專利名稱：寬帶內(nèi)置天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在移動通信終端中用來發(fā)送和接收無線電信號的天線，更具體地說，本發(fā)明涉及一種設(shè)置在移動通信終端中用來處理寬帶信號的寬帶內(nèi)置天線。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，移動通信終端要求能夠提供各種各樣的服務(wù)，并要求小型化和輕質(zhì)化。為了滿足這些要求，在移動通信終端內(nèi)采用的內(nèi)部電路和部件不僅趨向于多功能性，而且還趨向于微型化。對于作為移動通信終端的主要部件中的一種，天線同樣適用于這種趨勢。
圖1是示出常見的平面反F天線(PIFA)的結(jié)構(gòu)視圖。
PIFA是一種能夠安裝在移動終端內(nèi)的天線。如圖1所示，PIFA主要包括平面輻射部分2、與平面輻射部分2相連的短針4、同軸線5、和接地板9。輻射部分2通過同軸線5供電，并且通過使用短針4來使接地板9短路而形成阻抗匹配。PIFA必須根據(jù)短針4的寬度Wp和輻射部分2的寬度W，并且考慮導(dǎo)輻射部分2的長度L和天線的高度H進(jìn)行設(shè)計(jì)。
這種PIFA所具有的方向性，不僅通過衰減波束(針對人體的)使得所有的波束(通過對輻射部分2感應(yīng)的電流而生成，并且指向接地)中的一束再次感應(yīng)而提高了合成孔徑雷達(dá)(SAR)的特性，而且還增強(qiáng)了對輻射部分2的方向感應(yīng)的波束。此外，PIFA可在矩形的平面輻射部分2的長度減半的情況下用作矩形微帶天線，從而實(shí)現(xiàn)了低輪廓結(jié)構(gòu)。而且，PIFA可作為內(nèi)置天線安裝在終端，使得能夠美觀地設(shè)計(jì)終端的外觀，并且使終端具有不易遭受外部沖擊破壞的特性。這種PIFA經(jīng)過改進(jìn)而符合了多功能性的趨勢。在多種PIFA中，使用了如圖2所示的多頻帶天線。
圖2是示出傳統(tǒng)的內(nèi)置雙頻帶天線的視圖。
參照圖2，該傳統(tǒng)的內(nèi)置雙頻帶天線包括輻射部分20、供電針25、和接地針26。該傳統(tǒng)的內(nèi)置雙頻帶天線的輻射部分20包括高頻帶輻射部分21，位于輻射部分20中心，用來處理高頻帶信號；以及低頻帶輻射部分22～24，沿高頻帶輻射部分21的周邊與高頻帶輻射部分21間隔一定距離，用來處理低頻帶信號。也就是說，高頻帶輻射部分21和低頻帶輻射部分22～24彼此并聯(lián)連接。此外，供電針25和接地針26與輻射部分20的一端相連。
然而，傳統(tǒng)的內(nèi)置雙頻帶天線中所有的輻射部分都形成在同一個(gè)平面上，以使其尺寸變大、單位成本升高，從而降低了最近移動通信終端的競爭力。
圖3是示出傳統(tǒng)的陶瓷芯片天線的視圖。
參照圖3，在該傳統(tǒng)的陶瓷芯片天線中，利用芯片層疊工藝形成可進(jìn)行輻射的導(dǎo)體34和36。雖然圖3中示出了導(dǎo)體34和36形成為螺旋線圈形狀，但各種變體也都是可行的。所形成的導(dǎo)體34和36是由平行于底面32印刷的水平帶狀線34、和通過將導(dǎo)電漿料填充到垂直于底面32的通孔中形成的豎直帶狀線36組成。
這種傳統(tǒng)的陶瓷芯片天線30能夠以小尺寸制造，并且具有所需要的效率。然而，該傳統(tǒng)陶瓷芯片天線30的問題在于，由于其帶寬較窄而對于外部因素很敏感，并且由于其制造成本較高而難以應(yīng)用于實(shí)際的移動終端中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題而進(jìn)行了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種能夠安裝到移動中心終端中、能夠微型化、并且能夠很容易地實(shí)現(xiàn)的天線。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有優(yōu)異的寬帶特性的移動通信終端的內(nèi)置天線。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種寬帶內(nèi)置天線，包括第一輻射器，具有輻射部分，其內(nèi)部一個(gè)或多個(gè)具有不同間距的線圈彼此串聯(lián)連接；以及第二輻射器，具有至少一條平行于第一輻射器的縱向排列的導(dǎo)電帶狀線；其中，流經(jīng)第一輻射器的電流和流經(jīng)帶狀線的電流形成不同方向的電流通路，從而利用電磁(EM)互耦設(shè)定了一定的寬帶。
