天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，通過(guò)擴(kuò)展如LTE智能手機(jī)等包含多個(gè)通信頻帶并要求較寬的頻率特性的天線(xiàn)的帶寬，以提高無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的收發(fā)性能。低成本的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置可以簡(jiǎn)單而方便地在第一諧振頻帶和第二諧振頻帶下擴(kuò)展天線(xiàn)的帶寬，從而確保收發(fā)終端的性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種設(shè)置在天線(xiàn)和內(nèi)部RF電路之間的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，尤其涉及一 種適用于頻帶變寬的寬頻帶通信系統(tǒng)以提高通信終端的收發(fā)性能的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)隨著LTE移動(dòng)通信終端和物聯(lián)網(wǎng)等多樣的通信服務(wù)的商業(yè)化，一個(gè)終端所 需要支持的頻帶逐漸變寬，而且因產(chǎn)品的纖薄化設(shè)計(jì)以及高容量電池產(chǎn)品的應(yīng)用，天線(xiàn)的 大小正處于逐漸變小的趨勢(shì)。
[0003] 在這種情況下，正針對(duì)一種大小較小，又可以實(shí)現(xiàn)多頻帶和寬頻帶的天線(xiàn)的開(kāi)發(fā) 進(jìn)行設(shè)計(jì)技術(shù)和制造方法等多樣的方面上的研究，然而還是不能克服天線(xiàn)大小限制導(dǎo)致的 局限性。尤其，對(duì)LTE(Long Term Evolution)通信終端的情況而言，為了克服寬頻帶天線(xiàn)特 性實(shí)現(xiàn)中的困難，應(yīng)用著一種利用可調(diào)諧天線(xiàn)模塊或者RF(射頻)開(kāi)關(guān)的頻帶開(kāi)關(guān)，然而存 在費(fèi)用問(wèn)題和電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性等問(wèn)題。
[0004] 例如，圖la是這樣一種方式:分別通過(guò)電源檢測(cè)(Power Detect ion)來(lái)掌握沿著天 線(xiàn)方向的進(jìn)行波和來(lái)自天線(xiàn)的反射波，以通過(guò)數(shù)字地調(diào)整DAC值而使相對(duì)反射量保持在預(yù) 定的標(biāo)準(zhǔn)值以下（電壓駐波比（VSWR)標(biāo)準(zhǔn)管理），從而控制ΤΑΜ內(nèi)部的LC值以實(shí)時(shí)地調(diào)諧天 線(xiàn)匹配。
[0005] 圖lb表示通過(guò)控制天線(xiàn)接地饋電（feeding)的位置來(lái)切換到所需要的頻率的結(jié) 構(gòu)。SW1和SW2表示開(kāi)關(guān)，Ml和M2表示匹配電路。
[0006] 在SW1連接時(shí)以及在SW2連接時(shí)，天線(xiàn)的諧振長(zhǎng)度變化，利用該變化引起的諧振頻 率偏移(shift)。
[0007] 根據(jù)如圖la所示的現(xiàn)有技術(shù)，用于性能優(yōu)化的軟件算法比較復(fù)雜，而且制造成本 因采用高價(jià)的ΤΑΜ而上升，而且為了控制制造成本上升而需要一種復(fù)雜的控制電路，因此會(huì) 存在PCB貼裝空間不足的缺點(diǎn)。另外，為了使調(diào)諧范圍變寬，采用了損耗較大的L值和C值，因 此集總元件所引起的損耗將會(huì)增大。另外，因外部DC電源的施加，天線(xiàn)可能會(huì)引起噪聲問(wèn) 題。
[0008] 根據(jù)如圖lb所示的現(xiàn)有技術(shù)，頻率偏移的程度將會(huì)根據(jù)接地饋電的適當(dāng)?shù)拈g距d 而不同，然而如果與饋電端子相離預(yù)定的距離以上，則會(huì)存在特定頻帶的天線(xiàn)匹配特性變 差的問(wèn)題。因此，在需要較多的頻率偏移量的情況下，根據(jù)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)/關(guān)閉而未被選擇的 頻帶的特性將會(huì)變劣化。此外，天線(xiàn)圖案電連接于DC電源，因此，電源所引起的天線(xiàn)噪聲將 會(huì)引起靈敏度的降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，其改善小型天線(xiàn)所具有的 頑固的窄帶特性的局限性而將所述小型天線(xiàn)應(yīng)用到頻帶逐漸變寬的寬帶通信系統(tǒng)，從而可 以提高通信終端的收發(fā)性能。
[0010] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而制造成本低廉，同時(shí)在電子設(shè)備中不 會(huì)占用大量的貼裝空間的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置。
[0011] 本發(fā)明的另一目的在于利用天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置代替費(fèi)用昂貴且需要復(fù)雜設(shè)計(jì)的 基于開(kāi)關(guān)的電路設(shè)計(jì)，確保用于采用Low-Low LTE載波聚合(CA:Carrier Aggregation)的 技術(shù)并提供方案。
