專利名稱：高靈敏度手機(jī)天線用左手材料介質(zhì)基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種手機(jī)天線的介質(zhì)基板，特別涉及一種將左手材料用于手機(jī)天線的介質(zhì)基板，用這種基板制作的手機(jī)天線可提高其靈敏度，改善其性能。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電子通訊科技的日新月異，對(duì)于各式電子設(shè)備的要求越來(lái)越高，特別是移動(dòng)通訊方面都使用電磁波傳遞訊號(hào)在使用上非常便利，因而使移動(dòng)電話成為相當(dāng)普及的通訊產(chǎn)品，由于使用電磁波傳遞訊號(hào)，因此用來(lái)感應(yīng)電磁波的天線設(shè)計(jì)是非常重要的。現(xiàn)有的手機(jī)天線多數(shù)采用微帶天線，微帶天線有一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，按這種結(jié)構(gòu)，電介質(zhì)形成在地板上，并將矩形或圓形輻射貼片附在電介質(zhì)表面上，這種結(jié)構(gòu)有一定缺點(diǎn)，即帶寬窄、頻率低，不過(guò)優(yōu)點(diǎn)在于低成本可以制作小尺寸、重量輕的天線，適合大規(guī)模生產(chǎn)，因此廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊天線。但是，由于移動(dòng)通訊設(shè)備的工作環(huán)境比較復(fù)雜，經(jīng)常遇到在地下商場(chǎng)、隧道、地鐵、建筑群內(nèi)等封閉半封閉場(chǎng)合，電磁波信號(hào)被屏蔽衰減，或經(jīng)過(guò)繞射反射等各種損耗，導(dǎo)致手機(jī)天線的收發(fā)靈敏度降低；而且手機(jī)天線自身作為一種微帶天線，在工作狀態(tài)下并不能將電信號(hào)完全轉(zhuǎn)化為向外輻射的電磁波信號(hào)，也存在能量損耗，如電路板的介質(zhì)損耗、天線周圍電子元件的耦合輻射干擾等。傳統(tǒng)的天線設(shè)計(jì)方法是將天線的結(jié)構(gòu)或者與天線收發(fā)電路的匹配做出了各種優(yōu)化，但并不能很好解決上述問(wèn)題。
本發(fā)明提出了一種從材料上改善手機(jī)天線的新思路。本發(fā)明利用的左手材料是由周期性排列的金屬圖案組成，其在某一電磁波響應(yīng)頻段內(nèi)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率同時(shí)為負(fù)，在其中傳播的電磁波的相速度和群速度方向相反。由于左手材料與通常的右手材料波矢方向恰好相反，因此右手材料的衰減場(chǎng)進(jìn)入左手材料后就會(huì)變成增強(qiáng)場(chǎng)，以指數(shù)級(jí)數(shù)衰減的倏逝波進(jìn)入左手材料中將變?yōu)橹笖?shù)增強(qiáng)場(chǎng)，相當(dāng)于對(duì)倏逝波進(jìn)行了放大。左手材料在無(wú)線電通訊方面的應(yīng)用是利用其對(duì)倏逝波的放大效應(yīng)，能將較弱的電磁波信號(hào)放大，進(jìn)而增強(qiáng)天線的靈敏度，改善天線的性能。這就可以解決傳統(tǒng)手機(jī)天線經(jīng)常因?yàn)橹車ㄖ锘蚱渌矬w對(duì)信號(hào)產(chǎn)生屏蔽而使手機(jī)無(wú)法正常收訊的問(wèn)題，有效地改善了地下商場(chǎng)、隧道、地鐵、建筑群內(nèi)等場(chǎng)合的移動(dòng)通訊的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高靈敏度手機(jī)天線用左手材料介質(zhì)基板，用這種基板制作的手機(jī)天線可解決現(xiàn)有手機(jī)天線靈敏度不高、工作效率低等問(wèn)題。用此種基板制作的手機(jī)天線包括左手材料介質(zhì)基板、接地板、輻射單元、饋電點(diǎn)，其中輻射單元可設(shè)計(jì)為各種形狀以適于感應(yīng)雙頻電磁波信號(hào)，如倒F形、蝶形、E形等。在一塊平面介質(zhì)基板的一面刻蝕金屬銅貼片作為輻射單元以適于感應(yīng)電磁波信號(hào)，此金屬銅貼片可接收低頻(900MHz)、高頻(1800MHz-1900MHz)電磁波信號(hào)，在介質(zhì)基板的另一面刻蝕大小能覆蓋基板的金屬銅作為接地板，在輻射單元上設(shè)置饋電點(diǎn)，天線采用同軸線直接饋電，同軸插座的探針經(jīng)介質(zhì)基板與貼片相連接，同軸插座的外導(dǎo)體連接接地板，其中介質(zhì)基板是由采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作的左手材料疊合加壓而成。