專(zhuān)利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)，尤其涉及用于在通信系統(tǒng)中定位用戶^殳備 的天線和模塊。
背景技術(shù)：
使用來(lái)自蜂窩網(wǎng)絡(luò)的信息不能確定用戶設(shè)備，例如GSM (全球 移動(dòng)通信系統(tǒng))移動(dòng)裝置的精確位置。該信息在鄉(xiāng)村區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)僅 大約100 -300米精度的定位，而在城區(qū)為50 - 100米。例如，在緊急 呼叫的情況下，至關(guān)重要的是找到發(fā)出呼叫的精確位置，以便盡快到 現(xiàn)場(chǎng)救助。為了得到較好的精度， 一種可能性是使用GPS (全球定位系統(tǒng)) 接收機(jī)，其提供較好的精度。然而，所述接收機(jī)是昂貴的并且不能由 公眾廣泛地?cái)y帶和使用。此外，GPS接收機(jī)不能可靠地工作，或者在 戶內(nèi)以及峽谷，例如在高樓之間根本不能工作。另一種可能是對(duì)現(xiàn)有的非衛(wèi)星定位系統(tǒng)用戶設(shè)備添加高精度衛(wèi) 星定位系統(tǒng)功能，不對(duì)設(shè)備本身進(jìn)行任何修改，而僅僅插入包括衛(wèi)星 定位系統(tǒng)接收機(jī)和天線的用戶識(shí)別模塊， 一種SIM卡。然而，具有這種接收機(jī)尤其是天線的SIM卡的問(wèn)題是無(wú)線電信 號(hào)的接收。和上述裝置相關(guān)的缺點(diǎn)之一是，接收機(jī)和天線位于移動(dòng)裝 置內(nèi)部在接地面和其它金屬部件附近，并通常被電池蓋住。在這種情 況下，傳統(tǒng)的天線太大并且不能工作。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于解決上述問(wèn)題的設(shè)備。本發(fā)明的 目的借助于一種裝置實(shí)現(xiàn)了，所述裝置的特征如獨(dú)立權(quán)利要求中所述。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中披露了。本發(fā)明基于這樣一種構(gòu)思提供一種用于移動(dòng)裝置的天線，所述 天線的特征在于，其包括用于接收來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)的裝置、 第一介電材料層以及第二介電材料層，其中用于接收信號(hào)的裝置至少 部分地位于所述第^"介電層和第二介電層之間。本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，可以在傳統(tǒng)天線不能工作的環(huán)境中使 用GPS接收機(jī)。


下面參照附圖借助于優(yōu)選實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，其中圖l表示移動(dòng)裝置的截面圖；圖2A表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的用戶識(shí)別模塊；圖2B表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的用戶識(shí)別模塊的截面圖；圖3表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)；圖4表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)；圖5表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)；圖6A表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的用戶識(shí)別模塊；圖6B表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的用戶識(shí)別模塊的截面圖；圖7表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的非輻射諧振器天線；以及圖8表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的非輻射諧振器天線。
具體實(shí)施方式
按照天線理論的鏡像原理，天線離開(kāi)金屬或?qū)щ娊拥孛婊蚱渌?屬部件的距離應(yīng)當(dāng)是1/4波長(zhǎng)(在1.575 GHz的情況下大約為 47.6mm)，以便是有效的。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在天線元的兩側(cè)添加仔細(xì)測(cè)量的介電材料 層，可以使天線元在電氣上離開(kāi)金屬部件，這樣使得天線成為有效的， 而不延長(zhǎng)其物理尺寸，特別是其厚度。本發(fā)明的移動(dòng)裝置及其實(shí)施例可以是任何移動(dòng)裝置，例如2G(代)、2.5G、 3G、或4G移動(dòng)裝置。例如可以是移動(dòng)站、蜂窩移動(dòng) 站、通信機(jī)或計(jì)算機(jī)。移動(dòng)裝置和通信系統(tǒng)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和操作與本發(fā) 明無(wú)關(guān)，因此它們只被說(shuō)明到幫助理解本發(fā)明的程度。