專利名稱：外置型微芯片雙頻帶天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置，尤其涉及一種能在兩個頻率中獲得適合通信終端的回波損耗和電壓駐波比(VSWR)的外置型微芯片雙頻帶天線裝置，該外置型微芯片雙頻帶天線裝置能實(shí)現(xiàn)良好的輻射圖，其尺寸能小型化，并能以小型狀態(tài)安裝在各種無線通信設(shè)備上。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中存在這樣一個缺陷微芯片天線不能適當(dāng)?shù)亟鉀Q與通信終端的小型化及其設(shè)計相關(guān)的問題，而且在雙頻帶天線中擴(kuò)展帶寬存在著固有的困難。特別是，由于大多數(shù)傳統(tǒng)天線外置于通信終端上，使用了阻抗匹配電路，從而增加了工序數(shù)量及制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明試圖解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種適用于雙頻帶的外置型微芯片雙頻帶天線裝置，該微芯片雙頻帶天線能夠獲得適用于雙頻帶的回波損耗和電壓駐波比，可以獲得良好的輻射圖，并能以小型狀態(tài)安裝在各種無線通訊裝置上。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置，包括一個與置于便攜式終端機(jī)殼內(nèi)的印刷電路板連接的微芯片雙頻帶天線，該微芯片雙頻帶天線包括上端和下端貼片單元，分別環(huán)繞具有四棱柱形縱向的絕緣體的上端和下端；一個第一輻射貼片，置于該絕緣體的前表面，從上端貼片單元曲折延伸至下端貼片單元；一個第二輻射貼片，置于該絕緣體的后表面，采用使第一和第二輻射貼片的曲折結(jié)構(gòu)相互交錯排列的方式，從上端貼片單元曲折延伸至下端貼片單元；以及一個一個饋線通道，設(shè)置于絕緣體的側(cè)面，并與下端貼片單元相鄰，電鍍饋線通道，從而使第一輻射貼片和第二輻射貼片相互連接。
本發(fā)明另一方面提供了一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置，包括一個與置于便攜式終端機(jī)殼內(nèi)的印刷電路板連接的微芯片雙頻帶天線，該微芯片雙頻帶天線從該機(jī)殼伸出以沿垂直方向豎立；一個與置于機(jī)殼內(nèi)的印刷電路板連接的連接器，用于支撐該微芯片雙頻帶天線的一個下端；以及一個用于包封和保護(hù)該微芯片雙頻帶天線的罩，從該機(jī)殼伸出，沿垂直方向豎立。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝有一外置型微芯片雙頻帶天線裝置的便攜式無線電話的局部放大和剖面正視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝有一外置型微芯片雙頻帶天線裝置的便攜式無線電話的局部放大和剖面?zhèn)纫晥D；圖3示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的一個微芯片雙頻帶天線的透視圖；圖4示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線后部的示意性透視圖；圖5示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線的正視圖；圖6示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線的后視圖；圖7示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線的頻率和回波損耗之間的關(guān)系圖；圖8示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線的頻率和電壓駐波比之間的關(guān)系圖；圖9示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線的史密斯圓圖；以及圖10示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線的水平輻射圖。
具體實(shí)施例方式
下面參見本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)內(nèi)容，實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行說明。在可能的情況下，用于所有附圖和所有說明的同一標(biāo)號表示相同或相似的部位。
