專利名稱：帶有曲折結構的多帶pif天線的制作方法
背景技術：
本發(fā)明總的涉及天線，尤其涉及一種多帶平面翻轉(zhuǎn)F天線。
平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)用于無線通信，如蜂窩式電話、無線個人數(shù)字助理(PDA)、無線局部區(qū)域網(wǎng)域(LAN)-藍牙等。PIFA通常包括一個有一第一區(qū)的平面輻射元件和一個有一第二區(qū)的地線平面，該第二區(qū)平行于輻射元件第一區(qū)。在安置于輻射元件的一個面上的一個邊緣上的第一接觸位置處，一個導電第一線聯(lián)接到輻射元件。該第一線也聯(lián)接到地線平面。沿如第一線的同一面，但在該邊緣上與第一線不同的接觸位置處，一個導電第二線聯(lián)接到輻射元件。該第一和第二線適合于以PIFA的操作頻率聯(lián)接一個所要阻抗如50歐姆。在PIFA中，該第一和第二線垂直于它們要聯(lián)接的輻射元件的邊緣，由此形成一個翻轉(zhuǎn)的F形(因此有平面翻轉(zhuǎn)F天線的描述性名稱)。
PIFA的共振頻率通常決定于輻射元件的面積，并在較小程度上決定于輻射元件和地線平面之間的距離(PIFA組件的厚度)。PIFA的帶寬通常決定于PIFA組件的厚度與輻射元件和地線平面之間的電耦合。設計一種實用的PIFA用途中的重要問題是在獲得一個所要的操作帶寬和減小PIFA體積(面積×厚度)之間的折衷選擇。其次，優(yōu)選的是，較大的地線平面面積(屏蔽)有助于減小可能例如從移動式蜂窩式電話進入使用人頭顱中的無線電頻率能量(SAR值＝特定吸收速率)。但是，PIFA的體積隨地線平面面積的增大而增大，除非厚度(輻射元件和地線平面面積之間的距離)減小。
當無線通訊用途的數(shù)目增大而無線裝置的形體尺寸減小時，需要這些用途和裝置用的天線。已知的先有技術的平面翻轉(zhuǎn)F天線通過對于給定的無線用途要求減小PIFA的體積(厚度)而已經(jīng)犧牲了帶寬。
此外，不同的市場使用不同的操作頻率。例如，北美洲最近設計了一種在850MHz的新的GSM帶?，F(xiàn)有的從歐洲GSM900MHz帶的PIF天線解決方案需要適當?shù)馗脑?，也即共振頻率需要從900MHz移動到850MHz帶。因此需要能夠重新設計一種用于不同頻率的設計變化盡可能小的無線通訊產(chǎn)品。
但是，為了在較低的共振頻率使用同一種天線，需要改變形體尺寸。作為例子，設計用于900MHz的PIFA的尺寸需要乘以一個900/850的因子而在850MHz操作。因此，顯然，在850MHz下的PIF天線的尺寸要大些。因此，重新設計一種不同頻率的產(chǎn)品能夠產(chǎn)生重新設計對應天線的問題。
因此，需要一種能夠在不同共振頻率下操作的PIFA的設計而不需增大其尺寸。
發(fā)明概要本發(fā)明通過提供一種用于增大PIFA的可用帶寬的設備和系統(tǒng)而克服上述問題以及現(xiàn)有技術的其它缺點和不足。
按照一個示范的實施例，本發(fā)明提供一種包括一個地線平面和一個輻射元件的天線。該地線平面有一第一平表面和一第一區(qū)，而該輻射元件有一第二平表面和一第二區(qū)。輻射元件的第二平表面基本上與地線平面的第一平表面共平面，而該第二區(qū)包括一個有一延長輻射元件的有效總長度的曲折形式的區(qū)段。
結合附圖參照下列描述，可以更全面地理解本發(fā)明的特定實施例及其優(yōu)點。
附圖簡述

圖1是一種先有技術平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)的示意圖；圖2是按照本發(fā)明所述的平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)的第一示范實施例的示意圖；圖3和圖4是按照本發(fā)明所述的一種PIFA的輻射元件的另外的示范實施例的頂視圖；以及圖5-7是PIFA的不同示范實施例的頂視圖，表示按照本發(fā)明的延長的子區(qū)段的各種形狀。