此外，應(yīng)當(dāng)注 意，本發(fā)明可以應(yīng)用于不同種類(lèi)的定位系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)，以及不同種 類(lèi)的通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，例如固定網(wǎng)絡(luò)和分組交換網(wǎng)絡(luò)或者它們的組合， 和/或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，例如移動(dòng)IP(網(wǎng)際協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)及其用戶設(shè)備。關(guān)于本發(fā)明及其實(shí)施例，SIM (用戶識(shí)別模塊)卡可被定義為一 種可拆卸地插入用戶設(shè)備中的卡，包含用于用戶識(shí)別和/或無(wú)線電通信 的加密的數(shù)據(jù)和/或其它安全相關(guān)信息。然而，應(yīng)當(dāng)注意，按照本發(fā)明 的SIM卡及其實(shí)施例能夠但是不必使其能夠識(shí)別用戶。所述卡例如可 以是SIM卡或者USIM (通用用戶識(shí)別模塊)卡。卡的結(jié)構(gòu)、尺寸、 物理維度、重量和布局可以如下所述，但也可以和下述的不同。在SIM卡中或者與SIM卡一起工作的處理器可以例如響應(yīng)于定 位請(qǐng)求發(fā)起者的識(shí)別，來(lái)控制對(duì)SIM卡的存儲(chǔ)器或者與SIM卡一起 工作的用于用戶設(shè)備的定位的存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。所述控制可以例如意味 著阻止定位發(fā)起者得到存儲(chǔ)器的信息。這意味著，在使用SIM卡的一 種方式中，沒(méi)有對(duì)SIM卡的存儲(chǔ)器的直接訪問(wèn)，雖然可以具有直接訪 問(wèn)。SIM卡還可以辨別被授權(quán)直接從SIM卡的存儲(chǔ)器得到信息的定位 發(fā)起者，而沒(méi)有用于定位用戶設(shè)備的任何授權(quán)請(qǐng)求。用戶對(duì)于一些人 或所有人和/或管理機(jī)構(gòu)給予直接訪問(wèn)存儲(chǔ)器的預(yù)授權(quán)也是可能的。SIM卡也可以是所謂的防墓改裝置，用于提供關(guān)于個(gè)人位置的足 夠保護(hù)。SIM卡還可適用于適合不同種類(lèi)的用戶設(shè)備、不同種類(lèi)的移動(dòng)裝 置，使得當(dāng)SIM卡被插入例如常規(guī)蜂窩移動(dòng)站時(shí)，其可適用于常規(guī)移 動(dòng)站的系統(tǒng)，并使其操作以便定位移動(dòng)站。SIM卡還可以包括邏輯和/或軟件程序或應(yīng)用程序，和/或與這些 邏輯和/或軟件程序或應(yīng)用程序協(xié)同操作，這些邏輯和/或軟件程序或 應(yīng)用程序可以控制本發(fā)明及其實(shí)施例的操作。這些邏輯、程序和/或應(yīng) 用程序可以位于SIM卡中、與SIM卡通信、和/或它/它們可被裝入SIM和/或用戶設(shè)備，用于實(shí)施本發(fā)明及其實(shí)施例。所述應(yīng)用程序例如 包括Java和Symbian應(yīng)用程序。換句話說(shuō)，SIM卡可以包括用于計(jì)算用戶設(shè)備的當(dāng)前位置，例如 坐標(biāo)的裝置，例如程序。因而，可以利用GPS芯片和SIM處理器來(lái) 進(jìn)行定位數(shù)據(jù)和/或當(dāng)前位置的全部處理。在計(jì)算中不需要用戶i殳備的 處理器，但是也可以使用所述處理器。SIM卡也可以包括用于向服務(wù)器發(fā)送臨時(shí)數(shù)據(jù)、偽數(shù)據(jù)的裝置， 例如程序，用于計(jì)算用戶設(shè)備的當(dāng)前位置。JAVA和SYMBIAN應(yīng)用程序可以用許多方式處理從SIM卡和/ 或從服務(wù)器接收的位置信息。JAVA應(yīng)用程序可以經(jīng)由MSLC (移動(dòng) 服務(wù)定位中心)服務(wù)器通過(guò)GPRS (通用分組無(wú)線電服務(wù))得到位置 信息。SIM卡可以是虛擬的或者單獨(dú)的獨(dú)立卡。對(duì)于本發(fā)明及其實(shí)施 例，SIM卡可被部分或整個(gè)固定到用戶設(shè)備上，或者可部分或整個(gè)可 拆卸地插入用戶設(shè)備。因而其可以包括一個(gè)或多個(gè)部分。SIM卡還可 以具有不同的尺寸、厚度和體積。雖然在下面將使用SIM卡這個(gè)名稱， 但應(yīng)當(dāng)理解，其也指不同種類(lèi)的智能卡，例如ICC卡(集成電路卡) 或者芯片卡。對(duì)于本發(fā)明及其實(shí)施例，重要的是其是一種具有嵌入的 信息接收機(jī)和/或天線的模塊。天線元和其它功能塊可以接收用于定位設(shè)備或者用于幫助定位 設(shè)備的信息。因而它們可以與例如GPS (全球定位系統(tǒng))或AGPS (輔 助GPS)系統(tǒng)或者其它衛(wèi)星定位系統(tǒng)，例如NAVSTAR(使用定時(shí)和測(cè) 距的導(dǎo)航系統(tǒng))、GLONAS (全球?qū)Ш叫l(wèi)星服務(wù))或GALILEO通信。 