ES2425369T3

ES2425369T3 - Dispositivo de antena

Info

Publication number: ES2425369T3
Application number: ES07767927T
Authority: ES
Inventors: Sung-Gyoo Lee; Masahiko Nakamura; Eiichirou Hirose; Koji Yanao
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2013-10-15
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: JP2008011281A; CN101479879B; TWI440251B; EP2040328A1; WO2008001899A1; US7982682B2; TW200810236A; JP4688068B2; EP2040328A4; CN101479879A; KR20090031689A; US20090273535A1; EP2040328B1; HK1128832A1; KR101367586B1

Abstract

Un aparato de antena, que comprende: un sustrato (1) que tiene una forma rectangular; un conductor (13) de tierra de RF que está ramificado para extenderse en al menos dos direcciones, al menosuna parte del cual está formado sobre una superficie del sustrato (1), funcionando el conductor (13) de tierra de RFcomo un plano de tierra de antena; una porción de antena (2), un extremo de la cual está conectado al conductor (13) de tierra de RF,un conductor (4) de tierra de circuito que funciona como una tierra de circuito digital está formado sobre lasuperficie del sustrato (1); y una parte del conductor (13) de tierra de RF que se extiende en una dirección de separación de la porción deantena (2) está dispuesta a lo largo del conductor (4) de tierra de circuito; donde la porción de antena (2) es una antena (2) de chip instalada sobre el sustrato (1) en una posición separada unadistancia predeterminada del conductor de tierra de RF; y donde el conductor (13) de tierra de RF tiene, sobre el sustrato (1): una primera porción (19A) de tierra que seextiende a lo largo de la antena (2) de chip, caracterizado porque el conductor (13) de tierra de RF está formado con una forma de L invertida que se ramifica en dos direccionesortogonales entre sí, y está dispuesto a lo largo de un borde corto y un borde largo del sustrato; y donde el conductor (13) de tierra de RF tiene, sobre el sustrato (1): una segunda porción (19B) de tierra que seextiende en una dirección ortogonal a una dirección de extensión de la primera porción (19A) de tierra y también en unadirección de separación de la primera porción (19A) de tierra y la antena (2) de chip.

Description

Dispositivo de antena

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato de antena adecuado para la reducción de un equipo de comunicación por radio.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA

En equipos de comunicación por radio, como teléfonos móviles u ordenadores portátiles personales con unafunción integrada de comunicación por radio, la densidad de empaquetamiento de las piezas aumenta a medida que elequipo de comunicación por radio se reduce en tamaño. Para hacer frente a esto, se propone un aparato de antenacomo el descrito en, por ejemplo, la patente japonesa n º 3758495. En este aparato de antena, se forma una capaconductora espiral sobre la superficie de un material de base hecho de un material dieléctrico o un material magnético. Se instala una denominada antena de chip sobre un sustrato, y la antena de chip se pone a tierra conectándola a unplano de tierra formado sobre el sustrato. En este caso, como se muestra por ejemplo en la FIG. 5, un conductor 3 de tierra de RF que constituye la tierra a la que está conectada una antena 2 de chip sobre un sustrato 1 idealmente requiere la mayor área sobre el sustrato 1 con el fin de obtener suficientes características de antena.

Además, en los últimos años, con la digitalización de los equipos de comunicación por radio, un conductor 4 detierra de un circuito para ser utilizado como tierra de un circuito digital ha sido formado sobre un sustrato 1 junto con unconductor 3 de tierra de RF que constituye la tierra a la que está conectada una antena 2 de chip, para permitir de este modo la coexistencia del conductor 3 de tierra de RF y el conductor 4 de tierra de circuito en el mismo sustrato 1, comose muestra en la FIG. 6.

Sin embargo, la técnica anterior descrita anteriormente presenta los siguientes problemas.

Esto es, en una antena de cuarto de onda en la que una longitud eléctrica del elemento de antena es de 1/4 de una longitud de onda (A), el tamafo (especialmente, la longitud) del plano de tierra que constituye la tierra de la antena es importante. Sin embargo, con una mayor densidad de empaquetamiento de las partes, se ha hecho difícil asegurarun área de tierra suficiente necesaria para obtener características de antena en unas condiciones ideales como semuestra en la FIG. 5.