隨著信息時代的到來，由于個人的社會和經(jīng)濟(jì)活動逐漸增多，強(qiáng)調(diào)了信息傳遞的重要性，因而需要一種允許個人在不考慮時間、地點(diǎn)及另一方的情況下進(jìn)行信息交換的系統(tǒng)。
為了滿足這種需求，作為下一代移動通信系統(tǒng)的個人通信服務(wù)(PCS)電話以合理的服務(wù)費(fèi)用提供接近有線電話的通訊質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了便攜性、小型化和重量輕的特點(diǎn)，并且其提供的數(shù)據(jù)服務(wù)有助于構(gòu)建多媒體通信環(huán)境，等等。
同時，為了改善模擬通信系統(tǒng)有限的信道容量、低通信質(zhì)量、變差的性能等而開發(fā)的數(shù)字移動手機(jī)中，通過將聲音完全編碼，保證了安全性，容易修改錯誤，改善了抗干擾特性，并且增加了信道容量。
數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的多路存取方法分為碼分多路存取(CDMA)和時分多路存取(TDMA)。每個信道的容量受頻帶寬和所分配到的時間的限制。需要注意的是，即使在數(shù)字蜂窩移動通信中，由于多路衰減和頻率復(fù)用，也可能會產(chǎn)生問題。
此時，在碼分多路存取的情況下，對頻率復(fù)用沒有限制。然而，在時分多路存取的情況下，為了復(fù)用相同的頻率，兩個蜂窩單元彼此必須充分分離，以使它們互不干擾。
采用時分多路存取方法的組專用移動電話(GSM)系統(tǒng)是一種工作于900MHz頻帶的蜂窩系統(tǒng)，整個歐洲地區(qū)都使用這個頻帶。該GSM系統(tǒng)在信號質(zhì)量，服務(wù)費(fèi)用，國際漫游支持，頻率利用率等方面具有優(yōu)勢。
一種通過提高該GSM的頻帶獲得的個人通信網(wǎng)絡(luò)(PCN)可作為一種工作于1,800MHz和1,900MHz頻帶的數(shù)字蜂窩系統(tǒng)(DCS)。。由于該個人通信網(wǎng)絡(luò)基于GSM并且應(yīng)用了用戶識別模塊(SIM)，因此它可以隨GSM漫游。
本發(fā)明涉及一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置30，該裝置能夠可靠地用于包括GSM頻帶和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶的雙頻帶。以下將給出關(guān)于該裝置的詳細(xì)說明。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝有一外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的便攜式無線電話10的局部放大和剖面正視圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝有一個外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的便攜式無線電話10的局部放大和剖面?zhèn)纫晥D。該外置型微芯片雙頻帶天線裝置30包括一個微芯片雙頻帶天線20。該微芯片雙頻帶天線20和一個置于便攜式終端10機(jī)殼11內(nèi)的印刷電路板12相連，并從該機(jī)殼11伸出以沿垂直方向豎立。
連接器27連接至該微芯片雙頻帶天線20的下端和置于該機(jī)殼11中的印刷電路板12。該微芯片雙頻帶天線20的一部分從該機(jī)殼11伸出并沿垂直方向豎立，被包在罩28內(nèi)以使其受到保護(hù)。
圖3示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的透視圖。在本發(fā)明的這個優(yōu)選實(shí)施例中，將絕緣體21做成四棱柱形，長度L為20mm，寬度W為5mm，高度H為3.2mm。圖4示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的后部示意性透視圖。通過使用虛線省略或畫出該絕緣體21的輪廓，能夠確定后部的外觀。該微芯片雙頻帶天線20的絕緣體21采用環(huán)氧樹脂成形，以減少生產(chǎn)成本。
圖5示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的正視圖，該圖清楚地示出了第一輻射貼片24，圖6示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的后視圖，該圖清楚地示出了第二輻射貼片25。
如圖3至圖6所示，應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20包括上端貼片單元22和下端貼片單元23，分別縱向圍繞該四棱柱形絕緣體的上端和下端。
