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CN1123086C - 陷波微带倒f平面天线 - Google Patents

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CN1123086C CN98806942A CN98806942A CN1123086C CN 1123086 C CN1123086 C CN 1123086C CN 98806942 A CN98806942 A CN 98806942A CN 98806942 A CN98806942 A CN 98806942A CN 1123086 C CN1123086 C CN 1123086C
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Abstract

本发明涉及一种小型微带天线装置，可装入手持无线通讯设备内部，用于在一个频带或更多频带范围内接收和发射射频(RF)信号。该微带天线包括一地平面装置(101)，至少一第一馈线装置(107)和N个发射元件；在此N是大于零的整数。上述微带天线构件具有一第一电导板件(104)。上述馈线装置配置在上述第一板件上，用于将射频信号馈入上述N个发射元件；上述N个发射元件中至少第一个具有一第二板件(106)。上述第二板件与第一板件电感耦合(108)。

Description

陷波微带倒F平面天线
相关申请的参考文献
本发明是以特此参照结合的瑞典专利申请文献SE9702659-5“小型天线装置”和国际专利申请文献PCT/SE98/00899“小型天线装置”为基础。上述两专利与本发明专利的申请人均为同一申请人。
技术领域
本发明总体上涉及一种天线构件，更具体而言是涉及一种微带的天线构件。
背景技术
根据移动通讯设备的最新进展，其关注的焦点已集中在研制尺寸小和构型低的天线，以便使移动式无线通讯设备更加微型化。其目标包括尺寸小，构型低，低成本和便于制造。所考虑的频率可以是用于手持蜂窝式无线通讯装置如全球移动通讯系统GSM(890-935MH)和室内无绳电话如欧洲第一代无绳电话CT1+(886-931MH)的900MH频带天线，以及用于数字增强无线通讯DECT(1.89GHz)和个人通讯系统PCS(1.8GHz)的1.9GHz频带天线。上述的系统在天线特性，如谐振频率、频带宽度、增益等性能有其各自的要求。
现有的用于移动电话的天线包括最普通的鞭状天线(单极)，微带板件天线、倒F平面天线。微带板件天线和倒F平面天线线通常是低构形。虽然微波带板件天线早已有频带宽度较窄和效率低的缺点；但是，其尺寸小/构形低和重量轻的优点仍然是很有吸引力的特性。
然而，当将其调至特定频率并装配在更新一代的微型移动天线通讯设备上时，倒F平面天线和微带板件天线，则都存在尺寸问题。特别当现代移动电话设计要求将复调天线装入一手持装置，以便能在两个不同系统，在很宽频带宽度或更普遍采用天线的多种(diversity)优点同时通讯时，上述问题则更为突出。
欧洲EP749,176“具有不同孔形的平面和非平面双C-板件天线“公开一种板件天线。C-板件天线包括一平切的地平面，具有与地平面重叠的第一表面和对置的第二表面的介电材料层，以及一导电层。导电层形成一发射板件并具有非矩形切口。
WO96/27219的“多转折倒F天线”公开一种具有多转折图案的倒F天线。该天线是一平面发射构件，该元件沿着平行于近乎共同延展的地平面的平面发射元件或板件的纵向尺寸具有交替切口。
发明内容
本发明的目的是开发一种适用于在一个或多个频带上接收和发射射频RF信号并可装入手持无线通讯设备内部的小型微带天线装置。
本发明的一种用于接收和发射射频信号的微带天线构件，包括：一地平面装置；一个或一个以上的第一馈线装置，和N个发射元件，在此，N是一大于零的整数；其特征在于：上述微带天线构件具有一第一导电板件；上述馈线装置设置用于将射频信号馈入上述第一板件；一个或一个以上的上述N个发射元件的第一个具有一第二板件；电感装置用于上述第二板件与上述第一板件电感耦合；和上述第二板件具有一自由端。
