电极之间的距离较大，从而降低了在这些天线和接地电极之间的静电和电容容量，并且降低了用于抵消在天线中发生的谐振电流的反相谐振电流。不过，这改善了从天线辐射出的无线电波的辐射效率，并且可以容易地保持非方向性，从而有助于使发送和接收频带更宽。
如上所述，本实施例的芯片型天线可以在包括有GSM频段、DCS频段、PCS频段和UMTS频段的较宽频段(频率的四频段)工作，且可以提供优良的天线增益，并且可以保持垂直偏振波在使用的发送和接收频率的每一个频段中的非方向性，并且可以节省空间。
很明显，本发明并不限于上述实施例，但是在不偏离本发明的范围和精神的情况下可以对其进行修订和更改。例如，在上述实施例中，第二天线102被构造成能够在DCS和PCS频段中工作，这使本实施例的天线器件能够在四频带中工作。不过，毫无疑问，第二天线也可以被构造成在一个发送和接收频带中也就是在三频带中工作。在上述实施例中，可以通过相同的发送和接收电路处理作为用于第一天线101的发送和接收频带的GSM频段中的信号和作为用于第二天线102的发送和接收频带的DCS和PCS频段中的信号，不过，这些信号也可以由独立和单个的发送和接收电路进行处理。
另外，在上述实施例中，在GSM、DCS和PCS频段中，共用同一发送和接收电路，并且在UMTS频段分别提供了被连接到发送和接收电路的天线功率馈送端口，并且因此，当在GSM、DCS、PCS和UMTS频段共用一个天线使得在GSM、DCS和PCS频段中的操作和UMTS频段中的操作之间切换发送和接收电路时，没必要提供现有情况下所需要的复杂天线开关，从而减少了天线器件的插入损耗和天线贴装空间。
另外，在上述实施例中，讲述了其中芯片天线的基体是由电介质材料制成的例子，不过，也可以通过使用电磁材料或者通过组合电介质材料和磁性材料构造基体。例如，由可以在低温烧结的LTCC所制成的绿色薄片作为电介质材料，并且由可以在低温烧结的铁酸盐等所制成的绿色薄片作为磁性材料。而且，第三天线103不必是由内部层叠构图(层叠天线)组成的，并且第三天线103也可以与第一天线101的情况一样，通过将电极缠绕在由电介质材料制成的基体表面上构造而成。不过，内部层叠构图(层叠天线)对于天线器件的微型化更有利。这是因为可以使得内部层叠构图(层叠天线)的宽度更窄。如果与第一天线的情况一样，第三天线被构造成芯片型天线，则通过使用丝网印刷方法将构图形成于表面上，不过，待使用的电极必须具有特定宽度，以防止在制造处理中发生线路崩溃。而且，由于围绕导体的部分是能够使有效电介质常数增加的电介质，因此内部层叠构图(层叠天线)更有优势，并且由此可以进一步使天线达到微型化。
进而，只要天线器件包括第一天线、第二天线和第三天线，其中第一、第二和第三天线的每一个都在每一个频段都互不相同的发送和接收频带中工作，并且第二天线连接到与第一天线所使用的功率馈送端口相同的功率馈送端口，并且在第三天线的贴装中在第三天线与第一或第二天线之间插有隙缝，则本发明的天线器件不仅可以应用到可移动的无线通信设备，并且还可以应用到各种无线通信设备。
权利要求
1.一种天线器件，其包括基片；贴装于所述基片上的第一天线；贴装于所述基片上的第二天线；以及贴装于所述基片上的第三天线；其中，所述第一、第二和第三天线的每一个都工作于每个都彼此不同的第一、第二和第三发送和接收频带中，并且所述第一和第二天线经由相同的功率馈送端口(第一功率馈送端口)连接到发送和接收电路，并且所述第三天线经由不同于所述第一功率馈送端口的第二功率馈送端口连接到所述发送和接收电路，并且所述第一或第二天线和所述第三天线被贴装于所述基片上且在所述第一或第二天线与所述第三天线之间插入隙缝。
2.一种天线器件，其包括基片；贴装于所述基片上的第一天线；贴装于所述基片上的第二天线；以及贴装于所述基片上的第三天线；其中，所述第一、第二和第三天线的每一个都工作于彼此不同的每一个发送和接收频带中，并且所述第一和第二天线经由相同的功率馈送端口(第一功率馈送端口)连接到发送和接收电路，并且所述第三天线经由不同于所述第一功率馈送端口的第二功率馈送端口连接到所述发送和接收电路，并且所述第一或第二天线和所述第三天线被贴装于所述基片上且在所述第一或第二天线与所述第三天线之间插入隙缝，使得所述第一或第二天线静电地并且电容地耦合到所述第三天线。