優(yōu)選地，第一輻射器被纏繞成基本為長方體形狀。
優(yōu)選地，第一輻射器包括纏繞成長方體形狀而具有一定間距的第一線圈和具有大于第一線圈的間距的間距的第二線圈；以及利用第一和第二線圈的總長來設(shè)定第一通帶，利用第二線圈來設(shè)定第二通帶。
優(yōu)選地，第二輻射器還包括連接部分，第一輻射器的第一端與其相連，并且，用于向天線輸送電流的供電部分和用于使天線接地的接地部分形成在其中。
優(yōu)選地，第一輻射器的第一端與用于輸送電流的供電線相連，并且供電線與供電部分相連接。
優(yōu)選地，第一輻射器的第二端與輸出電流的輸電線(drawingline)相連，并且，通過將輸電線連接到形成在第二輻射器上的連接墊片上而與第二輻射器相連接。
優(yōu)選地，天線的共振頻率和帶寬通過改變帶狀線的長度進(jìn)行控制。
優(yōu)選地，寬帶內(nèi)置天線還包括由介電體制成以包裹第一輻射器的殼體。
優(yōu)選地，殼體由介電常數(shù)為2～3之間的介電體制成。
優(yōu)選地，第二輻射器由印刷電路板(PCB)構(gòu)成，或利用低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝而形成。


通過下文的詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更容易理解，在附圖中圖1是示出常見PIFA的結(jié)構(gòu)的視圖；圖2是示出傳統(tǒng)的內(nèi)置雙頻帶天線的視圖；圖3是示出傳統(tǒng)的陶瓷芯片天線的視圖；
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線的基本結(jié)構(gòu)的視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一輻射器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖；圖6a和圖6b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二輻射器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖；圖7是示出安裝在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的殼體中的寬帶內(nèi)置天線的視圖；圖8是示出安裝在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的移動通信終端中的天線的定位的視圖；圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一輻射器的電壓駐波比(VSWR)特性的曲線圖；圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線的VSWR特性的曲線圖；以及圖11a～11i是示出其他根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線的輻射圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。在所參照的附圖中，不同的圖中相同或相似的部件使用相同的附圖標(biāo)號來表示。在下面對本發(fā)明的描述中，在確定對相關(guān)公知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述可能使本發(fā)明的主旨不清楚的情況下，將省去對其的詳細(xì)描述。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線40的基本結(jié)構(gòu)的視圖。
參照圖4，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線40包括第一輻射器41和第二輻射器42。
第一輻射器41的結(jié)構(gòu)中，具有不同間距的一個(gè)或多個(gè)線圈串聯(lián)連接。第一輻射器41可以利用這些具有不同間距的線圈形成復(fù)式帶。
第二輻射器42具有一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電帶狀線，并且與第一輻射器41的縱向平行排列。由于第一輻射器41被纏繞成螺旋形狀，因而流經(jīng)第一輻射器41的電流的通路的方向不同于流經(jīng)直線形狀的第二輻射器42的帶狀線的電流的通路。這樣構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的天線40，使得具有不同方向的電流通路的第一和第二輻射器41和42能夠設(shè)定所需要的利用電磁(EM)互耦的寬帶。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一輻射器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖。