借助于提供一种包括一地平面，至少一第一馈线装置和N个发射元件的微带天线，在此N是大于零的整数，以此解决上述问题以及天线装入手持无线通讯设备内部所用的方法。上述的微带天线构件具有第一导电板件。上述馈线装置配置在上述第一板件上，用于将射频信号馈入上述N发射元件；至少上述N个发射元件的第一个具有基本为矩形的第二板件。上述第二板件与第一板件是感应耦合，而且上述第二板件具有一自由端。
更具体而言，按照一实施例，是借助于提供上述的微带天线构件实现本发明的目的，其中至少一个上述N发射元件具有在上述自由端与地线耦合的一电容耦合器。
更具体而言，按照一实施例，是借助于提供上述的微带天线构件实现本发明的目的；其中上述的第一和第二板件是在介质载体上的薄导电层。上述载体包括使与所述第一和第二板件电接触的一元件定位用的至少第一和第二凸台。
本发明的优点是实现一种适于安装在一手持无线通讯设备内部的小型微带天线构件。
本发明另一优点是上述天线构件可以调至与多频率应答。
按照本发明一实施例，优点是可借助于选用或不选用分离元件完成所述天线构件。
按照本发明一实施例，优点是可以直接在手持无线通讯设备的后盖内侧完成所述天线构件。
此外，根据下文详述，本发明的适用范围将一目了然。然而，由于对于本专业技术人员而言，根据详述在本发明范围内的各种修改和变更将显而易见，所以，详细说明，具体例子，以及简述的本发明较佳实施例应视为仅以例证方式提供。
附图说明
参照附图和下文详述本发明将更为一目了然，附图和详述仅以例证的方式提供，并非对本发明的限定。附图包括：
图1是本发明第一较佳实施例的透视示意图；
图2是本发明第二较佳实施例的透视示意图；
图3a，3b和3c是本发明较佳实施例的一定位器装置示意图；
图4是本发明第二实施例的简图；
图5是本发明第三实施例的简图；
图6a，6b是本发明第四实施例的不同方案的简图；
图7a，7b，7c，7d是本发明第四实施例的不同方案的简图；
图8a，8b，8c是本发明第五实施例不同方案的简图；
图9a，9b是本发明第六实施例不同方案的简图；
具体实施方式
图1是本发明第一较佳实施例的透视示意图。序号101标注的地平面敷在印刷电路板102的背侧。介电载体103作为发射构件104的支承件。在该较佳实施例中，发射构件104是一导电结构，可以采用如本领域专业技术人员众所熟知的MID工艺(模塑挤压工艺)制作。另一种可能性是采用的导电图形为印刷在有粘合剂的挠性薄膜上的帘栅。
发射构件104包括一第一板件105和第二板件106。第一板件105包括馈线装置107，用于将射频RF信号馈入发射构件。第一板件105是借助一多转折结构108与第二板件106相接。多转折构件108作为在第一和第二板件105、106之间的感应联接件。其电感是取决于多转折结构108的转折数和宽度。第二板件106沿边109折叠并继续朝向地平面101延伸，以便有效地实现第二板件106和地平面101之间的电容耦合。当然，电容耦合也存在于第一板件105和第二板件106之间，而且导电率取决于两板件之间的距离。
图2是本发明第二实施例的透视示意图。地平面用序号201标注，介电载体用202标注，第一板件是203，第二板件是204。同轴电缆式的馈线装置用205标注。同轴电缆的屏蔽线在第一接点206处与第一板件203相接，而同轴电缆的馈线在第二接点211处与第一板件203相接。第一接点和第二接点之间的距离将确定输入电抗。介电载体包括分别由207,208,209和210标注的第一，第二，第三和第四凸台。第一板件203包括沿第一凸台207折叠的一导电片，第二板件包括沿第二凸台208折叠的一导电片。设置第一和第二凸台用于固定与上述第一和第二板件呈电接触的一分离元件，如一线圈或更常见的是一电感。为清楚起见，在图2中未显示所述的分离元件。所述凸台有一定程度的挠性或弹性，因此在折叠片和分离元件之间的对应边上产生一接触力。当然，也可能用钎焊固定分立的元件，以便达到更佳的定位性能。
第二板件204包括沿第三凸台209折叠的第二导电片，而地平面包括沿第四凸台210折叠的导电片。于是，分离元件，如电容器(图中未示)可以固定在第三和第四凸台之间，与上述第二板件204和地平面201呈电接触。
