專利名稱：倒l形天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種倒L形天線，更具體地說，涉及用于諸如寬帶通訊終端和基站天線一類的超寬帶系統(tǒng)中的倒L形天線。其中該倒L形天線用作由一根天線構(gòu)成的內(nèi)設(shè)天線，可實現(xiàn)寬帶通訊終端的，例如碼分多路(CDMA)和正交頻率劃多路傳輸與各種服務(wù)，例如個人通訊系統(tǒng)(PCS)，蜂窩兼容終端，全球移動通訊系統(tǒng)(GSM)和CDMA兼容終端和PCS與IMT-2000兼容終端。
背景技術(shù)：
在目前的通訊系統(tǒng)中很感興趣的超寬帶(UWB)通訊系統(tǒng)中，由于從空氣中發(fā)射和在空氣中接收脈沖信號，因此需要開發(fā)具有更好的寬帶特性的天線。
通常，為了在UWB系統(tǒng)中使用，已引入倒L形天線。
圖1為表示根據(jù)先前技術(shù)的一種通常的倒L形天線的圖。
如圖所示，該通常的倒L形天線100包括由虛線圓表示的與印刷電路板(PCB)110的邊緣部分A耦合的天線元件120。該PCB 110包括金屬層111，介電質(zhì)層113和接地層115。輸出信號通過饋線130，電氣上通至該天線元件120。
該通常的倒L形天線100發(fā)射微波，用于通過使用在稱為PCB 110的激勵區(qū)的邊緣部分A上激勵的電場，與其他通訊系統(tǒng)進行通訊。
圖2為表示根據(jù)S11參數(shù)特性，通常的倒L形天線的性能的圖形。在該圖形中表示代表輸入該倒L形天線的信號量和從該倒L形天線反射的信號量之間的比的S11與頻率的關(guān)系的變化。
如圖所示，雖然該倒L形天線的高度與長度(H/L)比很低，但該倒L形天線的天線效率，電壓駐波比(VSWR)和天線增益偏差的性能優(yōu)越。
圖3為通常的倒L形天線的增益與輻射頻率關(guān)系的圖形，其中實線代表增益的絕對值，虛線代表沿著天線元件方向極化的發(fā)射波分量的增益特性。
在圖3中，增益的絕對值與沿著天線元件方向極化的發(fā)射波的分量的增益比較。通常的倒L形天線的增益特性表示在天線元件方向垂直地極化的極化分量的總電場在高頻范圍內(nèi)被強烈地激勵。即在PCB 110的邊緣部分A處強烈地激勵的電場與天線元件的極化產(chǎn)生干涉。該增益特性使接收性能降低。
因此，通常的倒L形天線的接收靈敏度降低。當該通常的倒L形天線用于UWB通訊系統(tǒng)中時，這又會限制通訊區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種倒L形天線，其天線元件與印刷電路板的一部分耦合，使得該部分主要地產(chǎn)生一個與由該天線元件產(chǎn)生的電場平行的電場。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了具有固定極化的倒L形天線，它包括包括一個金屬層，一個介電質(zhì)層和一個接地層的印刷電路板(PCB)；和與該PCB的一個側(cè)面的一個預先確定形狀耦合的天線元件。其中，該預先確定的形狀為將在PCB的邊緣上激勵的電場引導至與天線元件的方向相匹配的形式。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種倒L形天線，它包括設(shè)有至少一個金屬層的印刷電路板和N個與該金屬層的相應(yīng)數(shù)目的部分耦合的天線元件。該耦合的方式可使每一個該部分主要產(chǎn)生與由相應(yīng)的天線元件產(chǎn)生的電場平行的電場，其中N為正整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，還提供了一種移動終端，它包括帶有一個金屬層的印刷電路板，和與該金屬層的拐角邊緣耦合的天線元件。耦合的方式使得該拐角邊緣主要產(chǎn)生與由該天線元件產(chǎn)生的電場平行的電場，其中，由該天線元件產(chǎn)生的電場方向大致與地面垂直。


本發(fā)明的上述和其他目的與特點通過結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的下列說明，將會更好地理解。其中圖1為表示通常的倒L形天線的圖；
圖2為表示基于S11參數(shù)特性的通常的倒L形天線的性能的圖形；圖3為表示通常的倒L形天線的增益的絕對值和極化方向分量的增益之間的比較的圖形；圖4為表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的透視圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的性能的圖形；圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的性能的圖形；圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的增益絕對值和極化方向分量的增益之間的比較的圖形；圖8～15為表示根據(jù)本發(fā)明的各個方面，PCB的各種實現(xiàn)例子的圖；圖16為表示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的圖；圖17～20為表示根據(jù)本發(fā)明的其他方面的倒L形天線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的例子的圖；圖21～24表示根據(jù)本發(fā)明的其他方面的倒L形天線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的例子；和圖25和26為說明安裝在移動站上的倒L形天線的極化方向的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖更詳細地說明根據(jù)本發(fā)明的倒L形天線。