特定實施例的詳述按照本發(fā)明的一個示范實施例，一種天線包括一個地線平面和一個輻射元件。該地線平面有一第一平表面和一第一區(qū)，而輻射元件有一第二平表面和一第二區(qū)。輻射元件的第二平表面基本上與地線平面的第一平表面共平面，而第二區(qū)包括一個延長輻射元件有效總長度的曲折形式。該天線還可以包括一第一連接線和一第二連接線。第一連接線聯(lián)接在地線平面的第一邊緣上和在一第一連接位置處聯(lián)接在輻射元件的第二邊緣上，而第二連接線在第二和第三接觸位置處聯(lián)接在輻射元件的第二邊緣上。地線平面的第一區(qū)可以大于輻射元件的第二區(qū)或可以基本上與輻射元件的第二區(qū)相等。第一接觸位置可以在第二和第三接觸位置之間。其次，第二連接線可以在多個接觸位置處聯(lián)接在輻射元件的第二邊緣上。第一和第二連接線可以適合于一個所要的阻抗，該阻抗例如可以是約50歐姆。輻射元件的第二區(qū)可能包括第一和第二區(qū)段，其中之一可以包括至少一個延長該區(qū)段的有效電氣長度的子區(qū)段而第二區(qū)段可以有一L形。該曲折形狀可以是正弦波形、三角形、矩形或任何其它適當?shù)牟ㄐ?。地線平面可以在一絕緣襯底的一面上，而輻射元件可以在該絕緣襯底的另一面上。其次，該地線平面、絕緣襯底和輻射元件可以是柔性的。地線平面的第一區(qū)和輻射元件的第二區(qū)可以是矩形的或非矩形的。
另一實施例是包括一地線平面和一輻射元件的平面翻轉(zhuǎn)F天線。地線平面有一第一平表面和一第一區(qū)，而輻射元件有一第二平表面和一第二區(qū)。輻射元件的第二平表面與地線平面的第一平表面基本上共平面，而第二區(qū)包括一個有一延長輻射元件有效總長度的曲折形式。該天線也包括一個聯(lián)接到地線平面的一個邊緣和輻射元件的一個邊緣上的第一連接線與一個在第一連接線聯(lián)接于其上的任一面上聯(lián)接到輻射元件的邊緣的第二連接線。
又一實施例是一個包括一地線平面和一輻射元件的平面翻轉(zhuǎn)F天線。地線平面有一第一平表面、一第一周邊和第一周邊上的第一多個邊緣，而輻射元件有一第二平表面、一第二周邊和第二周邊上的第二多個邊緣。輻射元件的第二平表面基本上與地線平面的第一平表面共平面，而第二區(qū)包括一個有一延長輻射元件有效總長度的曲折形式。該天線還有一個聯(lián)接到第一多個邊緣的第一邊緣和第二多個邊緣的第一邊緣的第一連接線與一個在第一連接線的任一側(cè)上的聯(lián)接到第二多個邊緣的第一邊緣上的第二連接線。
另一實施例是一個有一平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)的無線電系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個地線平面和一個輻射元件。地線平面有一第一平表面和一第一區(qū)，而輻射元件有一第二平表面和一第二區(qū)。輻射元件的第二平表面基本上與地線平面的第一平表面共平面，而該第二區(qū)包括一個有一延長輻射元件有效總長度的曲折形式。該系統(tǒng)還包括一個在一第一接觸位置處聯(lián)接到地線平面的第一邊緣和輻射元件的第二邊緣的第一連接線與一個在第二和第三接觸位置處聯(lián)接到輻射元件的第二邊緣上的第二連接線。第一和第二連接線適合于以所要阻抗聯(lián)接到一個無線電設備上。
現(xiàn)在參照附圖，該圖示意地例示本發(fā)明的一個示范的特定實施例的細節(jié)。圖1例示一個先有技術平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)的示意圖。先有技術PIFA總的用100標示。PIFA100包括一輻射元件102、一地線平面104、一在接觸位置108處聯(lián)接到輻射元件102的第一連接線110和一在接觸位置106處聯(lián)接到輻射元件102的第二連接線112。第一連接線110也通過連接件116聯(lián)接到地線平面104。連接線110和112適合于通過連接件114和116聯(lián)接到一無線電系統(tǒng)(未示出)。連接件114和116通常在PIFA的操作頻率下適合于一個所要的阻抗如50歐姆。連接件114通常為“熱”連接件，而連接件116通常為地線連接件。