图3a，3b和3c显示图2定位装置不同方案的局部视图。在图3a中，序号301标注的一分离元件，如一线圈、有源电感线圈、可调电感线圈或其它感应装置。第一板件203和沿第一凸台207折叠的导电片是采用钎焊与元件301固定。第二板件204沿第二凸台208折叠并与元件301钎焊。
图3b公开一种不同的定位器装置，在此充分利用了介电载体的弹性或挠性特征。在该实施例中，不需要采用纤焊。当分离元件302向下推入定位器时，第一和第二凸台303和304后曲，以便让元件302通过。一旦元件进入定位器内，凸台则恢复至其初始位置，借助于凸台中较小切口使元件302有效定位。在图3b中，地平面305沿其一边折叠并又覆盖凸台303，以便与地平面305与元件303之间的电接触。
在图3c中，在元件305和地平面307之间是借助于一触头装置308实现电接触。
图4a和4b是显示本发明一较佳实施例的第一和第二示意简图。序号401标注第一板件，402标注第二板件，403标注第一和第二板件之间的电感耦合元件。第二板件和地线之间的第一电容耦合元件用404标注，在图4b中，第一和第二板件之间的电容耦合元件用405标注。在图4a中，406是信号发生器，407是地线接头。发射构件调节至具有第一谐振频率f1，对此频率而言，感应元件403和第二电容元件405有效作为开路，在此基本只有第一板件发射射频RF信号。对于第二谐振频率f2而言，电感元件403和第二电容元件405有效作为一短路，而且基本上第一和第二板件作为一个天线元件都发射射频RF信号。于是，第一和第二板件之间组合的电感和电容耦合元件作为一陷波器防止一特定频带范围内的信号穿过耦合元件。尽管图4中未示，然而，当然可能有一分离电容元件，以便实现第一板件401和第二板件402之间的电容耦合。例如参照图2所述可实现上述意图。
图5a是5b是本发明第三实施例的示意简图，其中未采用表层电容。
图6a和6b是本发明第四实施例的简图。601标注的第一板件具有分别标为602和603的第一和第二凸台段。用于将射频信号RF馈至发射构件的馈线装置标注为序号604，地线馈点是序号605。第二板件是序号606，第三板件是序号607。借助于第一电感(608)，第二板件与第一凸台602耦合；而借助于第二电感，使第三板件607与第二凸台603耦合。于是实现各自均可调至上述不同谐振频率的两个分开的平行的发射臂。图6b以更详细的示意图公开上述装置。
图7a是第四较佳实施例的一种方案，在此，第一和第二表层电容701和702与第一和第二发射臂703和704耦合。在图7b中，第二发射臂是一细长的导电片705，而不采用表层电容元件。在图7c中，第一发射臂703包括一表层电容701；而在图7d中，第二发射臂704包括一表层电容702。
图8a是本发明第五实施例简图，在此采用三个发射臂。上述臂平行配置，并且各臂包括电感耦合。在图8b中，上述臂配置成Y型；而在图8c中，上述臂配置成T型。尽管图中未示，各单独的臂可以包括，或者可以不包括与地线相对的表层电容。而且尽管所示各臂包括一电感耦合元件，但也有可能使各臂作为一细长的导电片。另外，为清楚起见取消馈线装置以及在图8b和8c中天线与地线可能的短路联接。
图9a显示本发明第五较佳实施例的简图，在此采用四个发射臂。发射臂呈十字形配置并且各发射臂包括电感耦合元件。在图9b中，上述发射臂呈H型配置。另外，在此实施例中也可能采用细长导电片和/或表层电容。
显而易见，上文所述的本发明可以按照诸多方式变化。所述的各种变更并不视为偏离本发明的原则和范围；而且对于本专业技术人员而言，所有上述更改是显而易见的，都将包括在下列权利要求范围之内。

Claims (23)

1.一种用于接收和发射射频信号的微带天线构件，包括：
一地平面装置；
一个或一个以上的第一馈线装置，和
N个发射元件，在此，N是一大于零的整数；
其特征在于：
上述微带天线构件具有一第一导电板件；
上述馈线装置设置用于将射频信号馈入上述第一板件；
一个或一个以上的上述N个发射元件的第一个具有一第二板件；
电感装置用于上述第二板件与上述第一板件电感耦合；和
上述第二板件具有一自由端。
2.如权利要求1所述的天线构件，其特征在于：
上述第一和第二板件是在一介电载体上的薄导电层；
上述地平面装置与靠近上述板件配置的N个发射装置共同延伸。
3.如权利要求1至2中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述的第二板件为矩形。