參照圖5，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一輻射器41包括輻射部分50，由纏繞成矩形形狀而具有一個(gè)或多個(gè)間距的線圈構(gòu)成，從而輻射或接收兩組或多組頻帶的信號；供電線53，與提供有電信號的輻射部分50相連；以及輸電線54，電信號從其中輸出。
輻射部分50經(jīng)纏繞具有不同的間距，由彼此串聯(lián)連接的第一線圈51和第二線圈52構(gòu)成。也就是說，第一線圈51被纏繞以具有第一間距，并且與輸電線54相連。此外，第二線圈52在第一線圈51和供電線53之間被纏繞，具有大于第一間距的第二間距。此外，第一線圈和第二線圈51和52的中心軸連續(xù)地排列在同一條線上，并且第一線圈和第二線圈51和52形成為長方體形狀，而不是圓柱體形狀。
通過適當(dāng)?shù)乜刂频谝痪€圈和第二線圈51和52的間距、匝數(shù)和總長，輻射部分50能夠獲得兩個(gè)或多個(gè)所需要的共振頻帶。圖5的輻射部分50以這種方式構(gòu)造，使得位于輻射部分50上部的第一線圈51的間距較小，而位于輻射部分50下部的第二線圈52的間距較大。在這種情況下，通過適當(dāng)?shù)乜刂频谝簧喜烤€圈51的間距，能夠在某一高頻頻帶中，例如在第一頻帶(1.575GHz＝GPS頻帶)中，獲得相當(dāng)大的阻抗。因此，在高頻頻帶中，電流不在第一線圈51中流動，而具有較大間距的第二下部線圈52用作天線。
與此對照，在某一低頻頻帶中，例如在第二頻帶(800～900MHz＝CDMA頻帶)中，第一線圈51的阻抗不是很大，這樣，第一線圈和第二線圈51和52都可用作天線。
因此，在輻射部分50中，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)第一線圈和第二線圈51和52的間距、匝數(shù)和長度，能夠獲得兩個(gè)所需要的共振頻帶，例如全球定位系統(tǒng)(GPS)頻帶、碼分多路訪問(CDMA)頻帶、數(shù)字單元系統(tǒng)(DCS)頻帶、和地球同步氣象衛(wèi)星(GSM)頻帶。
此外，輻射部分50的第一線圈和第二線圈51和52被纏繞成長方體形狀，使得輻射部分50能夠安裝到移動通信終端的殼體中，或安裝到例如芯片的電路板上，這樣，它可以適用于內(nèi)置型。
輻射部分50可通過將第一線圈和第二線圈51和52圍繞矩形非導(dǎo)電基底纏繞的方式而形成，或者以這樣的方式，即以一定間距纏繞線圈，并通過在豎直和水平方向上施加預(yù)定的壓力，將線圈形成為具有需要的長*寬*高的長方體形狀。
在輻射部分50的情況下，共振頻率由線圈的總長確定，并且電容值隨著各個(gè)線圈的間距而改變，這樣，由于微型化引起的帶寬特性的降低能夠通過適當(dāng)?shù)乜刂频谝痪€圈和第二線圈51和52的間距而克服。
圖6a和圖6b是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二輻射器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的視圖。
圖6a是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二輻射器的俯視圖。參照圖6a，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二輻射器42包括形成在基底60上的連接部分61、至少一條帶狀線64、和連接墊片65。
連接部分61形成在基底60的頂面上，而第一輻射器41與其相連。第一輻射器41的一端與連接部分61相連。此外，用于向天線40輸送電流的供電部分62和用于將天線40接地的接地部分63形成在連接部分61中。供電部分62和接地部分63穿透基底60，經(jīng)過通孔延伸至底面。第一輻射器41的供電線53與供電部分62相連，從而使得輸送到供電部分62的電流能夠流過第一和第二輻射器41和42。
帶狀線64由薄而長的導(dǎo)體構(gòu)成，其第一端與連接部分61相連。帶狀線64形成在基底60上，并且平行于第一輻射器41的縱向進(jìn)行排列。雖然圖6a和圖6b中示出了三條帶狀線，但帶狀線的數(shù)目可根據(jù)所需要的天線頻帶特性而改變。此外，根據(jù)本發(fā)明的天線40的共振頻率和帶寬能夠通過控制帶狀線64的長度而進(jìn)行控制。