參照作為本發(fā)明的一種平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)的示范實施例的示意圖的圖2。該PIFA的特定示范實施例總的用200標示。PIFA200包括一輻射元件202、一地線平面204、一在接觸位置208處聯(lián)接到輻射元件202的第一連接線210和一聯(lián)接到第三連接線220的第二連接線212，第三連接線220在連接位置206和218處聯(lián)接到輻射元件202。第一連接線210也通過聯(lián)接線211聯(lián)接到地線平面204。連接線210和212適合于通過連接件214和216聯(lián)接到一個無線電系統(tǒng)(未示出)。連接線214和216通常在PIFA200的操作頻率下適合于一個所要的阻抗，如20歐姆、50歐姆、75歐姆或約20-300歐姆。連接件214通常為“熱”連接件，而連接件216通常為地線連接件。在多個連接位置(206，218)處聯(lián)接到輻射元件202能增大PIFA200的帶寬。按照示出的實施例，輻射元件202包括兩個區(qū)段240和250。區(qū)段250包括一個子區(qū)段230，后者包括一個延長區(qū)段250的曲折結構。
通常，輻射元件202的面積決定共振頻率；而厚度(即輻射元件202和地線平面204之間的距離)決定PIF天線的帶寬。其次，其振頻率越低，天線就越長，換句話說，天線的尺寸或輪廓就越大。圖2中示出的多帶PIF天線的圖形基本上包括兩個不同的區(qū)段，即矩形區(qū)段240和L形區(qū)段250。每個區(qū)段有其自有的共振頻率。因此，這樣一種天線可以支承兩個頻率帶。連接“熱”連接件214與輔助元件202的聯(lián)接件220還增強兩個天線元件。利用這種連接，兩個天線元件平行接通。
按照本發(fā)明，天線區(qū)段250內(nèi)的子區(qū)段230有效地延長區(qū)段250的長度并減小共振頻率而不變化天線的總尺寸。
圖3表示本發(fā)明另一實施例的輻射元件的頂視圖。在該實施例中，輻射元件包括兩個獨立的天線元件340和350而非一個單獨元件。第一天線元件340有一基本上矩形的形狀而第二元件350有一基本上L形形狀。兩個元件340和350可以如圖所示地安置，其中L形的第二元件350部分地成為元件340的框架。地線連接件315通過一個橋式連接件310與兩個天線元件340和350的連接點聯(lián)接?！盁帷边B接件325在連接點上通過各自的導線或傳輸線300和320聯(lián)接到每個天線元件340、350。按照本發(fā)明，L形天線元件350的設計包括一個子區(qū)段330以增大天線元件350的有效長度。該子區(qū)段330有一曲折的形狀。這樣一種天線元件的制造能夠使用(例如)金屬板材通過一種沖壓程序或刻蝕工藝或任何其它合適的方法來獲得。L形的天線元件350有一對應于子區(qū)段330的有效部分長度d。通過使用一種曲折形狀，該有效的導電長度將成為長度d的幾倍，從而延長了對應的天線元件350。
圖4表示按照本發(fā)明的輻射元件的又一個實施例。在該實施例中，使用單獨一張金屬板，例如進行沖壓而基本上提供兩個區(qū)段440和450。區(qū)段450有一帶曲折結構或形狀的子區(qū)段430。只需一個單獨的地線連接件425。該連接件最好位于連接兩個天線元件的結合點處。“熱”連接件415以圖2和圖3中所示的相似方式安置。
該天線元件包括一個曲折的結構或形狀的子區(qū)段可以有多種不同的形狀。但是，重要的是，該子區(qū)段的有效長度長于該子區(qū)段的形體長度d，以延長該天線元件有效的總導電長度。而且，不需要補充的制造步驟，因為該曲折狀結構是在輻射元件的表面平面內(nèi)形成的。
圖5-7表示按照本發(fā)明的多帶PIF天線的輻射元件的各種不同實施例。例如，圖5A-5D、6C和6E使用一種安置在該L形天線元件的不同部分中的有一正弦波波形的曲折形狀。圖5E和5F使用安置在該L形天線元件的不同部分中的提供一種三角形波形的延長的子區(qū)段。同時，圖6A、6B和6D表示有一矩形波形的延長的曲折子區(qū)段。圖6F、7A和7B每圖表示輻射元件中使用不同形狀的曲折子區(qū)段的組合的兩個延長的曲折的子區(qū)段。如圖6F、7A和7B中所示，可以提供多于一個的子區(qū)段。多個子區(qū)段可以有相同的或相似的形狀或取決于所要共振頻率的不同形狀。
圖7C表示本發(fā)明的又一實施例。在該實施例中，該曲折狀子區(qū)段設置在基本上矩形的天線元件中。這樣，取決于地線連接件的安置，或者是延長L形元件，或者是延長矩形元件。
按照本發(fā)明，對于增加的PIFA帶寬，可以使用在多于兩個的接觸位置處聯(lián)接到輻射元件上，這被考慮而處在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
