專利名稱:同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的貼片天線及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及同時(shí)產(chǎn)生圓偏振波和線偏振波的貼片天線及其制造方法。
背景技術(shù):
通常,貼片天線包括絕緣板。絕緣板的一個(gè)表面用作接地板,其另一個(gè)表面以帶狀線構(gòu)造電路。由于貼片天線可通過印刷板來制造,因此有利的是其易于制造、適于批量生產(chǎn)、牢固并且高度低。由于該天線可容易地與集成電路(IC)裝置接合,因此其廣泛用于例如手機(jī)等毫米范圍的小裝置中。貼片天線可分為線偏振波天線和圓偏振波天線。圖1是示出線偏振波移動(dòng)方向的曲線。圖2是示出圓偏振波移動(dòng)方向的曲線。這里,線偏振波包括垂直偏振波,其具有垂直于地面的電場(chǎng);和水平偏振波,其具有平行于地面的電場(chǎng)。圓偏振波為具有以串狀旋轉(zhuǎn)并且沿軸線移動(dòng)的電場(chǎng)的偏振波。當(dāng)產(chǎn)生圓偏振波的圓偏振天線與產(chǎn)生線偏振波的線偏振天線通訊時(shí),理論上在兩個(gè)天線之間產(chǎn)生_3dB損耗。因此,需要一種貼片天線,其同時(shí)產(chǎn)生圓偏振波和線偏振波,以與圓偏振天線或線偏振天線通訊而無損耗。本文背景技術(shù)部分中公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解,并且因此其可包含對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說在該國家已經(jīng)已知的不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。
發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題發(fā)明本發(fā)明,并且提供一種天線,其能夠與不同的天線(圓偏振天線或線偏振天線)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊而無損耗。本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的貼片天線。所述貼片天線包括第一輻射器,其關(guān)于天線信號(hào)輻射圓偏振波;第一基板,其設(shè)置在所述第一輻射器的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處;第二輻射器,其設(shè)置在所述第一基板的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處,并且關(guān)于所述天線信號(hào)輻射線偏振波;和第二基板,其設(shè)置在所述第二輻射器的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處。所述貼片天線可還包括輔助輻射器, 其設(shè)置在所述第一基板的前表面的一部分處或整個(gè)前表面處。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種用于通過上述貼片天線同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的方法。所述方法包括以下步驟(a)關(guān)于天線信號(hào)由設(shè)置在第一基板的前表面的一部分處或整個(gè)前表面處的第一輻射器輻射圓偏振波;和(b)關(guān)于所述天線信號(hào)由設(shè)置在第二基板的前表面的一部分處或整個(gè)前表面處的第二輻射器輻射線偏振波。所述方法可還包括(c)由設(shè)置在所述第二基板的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處的反射板反射從所述第一輻射器輻射的圓偏振波;和(d)由所述反射板輻射所述線偏振波。
通過如下面詳細(xì)描述的根據(jù)本發(fā)明的貼片天線和方法,既可穩(wěn)定圓偏振波的輻射特性又可穩(wěn)定線偏振波的輻射特性,可容易地控制第一輻射器的諧振頻率特性,并且可與不同的天線(圓偏振天線或線偏振天線)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊而沒有與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的損耗等問題。
