本申請涉及天線，尤其但不限于，涉及使用電介質(zhì)負(fù)載和/或電流矢量對準(zhǔn)來減少天線占地面積的印刷倒l和倒f天線。

背景技術(shù)：

1、為了在目標(biāo)工作頻率下有效地輻射，輻射天線元件應(yīng)當(dāng)在地平面上方具有足夠的長度。當(dāng)輻射天線元件被實(shí)現(xiàn)為形成為直導(dǎo)體的單極天線時(shí)，所得到的天線結(jié)構(gòu)對于許多應(yīng)用來說可能太高和/或太大。為了克服這一限制，可以在單極天線中包括90度彎曲，從而形成與單極天線相比具有減小的天線占地面積的倒l天線。盡管倒l天線實(shí)現(xiàn)了地平面以上的減小的高度，但倒l天線中的彎曲可能影響天線的阻抗匹配。為了解決阻抗匹配問題，可以在結(jié)構(gòu)中添加阻抗調(diào)諧短截線，從而形成倒f天線。

2、為了進(jìn)一步減少天線占地面積，輻射天線元件可以是曲折的。雖然該技術(shù)可以減少天線占地面積，但彎曲輻射天線元件可能會產(chǎn)生相反的電流，從而減少天線的有效長度，從而增加天線的諧振頻率。因此，需要增加輻射元件的長度以使天線返回到其目標(biāo)工作頻率。因此，期望具有改進(jìn)的性能以及更小的天線占地面積的倒l和倒f天線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、單極天線通常具有電連接到接收器和/或發(fā)射器的輻射元件和接地平面。本公開的印刷天線具有第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層，第一導(dǎo)電層被圖案化以形成輻射元件的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域，第二導(dǎo)電層被圖案化以形成該輻射元件的至少一個(gè)金屬區(qū)域。本公開的天線還具有將第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域連接到第二導(dǎo)電層上的至少一個(gè)金屬區(qū)域以形成線圈的多個(gè)通孔。因此，在其最簡單的形式中，本公開的印刷天線的輻射元件具有由第一導(dǎo)電層上的金屬區(qū)域-第二導(dǎo)電層的過孔-金屬區(qū)域-第一導(dǎo)電層的通孔-金屬區(qū)形成的線圈。

2、本公開特別涉及印刷的倒l型和倒f型天線，其中輻射元件形成在兩個(gè)導(dǎo)電層而不是一個(gè)導(dǎo)電層上，并且通孔連接兩個(gè)導(dǎo)電層，從而使得輻射導(dǎo)體元件能夠線圈穿過頂部和底部導(dǎo)電層之間的基板。

3、與空間有限的無線電池管理系統(tǒng)中使用的曲折印刷天線相比，線圈結(jié)構(gòu)允許減少天線占用面積。通過利用沿著每個(gè)導(dǎo)電層上的元件的電流矢量對準(zhǔn)來增加天線的有效長度。在這種線圈配置中，可以使用較短的輻射元件長度來維持諧振頻率。與電流矢量相反的某些傳統(tǒng)曲折印刷天線相比，這是一種改進(jìn)，因此需要延長輻射元件以保持所需的諧振頻率。

4、線圈結(jié)構(gòu)還降低了通常與將天線定位在導(dǎo)電表面附近相關(guān)的失諧水平。這在無線電池管理系統(tǒng)的情況下是特別有利的，該系統(tǒng)具有許多導(dǎo)電表面，一旦天線被放置在系統(tǒng)內(nèi)，這些導(dǎo)電表面就可以起到去調(diào)諧天線的作用。

5、在第一方面中，提供了一種印刷天線，包括：第一導(dǎo)電層，其被圖案化以形成輻射元件的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域；第二導(dǎo)電層，被圖案化以形成所述輻射元件的至少一個(gè)金屬區(qū)域，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層由電介質(zhì)分隔；以及將第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域連接到第二導(dǎo)電層上的至少一個(gè)金屬區(qū)域以形成線圈的多個(gè)通孔。

6、在第二方面，提供了一種無線電池管理系統(tǒng)，包括：電池模塊；以及根據(jù)第一方面的印刷天線。

7、在第三方面，提供了一種形成印刷天線的方法，該方法包括：圖案化印刷電路板pcb的第一導(dǎo)電層，以形成輻射元件的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域；圖案化所述pcb的第二導(dǎo)電層，以形成所述輻射元件的至少一個(gè)金屬區(qū)域，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層層隔電介質(zhì)；以及形成將第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域連接到第二導(dǎo)電層上的至少一個(gè)金屬區(qū)域的多個(gè)通孔以形成線圈。

8、定義

9、天線可以充當(dāng)接收和/或發(fā)送電磁波的收發(fā)器，并且它還可以充當(dāng)轉(zhuǎn)換器，以在接收期間將電磁波轉(zhuǎn)換成電流，或者在發(fā)送期間將電流轉(zhuǎn)換成電磁波。天線發(fā)射和接收的電磁波可以是無線電波、微波、紅外輻射或可見光。在本公開中，電磁波通常是微波。

10、芯片天線可以在兩個(gè)導(dǎo)體之間具有陶瓷電介質(zhì)填充的空腔。與印刷天線相比，芯片天線的優(yōu)點(diǎn)包括更大的抗干擾能力和更小的尺寸。然而，與印刷天線相比，芯片天線更昂貴并且可能具有更低的性能。