必須注意，所述模塊可以包括一個(gè)或多個(gè)接收機(jī)和/或天線，其中的每 一個(gè)例如適用于不同的定位系統(tǒng)和/或頻率。換句話說(shuō)，可以通過(guò)使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，例如GPS或其它無(wú)線 電接收機(jī)或發(fā)送機(jī)來(lái)檢測(cè)移動(dòng)設(shè)備的精確位置。GPS接收機(jī)可,皮嵌入 SIM卡內(nèi)。天線、天線元可以位于模塊內(nèi)，或者作為單獨(dú)的元件被提供。而且，可以使用用戶設(shè)備的天線和/或地。此時(shí)如果接收機(jī)單元位于模塊 內(nèi)，則與接收機(jī)和天線都位于模塊內(nèi)的情況相比，可以增加系統(tǒng)的靈 敏度。然而，這可能需要使用新的用戶設(shè)備。本發(fā)明及其實(shí)施例基于這樣的構(gòu)思對(duì)現(xiàn)有的非衛(wèi)星定位系統(tǒng) (例如非GPS )用戶設(shè)備添加高精度衛(wèi)星定位系統(tǒng)(例如GPS )功能， 對(duì)設(shè)備本身不做任何修改，而僅僅在其中插入新的定位系統(tǒng)模塊，例 如AGPS使能的SIM卡。還可以對(duì)現(xiàn)有衛(wèi)星定位系統(tǒng)用戶設(shè)備插入高 精度衛(wèi)星定位系統(tǒng)功能。用戶能夠通過(guò)自己的主動(dòng)性來(lái)確定其位置，或者可以通過(guò)第三者 的主動(dòng)性或服務(wù)來(lái)定位用戶。然而，在第三者或外部服務(wù)可以定位用 戶設(shè)備之前，用戶可以接受或拒絕外部定位主動(dòng)性，除非其是由按照 法律行使職權(quán)的緊急服務(wù)產(chǎn)生的，或者是由用戶授權(quán)的應(yīng)用或月良務(wù)產(chǎn) 生的。在這些情況下，可以在請(qǐng)求定位子系統(tǒng)(例如AGPS子系統(tǒng)) 產(chǎn)生定位數(shù)據(jù)之前，由定位應(yīng)用程序，例如SIM卡上的AGPS應(yīng)用程 序來(lái)驗(yàn)證遠(yuǎn)程定位請(qǐng)求的發(fā)送者。所述驗(yàn)證可以使用數(shù)字簽名(PKI) 或其它可用安全驗(yàn)證方法來(lái)控制對(duì)AGPS子系統(tǒng)功能的訪問(wèn)。所述驗(yàn) 證還可以用于控制對(duì)運(yùn)行在SIM或移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用程序的位置信 息的訪問(wèn)。SIM模塊還可以包括用于控制對(duì)定位數(shù)據(jù)的訪問(wèn)的裝置。當(dāng)收到 對(duì)于定位數(shù)據(jù)的詢問(wèn)時(shí)，所述裝置可以根據(jù)例如詢問(wèn)發(fā)送者的識(shí)別來(lái) 檢查使用所述定位數(shù)據(jù)的權(quán)利和/或得到所述定位數(shù)據(jù)的權(quán)利。SIM模 塊可以發(fā)送定位數(shù)據(jù)或拒絕其發(fā)送。SIM模塊還可以計(jì)算位置并向詢 問(wèn)的發(fā)起者發(fā)送例如坐標(biāo)。SIM卡還可以詢問(wèn)用戶設(shè)備的用戶是否接 受所述數(shù)據(jù)的發(fā)送。圖1表示移動(dòng)設(shè)備1-1的截面圖，其是一個(gè)側(cè)視圖。其包括移 動(dòng)設(shè)備的接地面1 -2，該面例如可以是設(shè)備中和/或要連附于移動(dòng)設(shè)備 的電路板中的具有不同尺寸和形狀的金屬層、平面或?qū)Ь€。其包括移 動(dòng)設(shè)備的天線1 - 5以及電池1-3。圖1還表示按照本發(fā)明及其實(shí)施 例的元件l-4。元件1-4例如可以是SIM卡，并且其可用于接收來(lái)自不同定位系統(tǒng)，例如來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的RF信號(hào)，以便至少部分 地響應(yīng)于所述信號(hào)來(lái)確定定位數(shù)據(jù)。所述元件可以包括可被嵌入SIM 卡中和/或USIM卡(通用用戶識(shí)別模塊)中的RF接收機(jī)/發(fā)送才幾。如 圖1所示，元件(用戶模塊)一般被插入移動(dòng)設(shè)備中接地面1-2附近， 并可能被電池l-3蓋住。設(shè)備底板一般包括印刷電路板(PCB)、電子電路和金屬接地面。 結(jié)構(gòu)和尺寸可以根據(jù)設(shè)備的型號(hào)而變。包括天線并且厚度為0.76mm 的SIM卡可以鄰近接地面(大約1 mm )和含有金屬的其它部分，例 如電池。圖2A表示圖l的元件l-4，其被稱為用戶識(shí)別模塊(SIM)卡， 雖然如上所述，其也可以是另一種類(lèi)型的可以從定位系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和/ 或處理所述數(shù)據(jù)從而確定定位數(shù)據(jù)和/或傳送定位數(shù)據(jù)的卡、電路板、 電子電路和/或軟件。元件2-1可以包括一個(gè)或多個(gè)才莫塊，它們可以 是單獨(dú)的模塊或者集成的模塊，并且這些模塊可以處理一個(gè)或多個(gè)獨(dú) 立的或相關(guān)的功能。