螺旋天线和通信设备制造技术

一种螺旋天线，包括基体和基体上表面的螺旋形导体，基体的厚度ａ给定为０．３≤ａ≤３（ｍｍ）；长度ｂ给定为５≤ｂ≤２０（ｍｍ）；和相对介电常数εｒ给定为３≤εｒ≤３０，和导体的绕制匝数ｘ给定为３≤ｘ≤１６（匝），并且，它的谐振频率ｆ和导体宽度ｗ满足公式（１）：ｆ＝Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃ（ＭＨｚ）和（２）：ｗ＝Ｄｘ＋Ｅ（ｍｍ），这里ｙ表示基体宽度，Ａ至Ｅ表示根据基体的厚度ａ，长度ｂ和相对介电常数εｒ确定的常数。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
螺旋天线和通信设备
本专利技术涉及用在移动通信终端、局域网或类似设施中的紧凑型螺旋天线，也涉及合并有螺旋天线的通信设备。
技术介绍
图18是应用在常规移动通信终端中的天线及其安装方法的一个示例的透视图。如从图中所见，一般是鞭状天线12安装在移动通信终端的外壳22中。近年来，随着移动通信技术的进展和用户服务的多样化，便携式终端已进入广泛的应用领域。为便于携带，通信终端的外壳变得越来越小。适应这种趋势，并入或装入通信终端元件已经在缩小和减轻。与这种流行态势相反，传统的鞭状天线21的构形是从外壳22向外伸出的。为了使终端进一步小型化，要求有一种尺寸小、重量轻的天线，把它设计得不从外壳伸出来。为满足这种要求，作为紧凑型天线，已开始发展螺旋天线，它有一个由螺旋结构形成的辐射电极。图19是日本未审定专利公告JP-A9-121113(1997)中披露的螺旋天线的透视图。这种螺旋天线是将螺旋形导体15装在基体11中而构成的。导体15，在馈送端17连接至设置在基体11一个端面的终端电极12的连接部，并在基体11的长度方向缠绕成螺旋形状。这样，把导体15形成螺旋形状，作为辐射电极，就能达到天线小型化的目的。在这种螺旋天线中，它的谐振频率按下列因素确定：螺旋形导体的绕制匝数(＝导体长度)；导体宽度；基体的尺寸(厚度，长度，和宽度)；和相对介电常数。然而，出现了下面的问题，通过把导体做成螺旋形而缩减的螺旋天-->线，对导体图案结构中的电容和电气连接的感应尤为敏感。结果，谐振频率受导体宽度的影响很大。例如，按这种缩减的螺旋天线构成导体的方法，在导体宽度上可以有大约5％的尺寸偏差。这样，即使螺旋天线设计得能获得理想的谐振频率，也必然会由于在制造过程中导体宽度的偏差，而使谐振频率产生大约5％的偏差。
技术实现思路
针对上述传统技术的问题，已设计出本专利技术，本专利技术的一个目的是提供一种紧凑型螺旋天线，其中，即使在导体宽度上有例如5％的偏差，谐振频率的偏差也能减小至1％或以下。本专利技术的另一目的是，提供一种通信设备，它在天线特性稳定性方面是突出的，其中并入紧凑型螺旋天线，即使在导体宽度上有例如5％的偏差，谐振频率的偏差也能减小至1％或以下。注意，如果频率的偏差减小至1％或以下，螺旋天线，当它用在PDC(个人数字单元)，PHS(便携式电话系统)，“蓝牙”(短距离无线网络技术规范)或其他系统中时，就能满足它们的专用频率标准。根据在螺旋天线上对导体图案结构—谐振频率关系，进行大量探索和研究的结果，本申请的专利技术者已发现，使用具有后面将要描述的结构的螺旋天线，能解决上述问题。从而实现本专利技术的目的。本专利技术提供一种螺旋天线，它包括由绝缘材料或磁性材料制成的基体，和至少在基体上表面或其内部二者之一形成的螺旋形导体，其中，在基体中，厚度a(mm)保持在0.3≤a≤3(mm)的范围内；长度b(mm)保持在5≤b≤20(mm)的范围内；和相对介电常数εr保持在3≤εr≤30或相对导磁率μr保持在1≤μr≤8的范围内，还有，导体的绕制匝数X(匝)保持在3≤x≤16的范围内，和其中，谐振频率f(MHz)和导体宽度w(mm)分别满足下面的公式(1)和(2)：f＝Ax+By+C(MHz)    …………(1)w＝Dx+E(mm)        …………(2)这里，-->y表示基体宽度(mm)；和A，B，C，D，和E各表示一个常数，它根据基体的厚度a，长度b，和相对介电常数εr或相对导磁率μr确定。根据本专利技术，与处于预定条件下的基体的厚度、长度和相对介电常数，以及导体的绕制匝数一致，谐振频率和导体宽度都设置为满足预定公式。这样，就容易按照公式设计具有理想谐振频率的螺旋天线。此外，虽然螺旋形导体的宽度与谐振频率的关系还不能从理论上弄清楚，但如果辐射电极由螺旋形导体制成而后者的宽度设置满足公式，最终的关系可以说谐振频率几乎不受导体宽度偏差的什么影响。因此，即使导体宽度有大约5％的偏差，谐振频率相对于理想的谐振频率的偏差也能减小至1％或以下。根据本专利技术，能实现一种具有理想天线特性的紧凑型螺旋天线，它的谐振频率、导体宽度和基体宽度很容易设计。也能提供一种螺旋天线，其中，即使在制造过程中导体宽度上出现偏差，所瞄准的谐振频率的偏差也能抑制到实用上没有问题的水平。本专利技术也提供一种包括上述根据本专利技术的螺旋天线的通信设备。具体地说，本专利技术提供一种包括螺旋天线的通信设备，其中的螺旋天线包括由绝缘材料或磁性材料制成的基准，和至少在基体上表面或其内部二者之一形成的螺旋形导体，其中，在螺旋天线的基体方面，厚度a(mm)保持在0.3≤a≤3(mm)的范围内；长度b(mm)保持在5≤b≤20(mm)的范围内；和相对介电常数εr保持在3≤εr≤30或相对导磁率μr保持在1≤μr≤8的范围内，还有，导体的绕制匝数X(匝)保持在3≤x≤16的范围内，和其中，谐振频率f(MHz)和导体宽度w(mm)分别满足下面的公式(1)和(2)：f＝Ax+By+C(MHz)    …………(1)w＝Dx+E(mm)        …………(2)这里，y表示基体宽度(mm)；和A，B，C，D，和E各表示一个常数，它根据基体的厚度a，长度b，和相对介电常数εr或相对导磁率μr确定。