左手材料是由周期性排列的金屬圖形組成，其結(jié)構(gòu)單元由金屬線與金屬開(kāi)口諧振環(huán)組成，其中金屬開(kāi)口諧振環(huán)可以是單環(huán)或者同心雙環(huán)，其形狀可以為六邊形、圓形、方形。其中的一種由六邊形開(kāi)口諧振雙環(huán)與金屬線組成的結(jié)構(gòu)單元如附圖1所示。通過(guò)調(diào)節(jié)左手材料的幾何參數(shù)使得左手材料出現(xiàn)左手特性區(qū)域的頻率段能覆蓋手機(jī)天線的工作頻率段，當(dāng)手機(jī)天線工作在左手特性區(qū)域時(shí)都會(huì)對(duì)電磁波信號(hào)放大使天線的靈敏度增強(qiáng)，從而改善天線的性能。


圖1組成左手材料的金屬開(kāi)口諧振環(huán)和金屬線的結(jié)構(gòu)單元示意2實(shí)施例一的高靈敏度手機(jī)天線示意圖及其其中一內(nèi)層左手材料介質(zhì)基板示意3實(shí)施例二的高靈敏度手機(jī)天線示意圖及其其中一內(nèi)層左手材料介質(zhì)基板示意4實(shí)施例三的高靈敏度手機(jī)天線示意圖及其其中一內(nèi)層左手材料介質(zhì)基板示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作左手材料介質(zhì)基板，基板厚度為1.1～1.4mm，內(nèi)層層數(shù)為5～7層，將由金屬開(kāi)口諧振環(huán)和金屬線組成的左手材料刻蝕在基板內(nèi)層，由于手機(jī)天線的工作頻率在900MHz、1800MHz-1900MHz，需設(shè)計(jì)兩種不同幾何尺寸的左手材料使其左手特性頻率段分別覆蓋以上手機(jī)天線的兩個(gè)頻率段(1)設(shè)計(jì)左手特性帶寬為600MHz，中心頻率在900MHz的左手材料，其組成結(jié)構(gòu)單元金屬開(kāi)口諧振環(huán)若為圓形、六邊形、方形同心雙環(huán)結(jié)構(gòu)，其幾何尺寸為內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d1＝9.5-10.5mm，外環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝21.5-22.5mm，開(kāi)口為g＝2-3mm，線寬為c1＝3.5-4.5mm，間距為t＝1.5-2.5mm；若為圓形、六邊形、方形單環(huán)結(jié)構(gòu)，其幾何尺寸為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝21.5-22.5mm，開(kāi)口為g＝2-3mm，線寬為c1＝3.5-4.5mm，間距為t＝1.5-2.5mm。組成左手材料的結(jié)構(gòu)單元金屬線幾何尺寸為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝60-66mm，線寬為c2＝4.5-5.5mm。金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.03-0.04mm。
(2)設(shè)計(jì)左手特性帶寬為600MHz，中心頻率在1800MHz的左手材料，其組成結(jié)構(gòu)單元金屬開(kāi)口諧振環(huán)若為圓形、六邊形、方形同心雙環(huán)結(jié)構(gòu)，幾何尺寸為內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d1＝4.5-5.5mm，外環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝10.5-11.5mm，開(kāi)口為g＝1.2-1.3mm，線寬為c1＝1.5-2.5mm，間距為t＝1.5-2.5mm；若為圓形、六邊形、方形單環(huán)結(jié)構(gòu)，幾何尺寸為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝10.5-11.5mm，開(kāi)口為g＝1.2-1.3mm，線寬為c1＝1.5-2.5mm。組成左手材料的結(jié)構(gòu)單元金屬線幾何尺寸為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝60-66mm，線寬為c2＝4.5-5.5mm，金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.03-0.04mm。
