微型天線裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及微型天線裝置。為此，本發(fā)明提供微型天線裝置，其包括：用于接收信號的構(gòu)成于天線裝置的一個襯底表面上的天線貼片表面；用于將天線連接到微型電子設(shè)備的天線固定表面；和將天線貼片表面連接到微型電子設(shè)備的各個模塊，和將通過天線貼片表面接收的信號傳送到微型電子設(shè)備或?qū)奈⑿碗娮釉O(shè)備提供的功率傳送到天線貼片表面的饋線。
【專利說明】微型天線裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及小型天線裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及制造為小尺寸的用于例如移動終端的有限空間中的天線裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我們當今的社會已經(jīng)發(fā)展進入到信息化社會，已是必然需要快速地交換大量的各種信息。因此，對于允許用戶在任何時間和任何地方獲得信息，移動通信服務(wù)已經(jīng)變得重要。存在各種各樣的通信服務(wù)，包括模擬AMPS (高級移動電話系統(tǒng)),WiBro (無線寬帶)、LTE (長期演進)、和W1-Fi (無線保真)。
[0003]隨著這些各種各樣的移動通信服務(wù)的用戶的數(shù)量的快速增加，需要寬頻范圍，其導(dǎo)致需要能夠在更寬的頻帶上接收信號的天線。特別是，隨著移動終端例如便攜式電話、智能手機、平板電腦等變得越來越小，需要以小體積和輕重量設(shè)計為特征的經(jīng)濟的天線。
[0004]為了減少天線的尺寸以將它嵌入移動終端，天線可以使用短引腳來接地，或可以使用高電介質(zhì)襯底。
[0005]當使用短引腳使天線接地時，可以減少天線的尺寸，但是在制造該天線時，就需要額外的處理。這增加了復(fù)雜性并且也劣化天線的特性，例如天線增益、效率、帶寬等。
[0006]當使用高電介質(zhì)襯底(例如Rogers襯底或陶瓷襯底)時，由于這些襯底的高價格，天線的制造成本上升。此外，天線特性也趨于劣化。
[0007]公開內(nèi)容
[0008]技術(shù)問題
[0009]本發(fā)明已經(jīng)做出了努力，以通過使用易于得到的襯底來提供一種具有在例如在移動終端的有限空間中使用的優(yōu)點的小型天線裝置。
[0010]技術(shù)方案
[0011]本發(fā)明的示例實施例提供一種小型天線裝置，其嵌入小型電子設(shè)備，天線裝置包括:天線貼片表面，其構(gòu)成于天線裝置的襯底的一個表面上并接收信號；天線固定表面，其將天線附接到小型電子設(shè)備；和同軸線，其將天線貼片表面連接到小型電子設(shè)備的各個模塊，并且將通過天線貼片表面接收的信號傳遞到小型電子設(shè)備或?qū)男⌒碗娮釉O(shè)備提供的功率遞送到天線貼片表面。
[0012]有益效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，可以以低成本制造具有良好性能的小型天線，使得在例如游戲機或耳機、以及例如便攜式電話、智能手機、或平板電腦的移動終端的各種小型電子設(shè)備中的有限空間可以被有效利用。
[0014]此外，隨著天線實現(xiàn)小尺寸，多個天線可以安裝在單個小型電子設(shè)備上，并且因此，小型電子設(shè)備的通信性能通過使用智能天線技術(shù)，例如ΜΜ0(多輸入多輸出)，可以被增強。
[0015]附圖描述[0016]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的天線結(jié)構(gòu)的視圖。
[0017]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的根據(jù)對天線的主要參數(shù)進行變化獲得的仿真結(jié)果的視圖。
[0018]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例制造的小型天線樣品的示意圖。
[0019]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于測試天線特性的測量夾具的結(jié)構(gòu)的視圖。
[0020]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的天線的回波損耗的測量結(jié)果的曲線圖。
[0021]圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的裝備有天線和測量夾具的移動終端的示意圖。
[0022]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的測量的輻射圖案的視圖。
[0023]發(fā)明模式