圖4為表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的透視圖。
如圖所示，倒L形天線400包括與印刷電路板(PCB)410耦合的天線元件420。PCB 410包括金屬層411，介電質(zhì)層413和接地層415。由在PCB 410上形成的電路輸入的信號，通過饋線430電氣上通至天線元件420。金屬層411的邊緣部分B和接地層415作成半圓形狀。天線元件420與金屬層411的邊緣部分B耦合。
通過將金屬層411的邊緣部分B作成半圓形，在邊緣部分B上激勵的電場主要沿著與天線元件420的方向相同的方向產(chǎn)生。該天線元件420的方向為Z-方向。即在邊緣部分B的半圓形形狀激勵的電場方向形成在與天線元件420的電場方向Z平行的方向上。
在這個說明和所附的權(quán)利要求書中使用的詞“天線的極化”表示在天線元件420上產(chǎn)生的電場方向。
圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的倒L形天線性能的圖形。該圖形是根據(jù)S11的變化作出的，S11代表輸入至倒L形天線的信號量與從該倒L形天線反射的信號量的比。
圖5所示的圖形在長度與高度的比為2.0情況下作出的。
如圖所示，本發(fā)明的倒L形天線可在非常寬的帶寬上工作(例如，增益為-10dB的帶寬分布在大約35～6GHz的范圍內(nèi))。因此，即高度H非常低，本發(fā)明的倒L形天線可保持寬帶特性。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的倒L形天線的效率。
如圖6所示，在帶寬35～6GHz范圍內(nèi)，本發(fā)明的倒L形天線保持大于90％的天線效率。
圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的以實線表示的絕對增益和以虛線表示的寬帶倒L形天線的極化的圖形。
如圖7所示，絕對增益和極化的二條線精確地互相匹配。這表示天線元件的極化不受在35～6GHz寬帶中，在激勵區(qū)域激勵的電場的擾動，和增益偏差在+2dB～-2dB范圍內(nèi)。
因此，根據(jù)在36～6GHz帶寬中的極化，本發(fā)明的倒L形天線具有滿足相應(yīng)的增益偏差低至-10dB的寬帶天線特性。因此，本發(fā)明的倒L形天線，與通常的倒L形天線比較，可增加天線的接收靈敏度；并且本發(fā)明的倒L形天線的通訊區(qū)域可比通常的倒L形天線寬。
圖8～15為表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的形成PCB的邊緣的各種實現(xiàn)例子的圖。
圖8～11表示PCB 410的上邊緣的各種形狀。PCB 410的上邊緣的形狀不是僅限于半圓形狀。該形狀可以為各種形狀，例如半圓形，三角形，橢圓形，只要結(jié)構(gòu)上可改變在激勵區(qū)域的電場方向，與寬帶的倒L形天線的方向匹配即可。
圖12～15表示根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的與倒L形天線耦合的PCB的結(jié)構(gòu)。
如圖12～15所示，金屬層410的上邊緣和接地層415作成半圓形，三角形或橢圓形。介電質(zhì)層413的矩形形狀延伸可包括該倒L形天線。介電質(zhì)層413的矩形形狀延伸至倒L形天線的末端，以便結(jié)實地使該倒L形天線與PCB耦合。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，金屬層411和接地層415作成的形狀可滿足改變激勵區(qū)域的電場方向，與寬帶的倒L形天線的方向匹配。然而，可以將接地層415作成與介電質(zhì)層413相同的矩形形狀。
圖16為表示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的倒L形天線的圖。
如圖16所示，半圓形的附加的金屬層917和半圓形的附加的接地層919與PCB 910的側(cè)面耦合。天線元件920與半圓形的金屬層917和PCB 910的側(cè)面二者耦合。當PCB 910大時，半圓形的附加金屬層917和半圓形的附加接地層919可與PCB 910的側(cè)面的一部分耦合，以改變激勵區(qū)域的電場方向，與天線920的方向匹配。如上所述，該形狀不是僅限于半圓形。
圖17～20為表示根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的倒L形天線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的例子的圖。
如圖17～18所示，天線元件與PCB的半圓形的上部中間和PCB的半圓形的上部角落耦合，以便保持倒L形天線的全向輻射圖形。
圖19和20表示倒L形天線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的另一個例子。
在圖19和20中，二個天線元件與PCB的上側(cè)和底側(cè)耦合。二個天線元件分別實現(xiàn)，一個用于接收，另一個用于發(fā)射。
圖21～24表示根據(jù)本發(fā)明的再一個優(yōu)選實施例的寬帶倒L形天線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的再一個例子。