設(shè)計(jì)的左手材料的金屬開(kāi)口諧振環(huán)單元和金屬線單元分別刻蝕在內(nèi)層介質(zhì)基板的正反兩面，基板正面刻蝕四個(gè)金屬開(kāi)口諧振環(huán)，其中兩個(gè)的幾何參數(shù)較大，尺寸如上面(1)所述，另外兩個(gè)的幾何參數(shù)較小，尺寸如上面(2)所述，這四個(gè)金屬開(kāi)口諧振環(huán)的外環(huán)開(kāi)口均朝同一方向，在基板另一面刻蝕兩條中心距離為20-21mm的金屬線，其中的一條金屬線對(duì)應(yīng)于兩個(gè)幾何尺寸較大的開(kāi)口諧振環(huán)的軸線，另一條對(duì)應(yīng)于兩個(gè)幾何尺寸較小的開(kāi)口諧振環(huán)的軸線。每?jī)蓪涌涛g有左手材料的內(nèi)層介質(zhì)基板間加入一層空白介質(zhì)基板，將刻蝕好的內(nèi)層基板和空白介質(zhì)基板疊合加壓成整塊左手材料介質(zhì)基板。在左手材料介質(zhì)基板的外層上表面刻蝕金屬銅貼片作為輻射單元以適于感應(yīng)雙頻電磁波信號(hào)，外層下表面刻蝕大小能覆蓋基板的金屬銅作為接地板，在輻射單元上設(shè)置一饋電點(diǎn)，天線采用同軸線直接饋電，同軸插座的探針經(jīng)介質(zhì)基板與貼片相連接，同軸插座的外導(dǎo)體連接接地板，最終制得手機(jī)天線成品。在手機(jī)天線工作頻率內(nèi)左手材料介質(zhì)基板將會(huì)放大天線接收的電磁波信號(hào)，提高天線的靈敏度和工作效率，改善手機(jī)天線性能。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程由實(shí)施例和

實(shí)施例一采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作左手材料介質(zhì)基板，內(nèi)層層數(shù)為5層，其具體制備過(guò)程如實(shí)施方式所述，本實(shí)施例所用的左手材料結(jié)構(gòu)單元為金屬銅六邊形開(kāi)口諧振雙環(huán)與金屬銅線。在一層厚度為0.25mm的聚四氟乙烯介質(zhì)基板(ε＝2.6)一面刻蝕兩個(gè)中心頻率為900MHz的開(kāi)口諧振環(huán)11，其參數(shù)為內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d1＝10mm，外環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝22mm，開(kāi)口為g＝2.5mm，線寬為c1＝4mm，間距t＝2mm；刻蝕的兩個(gè)中心頻率為1800MHz的開(kāi)口諧振環(huán)12參數(shù)為內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d1＝5mm，外環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝11mm，開(kāi)口為g＝1.25mm，線寬為c1＝2mm，間距t＝2mm。在基板另一面刻蝕的兩條金屬線13，其參數(shù)為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝65mm，線寬為c2＝5mm，間距為20.5mm。金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.04mm。在此左手材料聚四氟乙烯基板1的一面刻蝕倒F形狀金屬銅貼片2作為輻射單元，另一面刻蝕大小能覆蓋基板的金屬銅作為接地板3，在輻射單元上設(shè)置一饋電點(diǎn)4，此饋電點(diǎn)旁邊設(shè)置三個(gè)金屬短路銷釘5，此銷釘可將輻射單元貼片分為兩部分L形貼片21和矩形貼片22，L形貼片用以感應(yīng)收訊低頻電磁波信號(hào)，矩形貼片用以感應(yīng)高頻電磁波信號(hào)，這樣便在左手材料介質(zhì)基板上制作了高靈敏度手機(jī)天線如附圖2所示。