元件2-l包括一個(gè)或多個(gè)接點(diǎn)2-2和RF接收 機(jī)/發(fā)送機(jī)(收發(fā)機(jī))元件2-3。元件2-3可以是具有用于接收和/ 或發(fā)送信號(hào)的功能的電路板。元件2-3可以處理不同類(lèi)型的信號(hào)，例 如來(lái)自或到達(dá)無(wú)線發(fā)送、有線發(fā)送和局域網(wǎng)絡(luò)的RF (射頻)信號(hào)、 IF (中頻)信號(hào)以及基帶信號(hào)。 一個(gè)或多個(gè)天線元由2-5表示， 可適用于不同頻率的元件由2-4表示。這種適配裝置可以包括一個(gè)或 多個(gè)介電層。 一個(gè)或多個(gè)介電層2-4可以整體或部分地圍繞天線元2 -5。這些層可被這樣實(shí)現(xiàn)，使得在天線元的一側(cè)上設(shè)置第一介電層， 而在天線元的另一側(cè)上設(shè)置第二介電層。這些介電層也可以被，沒(méi)置在 彼此的上面。第一介電層和/或第二介電層也可以與另一種介電材料接 觸、與導(dǎo)電材料接觸、與(半)絕緣材料或具有某種電磁屬性的其它 材料接觸。天線2-10可以包括天線元2-5和適配裝置2-4?？梢?使接收裝置適用于接收來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)?？梢允怪辽僖粋€(gè)介 電層適用于信號(hào)的頻率。相對(duì)于天線，RF收發(fā)機(jī)的接地層可以被連接到用戶識(shí)別模塊的電接地接點(diǎn)。圖2B表示按照?qǐng)D2A的模塊的截面圖。圖3表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線和適配裝置。所述結(jié)構(gòu)可 被稱為對(duì)稱介電SIM天線。該結(jié)構(gòu)可以由三層構(gòu)成底部介電層3-3、 一個(gè)或多個(gè)天線元3-l以及頂部介電層3-2。頂部介電層和底部 介電層可以由具有高介電常數(shù)和/或低介電損耗的薄陶瓷或其它材料 制成。這些介電層可以由相同材料或不同材料制成。這些介電層的厚 度可被設(shè)計(jì)成等于在所使用的介電材料中的RF信號(hào)波長(zhǎng)的1/4，因而 使信號(hào)增益最大。結(jié)構(gòu)3-l、 3-2、 3-3不具有形成、建立的金屬或 其它接地面，但是它可以交替地使用移動(dòng)設(shè)備的接地面3 - 6作為其自 己的接地面。結(jié)果，這種結(jié)構(gòu)即這種天線可以成為在電子學(xué)方面體積大而在物 理上體積薄而小，并實(shí)現(xiàn)所需的用于最大增益的離開(kāi)金屬部件1/4波 長(zhǎng)的距離。然而，所用材料3-2和3-3的介電損耗和天線的小物理 尺寸可以引起天線性能的某種程度的降低。天線元可被饋送3-8到電 路板3-9。電池3-7可以蓋住所述結(jié)構(gòu)。天線的結(jié)構(gòu)例如可以是單極的、雙極的、倒F的、PIFA的、不 規(guī)則碎片形的、陶瓷芯片和補(bǔ)片天線，它們提供不同的輻射圖，并且 被研制用于移動(dòng)設(shè)備。此外， 一個(gè)或多個(gè)塑料層3-4、 3-5可以蓋住所述結(jié)構(gòu)。該塑 料蓋層例如可用于封裝的目的以及防止磨損。天線和RF收發(fā)機(jī)可被集成在集成電路或電路板的同一個(gè)襯底 上，或者可以是單獨(dú)的集成電路或元件。圖4表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線和適配裝置。天線元4 - 1 和電路板4-9可以是一個(gè)集成結(jié)構(gòu)4-8。介電材料內(nèi)的天線元可以 具有與介電材料4-ll相同的長(zhǎng)度?；蛘?，天線元的長(zhǎng)度可以大于或 小于介電材料的長(zhǎng)度。天線元可以被介電層4-2、 4-3包圍，并且整 個(gè)結(jié)構(gòu)可被塑料薄層4-4、 4-5蓋住。用戶識(shí)別模塊可以至少部分地 被至少一層塑料蓋住，除了接點(diǎn)以外。接地面4-6可以是設(shè)備的接地面或者是被連附到卡的平面。圖5表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線5 - 1和適配裝置5 - 2、5 -3。其可被稱為非對(duì)稱介電SIM天線。這種結(jié)構(gòu)已被調(diào)整使得介電 材料的頂層厚度和底層厚度不同。所述調(diào)整例如可以是這樣的頂層 厚度或者底層厚度精確地或者近似地是另一層厚度的兩倍。較厚的一 層例如可以是介電材料中的波長(zhǎng)的1/2，而另一層的厚度保持為波長(zhǎng)的 1/4。根據(jù)鏡像原理，這種布置基本上可以消除來(lái)自天線一側(cè)的RF輻 射或反射，并使得免除該側(cè)的金屬部件接近的影響。這種結(jié)構(gòu)還可以被塑料層5-4、 5-5包圍。該圖還示出了電池5 -7和接地面5-6。代替線天線元，可以使用介電諧振器和/或非輻射諧振器來(lái)檢測(cè) 和接收RF信號(hào)。諧振器元件可以包括金屬層，即平面6-5。圖6表 示所述用戶識(shí)別模塊和該模塊的截面圖。模塊6 - 1包括一個(gè)或多個(gè)接 點(diǎn)6 - 2以及RF接收機(jī)/發(fā)送機(jī)元件6 - 3。該模塊還包括介電層6 - 4、 接地面6-6和從SIM卡到接地面的一個(gè)或多個(gè)接點(diǎn)6-7。