地線平面和/或輻射元件可以有開口，如孔或切口，以便減少機械支承件如保持地線平面和/或輻射元件的介電絕緣支承件(未示出)的重量和/或附件。
本發(fā)明不限于如圖5-7中所示的任何一種形狀、尺寸和/或形式。地線平面和輻射元件可以用任何類型的導電材料如金屬、合金、充滿石墨的布、其上有導電涂層的膜片等制成。輻射元件和地線平面之間的距離不需恒定。本發(fā)明的多接觸位置的實施例也可以有效地用于平面結構，作為推動式彎曲天線的構型而不增加制造費用。
當然，延伸的曲折子區(qū)段的應用不限于多帶天線而也能用于任何類型的單帶天線。取決于地線和“熱”連接件的連接，可以使用圖7C中所示的天線，例如，作為單帶天線。任何使用一個類似于上面所示的多帶天線的天線類型的其它單帶天線可以按照本發(fā)明的原理進行修改。
如上所述，多帶天線中輻射元件上不同接觸位置的組合形成一種多共振、緊密聯(lián)接的“交錯調(diào)諧的”PIFA結構。
采用PIFA的輻射元件中的曲折結構，PIF天線的形體尺寸或輪廓可以保持不變而共振頻率可以降低。因此，按照本發(fā)明的PIFA可以提供一個較低的頻率范圍而不改變機械部件或不用將話筒尺寸做得更大，以容納如果不使用本發(fā)明就會形成的更大的天線輪廓。其次，當不希望變化頻率時，使用甚至更小的輪廓就能制造現(xiàn)有的電話機，因為帶有曲折結構的在給定的操作頻率帶下的PIF天線需要的體積小于不帶曲折結構的同一操作頻率帶的PIF天線。
已經(jīng)就特定的示范實施例描述了本發(fā)明。按照本發(fā)明，系統(tǒng)的參數(shù)可以變化，通常一位設計工程師為所要的用途而列舉和選擇這些參數(shù)。其次，可以認為，該技術的普通專業(yè)人員基于此處提出的說明而可以容易地設計的其它實施例都可在由附屬的權利要求書所界定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。該技術領域的專業(yè)人員很清楚，按照本文所作的說明，本發(fā)明可以按不同而等效的方式進行修改和實施。
權利要求
1.一種天線，包括一個具有一第一平表面和一第一區(qū)的地線平面；一個具有一第二平表面和一第二區(qū)的輻射元件，其中所述輻射元件的第二平表面基本上與所述地線平面的第一平表面共平面，而所述第二區(qū)包括一個有一延長該輻射元件的有效總長度的曲折形式的區(qū)段。
2.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，還包括在一第一接觸位置處聯(lián)接到所述地線平面的第一邊緣和所述輻射元件的第二邊緣的第一連接線；以及在第二和第三接觸位置處聯(lián)接到所述輻射元件的第二邊緣的第二連接線。
3.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述地線平面的第一區(qū)大于所述輻射元件的第二區(qū)。
4.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述地線平面的第一區(qū)基本上與所述輻射元件的第二區(qū)相等。
5.按照權利要求2所述的天線，其特征在于，該第一接觸位置處在該第二和第三接觸位置之間。
6.按照權利要求2所述的天線，其特征在于，還包括在多個接觸位置處聯(lián)接到所述輻射元件的第二邊緣的第二連接線。
7.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，該第一和第二連接線適合于一個所要的阻抗。
8.按照權利要求7所述的天線，其特征在于，該所要的阻抗約為50歐姆。
9.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，該輻射元件的第二區(qū)包括一第一和一第二區(qū)段。
10.按照權利要求9所述的天線，其特征在于，所述兩個區(qū)段之一包括至少一個延長該區(qū)段的有效長度的子區(qū)段。
11.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述區(qū)段具有三角形波形形狀。
12.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述區(qū)段具有矩形波形形狀。
13.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述地線平面在一個絕緣襯底的一面上，而所述輻射元件在該絕緣襯底的另一面上。
