天线系统和使用它的无线电单元 本发明涉及一种安装在诸如便携式电话等无线电单元上的天线系统，还涉及使用这种天线系统的无线电单元。
图4是一个透视图，示出表面安装型天线的例子。图1所示的表面安装型天线1具有长方体形状的基片2，该基片2由绝缘体形成。在该基片2的顶表面2a上形成辐射电极3。辐射电极3的左端侧(如图4所示)延伸到基片2的侧表面2b，并且辐射电极3的左端侧3a形成开路端(不连接的)。在基片2的侧表面2c上，馈送电极4从底表面朝上侧延伸，并连续地连接到辐射电极3的右端部分，包围了基片2的顶表面2a。
将基片2的底表面2d用作安装表面，将这种表面安装型天线1安装在电路板上，并通过馈送电极4，导电地连接到形成在电路板上的无线电单元电路5。通过使辐射电极3和无线电单元电路5如此导电连接，例如，当由无线电单元电路5将信号通过馈送电极4提供给辐射电极3时，辐射电极3被信号激励，该信号(无线电波)被发送到外面。另一方面，在接收信号时，信号沿与上述发送时相反地方向流入，该接收到的信号提供给了无线电单元5。按照这种方式，表面安装型天线1执行了发送/接收信号(无线电波)的天线操作。
同时，由辐射电极3的信号的有效线长度确定频带。相反，基于给定的技术说明，根据无线电波发送/接收的频带，确定辐射电极3的信号的有效线长度。由于使无线电单元最小化，还需要使上述表面安装型天线1最小化。当表面安装型天线1所需的无线电波发送/接收的频带降低时，必需将辐射电极3的信号的有效线长度设置得长，但是由于表面安装型天线1的最小化，难以为了在低频带中执行无线电波发送/接收而确保有效线长度。
相应地，已经提出了如图5所示的天线系统7。在图5中，示出天线系统7安装在诸如便携式电话等无线电单元10的电路板11上。如图5所示的天线系统7包含如上所述的表面安装型天线1，它构成了一个表面安装型天线部分，还有金属板8，导电地连接到表面安装型天线1的辐射电极3。在这种天线系统中，通过将金属板8导电地连接到辐射电极3，通过安装金属板8的增加有效地伸长了辐射电极3的信号的有效线长度。这有助于在所需的低频处的无线电波的发送/接收。
将天线系统7安装到无线电单元的电路板11上，例如在如图5所示的安装配置中。尤其地，诸如信号处理电路和控制电路等无线电单元电路(5)形成在电路板11上，并将使这些无线电单元电路屏蔽的屏蔽罩13设置在该电路板11上。屏蔽罩13的顶表面平行于电路板11的表面，以及表面安装型天线1的顶表面2a和底表面2d。使用表面安装型天线1的基片2的底表面2d作为安装表面，将天线系统7的表面安装型天线1安装到电路板11上的屏蔽罩13附近。将天线系统7的金属板8设置在屏蔽罩13上，其间有间隙，从而金属板8的表面平行于屏蔽罩13的顶表面。
设置有天线系统和无线电单元电路的电路板11被安置在例如由图5中的点划线示出的罩子12中。当无线电单元10是便携式电话时，将用于无线电单元中的功率的电池设置在如图5所示的电路板11上的空白部分上。
同时，目前对厚度D减小的诸如便携式电话等无线电单元10的需要增加。为了减小无线电单元10的厚度，天线系统7的金属板8与屏蔽罩13的顶表面之间的间隙必需非常窄。但是，将金属板8的整个表面与屏蔽罩13的顶表面相对设置，其间有间隙，并且屏蔽罩13与电路板11的表面等效于地端，因此，通过减小上述金属板8和屏蔽罩13之间的间隙，显著增加金属板8和屏蔽罩13之间的静电电容，换句话说，金属板8和地端之间的静电电容。电容中的这种增加引起天线增益减小、无线电波发送/接收频带变窄等问题。
本发明的一个目的是解决上述问题。本发明的另一个目的是提供一种天线系统，它能够满足更低频率无线电波的发送/接收的需要，并能够减小无线电单元的厚度而不破坏天线的性能，还提供一种使用这种天线系统的无线电单元。