利用這種 機(jī)構(gòu)，可以在介電層和接地面之間實(shí)現(xiàn)電容元件。圖6的天線可^C稱 為作為SIM天線的非輻射諧振器。在本實(shí)施例中，在天線元中和/或在SIM卡中與移動(dòng)設(shè)備接地面 6-6和底板結(jié)合使用諧振器元件6-5，所述接地面和底板可以作為諧 振器的另一個(gè)元件。SIM卡中的諧振器元件可以是容性的、感性的或 介電的。到SIM卡中的諧振器元件的連接可被容易地在內(nèi)部設(shè)置，以 及到其它元件，即移動(dòng)設(shè)備接地面6-6的連接經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)SIM 卡接點(diǎn)6-2、 6-7。SIM卡中的諧振器元件可以與移動(dòng)設(shè)備的接地層一起形成，諧振 器具有足夠?qū)挼膸?，以便?dāng)位于電話中的不同位置時(shí)與具有不同尺 寸接地面的移動(dòng)設(shè)備型號(hào)一起工作。諧振器元件可以利用它們之間的電磁場(chǎng)6-8與移動(dòng)設(shè)備的接地 面形成容性或感性耦合。然而，諧振器(SIM卡)和接地面之間的距 離6 - 9可以根據(jù)使用的移動(dòng)設(shè)備的型號(hào)和機(jī)械結(jié)構(gòu)而改變。所述距離的值一般大約0.5-5 mm。電容元件之間的距離6 - 9影響電容并因而 影響阻抗、帶寬和調(diào)諧頻率。為了減少失諧的影響，可以在SIM卡中 的諧振元件的兩側(cè)上設(shè)置介電層6-4。此外，通過(guò)選擇具有高介電常 數(shù)的材料，可以使SIM卡和接地面之間的距離變化對(duì)諧振器性能的影 響減小到可以接受的水平。換句話說(shuō)，可以對(duì)SIM卡、移動(dòng)i殳備和/ 或要連附到移動(dòng)設(shè)備的電路板設(shè)置第二金屬層。諧振器也可以不與接地面耦合。例如其可以是連接在接收機(jī)的天 線輸入和SIM卡的地之間的簡(jiǎn)單諧振器電路(RLC)，和/或用于使接收 機(jī)子系統(tǒng)(包括SIM處理器)與移動(dòng)設(shè)備的接地面中的RF頻率電流 隔離的濾波器。圖7和圖8表示按照本發(fā)明及其實(shí)施例的非輻射諧振器天線。非 輻射諧振器天線可以包括按照接收機(jī)帶寬內(nèi)的接收機(jī)7-6頻率調(diào)諧 的諧振器電路7-4,其被連接到接收機(jī)天線輸入7-5和移動(dòng)i殳備的 地7-1，其可以經(jīng)由SIM接點(diǎn)2-2、 8-7連接到移動(dòng)設(shè)備的接地面 1-2、 8-6。諧振器電路例如可以是LC諧振器。諧振器電路還可以 被實(shí)現(xiàn)為濾波裝置，例如帶通濾波器。接收機(jī)和SIM卡中的其它電路 的地可被連接到濾波后的地SIM卡的地7-3，其可通過(guò)濾波器7-2連接到地7-l，該濾波器可以允許直流電流通過(guò)，但其被調(diào)諧以至 少濾波接收機(jī)7-6的頻率范圍?？梢詫?shí)現(xiàn)第二或替換的濾波器7-2， 以對(duì)SIM電源電壓7-8濾波。SIM卡的輸入/輸出(I/O)接點(diǎn)用7 - 7 表示。7-10表示例如要用于處理目的的其它可能的部分。地7-3也 可以:帔稱為虛地。換句話說(shuō)，可以使用一個(gè)或多個(gè)濾波器7-2來(lái)分離來(lái)自接地板 的這些頻率，使得感興趣的頻率通過(guò)而到達(dá)接收機(jī)的輸入。對(duì)于直流 和低頻返回電流，可以設(shè)置低通濾波器，以便進(jìn)行SIM卡的噪聲去除 操作。濾波器7-2因而可以通過(guò)低頻和直流電壓，但是其可以阻止 RF信號(hào)。在圖7中唯一天線板可以是移動(dòng)設(shè)備的地層，并且諧振器可以感 測(cè)來(lái)自該層的信號(hào)。在這個(gè)裝置中，RF信號(hào)輻射8-1可以在移動(dòng)設(shè)備的接地面l-2、 8-6內(nèi)引起高頻電流和隨后的電壓8-2，其可經(jīng)由SIM接點(diǎn)2-2、 8-7被連接到移動(dòng)設(shè)備的地7-l。因而地7-l可被認(rèn)為是包含各 種射頻分量的有噪聲的。濾波器7 - 2可以除去高頻分量并使直流通過(guò) 而到達(dá)清潔的濾波后的地7-3。有噪聲的地7-1和清潔的濾波后的 地7 - 3的差可以包含接收的信號(hào)，其經(jīng)由諧振器7-4通過(guò)而到達(dá)接 收機(jī)天線輸入7-5。濾波器7-2和諧振器7-4的位置可被改變。諧振器7-4可用幾種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其可以包括例如一個(gè)或多個(gè) 介電元件和/或一個(gè)或多個(gè)電阻器和/或一個(gè)或多個(gè)電容器和/或一個(gè)或 多個(gè)電感器。濾波裝置7-2也可以用多種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其可以包括一個(gè)或多 個(gè)介電元件和/或一個(gè)或多個(gè)電阻器和/或一個(gè)或多個(gè)電容器和/或一個(gè) 或多個(gè)電感器和/或一個(gè)或多個(gè)互導(dǎo)體。其可以是有源的或無(wú)源的、數(shù) 字或模擬的、對(duì)稱的或不對(duì)稱的，并且可以利用許多不同的技術(shù)例如 gm-C技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。