Además, en el caso en el que el conductor 3 de tierra de RF y el conductor 4 de tierra de circuito coexistan en el mismo sustrato 1 como se muestra en la FIG. 6, existe la desventaja de que el plano de tierra sobre el sustrato 1 estádividido, haciendo imposible obtener la superficie necesaria para el conductor 3 de tierra de RF.

El documento WO 2006/018711 A1 describe una antena de teléfono móvil situada sobre un elemento de tierraintegrado. Un bloque metalico representa una placa de circuito impreso (PWB) del teletono. El elemento de tierra integrado es todo el elemento que actúa como una tierra para la antena y está compuesto por un acoplador de antena y dos líneas TEM.

El documento EP 1109250 A1 describe una antena de chip, un conductor de tierra de RF con forma de L y unconductor de tierra digital sobre una PCB.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se ha desarrollado en vista de los problemas mencionados anteriormente, y un objeto dela misma es proporcionar un aparato de antena capaz de obtener las características de antena similares a las de uncaso en el que se forma un conductor de tierra de RF amplio sobre un sustrato, y también permite la coexistencia delconductor de tierra de RF y un conductor de tierra de circuito en el mismo sustrato.

La presente invención se define según se establece en las reivindicaciones para resolver los problemasanteriores.

Un aparato de antena de la presente invención incluye: un sustrato que tiene una forma rectangular, unconductor de tierra de RF que está ramificado para extenderse en al menos dos direcciones, al menos una parte delcual está formado sobre una superficie del sustrato, funcionando el conductor de tierra de RF como un plano de tierra deantena; y una porción de antena, un extremo de la cual está conectada al conductor de tierra de RF, donde unconductor de tierra de circuito que funciona como tierra de un circuito digital está formado en la superficie del sustrato; y una parte del conductor de tierra de RF que se extiende en una dirección de separación de la porción de antena estádispuesta a lo largo del conductor de tierra de circuito, donde el conductor de tierra de RF está formado con una formade L invertida ramificada en dos direcciones ortogonales entre sí, y está dispuesto a lo largo de un borde corto y unborde largo del sustrato.

En este aparato de antena, el conductor de tierra de RF está ramificado para extenderse en al menos dosdirecciones. Por lo tanto, a pesar de la pequeña área de tierra total, el conductor de tierra de RF se extiende en dos direcciones para asegurar una longitud necesaria para las características de antena. Como resultado, se obtiene unaeficiencia de radiación similar a la de una tierra con una gran área, haciendo posible tener suficientes características de antena.

Este aparato de antena tiene el conductor de tierra de RF ramificado según una forma de L invertida. Por tanto, cuando se emplea un sustrato rectangular, el conductor de tierra de RF se dispone a lo largo de un borde corto y unborde largo del sustrato. Como resultado, es posible emplear de manera efectiva la superficie del sustrato. Es más, elconductor de tierra de RF está ramificado en direcciones ortogonales entre sí. Esto puede contribuir a las característicasde antena en una manera omnidireccional. En este aparato de antena, el conductor de tierra de circuito está formado sobre el sustrato junto con el conductor de tierra de RF. Esto hace posible asegurar un área suficiente para el conductor de tierra de circuito a la vez que se mantienen las características de antena.

En un aparato de antena según la presente invención, la porción de antena es una antena de chip instalada sobre el sustrato, y que el conductor de tierra de RF tiene, sobre el sustrato: una primera porción de tierra que seextiende a lo largo de la antena de chip , y una segunda porción de tierra que se extiende en una dirección ortogonal auna dirección de extensión de la primera porción de tierra y también en una dirección de separación de la primeraporción de tierra y la antena de chip. En este aparato de antena, el conductor de tierra de RF está hecho de: la primeraporción de tierra a lo largo de la antena de chip, y la segunda porción de tierra perpendicular a la antena de chip. Por lotanto, la disposición de la antena de chip con la relación de disposición descrita anteriormente hace posible la obtenciónde características de antena favorables incluso en un espacio pequeño.