为了达到上述目的，本发明在第一个方面提供了一种表面安装型天线，其中包含：表面安装型天线部分，通过在基片上形成用于无线电波发送/接收的辐射电极而构成；金属板，导电地连接到所述表面安装型天线部分的所述辐射电极，并且与辐射电极一起执行无线电波发送/接收，其中，将所述基片的底表面用作安装表面，将所述表面安装型天线部分安装在无线电单元的电路板上；将金属板设置得与所述电路板绝缘；和将所述金属板设置在所述表面安装型天线部分的所述基片长边一侧表面附近，从而所述金属板的表面与所述表面安装型天线部分的底表面不平行。
本发明在第二个方面提供了一种无线电单元，它包括根据上述第一方面的天线系统。
在根据第二个方面的无线电单元中，较好地将天线系统的金属板设置得使其基片相对于电路板的相应的端表面，其间有间隙。
在具有上述特点的本发明中，将天线系统的金属板设置在表面安装型天线部分的基片的外部长边侧表面附近，其间有间隙，从而金属板的表面不平行于表面安装型天线部分的底表面。当将基片的底表面用作安装表面，将表面安装型天线部分安装到无线电单元的电路板上时，金属板不平行于电路板表面的等于地的表面。
因此，可防止金属板和电路板(即，地)之间产生大的静电电容，可避免金属板和地之间的静电电容增加的问题，其中静电电容的增加是由无线电单元的厚度的减小引起的。这有助于达到减小无线电单元的厚度，同时防止天线性能的恶化。
从下面参照附图，对本发明的较佳实施例的详细的描述，本发明的上述和其他目的、特点和优点是清楚的。
图1是用于解释一个实施例的天线系统和无线电单元的透视图；
图2A和2B是用于解释表面安装型天线部分的修改的透视图；
图3A和3B是用于解释表面安装型天线部分的其他修改的透视图；
图4是用于解释表面安装型天线的一个例子的透视图；和
图5是用于解释所提出的一种天线系统的例子的透视图，其中该系统具有表面安装型天线部分和金属板。
图1示出根据本发明的一个实施例的无线电单元，以及根据其一个实施例的天线系统。在对这个实施例的描述中，对与图5所示的天线系统和无线电单元中系统的单元给出系统的标号，并且将省略它们共有部分的重复描述。该实施例中示出的无线电单元10还提供了如图5所示的罩子12，但是在图1中省略了对罩的描述。
如图1中所示，根据本实施例的天线系统7包含构成如图5所示的天线系统7的情况下的表面安装型天线部分的表面安装型天线1，以及金属板。根据这个实施例和如图5所示的天线系统之间的差别在于上述表面安装型天线1与金属板8之间的安装关系。具体地说，在这个实施例中，将金属板8设置在表面安装型天线1的基片2的外部长边表面附近，其间有间隙，从而金属板8的表面基本上平行于基片2的侧表面。在这个实施例中，表面安装型天线1可具有各种配置，但是这里，将以图4所示的表面安装型天线1为例给出描述。
在这个实施例中，用于连接的金属板单元14沿垂直于金属板8的平面的方向由金属板8的上端8a(图1所示)开始延伸，并且使用焊料和导电膏，使用于连接的金属板单元14的延伸端连接到表面安装型天线1的辐射电极3。由此导电地连接辐射电极3与金属板8。将金属板8的上端部8a设置得基本上与表面安装型天线1的基片2的顶表面齐平。
如图1所示，根据本实施例的无线电单元10设置有天线系统7，它在电路板11的外部边缘区域具有上述特有的特征。更具体地说，将天线系统7的表面安装型天线1安装在电路板11的外部边缘，其中，将基片2的底表面2d用作安装表面。金属板8离开电路板11，即，如此设置金属板8，以便与电路板绝缘，其中留有间隙。
在这个实施例中，如图1所示，金属板的下端8d位于比表面安装型天线1的基片2的底表面2d更低的位置，并且更具体地说，例如，基本上在与电路板11的后表面相同的水平位置，或者相对于后表面稍稍朝下突出的位置，即，低于设置在后表面上的单元的最高的一个单元的顶部的位置。结果，金属板8的表面不仅与基片2的外部长侧面相对，而且与电路板11的相对应的端表面相对，它们之间有间隙。