[0024]在以下的詳細描述中，僅僅是簡單通過舉例說明，示出和描述本發(fā)明的某些示例性實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，描述的實施例可以以各種不同的方式進行修改，而所有這些修改都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，附圖和描述被視為實質(zhì)上是說明性的而不是限制性的。在整個說明書中，相似的附圖標記指代相似的元素。
[0025]整個說明書中 ，除非明確描述為相反，詞語“包括(comprise)”及其變化，例如“包括(comprises) ”或“包括(comprising) ”,將被理解為暗示包括陳述的元素但不排除任何其它元件。此外，在說明書中描述的術(shù)語“-er”、“-0r”和“模塊(module)”意思是用于處理至少一個功能和操作的單元，并且可以通過硬件部件或軟件部件和其組合來實施。
[0026]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的天線結(jié)構(gòu)的視圖。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的天線100包括襯底110、天線貼片表面120、天線固定表面130和同軸線140。
[0028]襯底110是安裝天線貼片表面120、天線固定表面130、和同軸線140的地方，并且可以由例如FR4(阻燃等級4)襯底、Rogers襯底和陶瓷襯底的各種材料制成。優(yōu)選地，襯底110由易于得到的FR4襯底制成以在低成本配置天線100。優(yōu)選地，組成襯底110的介電材料的介電常數(shù)、厚度和形狀沒有限制。
[0029]天線貼片表面120放置在襯底110的上表面上并且通過同軸線140連接到位于襯底110的底面的天線固定表面130。
[0030]優(yōu)選地，不限制用于形成天線貼片表面120的圖案的形狀、線寬和跨線的寬度間距。
[0031]圖1中示出的天線貼片表面120是具有0.2mm的線寬和具有環(huán)的形狀的輻射器。跨線寬度間距和長度影響互耦。因此，優(yōu)選地確定在天線貼片表面120不被這樣的耦合影響的范圍內(nèi)的跨線寬度間距。
[0032]天線貼片表面120的整體長度確定天線的諧振頻率。此外，天線貼片表面120的材料是用于確定天線的諧振頻率的一個因素，因為它改變襯底特性，例如介電常數(shù)、高度等。
[0033]天線固定表面130是用于連接根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的天線100到例如移動終端的小型電子設(shè)備的部分。此外，天線固定表面130還用于固定天線100到用于測試的測量夾具。在圖1中示出的天線固定表面130在襯底110的底面的兩側(cè)上形成，并且它的長度和寬度適合于天線的尺寸。
[0034]天線固定表面130的長度為4mm,寬度為1.7mm,并且間距為3.6mm。
[0035]同軸線140是用于將位于襯底110的上表面上的天線貼片表面120連接到其中安裝了天線100的小型電子設(shè)備的各個模塊。同軸線140從小型電子設(shè)備的電源模塊提供功率以激活天線100。
[0036]此外，同軸線140用于將通過天線貼片表面120檢測的信號傳遞到小型電子設(shè)備的主處理器。
[0037]同軸線140通過在天線100的底面中形成的通孔連接到小型電子設(shè)備的各個模塊。
[0038]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的根據(jù)對天線的主要參數(shù)進行變化獲得的仿真結(jié)果的視圖。
[0039]為了分析在天線100的上表面上形成的貼片天線，可以使用FEM(有限元方法)或FDTD (時域有限差分法)。
[0040]FEM是通過將貼片天線結(jié)構(gòu)劃分為通過共同的點、線或表面的有限數(shù)量的域來使用各種邊界條件、計算關(guān)于域的有代表性的接觸點，并通過關(guān)于接觸點的控制方程獲得關(guān)于整個結(jié)構(gòu)的聯(lián)立方程來找出解決方案的方法。FDTD是通過使用在空間域和時域中的微分方程尋找解決方案的方法 。
[0041]圖2描繪了用Ansoft-HFSS (高頻結(jié)構(gòu)仿真器)對天線貼片表面120的長度的特性分析的結(jié)果，其中天線貼片表面120的長度是天線100的主要參數(shù)中的一個。
[0042]仿真結(jié)果顯示了天線貼片表面120的每個部分的長度對天線性能的影響有多少。在2C中觀察的在頻率范圍中的顯著的變化顯示天線性能敏感地對位于天線貼片表面的左側(cè)上的內(nèi)貼片表面的長度做出反應(yīng)。在2F中觀察的在頻率范圍中的小的變化顯示天線性能不會受到位于天線貼片表面的每側(cè)上的外貼片表面的長度的很大影響。
[0043]使用這些仿真結(jié)果，可以定義關(guān)于天線貼片表面120的每一部分的長度的最優(yōu)條件。
[0044]圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例制造的小型天線樣品示意圖。
[0045]如圖3中示出了基于2A到2F中觀察的天線貼片表面120長度制造的6X 3X 1.6mm
小型天線。