連接墊片65形成在基底60的頂面上，并且第一輻射器41的輸電線54與連接墊片65相連。因此，第一輻射器41平行于第二輻射器42進(jìn)行排列，并且，第一和第二輻射器41和42被固定以保持規(guī)則的輻射圖。
圖6b為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二輻射器42的仰視圖。參照圖6b，可以理解，形成在第二輻射器42的頂面上的供電部分62和接地部分63穿透基底60延伸至底面。供電部分62與安裝了天線40的移動終端的電力供電電路相連，以提供電流。此外，接地部分63與形成在移動終端上的地線相連，以使天線40接地。此外，基底60的底面上形成有支撐物66，用來使天線40能夠穩(wěn)定地安裝在移動終端中。
基底60可由印刷電路板(PCB)構(gòu)成，或由基于低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝的陶瓷制成。因此，連接部分61、帶狀線64和連接墊片65可以通過LTCC工藝以及PCB工藝形成。此外，利用基于表面安裝技術(shù)(SMT)的緊固方法，天線40可以很容易地安裝到移動通信終端中。
圖7是示出安裝在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的殼體中的寬帶內(nèi)置天線的視圖。
參照圖7，本發(fā)明可進(jìn)一步包括包裹天線40的殼體。優(yōu)選地，殼體70利用介電常數(shù)在2和3之間的介電體制得。根據(jù)殼體70存在與否，天線40中可產(chǎn)生約100MHz的頻率變化。因此，殼體70通過降低工作頻率的波長，減小了天線40的尺寸。
圖8是示出天線在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的移動通信終端中的安裝位置的視圖。
參照圖8，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的天線40可以安裝在移動通信終端80的PCB 81上，并且可如圖8所示連接到PCB 81的頂端。更確切地說，根據(jù)本發(fā)明的天線能夠形成為長方體形狀，其中，其長、寬和高分別為16mm、7mm和5mm。傳統(tǒng)的微帶平面天線(MPA)的尺寸為30*20*6mm，與之相比，本發(fā)明的天線40的尺寸顯著減小。如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的天線40在移動終端中只占據(jù)很小的空間，從而使得移動終端能夠微型化，并提供較大的設(shè)計(jì)自由度。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一輻射器的VSWR特性的曲線圖。
在圖9的曲線圖中，縱軸表示VSWR，其中，最小值為1，并且沿豎直方向以1遞增。此外，水平軸表示頻率。在用“Δ”表示的各個(gè)點(diǎn)處測得的頻率和VSWR分別在右側(cè)和頂端表示。
參照圖9，可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明的第一輻射器41在800MHz的低頻頻帶中，由于第一線圈和第二線圈51和52的作用，保證了大約17％的帶寬(150MHz)，而在1800MHz的高頻頻帶中，由于第二線圈52的作用保證了約為16％的帶寬(320MHz)。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線的VSWR特性的曲線圖。
圖10的曲線圖示出了根據(jù)本發(fā)明的、第一和第二輻射器41和42相連接的寬帶內(nèi)置天線40的VSWR。參照圖10，可以理解的是，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線40能夠利用第一輻射器41的第一線圈和第二線圈51和52與第二輻射器42的帶狀線64之間的EM耦合，獲得大約35％的帶寬(500MHz)。
圖11a～11i是示出其他根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的寬帶內(nèi)置天線的輻射圖的視圖。
