專利名稱：盤式單極天線結(jié)構(gòu)的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)對于例如用于從車輛向外進行移動通信的手機的運行，為了改善通信的質(zhì)量越來越多地將天線構(gòu)造在車輛外。因此一般由導(dǎo)電材料制成的車輛外殼的屏蔽作用按照安裝位置變成可忽略。
由于在不同的頻帶、例如在歐洲用于GSM的890-960MHz和1710-1880MHz和將來用于UMTS的1920-2170MHz上存在多個移動無線電供應(yīng)商，因此需要覆蓋這些頻率范圍的多頻帶天線。按照地區(qū)、例如歐洲和美洲，這些頻帶互相輕微錯開，使得對于例如歐洲來說優(yōu)化的天線不自動適用于在美洲的運行。
基于單極式天線結(jié)構(gòu)的多頻帶車頂天線常常得到采用。單極式天線具有圓形輻射特性和恒定極化情況的優(yōu)點。對于車頂天線來說，力求盡可能低的結(jié)構(gòu)高度。由于安全技術(shù)原因，在與行人和兩輪車駕駛員發(fā)生車禍時提高的損壞危險目前在天線的車頂安裝的情況下還要求4cm的結(jié)構(gòu)高度。除此之外需要附加的措施，以便在車禍情況下使損壞風(fēng)險最小化。這導(dǎo)致天線的更復(fù)雜和更昂貴的構(gòu)造。此外，具有小的結(jié)構(gòu)高度的天線可以更好地被集成到一般的車輛外觀中，這常常是汽車制造商側(cè)的決定性的準(zhǔn)則。
天線的結(jié)構(gòu)高度由最低的要接收的頻率決定。在用于歐洲的移動無線電天線的情況下該頻率是890MHz。對于經(jīng)典的λ/4單極，由此得出大約8cm的結(jié)構(gòu)高度(

圖1)。
然而可以通過單極的彎曲(Meandrierung)或折疊來降低結(jié)構(gòu)高度(圖2和圖3)。不過結(jié)構(gòu)高度的降低有損于能達(dá)到的帶寬。因此利用彎曲的或折疊的天線常?？梢哉酶采w某一地區(qū)、例如歐洲或美洲的這樣一個通信頻帶。于是必須為相應(yīng)的另一個地區(qū)研發(fā)和提供特有的天線。
除了具有低的結(jié)構(gòu)高度的天線之外，汽車工業(yè)強烈地要求可以獨立于地區(qū)而采用這些天線。
從現(xiàn)有技術(shù)中公開了盤式單極天線，這些盤式單極天線從下限頻率起直至幾個GHz匹配地輻射(圖4至6)。對于相同的下限頻率來說，這種天線的結(jié)構(gòu)高度大致相當(dāng)于λ/4單極的結(jié)構(gòu)高度。在800MHz的情況下該結(jié)構(gòu)高度大約為8cm。
為了在盤式單極的情況下產(chǎn)生附加的諧振，提出了耦合元件。然而，這些耦合元件僅產(chǎn)生相對窄帶的諧振，這些相對窄帶的諧振不能例如覆蓋歐洲和美洲的在900MHz處的整個移動無線電下頻帶。
附圖借助附圖來更詳細(xì)地闡述本發(fā)明的實施例。
圖7示出一種具有電流耦合的U形導(dǎo)體的盤式單極天線，圖8示出具有電流耦合的、通過盤式單極的缺口向內(nèi)折疊的導(dǎo)體的盤式單極天線，圖9示出具有通過圖7和8的組合所產(chǎn)生的附加諧振的盤式單極天線，圖10示出附加諧振通過用于將附加導(dǎo)體耦合到盤式單極上的可選的電阻的優(yōu)化，圖11示出利用兩側(cè)金屬化的印制電路板的盤式單極天線的實現(xiàn)例子，圖12示出同樣在兩側(cè)金屬化的印制電路板上的具有其它附加諧振的盤式單極天線。
本發(fā)明的優(yōu)點利用權(quán)利要求1的措施，即利用第一盤式、尤其是半圓形區(qū)域和背離該半圓形區(qū)域并形成天線結(jié)構(gòu)中的缺口(5)的第二框式區(qū)域，可以構(gòu)造一種天線，該天線從下限頻率起很寬帶地匹配地發(fā)射或接收，并且具有一個或可選地其它的更窄帶的頻帶，這些頻帶優(yōu)選地位于很寬帶的頻率范圍之下，并且能夠覆蓋整個移動無線電下頻帶。
本發(fā)明提供一種尺寸減小的天線，用于當(dāng)前的和未來的系統(tǒng)的不依賴于地區(qū)的移動通信。
在從屬權(quán)利要求中說明了有利的擴展方案。
除了附加地可使用的至少一個較窄帶的、但是仍然相對寬帶的頻帶之外，還可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)高度的降低。尤其是在本發(fā)明中構(gòu)成比在電感耦合導(dǎo)體棒的情況下更寬帶的附加的頻帶。