如上所述，在这个实施例中，金属板8的上端8a处于与表面安装型天线1的基片2的顶表面相同的水平上，金属板8的下端8d处于与电路板11的后表面相同的水平上，或相对于后表面稍稍朝下突出。因此，金属板8沿高度方向的宽度小，如图1所示，金属板8最好具有窄的矩形。按照这种方法，通过减小金属板8沿高度方向的宽度，防止金属板8的端部相对于无线电单元10的其他单元，沿垂直方向(如图1所示)突出。换句话说，金属板8具有不阻碍无线电单元10的厚度的减小的配置。
如图1所示，在这个实施例中，虽然金属板8的一部分与屏蔽罩13对应的侧表面相对，其间有间隙，金属板8与屏蔽罩13的对应的侧表面之间的间隙设置为足够宽，以防止发生增加金属板8和地之间的静电电容的问题的发生。
根据本实施例，如在上述提出的例子的情况下，由于通过导电地将金属板8连接到表面安装型天线1的辐射电极3形成天线系统，可以等效地延长辐射电极3的信号的有效线长度。这种便利得到一种能够发送低频无线电波的天线系统7，它难以由辐射电极3独自得到。一种等效地延长辐射电极3的信号的有效线长度而又不利用金属板8的方法是，将电感单元与辐射电极3串联。但是，这样产生了如此的问题，即，天线的灵敏度被电感单元破坏。相反，和本实施例相同，如果通过将金属板8导电地连接到辐射电极3而等效地延长信号的有效线长度，则将不会有破坏天线灵敏度的风险，并且可以以高度灵敏度执行低频所需的无线电波的发送/接收。
还有，由于将金属板8设置在表面安装型天线1的基片2的外部长侧表面附近，其间有间隙，故而金属板的表面基本上平行于基片2的外部长侧表面，当将天线系统7安装到图1所示的实施例中的无线电单元10的电路板11上时，金属板8基本上垂直于电路板11的表面和屏蔽罩13的顶表面。结果，能够防止电路板的表面或屏蔽罩13的顶表面与金属板8之间产生大的静电电容。由此，可以避免由于上述无线电单元10的厚度的减小，引起金属板8和地之间的静电电容增加的问题，并使无线电单元10变细，而不需要担心天线增益减小以及频带变窄。
这一事实由本发明人在下面的实验中得以确认。首先，制备上述根据图5所示的提出的例子的天线系统7，以及具有根据本实施例的配置的天线系统7。然后，按照如图4所示的安装配置，将根据提出的例子的天线系统7设置到无线电单元10的电路板11上。随后将本实施例所示的天线系统7按照图1所示的安装配置放置到无线电单元10的电路板11上。在设置诸如无线电单元的罩子厚度等其他条件时为相等时，在提出的例子的这些天线单元7与实施例之间比较天线增益和频带。表1示出了实验例子。
表1天线增益(dBd)中心频率(MHZ)带宽(MHZ) 峰值增益 平均增益 实施例-6.7820 40 3.3提出的例子 -6.0 -10.0 823 36
如从表1可见，与根据提出的例子的天线系统7相比，具有根据本实施例的配置的天线系统7在天线增益和带宽的变大方面，表现出显著的改进。
通过这种方法，提供具有根据本实施例的配置的天线系统7抑制了诸如天线增益和带宽等天线特性的恶化，并允许实现使无线电单元10变窄。
同时，本发明不限于上述实施例，而可以采用各种实施例。例如，在上述实施例中，虽然将金属板8设置得基本上平行于表面安装型天线1的基片2的外部长边侧表面，金属板8只能设置得不平行于基片2的底表面，即，金属板8可以设置得相对于基片2的外部长边侧表面成斜角。
还有，在上述实施例中，使用焊料或导电膏，将用于连接金属板8和辐射电极3的金属板连接部件14黏结起来。但是，金属板8和辐射电极3仅需要导电地连接，因此金属板8和辐射电极3例如只需要接触而非结合它们，或可以例如制成为整体。
另外，在上述实施例中，将金属板8的下端8d放置在比表面安装型天线1的基片2的底表面2d更低的位置，但是可以设置在与基片2的底表面2d相同的水平位置，或高于底表面2d。还有，在上述实施例中，将金属板8设置得离开电路板11，但是可以设置在电路板11上，其间有间隙。