[0012] 所述目的通過(guò)一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置達(dá)成，所述天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置用于以在RF系 統(tǒng)和天線(xiàn)之間與所述RF系統(tǒng)和天線(xiàn)形成電連接的方式貼裝到電路基板，其特征在于，包括： 第一導(dǎo)電端子，電連接于所述天線(xiàn);第二導(dǎo)電端子，與所述第一導(dǎo)電端子通過(guò)夾設(shè)第一電容 器而電連接;第一線(xiàn)圈，電連接于所述第一導(dǎo)電端子以及第二導(dǎo)電端子之間；第三導(dǎo)電端 子，電連接于所述RF系統(tǒng)的輸出部;第四導(dǎo)電端子，與所述第三導(dǎo)電端子通過(guò)夾設(shè)第二電容 器而電連接;第二線(xiàn)圈，電連接于所述第三導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電端子之間；第三電容器以 及第四電容器，分別夾設(shè)在所述第二導(dǎo)電端子以及第三導(dǎo)電端子之間和所述第一導(dǎo)電端子 以及第四導(dǎo)電端子之間，其中，所述第二電容器和所述第四電容器分別并聯(lián)以及串聯(lián)連接 于第二線(xiàn)圈而構(gòu)成低頻帶的第一頻帶諧振電路，所述第一電容器和所述第三電容器分別并 聯(lián)連接以及串聯(lián)連接于所述第一線(xiàn)圈而構(gòu)成高頻帶的第二頻帶諧振電路，所述第一線(xiàn)圈以 及第二線(xiàn)圈以互相相反的方向卷繞而磁耦合。
[0013] 所述目的通過(guò)一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置達(dá)成，所述天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置用于以在RF系 統(tǒng)和天線(xiàn)之間與所述RF系統(tǒng)和天線(xiàn)形成電連接的方式貼裝到電路基板，其特征在于，包括： 陶瓷主體，在下表面相隔地形成有第一至第四導(dǎo)電端子，內(nèi)部具備電連接于所述第一導(dǎo)電 端子以及第二導(dǎo)電端子之間的第一線(xiàn)圈和電連接于所述第三導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電端子 之間的第二線(xiàn)圈；以及第一至第四電容器，在所述電路基板上，夾設(shè)并連接于與所述第一至 第四導(dǎo)電端子對(duì)應(yīng)地形成的第一至第四導(dǎo)電襯墊之間；其中，所述第一導(dǎo)電端子電連接于 所述天線(xiàn)，所述第三導(dǎo)電端子電連接于所述RF系統(tǒng)的輸出部，所述第二電容器以及第四電 容器分別并聯(lián)以及串聯(lián)連接于所述第二線(xiàn)圈而構(gòu)成低頻帶的第一頻帶諧振電路，所述第一 電容器以及第三電容器分別并聯(lián)以及串聯(lián)連接于所述第一線(xiàn)圈而構(gòu)成高頻帶的第二頻帶 諧振電路，所述第一線(xiàn)圈以及第二線(xiàn)圈以互相相反的方向卷繞而磁耦合。
[0014] 優(yōu)選地，所述第一線(xiàn)圈可以位于所述第二線(xiàn)圈的內(nèi)部。
[0015] 優(yōu)選地，所述第一線(xiàn)圈以及第二線(xiàn)圈的水平截?cái)嗝娴男螤羁梢詾閳A形或者多邊 形。
[0016] 優(yōu)選地，所述第二導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電端子可以通過(guò)夾設(shè)外部電感器而以電連 接方式接地。
[0017] 所述目的通過(guò)一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置達(dá)成，其特征在于，包括:第一陶瓷片，在下 表面的四個(gè)角落分別形成有導(dǎo)電端子，中央部分形成有接地端子或者虛擬端子;第二陶瓷 片，形成有第一電容器圖案;多個(gè)第三陶瓷片，形成有所述第一電容器圖案或者第二電容器 圖案和第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案;第四陶瓷片，形成所述第一電容器圖案，其中，各 個(gè)所述陶瓷片依次層疊，從而所述第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案分別通過(guò)通孔連接而形 成線(xiàn)圈并相互磁耦合，所述第一電容器圖案以及第二電容器圖案分別在層疊的狀態(tài)下相互 重疊而構(gòu)成電容器，所述線(xiàn)圈和電容器通過(guò)通孔電連接于所述導(dǎo)電端子。
[0018] 優(yōu)選地，所述目的通過(guò)一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置達(dá)成，其特征在于，包括:第一陶瓷 片，在下表面的四個(gè)角落分別形成有導(dǎo)電端子，中央部分形成有接地端子或者虛擬端子;第 二陶瓷片，形成有一個(gè)連接圖案；多個(gè)第三陶瓷片，形成有第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖 案;第四陶瓷片，形成有另外的連接圖案;其中，所述各個(gè)陶瓷片依次層疊，從而所述第一線(xiàn) 圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案分別通過(guò)通孔連接而構(gòu)成線(xiàn)圈并相互磁耦合，所述線(xiàn)圈通過(guò)所述 連接圖案和通孔而電連接于所述導(dǎo)電端子。
[0019] 優(yōu)選地，所述第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案可以形成于互不相同的陶瓷片。
[0020] 根據(jù)所述構(gòu)成，可以擴(kuò)展要求較寬的頻率特性的天線(xiàn)的帶寬。
[0021 ]另外，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此制造成本較低，并且在智能手機(jī)等電子設(shè)備里并不占用太 大的貼裝空間。
[0022] 另外，其能夠在天線(xiàn)的后端單獨(dú)地或者同匹配電路一起使用，并且能夠應(yīng)用在匹 配電路的前端或者后端，從而可以提高針對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自由度。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖la和圖lb表示現(xiàn)有技術(shù)。