諧振器、接收裝置和濾波裝置可以由一個(gè)或多個(gè)功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。 SIM卡由8-3表示，移動(dòng)設(shè)備的電路板由8-4表示，移動(dòng)設(shè)備 的接地面8-2到電路板8-4的連接由8-5表示，移動(dòng)設(shè)備的接地面 由8-6表示。按照本發(fā)明及其實(shí)施例的天線或天線裝置可以用幾種方式來(lái)實(shí) 現(xiàn)。第一和第二金屬層可以替換或者附加地是金屬之外的其它材料， 例如塑料的導(dǎo)電層或半導(dǎo)電層。SIM卡的接地面可被連接到移動(dòng)設(shè)備 的接地面。天線可以包括至少部分地位于第一介電層和/或第二介電層 之間的第 一金屬面，使第 一金屬面層適于與用戶識(shí)別模塊和/或移動(dòng)設(shè) 備的第二金屬面層耦合，從而在笫一金屬層(6-5)和第二金屬層之 間形成諧振器。當(dāng)使用移動(dòng)設(shè)備的金屬層時(shí)，當(dāng)把天線裝置安裝在移 動(dòng)設(shè)備內(nèi)時(shí)，形成諧振器。所述天線可以用幾種方式來(lái)制造。例如，它可被制造為使用 LTCC方法的具有內(nèi)置天線元(3)的陶瓷元件，或者被制造為具有連附于其兩側(cè)的陶資層的(柔性)印刷電路板(PCB) (4)。或者，可以 在陶瓷芯片天線的表面上濺射介電材料。按照本發(fā)明及其實(shí)施例，可以使用許多不同類(lèi)型的介電材料。這 些材料例如包括SrTi03和BaxSrrxTi03。這些材料可以具有非常高的 介電常數(shù)(Er大約為300或更高)和低的介電損耗。如果介電材料，例如介電常數(shù)Er大約為300的SrTK)3用于層3 -2、 4-2和3-3、 4-3，則在該材料中的電磁波長(zhǎng)大約是自由空間 中波長(zhǎng)的1/300。作為例子，GPSL1系統(tǒng)可以^使用1.575 GHz的頻率， 自由空間波長(zhǎng)大約為190 mm。在所述介電材料中，波長(zhǎng)是1/300x190 mm=0.633 mm, 1/4波長(zhǎng)是0.158 mm。本發(fā)明及其實(shí)施例具有許多優(yōu)點(diǎn)。其是成本效率的并且容易制 造，使得在傳統(tǒng)天線不能工作的環(huán)境中能夠使用GPS接收機(jī)。顯然，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，隨著技術(shù)的發(fā)展，本發(fā)明的構(gòu)思可 以用許多方式來(lái)實(shí)施。本發(fā)明及其實(shí)施例不限于上面所述的例子，在 權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以改變。
權(quán)利要求
1.一種用于移動(dòng)設(shè)備(1-1)的天線(2-10，6-10)，其特征在于，所述天線(2-10)包括-接收裝置(2-5，3-1，4-1，5-1，6-5，7-6)，適用于接收來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)；-第一介電材料層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)；以及-第二介電材料層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)，其中，所述接收裝置(2-5，3-1，4-1，5-1，6-5，7-6)至少部分地位于第一介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)和第二介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的天線(2-10)，其特征在于，所述第一介 電層(2-4a，2-4b，3畫(huà)2，3畫(huà)3，5曙2，4-3，5誦2，5國(guó)3，6國(guó)4，6-15)和第二介電層 (2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)具有相同的介電常數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的天線(2-10)，其特征在于，所述第一介 電層(2-4a，2-4b，3畫(huà)2，3畫(huà)3，5-2，4誦3，5-2，5-3,6-4，6-15)和第二介電層 (2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)具有不同的介電常數(shù)。
4. 如前面權(quán)利要求1到3任何一個(gè)所述的天線(2-10)，其特征 在于，至少一個(gè)介電層(2-4a，2-4b，3畫(huà)2，3畫(huà)3，5畫(huà)2，4畫(huà)3，5-2，5畫(huà)3，6畫(huà)4，6-15 )適 用于信號(hào)的頻率。
5. 如前面權(quán)利要求1到4任何一個(gè)所述的天線(2 - 10 )，其特征 在于，至少一個(gè)介電層(2畫(huà)4a，2-4b，3-2，3-3，5畫(huà)2，4誦3，5國(guó)2，5誦3，6-4,6-15 )的 介電常數(shù)和/或介電損耗和/或厚度適用于信號(hào)的頻率。