尤其是通過權(quán)利要求7的措施，可以提供附加的頻帶，或者可以通過與第一頻帶的組合生成共同的更寬帶的頻帶。通過本發(fā)明于是也可以例如實現(xiàn)用于AMPS(美洲)和GSM(歐洲)的通信下頻帶的不依賴于地區(qū)的覆蓋。
實施例的說明圖7示出盤式單極結(jié)構(gòu)2形式的不僅適用于發(fā)射操作也適用于接收操作的本發(fā)明天線的基本原理。該天線在其下部區(qū)域/下半部中具有半圓形曲線，并且擁有框式區(qū)域，該框式區(qū)域具有優(yōu)選地為矩形的缺口5，該缺口5背離半圓形區(qū)域，即位于相對的端部上。優(yōu)選地通過缺口5在左邊緣上和在右邊緣上形成兩個相同形狀和相同寬度的導(dǎo)體條。通過盤式單極的高度來確定用于更高頻率的很寬帶的頻率范圍的下限頻率。由盤式單極結(jié)構(gòu)2的下邊緣的形狀和其到導(dǎo)電基板(GND平面)的距離決定天線的阻抗特性。天線中的缺口5不僅對寬帶頻率范圍的下限頻率而且對更高頻率的其它頻率響應(yīng)都具有影響。棒3形式的附加的折疊的第一導(dǎo)體相對于盤式單極的上邊緣橫向地優(yōu)選地在整個寬度上在一定的距離內(nèi)延伸，該導(dǎo)體優(yōu)選地在其兩個端部之一處與挖空的盤式單極2的側(cè)面的導(dǎo)體條電流連接或可選地通過例如電阻6的阻抗與挖空的盤式單極2的側(cè)面的導(dǎo)體條相連接。棒3和盤式單極之間的縫隙4形式的分離點保留在另一端部處。圍繞著由棒3和盤式單極中的缺口5的邊緣形成的區(qū)域，在一定的頻率范圍內(nèi)生成導(dǎo)致天線的附加頻帶的環(huán)形電流。該頻帶優(yōu)選地位于由盤式單極所覆蓋的頻率范圍的下限頻率之下。主要通過縫隙4的位置和實施方案一起控制該環(huán)形電流的構(gòu)成。代替純電流耦合，附加的棒3通過可選的電阻6的耦合可以有利地影響天線在附加頻帶中的阻抗特性?？蛇x的電阻6的位置可以不同于這里所示的位置?？梢詢?yōu)選地通過缺口5的深度來控制附加頻帶的位置?？蛇x地，可以優(yōu)選地向上U形3a地構(gòu)成附加的第一棒(圖7，圖9和圖10)。在此，附加頻帶變?yōu)楦鼘拵У?，但是也?dǎo)致更高的結(jié)構(gòu)形式。
在根據(jù)圖7的實施例中縫隙4被設(shè)置在框底部(Rahmengrund)上、也即在到結(jié)構(gòu)2的盤式區(qū)域的過渡處，而在根據(jù)圖8的實施例中該縫隙位于框上邊緣上并且因此也位于盤式單極的上邊緣上。在根據(jù)圖9的實施例中縫隙4被設(shè)置在側(cè)導(dǎo)體之一的中心處。
可選地可以在由缺口5和第一導(dǎo)體棒3所形成的區(qū)域中將另一個附加的導(dǎo)體棒7引入具有缺口5的本發(fā)明天線中(圖12)。該另一個附加的棒7優(yōu)選地通過電感8耦合在盤式單極2的兩個由缺口5形成的條之一上，并且形成另一個附加頻帶或者與第一附加頻帶一起形成共同的更寬帶的附加頻帶。通?？梢酝ㄟ^耦合的電感8、第二棒7的長度和位置來調(diào)節(jié)第二附加頻帶的位置。用于優(yōu)化天線在受另一個棒7影響的頻帶中的阻抗特性的另一種可能性在于將可選的有功分量/電阻與用于耦合另一個棒7的電感8并聯(lián)。
當(dāng)然可以將其它的附加的棒7優(yōu)選地通過電感耦合在盤式單極2的兩個由缺口5所形成的條之一上。由此可以優(yōu)選地有利地影響附加頻帶的帶寬。
為了成本低的構(gòu)造，優(yōu)選地將天線實現(xiàn)在優(yōu)選地由在兩側(cè)與天線的結(jié)構(gòu)金屬化的介電載體制成的印制電路板上。與將介電載體留在天線的金屬結(jié)構(gòu)之外一樣可以實現(xiàn)其它的目前通用的多層結(jié)構(gòu)。
圖11和12示出這種具有兩側(cè)金屬化的印制電路板12的實現(xiàn)。通過通孔(Via)50來實現(xiàn)尤其是在單側(cè)饋電時必要的通孔敷鍍(Durchkontaktierung)。
為了較好地集成到包圍天線的設(shè)計中，缺口5可以具有不同于矩形的形狀。導(dǎo)體棒3的寬度優(yōu)選地相對于圖8的具有矩形缺口的實施方案而保持不變。
因此可以例如像圖13所展示的那樣獲得流線形設(shè)計。通過電感8與可選的電阻耦合的其它的棒7于是可以優(yōu)選地被布置在斜的邊緣3a上。
當(dāng)然還可以在缺口5中安置其它的棒，以便覆蓋其它的頻帶。
權(quán)利要求