[0024]圖2表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置和按層結(jié)構(gòu)。
[0025] 圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其中，圖3a表示 影響低頻帶和高頻帶的線(xiàn)圈圖案之間的結(jié)合結(jié)構(gòu)，圖3b表示影響低頻帶和高頻帶的線(xiàn)圈圖 案之間彼此分離的結(jié)構(gòu)，圖3c表示線(xiàn)圈圖案的另一例。
[0026] 圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的內(nèi)部平面圖。
[0027] 圖5表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的等價(jià)電路圖。
[0028] 圖6a和圖6b表示第一諧振頻率（925MHz)和第二諧振頻率（1990MHz)下的磁場(chǎng) (Magnetic field)分布。
[0029]圖7a和圖7b分別是表示線(xiàn)圈一和線(xiàn)圈二的大小對(duì)反射損耗(return loss)的影響 的曲線(xiàn)圖。
[0030] 圖8a和圖8b是表示針對(duì)外部電感器L3和L4的反射損耗的影響的曲線(xiàn)圖。
[0031] 圖9是表示通過(guò)外部電感器L3和L4的電感值來(lái)測(cè)量的反射損耗特性的曲線(xiàn)圖。 [0032]圖10a是表示對(duì)線(xiàn)圈大小進(jìn)行優(yōu)化而測(cè)量出的反射損耗值的曲線(xiàn)圖，圖10b是表示 第一諧振頻帶和第二諧振頻帶下的，針對(duì)插入損耗的頻率特性的曲線(xiàn)圖。
[0033]圖11是在特定的產(chǎn)品中進(jìn)行了 LC匹配的天線(xiàn)的反射損耗和應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的天 線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置的天線(xiàn)的Sll[dB]進(jìn)行比較并測(cè)量的曲線(xiàn)圖。
[0034]圖12a是表示在第一諧振頻帶下的輻射效率的曲線(xiàn)圖，圖12b是表示在第二諧振頻 帶下的輻射效率的曲線(xiàn)圖。
[0035]圖13表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置。
[0036]圖14表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的接線(xiàn)圖。
[0037]圖15表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的內(nèi)部平面圖。
[0038] 符號(hào)說(shuō)明
[0039] 10:陶瓷主體 11、12、13、14、15、16:陶瓷片
[0040] 21、22、23、24:導(dǎo)電端子 25:接地端子
[0041 ] i 00:第一諧振頻率模塊 200:第二諧振頻率模塊
[0042] 111、112、121、122、211、212、221、222:電容器圖案
[0043] 130:線(xiàn)圈一 230:線(xiàn)圈二
[0044] 131、132、133、231、232、233:線(xiàn)圈圖案
[0045] 101~106、201~206:通孔 241~246:連接圖案
【具體實(shí)施方式】
[0046] 以下，參照附圖而對(duì)根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0047] 圖2的(a)表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置，圖2的（b)表示按層結(jié)構(gòu)， 圖3表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)，其中，圖3a表示影響低頻 帶和高頻帶的線(xiàn)圈圖案之間的結(jié)合的結(jié)構(gòu)，圖3b表示影響低頻帶和高頻帶的線(xiàn)圈圖案之間 彼此分離的結(jié)構(gòu)，圖3c表示線(xiàn)圈圖案的另一例，圖4表示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展 裝置的內(nèi)部平面圖。在圖3b中，針對(duì)相同的導(dǎo)電圖案省去附圖符號(hào)。
[0048]天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置具有六面體形狀的陶瓷主體10,而陶瓷主體分別由形成有導(dǎo)電 圖案的陶瓷片(ceramic sheet) 11、12、13、14、15、16層疊而構(gòu)成，而陶瓷主體10的下表面暴 露導(dǎo)電端子21、22、23、24和接地端子25。在此，為了增強(qiáng)焊接強(qiáng)度，接地端子25可以是虛擬 (dummy)端子，而這即使被省去也不會(huì)對(duì)其特性產(chǎn)生顯著的影響。在省去接地端子25的情況 下，在下表面暴露的導(dǎo)電端子21、22、23、24可以具有延伸至陶瓷主體側(cè)面的結(jié)構(gòu)。
[0049] 天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置可以通過(guò)真空拾取實(shí)現(xiàn)表面貼裝，例如，可以貼裝到安裝在手 機(jī)內(nèi)部的電路基板，此時(shí)，作為獨(dú)立的部件，例如在RF系統(tǒng)的輸出部(feed port)和與天線(xiàn) 連接的饋電端口之間電連接于這些組件。
[0050] 在陶瓷主體10的各個(gè)陶瓷片(或者印刷電路基板）11、12、13、14、15、16上印刷形成 的導(dǎo)電圖案通過(guò)通孔(via hole)而以三維形狀電連接或者磁性連接，由此構(gòu)成電路。