本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述而更明顯,附圖中,圖1是示出線偏振波的移動(dòng)方向的曲線;圖2是示出圓偏振波的移動(dòng)方向的曲線;圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的貼片天線結(jié)構(gòu)的立體視圖,所述貼片天線同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波;圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的貼片天線結(jié)構(gòu)的立體視圖,所述貼片天線還包括輔助輻射器,同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波;和圖5是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的貼片天線產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的過程的立體視圖。附圖標(biāo)記說明
100ι 貼片天線
10 第一輻射器
20 第一基板
30 第二輻射器
40 第二基板
50 反射板
60 輔助輻射器
具體實(shí)施例方式參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。用于全部附圖的相同的附圖標(biāo)記指代相同或相似的部件??赡苁÷越Y(jié)合在本文中的公知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述,以避免本發(fā)明的主題不突出。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的貼片天線100的結(jié)構(gòu)的立體視圖,所述貼片天線100同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的貼片天線 100的結(jié)構(gòu)的立體視圖,所述貼片天線100還包括輔助輻射器60,并且同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的貼片天線100包括第一輻射器10、第一基板20、第二輻射器30、第二基板40和反射板50。其還可包括輔助輻射器60和電源線L。第一輻射器10具有矩形平板形狀,并且輻射圓偏振波。第一基板10設(shè)置在第一輻射器10的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處,并且支撐第一輻射器10。第二輻射器30設(shè)置在第一基板20的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處,以不與第一輻射器10在平面上重疊。第二輻射器30輻射線偏振波。第二基板40設(shè)置在第二輻射器30的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處。反射板50設(shè)置在第二基板40的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處,并且反射從第一輻射器10輻射的圓偏振波。而且,反射板50與第二輻射器30 —起輻射線偏振波。輔助輻射器60與第二輻射器30和反射板50 —起輻射線偏振波。電源線L穿過反射板50、第二基板40和第一基板20而不與其電連接,以將天線信號(hào)提供給第一輻射器10。下文中將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的貼片天線。第一輻射器10參照?qǐng)D3和4,第一輻射器10包括圓偏振波輻射模塊11、信號(hào)接收模塊12和X形槽14。圓偏振波輻射模塊11設(shè)置為具有矩形平板形狀。圓偏振波輻射模塊11中以預(yù)定角度切除斜對(duì)角。圓偏振波輻射模塊11將通過下面描述的電源模塊接收的天線信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓偏振波。而且,圓偏振波輻射模塊11向外輻射經(jīng)轉(zhuǎn)換的圓偏振波。這里圓偏振波輻射模塊11在正(+)極和負(fù)(-)極中以周期0. 5 λ輻射圓偏振波。圓偏振波輻射模塊11的后表面的一部分或全部與下面描述的第一基板20的前表面的一部分或全部接觸。信號(hào)接收模塊12設(shè)置在圓偏振波輻射模塊11的一側(cè)。信號(hào)接收模塊12從外部天線信號(hào)發(fā)生器通過電源線L接收天線信號(hào)。而且,信號(hào)接收模塊12將接收的天線信號(hào)傳送到圓偏振波輻射模塊11。X形槽14通過將兩個(gè)不同長度的具有預(yù)定寬度的形成在圓偏振波輻射模塊11的前表面上的預(yù)定位置處的兩個(gè)凹槽以X狀相交設(shè)置。X形槽14增大圓偏振波輻射模塊11 的前表面的表面積,以減小圓偏振波輻射模塊11的尺寸,例如長度減小0. 3 λ。而且,如本領(lǐng)域所知的,X形槽14將頻帶轉(zhuǎn)換為寬頻帶。這里,天線的波長λ由下面的方程(1)表示。λ = —(1)