在上述实施例中，已经取图4所示的表面安装型天线1为例给出了描述，但是，构成根据本发明的天线系统的表面安装型天线的配置不限于图4所示的表面安装型天线。表面安装型天线部分可以具有各种配置。例如，可以采用如图2A所示的表面安装型天线。图2B是图2A所示的表面安装型天线的透视图。
图2A和2B所示的表面安装型天线1具有基片2，该基片2通过整体地层叠由介质材料构成的生片层16a，16b和16c而形成。在该基片2中，设置一个形成为螺旋形的辐射电极3。具体地说，分别在构成基片2的生片层16a和16b的顶表面上形成用于形成上述辐射电极3的导电图案17和18。形成在生片层16a上的导电图案17与形成在生片层16b上的导电图案18通过形成在生片层16b上的通孔导电，由此形成螺旋形辐射电极3。
在基片2的左侧表面(如图2A所示)上形成馈送电极4，并在图2A所示的右侧表面上形成自由终端部分20。辐射电极3的一端侧导电地连接到上述馈送电极4，同时辐射电极3的另外一端导电地连接到自由终端部分20。
另外，可以采用如图3A所示的表面安装型天线1。图3A所示的表面安装型天线1是如此的，从而通过在基片2的顶表面、前侧表面、底表面以及后侧表面上形成螺旋形导体图案配置辐射电极3。在如图2A和2B所示的表面安装型天线1的情况下，将辐射电极3的一端侧导电地连接到形成在基片2的左侧表面上的馈送电极4，同时，将辐射电极3的另外一端导电地连接到形成在基片2的右侧表面上的自由终端部分20。
另外，可以采用如图3B所示的表面安装型天线。图3B所示的表面安装型天线1是如此的，从而通过在基片2的顶表面上形成曲折形导体图案配置辐射电极3。在如图2A、2B和3A所示的表面安装型天线1的情况下，将辐射电极3的一端侧导电地连接到形成在基片2上的馈送电极4，同时将辐射电极3的另外一端侧导电地连接到形成在基片2上的自由终端部分20。
图2A和2B，以及图3A和3B所示的表面安装型天线1中的每一个都能够执行类似于根据上述实施例的表面安装型天线的功能，其方法是将表面安装型天线1安装到辐射电极10的电路板11上，并导电地将无线电单元5连接到上述馈送电极4。
通过如上所述地利用表面安装型天线1，可以配置与上述实施例类似的天线系统。具体地说，将金属板导电地连接到如图2A和2B，以及图3A，3B所示的表面安装型天线1中每一个的自由端部20，并且通过自由终端部分20导电地连接辐射电极3和金属板。这里，将金属板设置在基片的外部长边侧表面附近，其间具有缝隙，以便不平行于基片2的底表面2d。通过按照这种方式配置天线系统，可以如上述实施例的情况那样施加良好的效果。
另外，在上述实施例中，构成表面安装型天线1的基片2由绝缘体形成，但是基片可以由例如磁体形成。
如从上面可以看到的，根据本发明，由于将要导电地连接到表面安装型天线部分的辐射电极的金属板设置在表面安装型天线部分的基片的外部长侧表面附近，其间具有间隙，从而金属板的表面不平行于表面安装型天线部分的底表面，这可以防止在将天线系统的表面安装型天线部分安装到电路板上，同时将基片的底表面用作安装表面时，在电路板表面的表面(该电路板表面等价于地)与金属板之间产生大的静电电容。因此，可以防止由金属板和地之间的静电电容的增加引起的天线增益的减小，以及带宽的变窄。
根据本发明的无线电单元，由于将具有上述特点的天线系统设置在这种无线电单元中，可以实现减小无线电单元的厚度，而不相应地减小天线增益以及使带宽变窄。
在根据本发明的无线电单元中，其中如此设置其天线系统的金属板，从而其表面与电路板的相应的端表面相对，其间有间隙，金属板和电路板的表面不相对，因此，可减小金属板和地端之间静电电容增加的问题，并且实现小型的，具有好的天线增益，并允许使无线电波发送/接收的频带变宽的无线电单元。
虽然已经参照目前被认为较好的实施例描述了本发明，但是应当知道，在不背离本发明更为宽的方面的情况下，可以有各种变化和修改，所附权利要求覆盖了在本发明的主旨和范围内的所有的修改和变化。