[0051]也就是說(shuō)，如圖2的(b)所示，在形成各個(gè)層(本實(shí)施例中為6個(gè)層）的陶瓷片11~16 中，例如可以印刷銀(Ag)而形成導(dǎo)電圖案（即，線(xiàn)圈圖案、電容器圖案、連接圖案等），而且可 以將各個(gè)陶瓷片11~16層疊并利用低溫共燒陶瓷(LTCC)工藝進(jìn)行燒制而形成陶瓷主體10。 [0052]如上所述，陶瓷片11的下表面的四個(gè)角落形成有導(dǎo)電端子21、22、23、24，中央部分 形成有接地端子25,而且在各個(gè)導(dǎo)電端子21、22、23、24的預(yù)定位置上，通孔101、104、201、 204形成于陶瓷片11。
[0053]在此，在各個(gè)陶瓷片的同一個(gè)位置上形成的通孔賦予相同的符號(hào)。
[0054] 陶瓷片12的上表面形成有電容器圖案112、121、212、221和連接圖案241、242、243、 244, 為了將這些圖案電連接于陶瓷片11的導(dǎo)電端子21、22、23、24，在與形成于陶瓷片11的 通孔101、104、201、204相同的位置上形成有通孔。
[0055]陶瓷片13形成有電容器圖案111、122、211、222和線(xiàn)圈圖案131、231;陶瓷片14形成 有電容器圖案112、121、212、221和線(xiàn)圈圖案132、232;陶瓷片15形成有電容器圖案111、121、 211、212和線(xiàn)圈圖案133、233;陶瓷片16形成有電容器圖案112、121、212、221和連接圖案 245、 246。
[0056]各個(gè)陶瓷片13、14、15、16形成有用于上下之間的電連接的通孔，而如圖2的（13)所 示，在各個(gè)陶瓷片13、14、15、16的適當(dāng)?shù)奈恢蒙闲纬捎校河糜谥苯与娺B接于導(dǎo)電端子21、22、 23、24的通孔101、104、201、204;用于將線(xiàn)圈圖案131、132、133和線(xiàn)圈圖案231、232、233相互 電連接的通孔(未賦予符號(hào)）；以及用于各個(gè)電容器圖案（111、112)、（121、122)、（211、212)、 (221、222)和導(dǎo)電端子21、22、23、24之間的電連接的通孔（102、103)、（105、106)、（202、 203)、（205、206)。在圖2的卬）中，將包括未進(jìn)行說(shuō)明的通孔的所有通孔表示為黑色的四邊 形點(diǎn)。
[0057] 如果將上述的構(gòu)成表示為如圖3b所示的立體圖，則導(dǎo)電端子21、22、23、24通過(guò)填 充到通孔101、104、201、204的導(dǎo)電插頭101'、104'、201'、204'和填充到通孔（102、103)、 (105、106)、（202、203)、（205、206)的導(dǎo)電插頭（102'、103'）、（105'、106'）、（202'、203，）、 (205'、206'）而分別連接于電容器圖案（111、112)、（121、122)、（211、212)、（221、222)，并通 過(guò)填充到通孔103、106、203、206的導(dǎo)電插頭103'、106'、203'、206'而分別連接于線(xiàn)圈圖案 130、230 〇
[0058] 因此，整體上各個(gè)電容器圖案（111、112)、（121、122)、（211、212)、（221、222)構(gòu)成 電容器，線(xiàn)圈圖案（131、132、133)、（231、232、233)則形成磁耦合的線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230， 針對(duì)與此相關(guān)的電路的說(shuō)明將會(huì)在下文中進(jìn)行。
[0059] 本實(shí)施例中，將構(gòu)成線(xiàn)圈一 130的線(xiàn)圈圖案131、132、133分別以包含在構(gòu)成線(xiàn)圈二 230的線(xiàn)圈圖案231、232、233內(nèi)部的大小來(lái)形成于同一個(gè)陶瓷片13、14、15的情況作為了一 例，當(dāng)然，根據(jù)需求，其還可以形成于構(gòu)成互不相同的層的陶瓷片。
[0060] 例如，為了方便圖示，圖3c去除其他構(gòu)成部分而僅示出了線(xiàn)圈的結(jié)合關(guān)系，其中， 線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230以相同的大小形成于構(gòu)成互不相同的層的陶瓷片，而且各個(gè)線(xiàn)圈可 以具有不同的匝數(shù)。
[0061] 以下，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的寬帶擴(kuò)展裝置的構(gòu)成和操作進(jìn)行具體的說(shuō)明。
[0062] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的等價(jià)電路圖。
[0063] 天線(xiàn)寬帶擴(kuò)展裝置夾設(shè)在天線(xiàn)和內(nèi)部RF系統(tǒng)之間，如圖3所示，導(dǎo)電端子21電連接 于與天線(xiàn)連接的饋電端口，導(dǎo)電端子23電連接于RF系統(tǒng)的輸出部(feed port)。
[0064] 因此，通過(guò)導(dǎo)電端子23而從RF系統(tǒng)接收到的信號(hào)能量將會(huì)被傳送至線(xiàn)圈二230,并 且借助線(xiàn)圈二230中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁通量成分，線(xiàn)圈一 130中耦合形成感應(yīng)電流，其感應(yīng) 電流被傳送到導(dǎo)電端子21，并被傳送到天線(xiàn)的饋電端口。