F其中,λ為天線的波長,c為光速,F(xiàn)為頻率。S卩,當(dāng)天線的波長增大時(shí),其尺寸增大。相反,當(dāng)天線的波長減小時(shí),其尺寸減小。同時(shí),當(dāng)頻率變得更高時(shí),波長減小。相反, 當(dāng)頻率變低時(shí),波長增大。即,當(dāng)天線的尺寸減小時(shí),頻率增大。當(dāng)天線的尺寸增大時(shí),頻率減小。因此,圓偏振波輻射模塊11通過X形槽14減小天線的尺寸,但是增大了真正的輻射面積。具有真正增大的輻射面積的圓偏振波輻射模塊11可有效地輻射圓偏振波。由于天線尺寸通過X形槽14減小,因此頻率變得更高,增大。因此,天線的頻率帶寬可大大增大。 天線的輻射效率通過X形槽14提高,并且由于頻率帶寬的擴(kuò)大,可確保圓偏振波的輻射特性的穩(wěn)定性。第一基板20和第二基板40第一基板20設(shè)置在第一輻射器10和第二輻射器30之間。而且,第二基板40設(shè)置在第二輻射器30和反射板50之間。第一基板20和第二基板40分別支撐第一輻射器10 和第二輻射器30。這里,第一基板20和第二基板40優(yōu)選由耐燃級(jí)別(FR)為4的基板構(gòu)造。FR4基板為玻璃環(huán)氧樹脂層合板,其具有通常的介電常數(shù)。如前面示出的,A并
且介電常數(shù)與頻率成反比。因此,頻率可通過調(diào)節(jié)第一基板20和第二基板40的介電常數(shù)來設(shè)計(jì)波長和第一輻射器10與第二輻射器30的天線尺寸。同時(shí),至少一個(gè)接合孔22和至少一個(gè)接合孔42分別形成在第一基板20和第二基板40裝置,形成在反射板50上的插入部52穿過所述接合孔。至少一個(gè)通孔M和至少一個(gè)通孔44分別形成在第一基板20和第二基板40中,電源線L穿過所述通孔。第二輻射器30第二輻射器30包括線偏振波輻射模塊31、至少一個(gè)接合孔32和至少一個(gè)孔34。線偏振波輻射模塊31具有方形帶狀形狀。線偏振波輻射模塊31在正極(+)和負(fù)極(_)中以周期0.5 λ輻射線偏振波。線偏振波輻射模塊31還接收從第一輻射器10輻射的圓偏振波。而且,線偏振波輻射模塊31將接收的圓偏振波轉(zhuǎn)換為線偏振波。接下來,線偏振波輻射模塊31向外輻射經(jīng)轉(zhuǎn)換的線偏振波。這里,線偏振波輻射模塊31成形為比第二基板40小。因此,線偏振波輻射模塊31不與穿過第一基板20和第二基板40的通孔M 和44的電源線L接觸。即,線偏振波輻射模塊31不通過單獨(dú)的連接線連接到第一輻射器 10。即,線偏振波輻射模塊31以無線方案接收從第一輻射器10輻射的圓偏振波,并且將其轉(zhuǎn)換為線偏振波,以產(chǎn)生經(jīng)轉(zhuǎn)換的線偏振波。至少一個(gè)接合孔32形成在線偏振波輻射模塊31中,反射板50的插入部52穿過所述接合孔。至少一個(gè)孔34設(shè)置在對(duì)應(yīng)于第一輻射器形狀的輻射模塊31的內(nèi)側(cè)(中心部分) 處。如圖3和4中所示,當(dāng)在平面上觀察時(shí),第一輻射器10設(shè)置在對(duì)應(yīng)于第二輻射器30的孔34處。即,第一輻射器10和第二輻射器30在平面上觀察時(shí)不相互重疊,以使從第一輻射器10輻射的線偏振波和由第二輻射器30輻射的圓偏振波不相互影響。因此,其防止從第一輻射器10和第二輻射器30產(chǎn)生的線偏振波和圓偏振波的損耗。反射板50反射板50包括主體51、至少一個(gè)插入部52和至少一個(gè)通孔Μ。主體51設(shè)置在第二基板40的后表面的一部分或整個(gè)后表面處。至少一個(gè)插入部 52設(shè)置在主體51的前表面,其穿過接合孔22、32和42。而且,至少一個(gè)通孔M形成在主體51中,電源線L穿過所述通孔。主體51均勻地向外部反射從第一輻射器10輻射的圓偏振波。而且,主體51通過一個(gè)或多個(gè)插入部52電連接到第二輻射器30,并且與第二輻射器30—起產(chǎn)生線偏振波。這里,主體51由金屬材料制成,優(yōu)選由鋁材料制成,以有效地反射和輻射線偏振波和圓偏振波。在如圖3和4中所示的一個(gè)實(shí)施例中,可沿對(duì)角方向設(shè)置兩個(gè)插入部52。反射板 50的面積由于所述插入部52而增大。這里,插入部52由與反射板50相同的材料形成。插入部52將反射板50、第二輻射器30和輔助輻射器60彼此電連接。輔助輻射器60第一基板20上可設(shè)置至少兩個(gè)輔助輻射器60。優(yōu)選地,兩個(gè)輔助輻射器60設(shè)置在第一基板20上,如圖4中所示。輔助輻射器60中的每一個(gè)包括主體61和至少一個(gè)接合孔62。第二輻射器30的孔34的尺寸與第一輻射器10的相同或比其更大。主體61的寬度與第二輻射器30的側(cè)部相同或比其更小。