Además, en el aparato de antena de la presente invención, el conductor de tierra de RF incluye: una porción de tierra de sustrato formada sobre el sustrato; y una porción de tierra externa, una extremo de la base de la cual estáconectada a la porción de tierra de sustrato y se extiende fuera del sustrato en una dirección diferente de la de laporción de tierra de sustrato. En este aparato de antena, el conductor de tierra de RF está hecho de: la porción de tierrade sustrato; y la porción de tierra externa. Por lo tanto, en el caso en que no esté disponible un plano de tierra suficientesobre la superficie del sustrato, es posible asegurar una longitud de tierra mediante el uso de la porción de tierra externa tal como un cable metálico fuera del sustrato, para obtener de ese modo características de antena favorables.

De acuerdo con la presente invención, se producen los siguientes efectos.

Esto es, de acuerdo con el aparato de antena según la presente invención, el conductor de tierra de RF estáramificado para extenderse en al menos dos direcciones. Como resultado, se obtiene una eficiencia de radiación similara la de una tierra con una gran área, haciendo posible obtener suficientes características de antena. Por lo tanto, incluso si un conductor de tierra de circuito que funciona como un tierra de un circuito digital se pone en coexistencia con unconductor de tierra de RF sobre el mismo sustrato, se obtienen suficientes características de antena. Como resultado, es posible lograr una alta densidad de empaquetamiento de las piezas y una reducción del tamaño de los equipos decomunicación por radio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para permitir una mejor comprensión de la presente invención, y para mostrar cómo puede llevarse a cabo lamisma, se hará referencia ahora, únicamente a modo de ejemplo, a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La FIG. 1 es una vista en planta que muestra un aparato de antena según una primera realización de acuerdo con la presente invención;

La FIG. 2 es un diagrama de circuito que muestra un circuito de regulación de frecuencia según la primerarealización;

La FIG. 3 es una vista en planta que muestra otro ejemplo de un aparato de antena según la primera realización;

La FIG. 4 es una vista en planta que muestra un aparato de antena según una segunda realización de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 5 es una vista en planta que muestra un ejemplo de un aparato de antena ideal; y

La FIG. 6 es una vista en planta que muestra un ejemplo de un aparato de antena convencional de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

A continuación se presenta una descripción de una primera realización de un aparato de antena de acuerdo con la presente invención, con referencia a las FIG.1 a FIG. 3.

Un aparato 1 de antena según la presente realización incluye: un sustrato 1 rectangular; un conductor 13 de tierra de RF; una antena (porcion de antena) 2 de chip; y un conductor 4 de tierra de circuito. El sustrato 1 esta hecho de un material aislante tal como una resina. El conductor 13 de tierra de RF está formado sobre una superficie del sustrato1, y funciona como un plano de tierra de antena. La antena 2 de chip tiene su extremo conectado al conductor 13 detierra de RF. El conductor 4 de tierra de circuito está formado sobre la superficie del sustrato 1, y funciona como una tierra de circuito digital.

La antena 2 de chip anterior es un elemento de antena que funciona como un elemento de carga. Incluye: unmaterial de base rectangular hecho de un dieléctrico tal como, por ejemplo, una alúmina; un diseño conductor lineal que está enrollado en forma de espiral con respecto a la dirección longitudinal de una superficie de este material de base.Esta antena 2 de chip está instalada en una posición próxima a uno de los bordes cortos del sustrato 1 y separada unadistancia predeterminada desde el conductor 13 de tierra de RF. Esta tijada sobre un terreno (no mostrado en la tigura) formado en una posición predeterminada sobre el sustrato 1. Además, la antena 2 de chip está conectada al conductor 13 de tierra de RF a través de un conductor 14 de enlace. Nótese que el diseño del conductor de la antena 2 de chiptiene su extremo conectado al conductor 14 de enlace.