如圖21所示，該倒L形天線與PCB的半圓形角落耦合。當在移動電話中實現(xiàn)時，圖21的倒L形天線可提高接收性能。在預先確定的角度-例如45°內(nèi)，使天線元件與PCB的半圓形角落耦合，可使天線的極化方向與在基站中的天線極化方向匹配。在圖22中，二個天線元件與PCB的上側(cè)面的每一個角落耦合，以便實現(xiàn)一個用于接收，另一個用于發(fā)射。二根天線耦合成使天線元件的電場方向與另一個天線元件的電場方向保持大約為90°。
在圖23中，二個天線與PCB的左側(cè)的每一個角落耦合，用以保持二個天線之間的最大允許距離。
在圖24中，4個寬帶的倒L形天線與PCB的四個角落耦合，用以消除分集問題。圖25～26中的倒L形天線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)為通過保持發(fā)射天線和接收天線之間的最大允許距離減小耦合量的結(jié)構(gòu)。
圖25和26為表示安裝在移動電話中的本發(fā)明的倒L形天線的圖。
圖26的移動電話600的接收靈敏度比圖12A的移動電話500好。
如圖26所示，移動電話600包括與金屬層614的一個角落耦合的天線元件610。該天線元件610在大約45°內(nèi)與側(cè)邊緣線612耦合。倒L形天線的電場方向保持與地面成大約90°，這與在將信號發(fā)射至移動電話600的基站中的天線的電場方向相似或相同。然而，移動電話500的天線元件510的電場方向與地面保持大約45°，這與在將信號發(fā)射至移動電話的基站中的天線的電場方向不相同。因此，移動電話600的接收靈敏度比移動電話500好。
如上所述，通過將在PCB邊緣上激勵的電場引導至與天線元件的方向匹配，倒L形天線可增加接收靈敏度。
因此，本發(fā)明的倒L形天線可以用于寬帶通訊終端-例如碼分多路和正交頻率劃分多路傳輸，與各種服務(wù)-例如個人通訊系統(tǒng)、蜂窩兼容終端、GSM和CDMA兼容終端，與PCS和IMT-2000兼容終端。
另外，該倒L形天線可以尺寸做得小，因此可用于便攜式MP3播放器或便攜式存儲器中。
本申請包含與2003年12月24日在韓國專利局中提出的KR2003-0096884號韓國專利申請有關(guān)的內(nèi)容，其全部內(nèi)容在此引入作為參考。
雖然針對一些優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，在不偏離由下列權(quán)利要求書確定的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可作各種改變和改進。
權(quán)利要求
1.一種倒L形天線，包括帶有一個金屬層的印刷電路板；和一個天線元件；該天線元件與該金屬層的一部分耦合，使得該部分主要產(chǎn)生與由天線元件產(chǎn)生的電場平行的電場。
2.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，該金屬層的一部分作成半圓形。
3.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，該金屬層的一部分作成三角形。
4.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，該金屬層的一部分作成橢圓形。
5.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，該印刷電路板還包括在該金屬層的底部表面上形成的介電質(zhì)層；和在該介電質(zhì)層的底部表面上形成的接地層。
6.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，在該部下的接地層的形狀與金屬層的形狀相同。
7.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，該部分從印刷電路板的邊緣延長。
8.如權(quán)利要求1所述的倒L形天線，其特征為，在該部分上產(chǎn)生的電場由從安裝在印刷電路板上的電氣裝置輸入的信號產(chǎn)生。
9.一種倒L形天線，包括帶有至少一個金屬層的印刷電路板；和N個天線元件；它們與金屬層的相應(yīng)數(shù)目的部分耦合，使得每一個部分主要產(chǎn)生與相應(yīng)的天線元件產(chǎn)生的電場平行的電場，其中N為正整數(shù)。
10.如權(quán)利要求9所述的倒L形天線，其特征為，每一個該部分在金屬層上形成，使它們之間的干擾最小。
11.一種移動終端，包括帶有金屬層的印刷電路板；和與該金屬層的角落邊緣耦合的天線元件，使該角落邊緣主要產(chǎn)生與由天線元件產(chǎn)生的電場平行的電場，其中，在天線元件上產(chǎn)生的電場方向大致與地面垂直。
12.如權(quán)利要求11所述的移動終端，其特征為，天線元件配置成使它與金屬層的側(cè)邊緣線傾斜一個預先確定的角度。
13.如權(quán)利要求12所述的移動終端，其特征為，該預先確定的角度大約為45°。
全文摘要
公開了具有固定極化的倒L形天線。該具有固定極化的倒L形天線包括包括金屬層，介電質(zhì)層和接地層的印刷電路板(PCB)；和與該PCB的預先確定形狀的一個側(cè)面耦合的天線元件。該預先確定的形狀為使在PCB的邊緣激勵的電場引導至與天線元件的方向匹配的形式。
文檔編號H01Q9/04GK1922763SQ200480042093
公開日2007年2月28日 申請日期2004年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者尹在焄, 李宰旭, 李亨洙, 金昌周 申請人:韓國電子通信研究院