主體61成形為在平面上觀察時(shí)使其與第二輻射器30的側(cè)部重疊。而且,主體61由預(yù)定距離與第一輻射器10間隔開。結(jié)果,輔助輻射器 60可與第二輻射器30 —起產(chǎn)生線偏振波而不受來自第一輻射器10的圓偏振波的影響。至少一個(gè)接合孔62形成在主體61的一側(cè),反射板50的插入部52中的一個(gè)穿過所述接合孔62。因此,輔助輻射器60通過反射板50的插入部52電連接到第二輻射器30 和反射板50。輔助輻射器60可與第二輻射器30以及反射板50 —起產(chǎn)生線偏振波。這里,通過調(diào)節(jié)輔助輻射器60的尺寸和/或第一輻射器10和輔助輻射器60之間的間距可控制第一輻射器10的諧振頻率。例如,當(dāng)輔助輻射器60的長度增大時(shí),第一輻射器10的諧振頻率由于與第一輻射器10的耦合效應(yīng)而減小。相反,當(dāng)輔助輻射器60的長度減小時(shí),第一輻射器10的諧振頻率由于與第一輻射器10的耦合效應(yīng)而增大。同時(shí),當(dāng)輔助輻射器60的寬度減小時(shí),輔助輻射器60和第一輻射器10之間的間距增大,并且第一輻射器10的諧振頻率由于與第一輻射器10的耦合效應(yīng)而減小。相反地,當(dāng)輔助輻射器60的寬度增大時(shí),第一輻射器10的諧振頻率由于第一輻射器10的耦合效應(yīng)而增大。因此,第一輻射器10的諧振頻率特性可通過調(diào)節(jié)輔助輻射器60的尺寸和/或第一輻射器10和輔助輻射器60之間的間距來控制。在圖4中所示的天線的例子中,兩個(gè)輔助輻射器60中的一個(gè)的尺寸可以與另一個(gè)輔助輻射器60的尺寸相同或不同。第一輻射器10和兩個(gè)輔助輻射器60中的一個(gè)之間的距離可以與第一輻射器10和另一個(gè)輔助輻射器60之間的距離不同。電源線L電源線L通過通孔M、44和M連接到信號(hào)接收模塊12。因此,電源線L接收來自外部天線信號(hào)發(fā)生器的天線信號(hào),并且將其傳送到信號(hào)接收模塊12。這里,電源線L不與第二輻射器30相連。電源線L涂覆有絕緣材料,以使天線信號(hào)不傳送到反射板50、第二基板 40和第一基板20,而是傳送到信號(hào)接收模塊12。將描述同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的貼片天線的操作的示例。第一輻射器10通過電源線L接收外部天線信號(hào),將所接收的天線信號(hào)轉(zhuǎn)換為圓偏振信號(hào),并且將所述轉(zhuǎn)換的圓偏振信號(hào)輻射到外部。接下來,反射板50反射從第一輻射器10輻射的圓偏振波。隨后,第二輻射器30接收從第一輻射器10輻射的圓偏振波,將所接收的圓偏振波轉(zhuǎn)換為線偏振波,并且與反射板50和輔助輻射器60 —起將轉(zhuǎn)換的線偏振波輻射到外部。如圖5中所示的貼片天線100可產(chǎn)生包括圓偏振(CP)波,其由第一輻射器10產(chǎn)生,沿第一輻射器10的縱向以串狀向上旋轉(zhuǎn);垂直線偏振(LP)波,其具有垂直于地面的電場(chǎng);和水平線偏振(LP)波,其具有平行于地面的電池。雖然上文已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例,但是可清楚理解的是,本文教導(dǎo)的基本發(fā)明概念的可能對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的很多變形形式和修改形式仍落在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種貼片天線,同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波,包括第一輻射器,其關(guān)于天線信號(hào)輻射圓偏振波;第一基板,其設(shè)置在所述第一輻射器的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處;第二輻射器,其設(shè)置在所述第一基板的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處,并且關(guān)于所述天線信號(hào)輻射線偏振波;和第二基板,其設(shè)置在所述第二輻射器的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片天線,還包括反射板,其反射從所述第一輻射器輻射的圓偏振波,并且輻射線偏振波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貼片天線,其中,所述第一基板、第二輻射器和第二基板分別設(shè)置有至少一個(gè)形成于其中的接合孔,且所述反射板設(shè)置有至少一個(gè)形成在其前表面上的插入部,以使所述插入部能夠插入所述接合孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貼片天線,其中,所述第二輻射器接收從所述第一輻射器輻射的圓偏振波,將接收的所述圓偏振波轉(zhuǎn)換為線偏振波,并且輻射已轉(zhuǎn)換的所述線偏振波。