11、印刷天線，也被稱為微帶天線，可以使用光刻技術(shù)在pcb上制造，并且在電介質(zhì)層上包括各種圖案的導(dǎo)體跡線，例如倒l、倒f和曲折形狀。與芯片天線相比，印刷天線的優(yōu)點(diǎn)包括更高的帶寬和更高的可靠性。然而，與芯片天線相比，印刷天線可能對干擾更敏感，并且具有更大的占地面積。術(shù)語“印刷天線”可與“印刷電路板天線”互換使用。

12、天線的占地面積可以定義為它所占據(jù)的空間。例如，在印刷天線中，天線印跡可以是天線組件在pcb上占據(jù)的尺寸。

13、天線的諧振頻率是指接收到的電磁波或發(fā)送的電磁波具有最高振幅的時(shí)間，或者換句話說，是指功率最高的時(shí)間。當(dāng)容抗和感抗彼此相等時(shí)，就會發(fā)生這種情況。它至少取決于輻射元件的長度、阻抗和阻抗帶寬以及天線的介電負(fù)載。

14、天線阻抗是在天線端子處測量的輸入阻抗。天線與輸出電路的阻抗匹配對于確保系統(tǒng)中的最佳功率傳輸非常重要。對于射頻系統(tǒng)，特性阻抗可以是大約50歐姆。

15、天線阻抗帶寬是指天線具有良好阻抗匹配的頻帶。例如，天線阻抗帶寬可以由天線阻抗幅度下降到其諧振頻率的一半以下的頻率范圍來定義。

16、天線的介電負(fù)載是指天線中使用的介電材料的介電常數(shù)，它可能會影響天線的輻射方向圖和阻抗帶寬。例如，印刷天線中使用的介電基板的介電常數(shù)可以在2.2≤εr≤12的范圍內(nèi)。增加天線中使用的材料的介電常數(shù)可以增加輻射元件的介電負(fù)載，這可以在固定的輻射元件長度內(nèi)降低輻射元件的諧振頻率。

17、電流矢量對準(zhǔn)增加了天線的有效長度。當(dāng)電流矢量相反時(shí)，對于給定的輻射元件長度，天線的諧振頻率可能增加，因此需要延長輻射元件以保持期望的諧振頻率。然而，當(dāng)對準(zhǔn)更多的電流矢量時(shí)，對于給定的輻射元件長度，天線的諧振頻率可以降低，因此輻射元件長度可以更短，以保持期望的諧振頻率。

技術(shù)特征：

1.一種印刷天線，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域相對于所述第二導(dǎo)電層上的至少一個(gè)區(qū)域以一定角度布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域基本上彼此平行地布置。

4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域被布置為使得所述印刷天線沿著所述第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域的電流矢量被對準(zhǔn)。

5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第二導(dǎo)電層包括基本上彼此平行布置的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的印刷天線，其中所述第二導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域被布置為使得所述印刷天線沿著所述第二導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域的電流矢量被對準(zhǔn)。

7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述印刷天線包括具有金屬區(qū)域的另外的導(dǎo)電層，所述金屬區(qū)域基本上彼此平行，但基本上不平行于所述其它導(dǎo)電層上的金屬區(qū)域。

8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域包括電耦合到用于所述印刷天線的射頻rf信號饋送的第一金屬區(qū)域和/或電耦合到阻抗調(diào)諧結(jié)構(gòu)的第二金屬區(qū)域。

9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中分隔所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的電介質(zhì)被配置為降低所述印刷天線的諧振頻率。

10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述多個(gè)通孔是過孔通孔。

11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層包括銅金屬化。

12.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，被配置為在無線電池管理系統(tǒng)的電池模塊中實(shí)現(xiàn)。

13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層是印刷電路板pcb的層。

14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)是所述印刷天線的最外層導(dǎo)電層。

15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)是所述印刷天線的內(nèi)部導(dǎo)電層。

16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的印刷天線，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層中的一個(gè)是所述印刷天線的最外導(dǎo)電層，并且所述第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的另一個(gè)是所述印刷天線的內(nèi)部導(dǎo)電層。

17.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述印刷天線是倒l天線。

18.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的印刷天線，其中所述印刷天線是倒f天線。

19.一種無線電池管理系統(tǒng)，包括：

20.一種形成印刷天線的方法，該方法包括：

技術(shù)總結(jié)
提供了倒L和倒F天線的裝置和方法。一種印刷天線，包括被圖案化以形成輻射元件的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域的第一導(dǎo)電層；被圖案化以形成所述輻射元件的至少一個(gè)金屬區(qū)域的第二導(dǎo)電層，其中所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層由電介質(zhì)分隔；以及將第一導(dǎo)電層上的兩個(gè)或多個(gè)金屬區(qū)域連接到第二導(dǎo)電層上的至少一個(gè)金屬區(qū)域以形成線圈的多個(gè)通孔。還提供了一種包括印刷天線的無線電池管理系統(tǒng)及其形成印刷天線的方法。

技術(shù)研發(fā)人員：O·歐康楚拜爾
受保護(hù)的技術(shù)使用者：亞德諾半導(dǎo)體國際無限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10