專利名稱：天線組件、印刷配線板和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于發(fā)送和/或接收信號的天線組件。本發(fā)明還涉及一種包括這 種天線組件的印刷配線板(PWB)和一種包括這種天線組件或PWB的裝置。
背景技術(shù)：
天線是一種被設計為發(fā)送和/或接收收音機、電視、微波、電話和雷達信號的變換 器，即，天線將特定頻率的電流轉(zhuǎn)換為電磁波或?qū)㈦姶挪ㄞD(zhuǎn)換為特定頻率的電流。就物理構(gòu) 成而言，天線是具有一個或多個電導體的結(jié)構(gòu)，其被設置成響應于被施加的交流電壓和關 聯(lián)的交流電流來生成輻射電磁場，或者其可以被放置在電磁場中，使得該電磁場在天線中 上感生出交流電流且在天線的端子之間感生出交流電壓。如移動電話的便攜式無線通信電子裝置通常包括通過焊接或熔接與在印刷配線 板上的導電跡線或觸點相連接的天線。這種電子裝置的制造商一直處于減小所述裝置的外 形尺寸、重量和成本并提高其電氣性能的壓力之下。這種低成本的要求決定了所述電子裝 置及其天線的制造和組裝應當是簡單且便宜的。為了把用于特定波長的天線的尺寸最小化，可以在便攜式無線通信電子裝置內(nèi)使 用微帶天線(又被稱作印刷天線)。微帶天線通過在介電常數(shù)(ε r)大于1的絕緣介電基 底的內(nèi)部或在其一個表面上刻蝕出天線圖案(即，諧振布線結(jié)構(gòu))制作而成，其中連續(xù)導電 層(如金屬層)被粘接到介電基底的形成了接地平面的另一面。由于其具有簡單的二維幾 何形狀，因此這種天線外形薄、機械強度高并且制造和設計相對低廉。最常用的微帶天線是矩形貼片。矩形貼片天線的長度大約是矩形微帶傳輸線的半 波長長部分。當天線的基底是空氣時，矩形微帶天線的長度大約是自由空間波長的一半。由 于天線安裝在作為其基底的電介質(zhì)上，因此天線的長度隨著基底的相對介電常數(shù)的增大而 減小。即，電介質(zhì)的輻射波長可以縮短1/V、倍。因此可以使包括這樣的介電基底的天 線縮短1/ V、倍。制造商還需要面對的挑戰(zhàn)是提供一種具有能夠使用諸如GPS、Rx分集、W-LAN、 Wi-Fi、藍牙以及UWB等不同的無線通信標準同時發(fā)送和/或接收信號的天線(即，雙頻帶 或多頻帶天線)的電子裝置，該天線緊湊且易于制造和裝配。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于雙頻帶應用或多頻帶應用的改進的天線。本發(fā)明的這一目的通過一種包括相對介電常數(shù)(、)大于1的介電基底的天線組 件實現(xiàn)。所述介電基底包括第一分支，所述第一分支包括第一天線圖案和用于將所述第一 天線圖案連接至第一接地部的第一接地點。所述介電基底還包括第二分支，所述第二分支 包括第二天線圖案和用于將所述第二天線圖案連接至第二接地部的第二接地點。因此一個 介電基底包括兩個相互隔離開的天線圖案，由此各個天線圖案被設置成在該天線組件處于 使用狀態(tài)時(同時地或不同時地)發(fā)送和/或接收預定頻帶內(nèi)的信號。
由于其雙頻帶/多頻帶功能，這種天線組件可以用于將GPS和藍牙功能集成于電 子裝置中。然而，該天線組件可在以下一個或多個頻率范圍內(nèi)工作GPS、Rx分集、W-LAN、 Wi-Fi、藍牙、UWB或任意其它頻率范圍。此外，該天線組件的緊湊尺寸允許設計人員將該天 線組件嵌入到最小的電子裝置中。在天線安裝空間受限時，這種天線組件還可以代替多個 僅能在某一給定頻率工作的天線，從而提供一種針對多個天線的安裝的成本低、空間利用 率高的替代方案。應當注意的是，兩個相互隔離的天線圖案也可以被設置為在該天線組件處于使用 狀態(tài)時(同時地或不同時地)發(fā)送和/或接收同一預定頻帶內(nèi)的信號。應當注意的是，當把根據(jù)本發(fā)明的任一實施方式的所述天線組件包括在如移動電 話的小型便攜式無線通信裝置中時，所述天線組件僅對該裝置發(fā)送或接收的無線電波的發(fā) 送或接收起到部分作用。