6. 如前面權(quán)利要求1到5任何一個(gè)所述的天線(2 - 10 )，其特征 在于，第一介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3,5誦2，4-3，5誦2，5-3，6-4，6-15 )的厚度 基本上等于第二介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3,6-4,6-15)的厚 度。
7. 如前面權(quán)利要求1到6任何一個(gè)所述的天線(2 - 10 ),其特征在于，所述介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5訓(xùn)3，6-4，6-15 )的厚度 是接收信號(hào)的波長(zhǎng)的1/4或1/2。
8. 如前面權(quán)利要求1到5任何一個(gè)所述的天線(2-10)，其特征 在于，所述第一介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5國(guó)2，4畫(huà)3,5-2，5國(guó)3，6-4，6-15 )的厚度基本上等于所述第二介電層 (2畫(huà)4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5國(guó)3，6-4，6-15)的厚度的兩倍。
9. 如權(quán)利要求8所述的天線(2-10)，其特征在于，所述第一介 電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15 )的厚度基本上是接收 信號(hào)的波長(zhǎng)的 1/2 , 所述第 二介電層 (2曙4a，2-4b，3-2，3-3，5-2,4-3，5-2,5-3，6-4，6-15)的厚度基本上是接收信號(hào)的 波長(zhǎng)的1/4。
10. 如前面權(quán)利要求1到9任何一個(gè)所述的天線(2-10)，其特征 在于，用于接收信號(hào)的裝置(2-5， 3-1， 4-1， 5-1， 6-5)包括導(dǎo)線(2-5，3- 1, 4-1， 5誦1)。
11. 如前面權(quán)利要求1到9任何一個(gè)所述的天線(2-10)，其特征 在于，用于接收信號(hào)的裝置(2-5， 3-1， 4-1, 5-1， 6-5)包括第一金 屬面層 (6-5), 其至少部分地在第一介電層(2誦4a，2國(guó)4b,3畫(huà)2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15 )和/或第二介電層 (2誦4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)之間，第一金屬面層適于與 第二金屬面層耦合，從而在第一金屬層(6-5)和第二金屬層(6-6) 之間形成諧振器(6-5， 6-6)。
12. 如權(quán)利要求11所述的天線(2-10),其特征在于，所述諧振 器(6-5， 6-6)是容性的、感性的、介電的和/或非輻射的。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的天線(2-10)，其特征在于，所 述第二金屬面層(6-6 )是對(duì)移動(dòng)設(shè)備(1-1)設(shè)置的接地層(1-3, 3-6，4- 6， 5-6， 6-6)。
14. 一種用戶識(shí)別模塊(1-4，2-1),包括用于連接到移動(dòng)設(shè)備的一 個(gè)或多個(gè)接點(diǎn)，其特征在于，其包括如前面權(quán)利要求1到13任何一個(gè) 所述的天線(2-10，6-10)，該天線還包括作為接收裝置的第一金屬面層(6-5)， 其至少部分地位于第一介電層 (2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15) 和第 二 介電層 (2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)之間，所述第一金屬面層適 于與用戶識(shí)別模塊的第二金屬面層(6-6)耦合，從而在第 一金屬層(6-5 ) 和第二金屬層(6-6)之間形成諧振器(6-5， 6-6)。
15. 如權(quán)利要求14所述的模塊(2-l)，其特征在于，所述諧振器 (6-5, 6-6)是容性的、感性的，介電的和/或非輻射的。
16. 如權(quán)利要求14或15所述的模塊(2-l)，其特征在于，所述第 二金屬面層(6-6)是接地層。
17. 如權(quán)利要求14到16所述的模塊(2-l)，其特征在于，根據(jù)要 被接收的頻率來(lái)調(diào)整所述金屬面層(6-5，6-6)之間的距離(6-9)。
18. 如權(quán)利要求14到17所述的用戶識(shí)別模塊(2-l)，其特征在于， 包括用于至少部分地根據(jù)所述信號(hào)來(lái)確定定位數(shù)據(jù)的裝置。
19. 如權(quán)利要求14到18所述的用戶識(shí)別模塊(2-l)，其特征在于， 其包括用于經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)接點(diǎn)(2-2)來(lái)傳送來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào) 和/或定位數(shù)據(jù)的裝置。