該第一輻射貼片24置于該絕緣體21的前表面，從上端貼片單元22曲折延伸至下端貼片單元23。該第一輻射貼片24用于諧振，例如用于GSM頻帶。該第二輻射貼片25置于該絕緣體的后表面，采用使第一輻射貼片24和第二輻射貼片25曲折結(jié)構(gòu)相互交錯排列的方式，從上端貼片單元22延伸至下端貼片單元23。該第二輻射貼片25用于諧振，例如，用于數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶。
因?yàn)樵摰谝惠椛滟N片24和第二輻射貼片25分別置于該絕緣體21的前表面和后表面，所以它們的曲折結(jié)構(gòu)彼此交錯排列，從而將它們之間的輻射影響和干擾最小化。在一個實(shí)施例中，該第一輻射貼片24可以工作于900MHz頻帶，而該第二輻射貼片25可以工作于1,800MHz或1,900MHz頻帶。
一個饋線通道26設(shè)定在側(cè)面上，與該絕緣體21的下端貼片單元23相鄰。電鍍該饋線通道26，從而使第一輻射貼片24和第二輻射貼片25相互連接。該饋線通道26連接至該連接器27并和置于該機(jī)殼11上的印刷電路板12電路匹配。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置經(jīng)過該單饋線通道26應(yīng)用了置于該絕緣體21的前表面和后表面的第一輻射貼片24和第二輻射貼片25，也就是，運(yùn)行于GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶的雙頻帶能夠在移動通信中可靠地實(shí)現(xiàn)。而且，因?yàn)楸景l(fā)明的微芯片雙頻帶天線裝置30被外置于移動通信終端10，同傳統(tǒng)的螺旋天線及單極天線比較，這就可能使該終端小型化。而且，由于該微芯片雙頻帶天線20通過該連接器27連接至該印刷電路板12并被包封在罩28內(nèi)，所以能夠有效地改善該便攜式無線電話10的組裝性和便攜性。此外，通過將第一輻射貼片24和第二輻射貼片25與該絕緣體21協(xié)作，可能有效地解決和非統(tǒng)一格式電源線布線相關(guān)的問題。
根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30能夠用于使用蜂窩電話和PCS電話的個人移動通信業(yè)務(wù)，無線局域環(huán)路(WLL)業(yè)務(wù)，未來的公用地域移動通訊業(yè)務(wù)(FPLMTS)，以及包括衛(wèi)星通信的無線電通信，所以能很容易地使其應(yīng)用于在一個基站和該便攜式終端10之間發(fā)射和接受信號。
在現(xiàn)有技術(shù)中，就微帶多層天線其固有特征而言，它屬于諧振天線，其劣勢在于頻帶寬顯著地減少了幾個百分點(diǎn)，并降低了輻射增益。由于這種低輻射增益，多個貼片必須依次排列或堆疊，所以不得不增加該天線的尺寸和厚度。由于這個原因，現(xiàn)有技術(shù)中的微帶多層天線在安裝于個人便攜式終端，或作為便攜式通信發(fā)射器的天線，或用于無線電通信設(shè)備等情況下，就會產(chǎn)生一些困難。
然而，應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶裝置30中的該微芯片雙頻帶天線20具有一個寬的頻帶寬和減少的漏電流，由此獲得了高增益。特別是，由于電壓駐波比得到改進(jìn)，而且天線尺寸減小，從而有可能使各種無線電通信設(shè)備小型化。
應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶裝置30中的具有上述應(yīng)用的該微芯片雙頻帶天線20的特征將在下文詳細(xì)說明。
圖7示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的頻率和回波損耗之間的關(guān)系圖。
如圖7所示，應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的專用業(yè)務(wù)頻帶實(shí)現(xiàn)了雙頻帶，包括用于該第一輻射貼片24的880～960MHz頻帶(參見標(biāo)記1～標(biāo)記2)和用于該第二輻射貼片25的1,710～1,990MHz頻帶(參見標(biāo)記3～標(biāo)記5)。
圖8示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的頻率和電壓駐波比之間的關(guān)系圖。從圖8中容易看出，在GSM的工作頻率，以50Ω的諧振阻抗可以獲得1∶2.4321～2.5627的最大電壓駐波比，在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)的工作頻率，以50Ω的諧振阻抗可以獲得1∶1.8757～2.2649的最大電壓駐波比。
