專利名稱：天線組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線組件。本發(fā)明還涉及電介質(zhì)塊、印制布線板(PWB)以及包括 這種天線組件和/或電介質(zhì)塊和/或PWB的設(shè)備。
背景技術(shù)：
天線是被設(shè)計(jì)為發(fā)射和/或接收無線電、電視、微波、電話和雷達(dá)信號(hào)的換能器， 即天線將特定頻率的電流轉(zhuǎn)換為電磁波和將電磁波轉(zhuǎn)換為特定頻率的電流。物理上，天線 是一個(gè)或更多個(gè)電導(dǎo)體的排列結(jié)構(gòu)，該排列結(jié)構(gòu)被設(shè)置為響應(yīng)于施加的交流電壓和關(guān)聯(lián)的 交流電流而產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)，或者該排列結(jié)構(gòu)能夠設(shè)置在電磁場(chǎng)中使得該場(chǎng)在天線中感生 出交流電流且在它的端子之間感生出電壓。便攜式無線通信電子設(shè)備，如移動(dòng)電話，通常包括通過焊接或熔接而連接到印制 布線板上的導(dǎo)電軌道或觸點(diǎn)的天線。這種電子設(shè)備的制造商始終面臨減小設(shè)備的物理尺 寸、重量和成本并提高設(shè)備的電氣性能的壓力下。為了減小針對(duì)給定波長(zhǎng)的天線的尺寸，在便攜式無線通信電子設(shè)備之內(nèi)可以使用 微帶天線(也稱為印制天線)。通過在具有大于1的介電常數(shù)(ε r)的絕緣電介質(zhì)基板的 一個(gè)表面上刻蝕天線圖案(即，諧振布線結(jié)構(gòu))，而將諸如金屬層的連續(xù)導(dǎo)電層接合到電介 質(zhì)基板的形成地平面的相反表面上，來制作微帶天線。這種天線因?yàn)榫哂卸S幾何形狀，所 以具有薄外形(low profile)，機(jī)械上堅(jiān)固且制造和設(shè)計(jì)相對(duì)廉價(jià)。最常采用的微帶天線是矩形貼片。矩形貼片天線是矩形微帶傳輸線的大約半波長(zhǎng) 長(zhǎng)度段。當(dāng)空氣是天線基板時(shí)，矩形微帶天線的長(zhǎng)度是自由空間波長(zhǎng)的大約一半。由于天 線加載了作為基板的電介質(zhì)，隨著基板的相對(duì)介電常數(shù)增大，天線的長(zhǎng)度減小。電介質(zhì)基 板中的輻射的波長(zhǎng)基本上縮短了 1/ V、倍。包括這種電介質(zhì)基板的天線可以因此縮短 1/ V Er 倍。很多便攜式無線通信電子設(shè)備包括用于提供蜂窩系統(tǒng)通信功能(例如，GSM或 WCDMA通信功能)的天線和用于提供非蜂窩系統(tǒng)通信功能(例如，藍(lán)牙、W-LAN或FM無線電 通信功能)的天線。所支持的系統(tǒng)的數(shù)量直接增加所需天線的數(shù)量，這導(dǎo)致部件零件數(shù)量 急劇增加，從而電子設(shè)備的尺寸和成本也增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的天線組件。該目的通過一種天線組件實(shí)現(xiàn)，該天線組件包括印制布線板(PWB)和電介質(zhì)基 板，該電介質(zhì)基板包括第一天線圖案，即，天線輻射元件，并且被設(shè)置為安裝在所述PWB上。 所述天線組件還包括第二天線圖案，該第二天線圖案被設(shè)置為用作調(diào)頻發(fā)射器天線(即，F(xiàn)M Tx天線)或近場(chǎng)通信(NFC)天線的輻射元件。所述第二天線圖案設(shè)置a)在所述電介質(zhì)基 板上/內(nèi)，或b)在所述PWB上且位于所述電介質(zhì)基板與所述PWB之間的界面處，或c)部分 地在所述電介質(zhì)基板的表面上且部分地在所述PWB的表面上。
FM發(fā)射器或FM Tx是一種電子裝置，其借助于天線，傳播諸如無線電、電視或其它 電信的電磁信號(hào)。在根據(jù)本發(fā)明的天線組件中，F(xiàn)M Tx天線與另一電介質(zhì)承載的天線一起 集成在無線設(shè)備內(nèi)，從而不增加設(shè)備的零部件數(shù)量或尺寸。傳統(tǒng)上，F(xiàn)M Tx天線是分立部件，通常經(jīng)過鍍金引腳或彈簧連接到電子設(shè)備的主 板。本發(fā)明基于以下考慮，由于FM發(fā)射器是近場(chǎng)系統(tǒng)，其天線增益要求較低，因此可以將FM Tx天線與電介質(zhì)基板上/內(nèi)包括的另一天線集成到一起。FM Tx天線因此可以實(shí)現(xiàn)在例如 藍(lán)牙芯片組中，由此藍(lán)牙和FM Tx天線合并到電子設(shè)備的同一部件中，這能夠?qū)е赂o湊的 設(shè)備，制造起來更簡(jiǎn)單和更廉價(jià)。近場(chǎng)通信(NFC)是一種短距離高頻率(從3到30MHz的無線電頻率)無線通信技 術(shù)，其使得能夠在約10厘米的距離上在設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)上，NFC天線也是分立部 件，通常經(jīng)過鍍金引腳或彈簧連接到電子設(shè)備的主板。