14.按照權利要求13所述的天線，其特征在于，所述地線平面、絕緣襯底和所述輻射元件是柔性的。
15.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述地線平面的第一區(qū)和所述輻射元件的第二區(qū)是矩形的。
16.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述地線平面的第一區(qū)和所述輻射元件的第二區(qū)是非矩形的。
17.一種平面翻轉(zhuǎn)F天線，包括一個有一第一平表面和一第一區(qū)的地線平面；一個有一第二平表面和一第二區(qū)的輻射元件，其中所述輻射元件的第二平表面基本上與所述地線平面的第一平表面共平面，而該第二區(qū)包括一個有一延長該輻射元件的有效總長度的曲折形式的區(qū)段；一個聯(lián)接到所述地線平面的一個邊緣和所述輻射元件的一個邊緣的第一連接線；以及一個在該第一連接線聯(lián)接于其上的任一面上聯(lián)接到所述輻射元件的該邊緣的第二連接線。
18.一種平面翻轉(zhuǎn)F天線，包括一個有一第一平表面、一第一周邊和在該第一周邊上的第一多個邊緣的地線平面；一個有一第二平表面、一第二周邊和在該第二周邊上的第二多個邊緣的輻射元件，所述輻射元件的第二平表面基本上與所述地線平面的第一平表面共平面，而該第二區(qū)包括一個有一延長該輻射元件的有效總長度的曲折形式的區(qū)段；一個聯(lián)接在該第一多個邊緣的第一邊緣和該第二多個邊緣的第一邊緣上的第一連接線；以及一個在該第一連接線的任一面上聯(lián)接到該第二多個邊緣的第一邊緣上的第二連接線。
19.一種有一平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)的無線電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個有一第一平表面和一第一區(qū)的地線平面；一個有一第二平表面和一第二區(qū)的輻射元件，其中所述輻射元件的第二平表面基本上與所述地線平面的第一平表面共平面，而第二區(qū)包括一個有一延長該輻射元件的有效總長度的曲折形式的區(qū)段；一個在一第一接觸位置處聯(lián)接到所述地線平面的一第一邊緣和所述輻射元件的一第二邊緣的第一連接線；以及一個在第二和第三接觸位置處聯(lián)接到所述輻射元件的第二邊緣的第二連接線，而第一和第二連接線適合于在一所要阻抗處聯(lián)接到一無線電系統(tǒng)。
20.按照權利要求1所述的天線，其特征在于，所述有效總長度包括一個有效的總導電長度。
21.按照權利要求2所述的天線，其特征在于，其特征在于，所述有效總長度包括一有效的總導電長度。
22.按照權利要求10所述的天線，其特征在于，所述有效總長度包括一有效的總導電長度。
23.按照權利要求17所述的平面翻轉(zhuǎn)的F天線，其特征在于，所述有效總長度包括一有效的總導電長度。
24.按照權利要求17所述的平面翻轉(zhuǎn)的F天線，其特征在于，所述曲折形式包括一種三角形波形形狀、一種矩形波形形狀或一種正弦波波形形狀。
25.按照權利要求18所述的平面翻轉(zhuǎn)的F天線，其特征在于，所述有效總長度包括一有效的總導電長度。
26.按照權利要求18所述的平面翻轉(zhuǎn)的F天線，其特征在于，所述曲折形式包括一種三角形波形形狀、一種矩形波形形狀或一種正弦波波形形狀。
27.按照權利要求19所述的無線電系統(tǒng)，所述有效總長度包括一有效的總導電長度。
28.按照權利要求19所述的無線電系統(tǒng)，其特征在于，所述曲折形式包括一種三角形波形形狀、一種矩形波形形狀或一種正弦波波形形狀。
全文摘要
一種單帶或多帶平面翻轉(zhuǎn)F天線(PIFA)結構，包括一個有一第一區(qū)的平面輻射元件和一個有一第二區(qū)的地線平面，該第二區(qū)基本上與輻射元件的第一區(qū)平行。該第二區(qū)還包括一個有一延長輻射元件的有效總長度的曲折形式的區(qū)段。
文檔編號H01Q1/24GK1650473SQ03805223
公開日2005年8月3日 申請日期2003年1月31日 優(yōu)先權日2002年3月4日
發(fā)明者U·貝廷, P·內(nèi)弗曼 申請人:西門子信息及移動通訊有限公司