也就是說，當(dāng)假設(shè)該微芯片雙頻帶天線20的理想電壓駐波比值為1時，在包含于GSM頻帶的標(biāo)記1中，以880MHz的頻率可以獲得2.5627的電壓駐波比，在標(biāo)記2中，以960MHz的頻率可以獲得2.4321的電壓駐波比。在包含于數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶的標(biāo)記3中，以1,710MHz的頻率可以獲得2.0179的電壓駐波比。并且，在標(biāo)記4中，以1,880MHz的頻率可以獲得1.8757的電壓駐波比，以及在標(biāo)記5中，以1,990MHz的頻率可以獲得2.2649的電壓駐波比。因此，易于理解，在GSM頻帶和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶中，以50Ω的諧振阻抗可以獲得很好的電壓駐波比。
圖9示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的史密斯圓圖。
如圖9所示，當(dāng)以50Ω作為GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶中的諧振阻抗的參考值時，在包含于GSM頻帶中的標(biāo)記1處，以880MHz的頻率可以獲得124.54Ω的諧振阻抗，在標(biāo)記2處以960MHz的頻率可以獲得48.250Ω的諧振阻抗。在包含于數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶的標(biāo)記3處，以1,710MHz的頻率可以獲得38.104Ω的諧振阻抗。并且，在標(biāo)記4處，以1,880MHz的頻率可以獲得42.947Ω的諧振阻抗，以及在標(biāo)記5處，以1,990MHz頻率可以獲得29.725Ω的諧振阻抗。從而，在GSM頻帶中，實(shí)現(xiàn)了范圍在48.250～124.54Ω的全部諧振阻抗，在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶中，實(shí)現(xiàn)了范圍在29.725～42.947Ω的全部諧振阻抗。因此，該微芯片雙頻段天線20能夠可靠地工作于上述雙頻帶。
圖10示出了應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20的水平輻射圖。在圖10中，水平輻射圖實(shí)現(xiàn)了全向輻射圖。因此，可以不考慮方位而實(shí)現(xiàn)信號的發(fā)射和接收，由此可以有效地解決與輻射方向相關(guān)的問題。這時，對應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置30的微芯片雙頻帶天線20進(jìn)行測定，該測定是在無電干擾的消音室內(nèi)或在前后50米內(nèi)無障礙的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行的。就此而言，本發(fā)明的測定是在消音室中進(jìn)行的。當(dāng)在消音室中測量時，在GSM頻帶，得到1dBi的輻射增益，在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶，得到2dBi的輻射增益。因此，可以在便攜移動通信中能以更有效的方式實(shí)現(xiàn)輻射。通過在主電場表面上和主磁場表面上測定每個標(biāo)記點(diǎn)的輻射圖，可以發(fā)現(xiàn)，在主電場表面上和主磁場表面上以每個測量頻率測定的輻射圖都顯示了全方向的特性。因此，根據(jù)本發(fā)明的微芯片雙頻帶天線20能適用于發(fā)射和接收GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶的信號。
從上述顯然可知，根據(jù)本發(fā)明的外置型雙頻帶天線裝置提供了以下優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過一個單饋線通道應(yīng)用了置于絕緣體的上表面和下表面的第一輻射貼片和第二輻射貼片，也就是，運(yùn)行于GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶的雙頻帶能夠在移動通信中可靠地實(shí)現(xiàn)。同樣，現(xiàn)有的微芯片雙頻帶天線裝置能被外置于移動通信終端，從而，可能使該終端小型化。進(jìn)而，由于微芯片雙頻帶天線能通過連接器容易地連接至印刷電路板并被包封在罩內(nèi)，所以能夠有效地改善該便攜無線電話的組裝性和便攜性。此外，通過與第一和第二輻射貼片協(xié)作，可有效地解決和非統(tǒng)一格式電源線布線相關(guān)的問題。