4.如权利要求1至3中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述第一和第二板件相互以一特定距离配置，以便上述第一和第二板件之间以一特定电容值实现电容耦合。
5.如权利要求1至4中任一项所述的天线构件，其特征在于：
设置第一电容装置用于上述第一板件与上述第二板件的电容耦合。
6.如权利要求1至5中任一项所述的天线构件，其特征在于：
一定位装置将用于固定与上述第一和第二板件呈电接触的一个或一个以上的分离元件。
7.如权利要求1至6中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述的介电载体包括一个或一个以上的第一和第二凸台，用于固定与上述第一和第二板件电接触的至少一个分离元件。
8.如权利要求1至7中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N等于1；和
上述第一板件为矩形。
9.如权利要求1至8中任一项所述的天线构件，其特征在于：
一个或一个以上上述N个发射元件的第二个是一具有一自由端的细长形导电片。
10.如权利要求1至9中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N大于1；
上述第一导电板件包括至少一第一凸台段；
一个或一个以上第二发射元件包括一为矩形的第三导电板件；
电感装置将用于上述第三板件与上述第一凸台段电感耦合；和
上述第三板件具有一自由端。
11.如权利要求1至10中任一项所述的天线构件，其特征在于：
一个或一个以上上述的N发射元件在上述自由端具有一与上述地平面装置耦接的电容耦合元件；
上述电容耦合元件调至一特定的电容值。
12.如权利要求11所述的天线构件，其特征在于：
一导电延伸装置向上述地平面机构延伸，以便实现上述的电容耦合。
13.如权利要求11所述的天线构件，其特征在于：
上述天线构件还包括一实现上述电容耦合的一分离元件。
14.如权利要求1至13中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述电感装置是一多转折导电片。
15.如权利要求1至13中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述电感装置是一线圈。
16.如权利要求1至13中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述电感装置是一可调的有源电感器。
17.如权利要求1至16中任一项所述的天线构件，其特征在于：
上述N个发射元件平行配置。
18.如权利要求1至16中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N是3，
上述第一板件具有三个成Y形的突出段，和
第一，第二和第三发射元件从上述突出段延伸。
19.如权利要求1至16中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N是3，
上述第一板件有三个成一T形的突出段；和
第一，第二和第三发射元件从上述突出段延伸。
20.如权利要求1至16中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N是3，
第一和第二发射元件沿平行于第一方向延伸；和
第三发射元件沿上述第一方向相反的方向延伸。
21.如权利要求1至16中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N是4，
上述第一板件具有呈十字形的突出段；和
第一，第二，第三和第四发射元件从上述突出段延伸。
22.如权利要求1至16中任一项所述的天线构件，其特征在于：
N是4；
上述第一板件具有呈H形的突出段；和
第一，第二，第三和第四发射元件从上述突出段延伸。
23.如权利要求1至22中任一项所述的天线构件，其特征在于：
耦合装置将用于上述第一板件与地线耦合。
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