圖11a～11c示出了位于GSM頻帶的寬帶內(nèi)置天線在自由空間中豎直輻射圖和水平輻射圖的測試結(jié)果。圖11d～11f示出了處于DCS頻帶的寬帶內(nèi)置天線在自由空間中豎直輻射圖和水平輻射圖的測試結(jié)果。圖11g～11i示出了位于PCS頻帶的寬帶內(nèi)置天線在自由空間中豎直輻射圖和水平輻射圖的測試結(jié)果。從圖11a～11i中可以明白，在本發(fā)明的寬帶內(nèi)置天線的情況下，沿圍繞處于GSM、DCS和PCS頻帶的天線的所有方向展示了規(guī)則的輻射特性，在向前和向后方向上輻射特性很優(yōu)異。從上述的結(jié)果可以理解，與傳統(tǒng)的PIFA和陶瓷芯片天線相比較，本發(fā)明的寬帶內(nèi)置天線展示出了足夠的天線特性。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，安裝在移動終端中的內(nèi)置天線能夠以小尺寸制造，并且具有優(yōu)異的寬帶特性。因此，在采用根據(jù)本發(fā)明的寬帶內(nèi)置天線的情況下，可以實(shí)現(xiàn)移動終端的微型化以及設(shè)計(jì)自由度。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種寬帶內(nèi)置天線，包括第一輻射器，具有輻射部分，在所述輻射部分中，具有不同間距的一個(gè)或多個(gè)線圈彼此串聯(lián)連接；以及第二輻射器，具有至少一個(gè)平行于所述第一輻射器的縱向排列的導(dǎo)電帶狀線；其中，流經(jīng)所述第一輻射器的電流和流經(jīng)所述帶狀線的電流形成了不同方向的電流通路，從而利用電磁(EM)互耦設(shè)定了一定的寬帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述第一輻射器被基本上纏繞成長方體形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，其中所述第一輻射器包括第一線圈，被纏繞成長方體形狀，以具有一定的間距；和第二線圈，具有大于所述第一線圈的間距的間距；以及利用所述第一線圈和所述第二線圈的總長設(shè)定了第一通帶，并且利用所述第二線圈設(shè)定了第二通帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述第二輻射器進(jìn)一步包括連接部分，所述第一輻射器的第一端與其相連，并且，在所述連接部分中，形成有用于向所述天線輸送電流的供電部分和用于使所述天線接地的接地部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述第一輻射器的所述第一端與用于輸送電流的供電線相連，并且所述供電線與所述供電部分相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述第一輻射器的第二端與輸出電流的輸電線相連，并且所述輸電線通過與形成在所述第二輻射器上的連接墊片相連而連接到所述第二輻射器上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述天線的共振頻率和帶寬能夠通過改變所述帶狀線的長度而進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，進(jìn)一步包括由介電體制成的殼體，以包裹所述第一輻射器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述殼體由介電常數(shù)在2和3之間的介電體制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述第二輻射器由印刷電路板(PCB)構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶內(nèi)置天線，其中，所述第二輻射器通過低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝制成。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種寬帶內(nèi)置天線。該寬帶內(nèi)置天線包括第一輻射器和第二輻射器。第一輻射器具有輻射部分，其中，具有不同間距的一個(gè)或多個(gè)線圈彼此串聯(lián)連接。第二輻射器具有至少一條平行于第一輻射器的縱向排列的導(dǎo)電帶狀線。流經(jīng)第一輻射器的電流和流經(jīng)帶狀線的電流形成不同方向的電流通路，這樣，可利用電磁(EM)互耦而設(shè)定一定的寬帶。
文檔編號H01Q7/00GK1761099SQ20051006348
公開日2006年4月19日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者吳世元, 金哲鎬, 金賢學(xué), 金泰成, 金泳得, 都基泰 申請人:三星電機(jī)株式會社