而且，應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置的微芯片雙頻帶天線在GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶能獲得不大于-7dB的回波損耗。在GSM工作頻帶，獲得了足夠的電壓駐波比1∶2.4321～2.5627，在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)工作頻帶，獲得了足夠的電壓駐波比1∶1.8757～2.2649。在GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶分別獲得了48.250～124.54Ω和29.725～42.947Ω的諧振阻抗。在GSM和數(shù)字蜂窩系統(tǒng)頻帶分別獲得了1dBi和2dBi的水平輻射圖。在所有方向?qū)崿F(xiàn)了該水平輻射圖。該微芯片雙頻帶天線能夠應(yīng)用于使用蜂窩電話和PCS電話的個人移動通信業(yè)務(wù)、無線局域環(huán)路業(yè)務(wù)、FPLMTS、IMT-2000、以及包括衛(wèi)星通信的無線電通信，所以它可以容易地適用于發(fā)射和接收便攜式終端之間以及無線局域網(wǎng)(LAN)內(nèi)的信號。
特別地，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的外置型微芯片雙頻帶天線裝置只用一個饋線通道實(shí)現(xiàn)了雙頻帶，故具有如下優(yōu)點(diǎn)減小了漏電流以獲得高增益，改善了電壓駐波比，而且該外置型微芯片雙頻帶天線可以小型化的狀態(tài)安裝于各種無線電通信設(shè)備上。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照附圖和優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。本發(fā)明的各種更改，變化，和等同物由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置，包括一個連接至一個印刷電路板上的微芯片雙頻帶天線，所述印刷電路板配置在一個便攜式終端的機(jī)殼中，所述微芯片雙頻帶天線包括上端和下端貼片單元，分別縱向環(huán)繞一個四邊棱柱形絕緣體的上端和下端；一個第一輻射貼片，置于所述絕緣體前表面，從上端貼片單元曲折延伸至下端貼片單元；一個第二輻射貼片，置于所述絕緣體后表面，采用使所述第一和第二輻射貼片的曲折結(jié)構(gòu)相互交錯排列的方式，從所述上端貼片單元曲折延伸至所述下端貼片單元；以及一個饋線通道，所述饋線通道設(shè)置于絕緣體的側(cè)面，并與下端貼片單元相鄰，電鍍所述饋線通道，從而使所述第一輻射貼片和所述第二輻射貼片相互連接。
2.一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置，包括一個微芯片雙頻帶天線，連接至一個印刷電路板，所述印刷電路板配置在一個便攜式終端的機(jī)殼內(nèi)，并從所述機(jī)殼伸出以沿垂直方向豎立；一個連接器，連接至配置在所述機(jī)殼內(nèi)的印刷電路板，用于支撐所述微芯片雙頻帶天線的底端；以及一個罩，用于包封和保護(hù)所述微芯片雙頻帶天線，所述罩從所述機(jī)殼伸出并沿垂直方向豎立。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種外置型微芯片雙頻帶天線裝置，包括一個連接至一個配置在便攜式終端機(jī)殼內(nèi)的印刷電路板的微芯片雙頻帶天線。該微芯片雙頻帶天線包括分別縱向環(huán)繞四邊棱柱形絕緣體的上端和下端的上端和下端貼片單元；一個置于該絕緣體前表面的第一輻射貼片，從上端貼片單元曲折延伸至下端貼片單元；一個置于絕緣體后表面的第二輻射貼片，采用使第一和第二輻射貼片的曲折結(jié)構(gòu)相互交錯排列的方式，從上端貼片單元曲折延伸至下端貼片單元；以及一個饋線通道，設(shè)置于絕緣體的側(cè)面并與下端貼片單元相鄰，電鍍該饋線通道，從而使第一輻射貼片和第二輻射貼片相互連接。
文檔編號H01Q1/24GK1459887SQ0213052
公開日2003年12月3日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月15日
發(fā)明者白錫鉉, 金鎮(zhèn)明, 金柄國, 程大炫, 姜榮兆, 權(quán)赫柱 申請人:株式會社可桑信息技術(shù)