實(shí)施例二采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作左手材料介質(zhì)基板，內(nèi)層層數(shù)為5層，其具體制備過(guò)程如實(shí)施方式所述，本實(shí)施例所用的左手材料的結(jié)構(gòu)單元為金屬銅方形開(kāi)口諧振單環(huán)與金屬銅線。在一層厚度為0.2mm的聚四氟乙烯介質(zhì)基板(ε＝2.6)一面刻蝕兩個(gè)中心頻率為900MHz的開(kāi)口諧振環(huán)11，其參數(shù)為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝22.2mm，開(kāi)口為g＝2.4mm，線寬為c1＝4.2mm，間距t＝2.2mm；兩個(gè)中心頻率為1800MHz的開(kāi)口諧振環(huán)12的參數(shù)為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝11.3mm，開(kāi)口為g＝1.23mm，線寬為c1＝2.3mm，間距t＝2.2mm。在基板另一面刻蝕的兩條金屬線13，其參數(shù)為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝62mm，線寬為c2＝5.2mm，間距為21mm。金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.035mm。在此左手材料聚四氟乙烯基板1的一面刻蝕蝶形金屬銅貼片2作為輻射單元，另一面刻蝕大小能覆蓋基板的金屬銅作為接地板3，在輻射單元上設(shè)置一饋電點(diǎn)4，這樣便在左手材料介質(zhì)基板上制作了高靈敏度手機(jī)天線如附圖3所示。
實(shí)施例三采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作左手材料介質(zhì)基板，內(nèi)層層數(shù)為7層，其具體制備過(guò)程如實(shí)施方式所述，本實(shí)施例所用的左手材料的結(jié)構(gòu)單元為金屬銅圓形開(kāi)口諧振單環(huán)與金屬銅線。在厚度為0.15mm的聚四氟乙烯介質(zhì)基板(ε＝2.6)一面刻蝕兩個(gè)中心頻率為900MHz的開(kāi)口諧振環(huán)11，其參數(shù)為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝21.7mm，開(kāi)口為g＝2.7mm，線寬為c1＝4.3mm，間距t＝1.8mm；兩個(gè)中心頻率為1800MHz的開(kāi)口諧振環(huán)12的參數(shù)為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝11.3mm，開(kāi)口為g＝1.29mm，線寬為c1＝2.1mm，間距t＝1.8mm。在基板另一面刻蝕的兩條金屬線13，其參數(shù)為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝65mm，線寬為c2＝4.8mm，間距為20.7mm。金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.035mm。在此左手材料聚四氟乙烯基板1的一面刻蝕蝶形金屬銅貼片2作為輻射單元，另一面刻蝕大小能覆蓋基板的金屬銅作為接地板3，在輻射單元上設(shè)置一饋電點(diǎn)4，此天線的示意圖如附圖4所示。
以上所述，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利覆蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高靈敏度手機(jī)天線用左手材料介質(zhì)基板，用該左手材料介質(zhì)基板制作的高靈敏度手機(jī)天線包括左手材料介質(zhì)基板、接地板、輻射單元、饋電點(diǎn)，其主要特征是天線的介質(zhì)基板是由采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作的由金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線組成的左手材料疊合加壓而成。
2.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度手機(jī)天線用左手材料介質(zhì)基板，其特征是采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作左手材料介質(zhì)基板，基板厚度1.1～1.4mm，內(nèi)層層數(shù)為5～7層，左手材料的金屬開(kāi)口諧振環(huán)單元和金屬線單元分別刻蝕在內(nèi)層介質(zhì)基板的正反兩面，每?jī)蓪涌涛g有左手材料的內(nèi)層介質(zhì)基板間加入一層空白介質(zhì)基板，將刻蝕有左手材料的基板和空白介質(zhì)基板疊合加壓成整塊左手材料介質(zhì)基板。