1.具有第一盤式、尤其是半圓形區(qū)域和第二框式區(qū)域的盤式單極天線結(jié)構(gòu)，該第二框式區(qū)域背離所述半圓形區(qū)域并且形成所述天線結(jié)構(gòu)中的缺口(5)。
2.按照權(quán)利要求1的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述框式區(qū)域由尤其是具有分離點(4)的至少一個折疊的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(3)組成。
3.按照權(quán)利要求1或2的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述框式區(qū)域電流耦合到所述盤式單極天線結(jié)構(gòu)上或通過阻抗(6)耦合到所述盤式單極天線結(jié)構(gòu)上。
4.按照權(quán)利要求1至3之一的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用兩個側(cè)導(dǎo)體和上方的導(dǎo)體矩形地構(gòu)成所述框式區(qū)域，其中這三個導(dǎo)體在位于所述半圓形區(qū)域?qū)γ娴囊粋?cè)形成所述天線結(jié)構(gòu)的邊緣。
5.按照權(quán)利要求4的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，U形地(3a)構(gòu)成中間的導(dǎo)體，其中該中間的導(dǎo)體的腿中的至少一個過渡到所述兩個側(cè)導(dǎo)體之一中或者在所述分離點(4)處或在阻抗(6)的耦合點處終止。
6.按照權(quán)利要求1至5之一的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少一個導(dǎo)體(7)從所述框式區(qū)域出發(fā)伸入到所述缺口(5)中。
7.按照權(quán)利要求6的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，伸入到所述框式區(qū)域中的至少一個導(dǎo)體(7)通過耦合(8)與所述框式區(qū)域的導(dǎo)體之一相連接。
8.按照權(quán)利要求7的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，主要通過必要時與電阻并聯(lián)的電感來構(gòu)成所述耦合。
9.按照權(quán)利要求1至8之一的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，條狀或棒狀地構(gòu)成所述框式區(qū)域的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(3，3a)。
10.按照權(quán)利要求1至9之一的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，由所述導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(3，3a)形成的框式區(qū)域偏離矩形形狀。
11.按照權(quán)利要求1至10之一的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述天線結(jié)構(gòu)被實現(xiàn)在印制電路板上，該印制電路板優(yōu)選地由在兩側(cè)與天線結(jié)構(gòu)金屬化的介電載體制成。
12.按照權(quán)利要求1至11之一的天線結(jié)構(gòu)，其特征在于，如此來確定所述天線結(jié)構(gòu)，使得該天線結(jié)構(gòu)從下限頻率起具有寬帶的發(fā)射特性以及優(yōu)選地在該極限頻率之下具有至少一個其它的窄帶的發(fā)射范圍。
全文摘要
在盤式單極天線結(jié)構(gòu)中設(shè)置有半圓形區(qū)域和位于對面的第二框式區(qū)域，該第二框式區(qū)域背離該半圓形區(qū)域并且形成該天線結(jié)構(gòu)中的缺口(5)。
文檔編號H01Q5/00GK101076922SQ200580042590
公開日2007年11月21日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月13日
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