Además, al conductor 14 de enlace está conectado un circuito 15 de regulación de frecuencia, como se muestra en las FIGS. 1 y 2. Este circuito 15 de regulación de frecuencia incluye: un primer inductor 16 y un segundo inductor 17 que son inductores de chip conectados en serie a la antena 2 de chip; y un tercer inductor 18 que es uninductor de chip cuyo extremo está conectado al segundo inductor 17 y cuyo otro extremo está conectado al conductor 13 de tierra de RF. Además, entre el segundo inductor 17 y el tercer inductor 18, se proporciona un punto de alimentación. Nótese que el primer inductor 16 y el segundo inductor 17 son para regular frecuencias de resonancia, yque el tercer inductor 18 se proporciona para reducir las reflexiones de las potencias incidentes.

El conductor 13 de tierra de RF anterior está por ejemplo formado como un diseño sobre el sustrato 1 con unalámina de cobre o similar, y también está conectado a una tierra de un circuito de alta frecuencia (no mostrado en latigura). El conductor 13 de tierra de RF tiene una primera porción 19A de tierra y una segunda porción 19B de tierra. Laprimera porción 19A de tierra se extiende a lo largo de la antena 2 de chip. La segunda porción 19B de tierra seextiende en una dirección ortogonal a una dirección de extensión de la primera porción 19A de tierra y también en unadirección de separación de la primera porción 19A de tierra y la antena 2 de chip. Es decir, el conductor 13 de tierra deRF está formado según una forma de L invertida ramificada para extenderse en dos direcciones ortogonales entre sí. Nótese que la segunda porción 19B de tierra está dispuesta sobre el lado del conductor 14 de enlace (en la figura, sobreel lado izquierdo del conductor 4 de tierra de circuito) a lo largo del conductor 4 de tierra de circuito.

De esta manera, en la presente realización, el conductor 13 de tierra de RF está ramificado para extenderse endos direcciones tales como la primera porción 19A de tierra y la segunda porción 19B de tierra. Por lo tanto, a pesar dela pequeña área de tierra total, el conductor 13 de tierra de RF se extiende en dos direcciones para asegurar unalongitud necesaria para las características de antena. Como resultado, se obtiene una eficiencia de radiación similar a lade una tierra con una gran área, haciendo posible obtener suficientes características de antena. Nótese que en el conductor 13 de tierra de RF ramificado en dos direcciones, una combinación con la antena 2 de chip como una porciónde la antena da como resultado un estado similar a una antena bipolar. Por lo tanto, se supone que una longitudcercana a 1/4 de una longitud de onda de operación de antena se forma como una longitud eléctrica, mejorando así las características de la antena.

Además, el aparato de antena de la presente realización tiene el conductor 13 de tierra de RF ramificado enforma de L invertida. Por lo tanto, es posible utilizar de manera efectiva la superficie del sustrato 1 disponiendo laprimera porción 19A de tierra y la segunda porción 19B de tierra, respectivamente, a lo largo de un borde corto y unborde largo del sustrato 1. Especialmente, el conductor 4 de tierra de circuito está formado sobre el sustrato 1 junto conel conductor 13 de tierra de RF. Esto hace que sea posible asegurar un área suficiente del conductor 4 de tierra de circuito a la vez que se mantienen las características de antena. Además, el conductor 13 de tierra de RF está ramificado en direcciones ortogonales entre sí. Esto puede contribuir a las características de antena de una maneraomnidireccional.

Como otro ejemplo de la presente realización, la segunda porción 19B de tierra puede estar dispuesta sobre ellado opuesto del conductor 14 de enlace (en la tigura, sobre el lado derecho del conductor 4 de tierra de circuito) a lolargo del conductor 4 de tierra de circuito , como se muestra en la FIG. 3.

A continuación se presenta una descripción de una segunda realización de un aparato de antena de acuerdocon la presente invención. Nótese que en la siguiente descripción de la realización, elementos constituyentes idénticos alos descritos en la realización anterior se designan con números de referencia idénticos, y se omite su descripción.