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，第一天線圖案被設(shè)置為提供諸如藍(lán)牙、GPS、Rx分集 或W-LAN通信功能的非蜂窩系統(tǒng)通信功能。由于當(dāng)天線組件處于使用狀態(tài)時(shí)第二天線圖案 發(fā)射信號(hào)所用的頻帶明顯不同于這種系統(tǒng)接收和發(fā)射信號(hào)所用的頻帶，所以這種天線組件 在第一天線圖案和第二天線圖案之間提供了良好的隔離。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，電介質(zhì)基板和第一天線圖案構(gòu)成平面倒F(PIFA)天 線的一部分。PFIA天線是從四分之一波長(zhǎng)半節(jié)距天線導(dǎo)出的。半節(jié)距天線的短路平面在長(zhǎng) 度上縮短，這降低了諧振頻率。通常PIFA天線具有多個(gè)分支以在不同的蜂窩頻帶諧振。另 選的是，電介質(zhì)基板和第一天線圖案構(gòu)成電介質(zhì)諧振器(DRA)天線的一部分。本發(fā)明還涉及一種用于在根據(jù)本發(fā)明的任意一個(gè)實(shí)施方式的天線組件中使用的 電介質(zhì)基板。電介質(zhì)基板包括第一天線圖案，并且包括第二天線圖案的至少一部分。根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，電介質(zhì)基板包括諸如鐵氧體的具有高磁導(dǎo)率(μ)的材料。本發(fā)明還涉及一種印制布線板(PWB)，該印制布線板(PWB)包括這種電介質(zhì)基板。 另選地或附加地，本發(fā)明涉及包括至少一部分第二天線圖案的印制布線板(PWB)。在本文件中使用的術(shù)語印制布線板或PWB(也稱為印制電路板(PCB))意指代任何 柔性或非柔性、平面或非平面、大致非導(dǎo)電基板，其用于機(jī)械支承至少一個(gè)微芯片或其它電 子部件，和/或使用刻蝕/印制/雕刻或以其它方式設(shè)置在其上的導(dǎo)電通路電連接其上支 承和/或連接的部件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施方式的天線組件的電介質(zhì) 基板沿著根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施方式的印制布線板的邊緣安裝，或者安裝在該印制布線 板的角部。將天線組件的電介質(zhì)基板定位在PWB的角部有助于天線的制造和組裝。然而， 天線組件可以定位在PWB上的任何位置處。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施方式的印制布線板(PWB) 包括地平面和用于將該地平面連接到第二天線組件的電路，該電路包括容性耦合和/或感 性耦合，即IC負(fù)載，以使得當(dāng)天線組件處于使用狀態(tài)時(shí)第二天線圖案能夠在特定頻帶內(nèi)發(fā)
射信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，天線組件的電介質(zhì)基板與PWB形成為一體，由此包 括天線組件的整個(gè)PWB的制造可以集成到一個(gè)制造步驟中，由此減少組裝時(shí)間、成本和復(fù) 雜程度。
本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，如便攜式電子設(shè)備，其包括根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施方 式的天線組件和/或電介質(zhì)基板和/或印制布線板(PWB)。電子設(shè)備可以是便攜式或非便 攜式設(shè)備，如電話、媒體播放器、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)終端、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、膝上型計(jì) 算機(jī)、掌上接收器、相機(jī)、電視機(jī)、雷達(dá)或任何其它電器，該電器包括被設(shè)計(jì)為發(fā)射和/或接 收無線電、電視、微波、電話和/或雷達(dá)信號(hào)的換能器。然而，根據(jù)本發(fā)明的天線組件、電介 質(zhì)基板和PCB特別意在、但不限于用于高頻無線電設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施方式的天線組件包括在諸如移動(dòng)電話的小 型便攜式無線電通信設(shè)備中時(shí)，該天線組件僅僅部分貢獻(xiàn)于設(shè)備發(fā)射或接收的無線電波的 發(fā)射或接收。設(shè)備的其它大的導(dǎo)電部件，如機(jī)殼、電池或印制布線板，也影響無線電信號(hào)的 發(fā)射和/或接收。天線組件的天線圖案被容性和/或感性耦合到實(shí)體塊(mass block)，使 得整個(gè)天線(即，天線組件和實(shí)體塊)具有期望的阻抗。因此，通常稱為“天線”的部件實(shí)際 上用作這種實(shí)體塊的激勵(lì)器，因此被稱為“天線組件”而不是“天線”。然而本文件中的“天 線”意在包括可以被認(rèn)為是“天線組件”而不是“天線”的部件。