3.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第一功率馈送端口被贴装在靠近相对于所述基片中心的一侧，并且所述第二功率馈送端口被贴装在靠近与相对于所述基片的所述中心的所述一侧相对的一侧。
4.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第二天线连接到从被连接到所述第一天线的所述第一功率馈送端口延伸的线路。
5.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，在所述第一天线中使用的所述第一发送和接收频带为频率低于在所述第二和第三天线中使用的频率的频段，并且其中所述第一天线为包括由电介质材料和磁性材料中的至少一个制成的基体和被附着到所述基体的导体的芯片型天线。
6.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第二天线为包括形成于所述基片上的导体构图的构图天线。
7.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，在所述第二天线中使用的所述第二发送和接收频带包含用在至少两个通信系统中的发送和接收频带。
8.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，在所述第三天线中使用的所述第三发送和接收频带为频率高于在所述第二天线中使用的发送和接收频率的频段，并且其中所述第三天线为包括由电介质材料和磁性材料中的至少一个制成的基体和被附着到所述基体的导体的芯片型天线。
9.如权利要求8所述的天线器件，其中所述第三天线为包括有由多个层组成的所述基体和在所述多个层中设置的所述导体的层叠天线。
10.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第一、第二和第三天线被贴装于所述基片的表面上。
11.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第二天线和第三天线被贴装于所述基片上，且在所述第二天线和所述第三天线之间插有隙缝。
12.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第一天线被贴装于所述基片的主表面上，并且所述第二天线被贴装于所述基片的所述主表面的背面，并且经由通孔电极连接到被贴装于所述主表面上的所述第一天线，该通孔电极连接到用于将所述第一天线连接到所述第一功率馈送端口的线路。
13.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，所述第一天线被贴装于所述基片的所述主表面上，并且所述第二天线被贴装于所述主表面的所述背面，且所述基片被插在所述第一和第二天线之间，使得所述第一天线面向所述第二天线，并且使得所述第二天线静电地并且电容地耦合到所述第一天线，并且使得所述第二天线连接到所述第一功率馈送端口。
14.如权利要求1或权利要求2所述的天线器件，其中，在所述第一和第二天线与所述第三天线之间不设置接地电极。
15.一种通信设备，其嵌入如权利要求1或权利要求2所述的天线器件。
全文摘要
提出的天线器件能够工作于较宽的频带，即多个发送和接收频带、实现较好的增益、保持每一个发送和接收频带中的垂直偏振波的非方向性，并且节省空间。该天线器件包括作为工作于GSM频段中的芯片型天线的第一天线(101)；作为工作于DCS和PCS频段中的构图天线的第二天线(102)；作为工作于UMTS频段中的层叠天线的第三天线(103)，所有天线都被贴装于基片(100)上。将第二天线(102)连接到从连接第一天线(101)的功率馈送端口(104)延伸的线路(105)。在第二天线(102)和第三天线(103)之间插有隙缝，其中第二天线(102)电容地耦合到位于基片(100)上的第三天线(103)，且没有设置天线开关。
文档编号H01Q9/30GK101055939SQ20071008890
公开日2007年10月17日 申请日期2007年3月21日 优先权日2006年4月10日
发明者青山博志, 风间和夫 申请人:日立金属株式会社