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片天線,其中,所述第一輻射器和所述第二輻射器設(shè)置成在一個(gè)平面上看時(shí)彼此不重疊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的貼片天線,其中,所述第二輻射器在其中心具有孔,并且所述第一輻射器設(shè)置成當(dāng)在一個(gè)平面上看時(shí)位于所述第二輻射器的中心孔中。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貼片天線,還包括輔助輻射器,其設(shè)置在所述第一基板的前表面上,與所述第一輻射器以預(yù)定距離間隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的貼片天線,其中,所述輔助輻射器設(shè)置在所述第一基板的前表面上,使得在一個(gè)平面上看時(shí),所述輔助輻射器與所述第二輻射器重疊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的貼片天線,其中,所述輔助輻射器的寬度與所述第二輻射器的外端部的寬度相同或比其小。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的貼片天線,還包括電源線,其電連接到所述第一輻射器,而沒有電連接到所述反射板、所述第二基板和所述第一基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼片天線,其中,所述第一輻射器包括圓偏振波輻射模塊、 設(shè)置在所述圓偏振波輻射模塊一側(cè)的信號(hào)接收模塊和形成在所述圓偏振波輻射模塊的前表面的一部分上的X形槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的貼片天線,其中,還包括電源線,其電連接到所述第一輻射器的信號(hào)接收模塊。
13.一種用于通過貼片天線同時(shí)產(chǎn)生線偏振波和圓偏振波的方法,包括以下步驟(a)關(guān)于天線信號(hào)由設(shè)置在第一基板的前表面的一部分處或整個(gè)前表面處的第一輻射器輻射圓偏振波;和(b)關(guān)于所述天線信號(hào)由設(shè)置在第二基板的前表面的一部分處或整個(gè)前表面處的第二輻射器輻射線偏振波。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,還包括(c)由設(shè)置在所述第二基板的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處的反射板反射從所述第一輻射器輻射的圓偏振波;和(d)由所述反射板輻射所述線偏振波。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中,所述第二輻射器接收從所述第一輻射器輻射的圓偏振波,將接收的所述圓偏振波轉(zhuǎn)換為線偏振波,并且將已轉(zhuǎn)換的所述線偏振波在步驟(d)中輻射。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,還包括由設(shè)置在所述第一基板的前表面的一部分處或整個(gè)前表面處的輔助輻射器產(chǎn)生線偏振波。
全文摘要
一種同時(shí)產(chǎn)生圓偏振波和線偏振波的貼片天線包括第一輻射器,其關(guān)于天線信號(hào)輻射圓偏振波;第一基板,其設(shè)置在所述第一輻射器的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處;第二輻射器,其設(shè)置在所述第一基板的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處,并且關(guān)于所述天線信號(hào)輻射線偏振波;和第二基板,其設(shè)置在所述第二輻射器的后表面的一部分處或整個(gè)后表面處。
文檔編號(hào)H01Q9/04GK102386487SQ20101056788
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者劉太煥, 樸永勛, 鄭泰寅, 金炳南 申請(qǐng)人:Ace技術(shù)株式會(huì)社, 現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社