下面將通過非限制性示例參照附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的天線組件；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電介質(zhì)塊的底面的示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的印制電路板的頂面；圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電子設(shè)備。應(yīng)當(dāng)注意，附圖沒有按比例繪制，為了清楚起見而夸大了特定特征的尺寸。
具體實(shí)施例方式圖1示出天線組件10，該天線組件10包括印制布線板(PWB) 12和諸如陶瓷基板 的電介質(zhì)基板14，該電介質(zhì)基板14包括第一天線圖案(圖1中未示出)且位于PWB 12的 角部。第一天線圖案可以例如被設(shè)置為提供非蜂窩系統(tǒng)通信功能，如藍(lán)牙、GPS、Rx分集或 W-LAN通信功能。電介質(zhì)基板14可以例如是單層或多層結(jié)構(gòu)，并且具有大于1的相對(duì)介電常數(shù) (ε,)，并且可以例如包括PTFR(聚四氟乙烯)/玻璃纖維復(fù)合物或相對(duì)介電常數(shù)(ε,)大于 1且最大到20以上的任何其它合適的電介質(zhì)材料。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，電介質(zhì)基 板可以包括具有高磁導(dǎo)率(μ)的材料。電介質(zhì)基板14還包括第二天線圖案(圖1中未示出)，該第二天線圖案被設(shè)置為 用作FM Rx天線或NFC天線的輻射元件。第二天線圖案設(shè)置在電介質(zhì)基板14的任何表面 上或者設(shè)置在電介質(zhì)基板14內(nèi)部。另選的是，第二天線圖案設(shè)置在PWB 12上且位于電介 質(zhì)基板14和PWB之間的界面處。第二天線圖案可以部分地設(shè)置在電介質(zhì)基板14的表面上 且部分地設(shè)置在所述PWB 12的表面上。第一和第二天線圖案可以例如使用光刻技術(shù)設(shè)置 在電介質(zhì)基板14上/內(nèi)。所例示的實(shí)施方式中的電介質(zhì)基板14被示出為矩形塊。然而，應(yīng)當(dāng)理解，電介質(zhì) 基板14可以是任何形狀并且可以具有任何數(shù)量的分支。電介質(zhì)基板14或電介質(zhì)基板的分支可以例如是方形、圓形、三角形或橢圓形截面，或者具有任何其它規(guī)則或不規(guī)則幾何形 式。電介質(zhì)基板14可以例如具有錐形形式，其上淀積有螺旋狀天線圖案。PffB 12和電介質(zhì)基板14可以一體地形成為單個(gè)單元。另選的是，電介質(zhì)基板14 可以通過任何常規(guī)手段如焊接或點(diǎn)熔接安裝在PWB 12上。圖2示出電介質(zhì)基板14的底面14b。電介質(zhì)基板14包括位于電介質(zhì)基板14的頂 面上或電介質(zhì)基板14內(nèi)部的第一天線圖案(圖2中未示出)。被設(shè)置為用作FM Tx天線或 NFC天線的輻射元件的第二天線圖案16設(shè)置在電介質(zhì)基板14的底面14b上。所例示的實(shí)施方式中的電介質(zhì)基板14還包括用于將第二天線圖案16連接到饋線 (即，用于從信號(hào)源向天線圖案?jìng)鬏斝盘?hào)能量的介質(zhì))和接地點(diǎn)的饋電點(diǎn)18，和用于將第二 天線圖案16經(jīng)過容性和/或感性耦合(即，LC負(fù)載)連接到地的電路20，以使得第二天線 圖案16實(shí)現(xiàn)特定諧振頻率，并因此當(dāng)天線組件處于使用狀態(tài)時(shí)在特定頻帶內(nèi)發(fā)射信號(hào)。圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的印制布線板(PWB) 12的頂面。PWB 12包括地 平面22和被設(shè)置為用作FM Tx天線或NFC天線的輻射元件的天線圖案16，該天線圖案16 設(shè)置在PWB 12的表面的被去除或省略了地平面22的一部分上。包括另一天線圖案的電介 質(zhì)基板14可以安裝在被設(shè)置為用作FM Tx天線或NFC天線的輻射元件的第二天線圖案16 的頂部上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，被設(shè)置為用作FM Tx天線或NFC天線的輻射元件的 第二天線圖案16a的第一部分設(shè)置在電介質(zhì)基板14的底面14b上，并且被設(shè)置為用作FM Tx天線或NFC天線的輻射元件的第二天線圖案16a的第二部分設(shè)置在PWB 12的頂面上，由 此當(dāng)電介質(zhì)基板14安裝在PWB 12上時(shí)形成了完整的天線圖案16。圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的電子設(shè)備24，即移動(dòng)電話機(jī)。電子設(shè)備24包 括根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施方式的天線組件10或印制布線板12或電介質(zhì)基板(圖4中未 示出)。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚本發(fā)明的落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的其它修改例。例如，PWB可 以包括使用戶能夠在不同天線組件之間或在天線組件的不同天線圖案之間切換以此來選 擇發(fā)射和/或接收信號(hào)的頻帶和使用的通信信道的數(shù)量的電路。