-->根据本专利技术，即使螺旋天线的导体宽度上有例如5％的偏差，谐振频率相对于设计的谐振频率的偏差，也能减少至1％或以下。因此，能实现并入天线特性稳定性优良的紧凑型螺旋天线的通信设备。在本专利技术中，优选基体由氧化铝陶瓷或镁橄榄石陶瓷制成。在本专利技术中，优选基体由四氟乙烯或环氧玻璃钢制成。在本专利技术中，优选基体由TIG(钇铁石榴石)，Ni-Zr化合物或Ni-Co-Fe化合物制成。附图说明本专利技术的其他和进一步的目的、特点和优点，从下面参考附图所作的描述中，将变得更为明显，附图中：图1A至1C是根据本专利技术螺旋天线的一个实施例的透视图；图2是包括根据本专利技术实施例的螺旋天线的通信设备主要端口电路配置的简要方块图；图3A至3D各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体宽度—谐振频率关系曲线图；图4A至4D各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—谐振频率关系曲线图；图5A至5D各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—导体宽度关系曲线图；图6A至6C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体宽度—谐振频率关系曲线图；图7A至7C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—谐振频率关系曲线图；图8A至8C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—导体宽度关系曲线图；图9A至9C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体宽度—谐振频率关系曲线图；图10A至10C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—谐振频率关系曲线图；-->图11A至11C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—导体宽度关系曲线图；图12A至12C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体宽度—谐振频率关系曲线图；图13A至13C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—谐振频率关系曲线图；图14A至14C各表示以基体宽度为基础，在螺旋天线中观测的导体绕制匝数—导体宽度关系曲线图；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋天线，其特征在于包括：由绝缘材料或磁性材料制成的基体；和至少在基体的上表面或其内部二者之一形成的螺旋形导体，其特征在于：在基体中，厚度ａ（ｍｍ）保持在０．３≤ａ≤３（ｍｍ）的范围内；长度ｂ（ｍｍ）保持在５≤ｂ≤２０（ｍｍ ）的范围内；和相对介电常数εｒ保持在３≤εｒ≤３０或相对导磁率μｒ保持在１≤μｒ≤８的范围内，还有，导体的绕制匝数Ｘ（匝）保持在３≤ｘ≤１６的范围内，其中谐振频率ｆ（ＭＨｚ）和导体宽度ｗ（ｍｍ）分别满足下列的公式（１）和（２）：ｆ＝ Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃ（ＭＨｚ） …………（１）ｗ＝Ｄｘ＋Ｅ（ｍｍ） …………（２）这里，ｙ表示基体宽度（ｍｍ）；和Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｅ各表示一个常数，它根据基体的厚度ａ、长度ｂ和相对介电常数εｒ或相对导磁率μｒ确定。

【技术特征摘要】
JP 2002-3-14 2002-0693941.一种螺旋天线，其特征在于包括：由绝缘材料或磁性材料制成的基体；和至少在基体的上表面或其内部二者之一形成的螺旋形导体，其特征在于：在基体中，厚度a(mm)保持在0.3≤a≤3(mm)的范围内；长度b(mm)保持在5≤b≤20(mm)的范围内；和相对介电常数εr保持在3≤εr≤30或相对导磁率μr保持在1≤μr≤8的范围内，还有，导体的绕制匝数X(匝)保持在3≤x≤16的范围内，其中谐振频率f(MHz)和导体宽度w(mm)分别满足下列的公式(1)和(2)：f＝Ax+By+C(MHz)       …………(1)w＝Dx+E(mm)           …………(2)这里，y表示基体宽度(mm)；和A、B、C、D和E各表示一个常数，它根据基体的厚度a、长度b和相对介电常数εr或相对导磁率μr确定。2.根据权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于：基体由氧化铝陶瓷或镁橄榄石陶瓷制成。3.根据权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于：基体由四氟乙烯或环氧玻璃钢制成。4.根据权利要求1所述的螺旋天线，其特征在于：基体由YIG(钇铁石榴石)，Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：和多田一雄，村川俊一，吉崎广，佐藤昭典，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]