[0065]如圖5所示，通過(guò)以與線(xiàn)圈二230的卷繞方向的反方向卷繞線(xiàn)圈一 130,相互之間將 會(huì)誘導(dǎo)磁耦合。結(jié)果，根據(jù)線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230的卷繞方向，低頻帶(第一諧振頻帶)可以 在線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230之間的區(qū)域內(nèi)誘導(dǎo)強(qiáng)磁耦合，高頻帶(第二諧振頻帶)可以在線(xiàn)圈 一 130和線(xiàn)圈二230的中心區(qū)域通過(guò)強(qiáng)磁耦合傳送信號(hào)能量。
[0066] 在線(xiàn)圈一 130形成于線(xiàn)圈二230的內(nèi)部的該實(shí)施例中，以線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230的 卷繞方向彼此相反的形態(tài)形成線(xiàn)圈，然而還可以包括使線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230的卷繞方向 相同，以在線(xiàn)圈的中心部形成磁耦合的結(jié)構(gòu)。
[0067] 電容器圖案（111、221)、（112、122)、（121、211)、（212、222)分別具備層疊結(jié)構(gòu)，從 而構(gòu)成圖4的電容器&4、& 2、(：32以及(：34，而且形成于各個(gè)陶瓷片13、14、15的線(xiàn)圈圖案（131、 132、133)、（231、232、233)層疊而構(gòu)成線(xiàn)圈一 130 和線(xiàn)圈二 230。
[0068] 因此，各個(gè)電容器&2和&4、(：32和C 34分別并聯(lián)連接到各個(gè)線(xiàn)圈一 130、線(xiàn)圈二230,并 加載各個(gè)導(dǎo)電端子21、22、23、24之間的電容值。
[0069] 在此，線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230并沒(méi)有電連接，然而借助于線(xiàn)圈二230所生成的磁場(chǎng) (Magnetic field)的磁通量(Magnetic flux)，線(xiàn)圈一 130中親合形成感應(yīng)電流，以使來(lái)自 RF系統(tǒng)的輸出部的信號(hào)能量傳送到天線(xiàn)的饋電端口。
[0070] 如上所述，在本實(shí)施例，在各個(gè)陶瓷片13、14、15上同時(shí)形成作為線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈 二230的一部分的線(xiàn)圈圖案（131、132、133)、（231、232、233)，然而并不局限于此。此外，如上 所述，線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230以互不相同的大小形成而具有一個(gè)線(xiàn)圈位于另一個(gè)線(xiàn)圈內(nèi)部 的結(jié)構(gòu)，然而在本實(shí)施例中，是線(xiàn)圈一 130的整體包含在線(xiàn)圈二230內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，其可以最大 限度地提高線(xiàn)圈之間的耦合程度，從而可以將信號(hào)能量的損耗最小化。
[0071] 串聯(lián)連接于線(xiàn)圈二230的電容器&4、并聯(lián)連接于線(xiàn)圈二230的C34與線(xiàn)圈二230結(jié)合 而形成一個(gè)LC諧振電路，而串聯(lián)連接于線(xiàn)圈一 130的電容器C32、并聯(lián)連接于線(xiàn)圈一 130的電 容器C12與線(xiàn)圈一 130結(jié)合而形成另一個(gè)LC諧振電路。
[0072]參照?qǐng)D5,寬帶擴(kuò)展裝置被區(qū)分為影響低頻帶的第一諧振頻率模塊100和影響高頻 帶的第二諧振頻率模塊200。
[0073]因此，對(duì)第一諧振頻率起到主要影響的要素是線(xiàn)圈二230和電容器(：14、(：34以及外 部電感器L4,對(duì)第二諧振頻率起到主要影響的要素是線(xiàn)圈一 130和電容器(：12、(：32以及外部電 感器L3。由線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230形成的互電感Lm同時(shí)影響第一諧振頻率和第二諧振頻率。
[0074] 總之，線(xiàn)圈二230和電容器C14、C34以及外部電感器L4形成影響低頻帶的第一諧振頻 率模塊100,線(xiàn)圈一 130和電容器(：12、(：32以及外部電感器L3形成影響高頻帶的第二諧振頻率 模塊200。
[0075] 在此，導(dǎo)電端子22、24分別夾設(shè)外部電感器L3和L4而以電連接方式接地。
[0076]為了從連接于RF系統(tǒng)的輸出部的導(dǎo)電端子23向連接于天線(xiàn)的饋電端口的導(dǎo)電端 子21有效地傳遞信號(hào)能量，需要使線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230形成較強(qiáng)的磁性耦合。
[0077]為了說(shuō)明線(xiàn)圈之間的親合，一般使用親合系數(shù)(Coupling coefficient，k)，k具有 0到1之間的值，其中0表示線(xiàn)圈之間為相互分離（decoupling)的狀態(tài)，1表示理想的耦合 (coup 1 ing)狀態(tài)。一般，根據(jù)線(xiàn)圈的形狀、間距、方向而對(duì)k值形成影響。
[0078]本發(fā)明的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置具有線(xiàn)圈二230包含整個(gè)線(xiàn)圈一 130,并沿著互相相反 的方向卷繞而形成磁耦合的結(jié)構(gòu)，據(jù)此，第一諧振頻帶使線(xiàn)圈之間的隔離距離最小化而使 信號(hào)能量的損耗最小化，第二諧振頻帶使線(xiàn)圈的中心部的磁耦合變強(qiáng)，從而既可以將損耗 最小化，又可以使信號(hào)能量能夠在寬頻帶上的傳遞。