[0046]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于測試天線特性的測量夾具的結(jié)構(gòu)的視圖。
[0047]用于測試制造如圖3中示出的小型天線樣品的特性的測量夾具包括一個或多個天線安裝表面410、420、430和440和結(jié)果輸出終端450。
[0048]410到440的天線安裝表面是接地表面,其中天線100被固定和安裝。一個或多個天線安裝表面可以構(gòu)成于襯底400上。在圖4中，410到440的四個天線安裝表面構(gòu)成于襯底400上，并且每個天線安裝表面具有100 X 40 X 1.6mm的尺寸。
[0049]天線100被固定和安裝到第一天線安裝表面410，并且結(jié)果輸出終端450連接到被固定的和被安裝的天線100。
[0050]結(jié)果輸出終端450連接到例如計算機的外部測量設(shè)備，并且用于將測量的天線特性值傳遞到外部測量設(shè)備。[0051]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的天線的回波損耗的測量的結(jié)果曲線圖。
[0052]根據(jù)使用測量夾具的Sll測量的結(jié)果，可以獲得圖5中所示的結(jié)果曲線圖。Sll是在信號的頻域中的回波損耗。即，Sll(f) =V_反射(f)/V_輸入(f)。
[0053]如圖5中所示，根據(jù)測量結(jié)果估計的帶寬是具有2:1的VSWR(電壓駐波比)的約90MHz的帶寬。
[0054]以這種方式，圖4的測量夾具可以安裝在實際的移動終端上以計算天線特性。
[0055]圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的裝備有天線和測量夾具的移動終端的示意圖。
[0056]根據(jù)在消聲室中使用裝備有天線和測量夾具的移動終端的天線特性的測量結(jié)果，可以觀察到圖7中所示的輻射圖案。
[0057]圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的測量的輻射圖案的視圖。
[0058]在裝備有天線和測量夾具的移動終端上測量的天線的輻射圖案是全方位的，并且可以被表示為如圖7中所示的三維輻射圖案。
[0059]天線效率和增益的測量結(jié)果如表格I中所示。
[0060](表格I)
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入小型電子設(shè)備的天線裝置，所述天線裝置包括: 天線貼片表面，所述天線貼片表面構(gòu)成于所述天線裝置的襯底的一個表面上并接收信號; 天線固定表面，所述天線固定表面將天線附接到所述小型電子設(shè)備；和 同軸線，所述同軸線將所述天線貼片表面連接到所述小型電子設(shè)備的各個模塊，并且將通過所述天線貼片表面接收的信號傳遞到所述小型電子設(shè)備，或?qū)⒂伤鲂⌒碗娮釉O(shè)備提供的功率遞送到所述天線貼片表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型天線裝置，其中所述天線貼片表面的跨線寬度間距取決于所述天線貼片表面的長度來進行確定，使得耦合盡可能少受所述天線貼片表面的長度和所述跨線寬度間距的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的小型天線裝置，其中所述天線貼片表面為環(huán)的形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型天線裝置，其中所述天線固定表面構(gòu)成于所述天線裝置的所述襯底上的所述天線貼片表面的相對側(cè)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型天線裝置，其中所述同軸線通過在所述天線裝置的所述襯底的一側(cè)形成的通孔連接到所述小型電子設(shè)備的各個模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的小型天線裝置，其中所述襯底由阻燃等級4FR4襯底、Rogers襯底、或陶瓷襯底制成，并且所述天線貼片表面、所述天線固定表面、和所述同軸線被安裝在所述襯底上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型天線裝置，其中所述小型天線裝置通過測量夾具連接到外部測量設(shè)備，使得包括效率、平均增益和最大增益的天線特性中的至少一個被測量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的小型天線裝置，其中所述測量夾具包括: 一個或多個天線安裝表面，所述一個或多個天線安裝表面用于固定和安裝所述小型天線裝置；和 結(jié)果輸出終端，所述結(jié)果輸出終端用于將在所述小型天線設(shè)備上測得的天線特性值傳遞到所述外部測量設(shè)備。
【文檔編號】H01Q1/24GK104025382SQ201280065566
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】李鎬俊 申請人:電子部品研究院