La diferencia entre la segunda realización y la primera realización se encuentra en el siguiente punto. Mientras que en la primera realización, tanto la primera porción 19A de tierra como la segunda porción 19B de tierra queconstituyen el conductor 13 de tierra de RF están formados como diseños sobre el sustrato 1, el aparato de antena de la segunda realización está hecho de: una porción 29A de tierra de sustrato donde un conductor 23 de tierra de RF estáformado sobre el sustrato 1; y una porción 29B externa de tierra, un extremo de la base de la cual está conectado a laporción 29A de tierra de sustrato y se extiende fuera del sustrato 1 en una dirección diferente de la de la porción 29A detierra de sustrato, como se muestra en la FIG. 4.

Es decir, en la segunda realización, el conductor 23 de tierra de RF está hecho de: la porción 29A de tierra desustrato que está formada como diseño sobre el sustrato 1, de manera similar a la primera porción 19A de tierra; y laporción 29B de tierra externa cuyo extremo de base está conectado al borde izquierdo de la porción 29A de tierra desustrato y que se extiende a lo largo del conductor 4 de tierra de circuito en una dirección ortogonal a una dirección deextensión de la porción 29A de tierra de sustrato.

En la porción 29B de tierra externa anterior, se adopta un sustrato flexible, un cable metálico, o una cinta adhesiva hecha de metal donde se forma un conductor.

De esta manera, en la segunda realización, el conductor 23 de tierra de RF está hecho de: la porción 29A detierra de sustrato; y la porción 29B de tierra externa. Por lo tanto, en el caso en el que un plano de tierra suficiente noesté disponible sobre la superficie del sustrato 1 para asegurar el conductor 4 de tierra de circuito o para otros fines, es posible asegurar una longitud de tierra mediante el uso de la porción 29B de tierra externa fuera del sustrato 1, paraobtener de ese modo características de antena favorables.

EJEMPLOS

A continuación se presenta una descripción específica de los resultados que confirma el efecto del aparato deantena de acuerdo con la presente invención mediante el uso de una herramienta de simulación.

Como condiciones de cálculo para la herramienta de simulación, a las constantes del circuito regulador del primer inductor 16 al tercer inductor 18 en el circuito 15 de regulación de frecuencia se asignaron los valores A, B y C. Además, como materiales constitutivos de las partes respectivas, se utilizó un FR-4 con una capacidad inductivaespecífica de 4,9 en el sustrato 1, y también se utilizó un material de base de alúmina con una capacidad inductiva

5 específica de 9 en la antena 2 de chip. Los conductores en el diseño de conductor y la superficie del sustrato 1 fueron conductores perfectos.

La Tabla 1 siguiente muestra los resultados de la evaluación, que confirman el efecto por medio de la herramienta de simulacion realizada sobre la primera realizacion anterior (Invencion 1) y otro ejemplo de la primerarealizacion (Invencion 2) basandose en las condiciones de calculo anteriores. La Tabla 1 también muestra los resultados

10 de la simulacion realizada de manera similarsobre una contiguracion ideal(Ejemplo Ideal) que se muestra en la FIG. 5 y una contiguracion convencional (Ejemplo Convencional) que se muestra en la FIG. 6.

Elemento: Constante de circuito regulador Pérdidas de retorno Frecuencia de resonancia Eficiencia de radiación

A: B C

Ejemplo Convencional: 6 nH 240 nH 10 nH -30 dB 430 MHz 10%

Ejemplo Ideal: 6 nH 240 nH 14 nH -21 dB 430 MHz 26%

Invención 1: 5 nH 240 nH 11 nH -23 dB 430 MHz 25%

Invención 2: 5 nH 240 nH 10 nH -20 dB 430 MHz 24%

Como se muestra en la Tabla 1 anterior, tanto la Invención 1 como la Invención 2 presentaron mejores15 características la antena en comparación con el Ejemplo Convencional. Se confirmó sustancialmente el mismo efecto que el del Ejemplo Ideal.

La presente invención no se limita a las respectivas realizaciones anteriores y se pueden llevar a cabo diversasmodificaciones siempre que no se aparten del alcance de esta invención.