3.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度手機(jī)天線用左手材料介質(zhì)基板，其特征是采用了左手特性區(qū)域中心頻率分別在900MHz和1800MHz的兩種左手材料，其幾何參數(shù)為(1.)中心頻率在900MHz的左手材料，其組成結(jié)構(gòu)單元金屬開(kāi)口諧振環(huán)若為圓形、六邊形或方形同心雙環(huán)結(jié)構(gòu)，幾何尺寸為內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d1＝9.5-10.5mm，外環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝21.5-22.5mm，開(kāi)口為g＝2-3mm，線寬為c1＝3.5-4.5mm，間距為t＝1.5-2.5mm；若為圓形、六邊形或方形單環(huán)結(jié)構(gòu)，其幾何尺寸為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝21.5-22.5mm，開(kāi)口為g＝2-3mm，線寬為c1＝3.5-4.5mm，間距為t＝1.5-2.5mm；組成左手材料的結(jié)構(gòu)單元金屬線幾何尺寸為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝60-66mm，線寬為c2＝4.5-5.5mm，開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.03-0.04mm；(2.)中心頻率在1800MHz的左手材料，其組成結(jié)構(gòu)單元金屬開(kāi)口諧振環(huán)若為圓形、六邊形或方形同心雙環(huán)結(jié)構(gòu)，幾何尺寸為內(nèi)環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d1＝4.5-5.5mm，外環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝10.5-11.5mm，開(kāi)口為g＝1.2-1.3mm，線寬為c1＝1.5-2.5mm，間距為t＝1.5-2.5mm；若為圓形、六邊形或方形單環(huán)結(jié)構(gòu)，幾何尺寸為環(huán)的內(nèi)切圓直徑為d2＝10.5-11.5mm，開(kāi)口為g＝1.2-1.3mm，線寬為c1＝1.5-2.5mm；組成左手材料的結(jié)構(gòu)單元金屬線幾何尺寸為長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝60-66mm，線寬為c2＝4.5-5.5mm，開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線的厚度均為u＝0.03-0.04mm。
4.如權(quán)利要求1所述的高靈敏度手機(jī)天線用左手材料介質(zhì)基板，其特征是刻蝕在內(nèi)層基板上的四個(gè)金屬開(kāi)口諧振環(huán)外環(huán)開(kāi)口均朝同一方向，且每?jī)蓚€(gè)諧振環(huán)的軸線對(duì)應(yīng)于基板另一面的一條金屬線，兩條金屬線的中心距離為20-21mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種手機(jī)天線的介質(zhì)基板，特別涉及一種左手材料介質(zhì)基板，用這種基板設(shè)計(jì)制作的手機(jī)天線可提高其靈敏度，改善其性能。用此種左手材料介質(zhì)基板制作的天線示意圖如附圖所示，包括左手材料介質(zhì)基板、輻射單元、接地板、饋電點(diǎn)等。介質(zhì)基板的制作是由采用多層電路板刻蝕技術(shù)制作的由金屬開(kāi)口諧振環(huán)與金屬線組成的左手材料疊合加壓而成。利用左手材料對(duì)倏逝波的放大效應(yīng)，能將電磁波信號(hào)放大，進(jìn)而增強(qiáng)天線的靈敏度，可以解決傳統(tǒng)手機(jī)天線經(jīng)常因?yàn)橹車ㄖ锘蚱渌矬w對(duì)信號(hào)產(chǎn)生屏蔽而使手機(jī)無(wú)法正常收訊的問(wèn)題，有效地改善了地下商場(chǎng)、隧道、地鐵、建筑群內(nèi)等場(chǎng)合的移動(dòng)通訊的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK1874059SQ20051004274
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月31日
發(fā)明者趙曉鵬, 劉亞紅, 趙偉, 羅春榮 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)