[0079] 圖6a和圖6b表示第一諧振頻率（925MHz)和第二諧振頻率（1990MHz)下的磁場(chǎng) (Magnetic field)分布。在第一諧振頻率下，在線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230之間的區(qū)域內(nèi)形成 較強(qiáng)的的磁場(chǎng);在第二諧振頻率下，線(xiàn)圈一 130的內(nèi)部區(qū)域形成較強(qiáng)的磁場(chǎng)。
[0080]圖7a是表示線(xiàn)圈一 130的大小對(duì)反射損耗(return loss)的影響的曲線(xiàn)圖?？梢钥?出，線(xiàn)圈一的大小變大時(shí)，第一諧振頻率無(wú)顯著的變化，相反第二諧振頻率則向較低的方向 移動(dòng)。
[0081]圖7b是表示線(xiàn)圈一230的大小對(duì)反射損耗(return loss)的影響的曲線(xiàn)圖?？梢钥?出，線(xiàn)圈二的大小變大時(shí)，第一諧振頻率向較低的方向移動(dòng)，相反第二諧振頻率則無(wú)顯著的 變化。
[0082] 圖8a表示外部電感器L3對(duì)反射損耗(return loss)的影響。可以看出，L3電感值降 低時(shí)，第二諧振頻率向更高的方向移動(dòng)，并使通過(guò)適當(dāng)?shù)闹档牡诙C振頻率下的阻抗匹配 (Impedance matching)最優(yōu)化。
[0083] 圖8b表示外部電感器L4對(duì)反射損耗(return loss)的影響?？梢钥闯?，L4電感值降 低時(shí)，第一諧振頻率向更高的方向移動(dòng)，并使通過(guò)適當(dāng)?shù)闹档牡谝恢C振頻率下的阻抗匹配 (Impedance matching)最優(yōu)化。
[0084] 圖9是表示在線(xiàn)圈一和線(xiàn)圈二的水平截面形狀分別為四邊形且具有0.5mmX0.5mm 和1.0皿1\1.0皿1的大小時(shí)，對(duì)串聯(lián)以及并聯(lián)連接于各個(gè)線(xiàn)圈的電容器&4、(：12、(：32以及(： 34的 電容值的影響進(jìn)行了實(shí)測(cè)，并且通過(guò)適當(dāng)?shù)耐獠扛袘?yīng)器L3和L4的電感值來(lái)測(cè)量的反射損耗 特性的圖。
[0085] 如下所示的【表1】和【表2】表示適用于圖9的測(cè)量結(jié)果的樣本S的線(xiàn)圈大小和外部 電感器L 3和L4的電感值，【表3】表示適用于圖9的測(cè)量結(jié)果的各個(gè)電容值。
[0086] 【表1】
[0087]
[0088]
[0089]
[0090] 【表3】
[0091]
[0092]
[0093] 圖10a是表示將線(xiàn)圈大小最優(yōu)化而測(cè)量出的反射損耗值，是表示根據(jù)特定的產(chǎn)品 而對(duì)第一諧振頻率和第二諧振頻率進(jìn)行最優(yōu)化的曲線(xiàn)圖；圖l〇b是表示在第一諧振頻帶和 第二諧振頻帶下，針對(duì)插入損耗的頻率特性的曲線(xiàn)圖。
[0094] 圖11表示將在PCB大小具有130mm X 65mm X 0 · 8mm的大小的FR4裸板(Bar e) PCB標(biāo)準(zhǔn) 下對(duì)特定的產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)LC匹配的天線(xiàn)的反射損耗和采用根據(jù)本發(fā)明的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置 的天線(xiàn)的反射損耗進(jìn)行比較而測(cè)得的曲線(xiàn)圖；【表4】是對(duì)僅具備LC匹配電路的天線(xiàn)和在增 設(shè)帶寬擴(kuò)展裝置時(shí)的天線(xiàn)的帶寬改善效果進(jìn)行整理而得到的表。
[0095] 【表4】
[0096]
[0097] 參照【表4】，包含寬帶擴(kuò)展裝置的天線(xiàn)的帶寬與只由LC匹配電路來(lái)設(shè)計(jì)的天線(xiàn)的 帶寬相比，以VSWR為4.0基準(zhǔn)，第一諧振頻帶有100%的帶寬改善，第二諧振頻率有65%的帶 寬改善。
[0098] 圖12a表示在第一諧振頻帶下的輻射效率，是表示在具備本發(fā)明中限定的寬帶擴(kuò) 展裝置的情況和僅有LC匹配電路的情況下對(duì)輻射效率進(jìn)行比較和測(cè)量而得到的曲線(xiàn)圖。 [0099]從曲線(xiàn)圖中可知，包含寬帶擴(kuò)展裝置的情況(用實(shí)線(xiàn)表示)與僅采用LC匹配電路的 情況相比，其諧振頻率的輻射效率的峰值雖然低于后者，然而在兩端邊界側(cè)附近的頻率，使 帶寬擴(kuò)展效果所引起的失配(mismatching)損耗減少，從而可以增加福射效率，并能夠得到 整體平坦的(Flat)輻射效率特性。
[0100]圖12b表示第二諧振頻帶下的輻射效率，是在具備帶寬擴(kuò)展裝置的情況和僅有LC 匹配電路的情況下對(duì)輻射效率進(jìn)行比較和測(cè)量而得到的曲線(xiàn)圖。如圖12a所示，包含寬帶擴(kuò) 展裝置的情況（用實(shí)線(xiàn)表示)與僅采用LC匹配電路的情況相比，在兩端邊界側(cè)附近的頻率， 使帶寬擴(kuò)展效果所引起的失配(mismatching)損耗減少，從而可以增加福射效率，并能夠得 到整體均衡的輻射效率特性。
[0101]如上所述，根據(jù)本發(fā)明的帶寬擴(kuò)展裝置夾設(shè)在內(nèi)部RF系統(tǒng)和具有任意的阻抗特性 的天線(xiàn)之間而被應(yīng)用，其可以被應(yīng)用在匹配電路的前端和后端而用于擴(kuò)展天線(xiàn)的帶寬，也 可以不通過(guò)匹配電路而直接被應(yīng)用在天線(xiàn)的后端，從而在匹配天線(xiàn)阻抗的同時(shí)還可以被擴(kuò) 展帶寬。
[0102] 在所述實(shí)施例中，將線(xiàn)圈一和線(xiàn)圈二的水平截面形狀為四邊形的情況作為了一 例，然而并不局限于此，其形狀還可以是圓形或者其他的多邊形。