Por ejemplo, en el circuito 15 de regulación de frecuencia, se utilizan del primer inductor 16 al tercer inductor 18

20 con un componente de inductancia como un elemento constante concentrado. Sin embargo, el componente no está limitado a un componente de inductancia. Se pueden utilizar condensadores con un componente de capacitancia. Alternativamente, éstos pueden ser combinados.

Por otra parte, como un material de base de la antena 2 de chip, se utiliza una alúmina, que es un materialdieléctrico. Sin embargo, se puede utilizar un material magnético o un material compuesto que combina un material25 dieléctrico y un material magnético.

Además, los conductores 13 y 23 de tierra de RF anteriores están ramificados para extenderse en dos

direcciones. Sin embargo, el conductor de tierra de RF puede estar ramificado para extenderse en tres o más

direcciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de antena, que comprende: un sustrato (1) que tiene una torma rectangular; un conductor (13) de tierra de RF que esta ramiticado para extenderse en al menos dos direcciones, al menos

una parte del cual esta tormado sobre una superticie del sustrato (1), tuncionando el conductor (13) de tierra de RF como un plano de tierra de antena;

una porcion de antena (2), un extremo de la cual esta conectado al conductor (13) de tierra de RF,

un conductor (4) de tierra de circuito que tunciona como una tierra de circuito digital esta tormado sobre lasuperticie del sustrato (1); y

una parte del conductor (13) de tierra de RF que se extiende en una dirección de separación de la porción de antena (2) esta dispuesta a lo largo del conductor (4) de tierra de circuito; donde

la porcion de antena (2) es una antena (2) de chip instalada sobre el sustrato (1) en una posicion separada unadistancia predeterminada del conductor de tierra de RF; y donde

el conductor (13) de tierra de RF tiene, sobre el sustrato (1): una primera porcion (19A) de tierra que seextiende a lo largo de la antena (2) de chip, caracterizado porque

el conductor (13) de tierra de RF está formado con una forma de L invertida que se ramifica en dos direcciones ortogonales entre sí, y está dispuesto a lo largo de un borde corto y un borde largo del sustrato; y

donde el conductor (13) de tierra de RF tiene, sobre el sustrato (1): una segunda porcion (19B) de tierra que se extiende en una direccion ortogonal a una direccion de extension de la primera porcion (19A) de tierra y tambien en unadireccion de separacion de la primera porcion (19A) de tierra y la antena (2) de chip.
2. Un aparato de antena, que comprende: un sustrato (1) que tiene una torma rectangular; un conductor (13) de tierra de RF que esta ramiticado para extenderse en al menos dos direcciones, al menos

una parte del cual está formado sobre una superficie del sustrato (1), tuncionando el conductor (13) de tierra de RF como un plano de tierra de antena;

una porcion de antena (2), un extremo de la cual esta conectado al conductor (13) de tierra de RF,

un conductor (4) de tierra de circuito que tunciona como una tierra de circuito digital está formado sobre lasuperticie del sustrato (1); y

una parte del conductor (13) de tierra de RF que se extiende en una direccion de separacion de la porcion de antena (2) esta dispuesta a lo largo del conductor (4) de tierra de circuito; donde

la porcion de antena (2) es una antena de chip instalada sobre el sustrato (1) en una posicion separada del conductor de tierra de RF; y

donde el conductor (13) de tierra de RF incluye: una porcion (29A) de tierra de sustrato tormada sobre elsustrato (1), caracterizado porque

el conductor (13) de tierra de RF esta tormado con una torma de L invertida que se ramitica en dos direcciones ortogonales entre sí, y está dispuesto a lo largo de un borde corto y un borde largo del sustrato, y

el conductor (13) de tierra de RF incluye: una porcion (29B) de tierra externa, un extremo de la base de la cual esta conectado a la porcion (29A) de tierra de sustrato y se extiende tuera del sustrato en una direccion diterente de lade la porcion (29A) de tierra de sustrato; y

la porcion (29B) de tierra externa esta dispuesta a lo largo del conductor (4) de tierra de circuito y se extiendeen una dirección ortogonal a la dirección de extensión de la porción de tierra de sustrato