20. —種用于接收來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)的天線裝置(6-10)，其 特征在于其包括如前面權(quán)利要求1到7任何一個(gè)所述的天線 (2-10,6-10)，所述天線還包括作為接收裝置的第一金屬面層(6-5),其 至少部分地位于第 一介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-l 5) 和/或第二介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)之間，所述 第 一金屬面層(6-5)適于與移動(dòng)設(shè)備的第二金屬面層(6-6)耦合，從而當(dāng) 所述天線裝置被安裝在移動(dòng)設(shè)備內(nèi)時(shí)，在所迷第一金屬面層(6-5)和 第二金屬面層(6-6)之間形成諧振器(6-5, 6-6)。
21. 如權(quán)利要求20所述的裝置(2-10),其特征在于，所述諧振器 (6-5, 6-6)是容性的、感性的、介電的和/或非輻射的。
22. 如權(quán)利要求20或21所述的裝置(2-10)，其特征在于，所述第 二金屬面層(6-6)是接地層。
23. 如權(quán)利要求20到22所述的裝置(2-10),其特征在于，根據(jù)介電材料的介電常數(shù)來(lái)控制所述第一金屬層(6-5)和第二金屬層(6-6)之間 的距離的變化的影響，以便最小化失諧效應(yīng)。
24. —種移動(dòng)設(shè)備(1-1)，包括用于接收來(lái)自移動(dòng)通信系統(tǒng)的4言號(hào) 的第一天線，其特征在于，還包括按照權(quán)利要求1到13任何一個(gè)所述 的第二天線(2-10，6-10)、按照權(quán)利要求14到19任何一個(gè)所述的用戶 識(shí)別模塊(6-l)、或者按照權(quán)利要求20到23所述的用于接收來(lái)自衛(wèi)星 定位系統(tǒng)的信號(hào)的天線裝置(6-10)。
25. —種用于接收來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)的天線裝置(6-10)，其 特征在于，所述天線裝置包括-接收裝置(7-1,8-6),適于接收信號(hào)，所述接收裝置(7-l，8-6)是移 動(dòng)i殳備的地(7-l);-諧振器裝置(7-4)，適用于所述信號(hào)的頻率；以及 -濾波裝置(7-2)，適用于通過(guò)低于信號(hào)頻率的頻率。
26. 如權(quán)利要求25所述的天線裝置(6-10)，其特征在于，所述諧 振器裝置(7-4)和濾波裝置(7-2)耦合到所述接收裝置(7-l，8-6)。
27. 如權(quán)利要求25或26所述的天線裝置(6-10),其特征在于，所 述諧振器裝置(7-4)和所述濾波裝置(7-2)被耦合在一起。
28. 如前面權(quán)利要求25或27任何一個(gè)所述的天線裝置(6-10)，其 特征在于，所述諧振器裝置(7-4)和所述濾波裝置(7-2)被耦合到用戶識(shí) 別模塊。
29. 如前面權(quán)利要求25或28任何一個(gè)所述的裝置(6-10)，其特征 在于，所述諧振器(7-4)包括一個(gè)或多個(gè)介電元件和/或一個(gè)或多個(gè)電阻 器和/或一個(gè)或多個(gè)電容器和/或一個(gè)或多個(gè)電感器。
30. 如前面權(quán)利要求25到29任何一個(gè)所述的裝置(6-10)，其特征 在于，所述濾波裝置(7-2)包括一個(gè)或多個(gè)介電元件和/或一個(gè)或多個(gè)電 阻器和/或一個(gè)或多個(gè)電容器和/或一個(gè)或多個(gè)電感器和/或一個(gè)或多個(gè) 互導(dǎo)體。
31. 如前面權(quán)利要求20到23任何一個(gè)所述的裝置(6-10)，其特征 在于，根據(jù)要被接收的頻率來(lái)調(diào)整所述諧振器(6-5，7-4)和接地面(6-6，7-l)之間的距離。
32.如前面權(quán)利要求14到19任何一個(gè)所述的模塊，其特征在于， 根據(jù)介電材料(6-4 )的介電常數(shù)來(lái)控制第一金屬層(6-5)和第二金屬層 (6-6)之間的距離(6-9)的變化的影響，以便最小化失諧效應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于移動(dòng)設(shè)備(1-1)的天線(2-10)。該天線(2-10)包括接收裝置，用于接收(2-5，3-1，4-1，5-1，6-5)來(lái)自衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信號(hào)；第一介電材料層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)；以及第二介電材料層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)，其中，用于接收信號(hào)的裝置(2-5，3-1，4-1，5-1，6-5，7-6)至少部分地位于第一介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)和第二介電層(2-4a，2-4b，3-2，3-3，5-2，4-3，5-2，5-3，6-4，6-15)之間。
文檔編號(hào)H01Q1/00GK101331645SQ200680047397
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者R.·K.·塞沃萊寧 申請(qǐng)人:藍(lán)天定位有限公司