[0103] 圖13表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置，圖14表示根據(jù)本發(fā)明的另一 實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的接線(xiàn)圖，圖15表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的帶寬擴(kuò)展裝置的內(nèi) 部平面圖。
[0104] 與所述一實(shí)施例的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置相比，該實(shí)施例的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置其內(nèi)部 并不具備電容器圖案，而是具備線(xiàn)圈圖案130、230和連接圖案241、243、245、246。
[0105] 具體而言，參照?qǐng)D13,陶瓷主體10的下表面的四個(gè)角落形成有導(dǎo)電端子21、22、23、 24,然而為了提高焊接強(qiáng)度，可以使各個(gè)導(dǎo)電端子21、22、23、24沿著陶瓷主體10的側(cè)壁延 伸。
[0106] 如圖15所述，在中央部分可以形成接地端子25,或者可以形成用于提高焊接強(qiáng)度 的虛擬(dummy)端子，或者可以不形成任何部件。
[0107] 如圖15所示地，陶瓷主體可以通過(guò)層疊陶瓷片11~16并利用LTCC工藝進(jìn)行燒制而 形成。
[0108] 陶瓷片11的下表面的四個(gè)角落形成導(dǎo)電端子21、22、23、24，中央部分形成接地端 子，而在各個(gè)導(dǎo)電端子21、22、23、24的預(yù)定位置，通孔101、104、201、204形成于陶瓷片11。 [0109]陶瓷片12的上表面形成有連接圖案241、243,并形成有用于將這些連接圖案電連 接于陶瓷片11的導(dǎo)電端子21、22、23、24的通孔104、204。
[0110] 此外，陶瓷片13、14、15形成有線(xiàn)圈圖案（131、132、133)、（231、232、233)，且形成有 通孔104、204,而且陶瓷片16形成有連接圖案245、246和通孔104、204。
[0111] 因此，整體上，線(xiàn)圈圖案（131、132、133)、（231、232、233)形成磁耦合的線(xiàn)圈一 130 和線(xiàn)圈二230。
[0112] 如上述的實(shí)施例，該實(shí)施例的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置夾設(shè)在天線(xiàn)和內(nèi)部RF系統(tǒng)之間， 導(dǎo)電端子21電連接于與天線(xiàn)連接的饋電端口，導(dǎo)電端子23電連接于RF系統(tǒng)的輸出部。
[0113] 因此，從RF系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)電端子23傳送的信號(hào)能量將會(huì)傳送到線(xiàn)圈二230,并根據(jù)在 線(xiàn)圈二230中生成的磁場(chǎng)的磁通量成分，線(xiàn)圈一 130中耦合形成感應(yīng)電流，其感應(yīng)電流被傳 送到導(dǎo)電端子21，并被傳送到天線(xiàn)的饋電端口。
[0114] 參照?qǐng)D14,陶瓷主體10被安裝在電路基板的上方，而電路基板形成有與導(dǎo)電端子 21、22、23、24對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電襯墊，電容器&4、& 2、(：32、以及(：34安裝于這些導(dǎo)電襯墊之間。
[0115] 因此，天線(xiàn)寬帶擴(kuò)展裝置的陶瓷主體10貼裝到電路基板的同時(shí)，各個(gè)電容器C14、 C12、C32、和C34與線(xiàn)圈一和線(xiàn)圈二并聯(lián)連接，從而加載各個(gè)導(dǎo)電端子21、22、23、24之間的電容 值。
[0116] 如上所述的一實(shí)施例，串聯(lián)連接于線(xiàn)圈二230的電容器(^4、并聯(lián)連接于線(xiàn)圈二230 的C34與線(xiàn)圈二230結(jié)合而形成一個(gè)LC諧振電路，串聯(lián)連接于線(xiàn)圈一 130的電容器C32、并聯(lián)連 接于線(xiàn)圈一 130的C12與線(xiàn)圈一 130結(jié)合而形成另一個(gè)LC諧振電路。
[0117] 同樣，線(xiàn)圈一 130和線(xiàn)圈二230并不電連接，然而借助從線(xiàn)圈二230生成的磁場(chǎng)的磁 通量成分，線(xiàn)圈一 130中耦合形成感應(yīng)電流，從而RF系統(tǒng)的輸出部的信號(hào)能量被傳送到天線(xiàn) 的饋電端口。
[0118] 根據(jù)該實(shí)施例，并不需要在天線(xiàn)的帶寬擴(kuò)展裝置的陶瓷主體內(nèi)部體現(xiàn)電容器，因 此其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而且可以容易改變電容器&4、&2、(： 32、以及(：34電容，因此能夠容易地調(diào) 整其特性。
[0119] 而且，根據(jù)天線(xiàn)的阻抗特性和終端的結(jié)構(gòu)，可以變更為導(dǎo)電端子21連接到RF系統(tǒng) 的輸出部且導(dǎo)電端子23連接到天線(xiàn)的結(jié)構(gòu)。