權(quán)利要求
1.一種天線組件(10)，該天線組件(10)包括印制布線板(12)和電介質(zhì)基板(14)，該 電介質(zhì)基板(14)包括第一天線圖案，所述電介質(zhì)基板(14)被設(shè)置為安裝在所述印制布線 板(12)上，其中，所述天線組件(10)還包括第二天線圖案(16)，該第二天線圖案(16)被設(shè) 置為用作FM Tx天線或近場(chǎng)通信天線的輻射元件，由此所述第二天線圖案(16)設(shè)置a)在 所述電介質(zhì)基板(14)上/內(nèi)，或b)在所述印制布線板(12)上且位于所述電介質(zhì)基板(14) 與所述印制布線板(12)之間的界面處，或c)部分在所述電介質(zhì)基板(14)的表面上且部分 在所述印制布線板(12)的表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線組件(10)，其中，所述第一天線圖案被設(shè)置為提供諸如 藍(lán)牙、GPS、Rx分集或W-LAN通信功能的非蜂窩系統(tǒng)通信功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線組件(10)，其中，所述電介質(zhì)基板(14)和所述第一 天線圖案構(gòu)成平面倒F天線的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線組件，其中，所述電介質(zhì)基板(14)和所述第一天線 圖案構(gòu)成電介質(zhì)諧振器天線的一部分。
5.一種用于在根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的天線組件(10)中使用的電介質(zhì)基板 (14)，其中，所述電介質(zhì)基板(14)包括所述第一天線圖案，并且包括所述第二天線圖案 (16)的至少一部分。
6.一種印制布線板(12)，其中，該印制布線板(12)包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的電介質(zhì) 基板(14)。
7.一種用于在根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的天線組件(10)中使用的印制布線 板(12)，其中，所述印制布線板(12)包括所述第二天線圖案(16)的至少一部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的印制布線板(12)，其中，所述電介質(zhì)基板(14)沿著所述 印制布線板(12)的邊緣安裝，或者安裝在所述印制布線板(12)的角部。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的印制布線板(12)，其中，所述印制布線板(12) 包括地平面(22)和用于將該地平面(22)連接到所述第二天線組件(16)的電路(20)，所述 電路(20)包括容性耦合和/或感性耦合，即LC負(fù)載，以使得當(dāng)所述天線組件(10)處于使 用狀態(tài)時(shí)所述第二天線圖案(16)能夠在特定頻帶內(nèi)發(fā)射信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中任一項(xiàng)所述的印制布線板(12)，其中，所述電介質(zhì)基板(14) 與所述印制布線板(12)形成為一體。
11.諸如便攜式電子設(shè)備的設(shè)備(24)，其中，該設(shè)備(24)包括根據(jù)權(quán)利要求1到4中 任一項(xiàng)所述的天線組件(10)和/或根據(jù)權(quán)利要求5所述的電介質(zhì)基板(14)和/或根據(jù)權(quán) 利要求6到10中任一項(xiàng)所述的印制布線板(12)。
全文摘要
天線組件(10)包括印制布線板(12)和電介質(zhì)基板(14)，該電介質(zhì)基板(14)包括第一天線圖案，并且被設(shè)置為安裝在所述印制布線板(12)上。所述天線組件(10)還包括第二天線圖案(16)，該第二天線圖案(16)被設(shè)置為用作FM Tx天線或近場(chǎng)通信天線的輻射元件。所述第二天線圖案(16)設(shè)置a)在所述電介質(zhì)基板(14)上/內(nèi)，或b)在所述印制布線板(12)上且位于所述電介質(zhì)基板(14)與所述印制布線板(12)之間的界面處，或c)部分在所述電介質(zhì)基板(14)的表面上且部分在所述印制布線板(12)的表面上。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK102007640SQ200880128651
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者應(yīng)志農(nóng) 申請(qǐng)人:索尼愛立信移動(dòng)通訊有限公司