[0120] 以上，以本發(fā)明的實(shí)施例為中心進(jìn)行了說(shuō)明，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā) 明加以多樣的變更或者變形。如果這些變更和變形不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)則可以被認(rèn)為屬 于本發(fā)明。本發(fā)明的權(quán)利范圍需要根據(jù)所記載的權(quán)利要求書(shū)而得到判斷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，所述天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置用于以在RF系統(tǒng)和天線(xiàn)之間與所述 RF系統(tǒng)和天線(xiàn)形成電連接的方式貼裝到電路基板，其特征在于，包括： 第一導(dǎo)電端子，電連接于所述天線(xiàn)； 第二導(dǎo)電端子，與所述第一導(dǎo)電端子通過(guò)夾設(shè)第一電容器而電連接； 第一線(xiàn)圈，電連接于所述第一導(dǎo)電端子以及第二導(dǎo)電端子之間； 第三導(dǎo)電端子，電連接于所述RF系統(tǒng)的輸出部； 第四導(dǎo)電端子，與所述第三導(dǎo)電端子通過(guò)夾設(shè)第二電容器而電連接； 第二線(xiàn)圈，電連接于所述第三導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電端子之間； 第三電容器以及第四電容器，分別夾設(shè)在所述第二導(dǎo)電端子以及第三導(dǎo)電端子之間和 所述第一導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電端子之間， 其中，所述第二電容器和所述第四電容器分別并聯(lián)以及串聯(lián)連接于第二線(xiàn)圈而構(gòu)成低 頻帶的第一頻帶諧振電路，所述第一電容器和所述第三電容器分別并聯(lián)連接以及串聯(lián)連接 于所述第一線(xiàn)圈而構(gòu)成高頻帶的第二頻帶諧振電路， 所述第一線(xiàn)圈以及第二線(xiàn)圈以互相相反的方向卷繞而磁耦合。2. 如權(quán)利要求1所述的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，其特征在于， 所述第二導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電端子通過(guò)夾設(shè)外部電感器而以電連接方式接地。3. -種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，所述天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置用于以在RF系統(tǒng)和天線(xiàn)之間與所述 RF系統(tǒng)和天線(xiàn)形成電連接的方式貼裝到電路基板，其特征在于，包括： 陶瓷主體，在下表面相隔地形成有第一至第四導(dǎo)電端子，內(nèi)部具備電連接于所述第一 導(dǎo)電端子以及第二導(dǎo)電端子之間的第一線(xiàn)圈和電連接于所述第三導(dǎo)電端子以及第四導(dǎo)電 端子之間的第二線(xiàn)圈；以及 第一至第四電容器，在所述電路基板上，夾設(shè)并連接于與所述第一至第四導(dǎo)電端子對(duì) 應(yīng)地形成的第一至第四導(dǎo)電襯墊之間； 其中，所述第一導(dǎo)電端子電連接于所述天線(xiàn)，所述第三導(dǎo)電端子電連接于所述RF系統(tǒng) 的輸出部，所述第二電容器以及第四電容器分別并聯(lián)以及串聯(lián)連接于所述第二線(xiàn)圈而構(gòu)成 低頻帶的第一頻帶諧振電路，所述第一電容器以及第三電容器分別并聯(lián)以及串聯(lián)連接于所 述第一線(xiàn)圈而構(gòu)成高頻帶的第二頻帶諧振電路， 所述第一線(xiàn)圈以及第二線(xiàn)圈以互相相反的方向卷繞而磁耦合。4. 如權(quán)利要求1或者3所述的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，其特征在于， 所述第一線(xiàn)圈位于所述第二線(xiàn)圈的內(nèi)部。5. 如權(quán)利要求1或者3所述的天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，其特征在于， 所述第一線(xiàn)圈以及第二線(xiàn)圈的水平截?cái)嗝娴男螤顬閳A形或者多邊形。6. -種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括： 第一陶瓷片，在下表面的四個(gè)角落分別形成有導(dǎo)電端子，中央部分形成有接地端子或 者虛擬端子； 第二陶瓷片，形成有第一電容器圖案； 多個(gè)第三陶瓷片，形成有所述第一電容器圖案或者第二電容器圖案和第一線(xiàn)圈圖案以 及第二線(xiàn)圈圖案； 第四陶瓷片，形成所述第一電容器圖案， 其中，各個(gè)所述陶瓷片依次層疊，從而所述第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案分別通過(guò) 通孔連接而形成線(xiàn)圈并相互磁耦合，所述第一電容器圖案以及第二電容器圖案分別在層疊 的狀態(tài)下相互重疊而構(gòu)成電容器， 所述線(xiàn)圈和電容器通過(guò)通孔電連接于所述導(dǎo)電端子。7. -種天線(xiàn)帶寬擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括： 第一陶瓷片，在下表面的四個(gè)角落分別形成有導(dǎo)電端子，中央部分形成有接地端子或 者虛擬端子； 第二陶瓷片，形成有一個(gè)連接圖案； 多個(gè)第三陶瓷片，形成有第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案； 第四陶瓷片，形成有另外的連接圖案； 其中，所述各個(gè)陶瓷片依次層疊，從而所述第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案分別通過(guò) 通孔連接以構(gòu)成線(xiàn)圈并相互磁耦合， 所述線(xiàn)圈通過(guò)所述連接圖案和通孔電連接于所述導(dǎo)電端子。8. 如權(quán)利要求6或者7所述的天線(xiàn)寬帶擴(kuò)展裝置，其特征在于， 所述第一線(xiàn)圈圖案以及第二線(xiàn)圈圖案形成于互不相同的陶瓷片。
【文檔編號(hào)】H01Q7/00GK105896076SQ201610086740
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年2月16日
【發(fā)明人】尹種喆, 金善基, 宋寅燁
【申請(qǐng)人】卓英社有限公司, 金善基