該裝置的諸如機殼、電池或印刷配線板的其它大型導電元件也會 影響無線電信號的發(fā)送和/或接收。該天線組件的所述天線圖案和主體(mass block)被 以使整個天線(即，天線組件和主體)具有期望阻抗的方式進行電容性耦合和/或電感性 耦合。因此，通常被認為是“天線”的部件實際上起到了所述主體的激勵器的作用，因此被 稱為“天線組件”而不是“天線”。但是，本文中的“天線”這一用語旨在包括可以被認為是 “天線組件”而不是“天線”的部件。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述介電基底包括超過兩個分支，每個分支都包括 天線圖案和用于將所述天線圖案連接到單獨接地部的單獨接地點。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，所述分支被設置為從公共點延伸。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，所述第一分支和所述第二分支被布置為形成L形， 或者包括超過兩個分支的所述介電基底的兩個分支被布置成L形。這種正交布置可以在兩 個天線圖案之間提供良好的隔離。此外，L形介電基底可以被安裝在印刷配線板(PWB)的 角部處，這樣有利于所述天線組件的裝配。然而，介電基底可以包括與相鄰的多個或單個分 支成任意角度設置的分支。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，每個天線圖案都包括用于將所述天線圖案連接到饋 線(即，用于將信號能量從信號源傳送到所述天線圖案的介質(zhì))的饋點，并且所述饋點優(yōu)選 但不必一定設置在分支的末端。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，所述接地點位于所述第一分支和所述第二分支的接 合處或者所述介電基底的兩個或更多個分支的接合處。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，所述介電基底包含陶瓷、如鐵氧體的具有高磁導率 (μ)的材料或者任何其它具有大于1的相對介電常數(shù)(ε r)的材料。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，所述介電基底的至少兩個分支具有不同的相對介電 常數(shù)(、)，即，根據(jù)本發(fā)明的天線組件的介電基底的相對介電常數(shù)(、)在整個介電基底 中是一致的或不一致的。例如，通過在所述介電基底的制造過程中在構(gòu)成分支的一部分的 聚合物母體中嵌入不同量或不同類型的陶瓷粉末，可以按照需要來調(diào)整所述介電基底的各 個分支或者任意數(shù)量個分支的相對介電常數(shù)(ε》。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，當該天線組件處于使用狀態(tài)時，每個天線圖案或者 包括超過兩個分支的介電基底的兩個分支被設置為發(fā)送和/或接收不同頻帶內(nèi)的信號。另 選地，每個天線圖案或者包括超過兩個分支的介電基底的至少兩個分支可以被設置為發(fā)送和/或接收同一頻帶內(nèi)的信號，以便于增加特定頻帶內(nèi)的通信信道的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，所述介電基底包括被布置為形成T形的三個分支。 另選地，所述介電基底包括被布置為形成十字形的四個分支，每個分支都相對于與其相鄰 的分支正交地設置。本發(fā)明還涉及一種包括天線的印刷配線板(PWB)，該PWB包括根據(jù)本發(fā)明任一實 施方式的天線組件。PWB可以包括根據(jù)本發(fā)明同一或不同實施方式的的多個天線組件。印刷配線板或PWB(也被稱為印刷電路板(PCB))這一用語旨在表示用于機械支承 至少一個微芯片或其他電子元件和/或用于利用刻蝕/印刷/雕刻或以其他方式設置在其 上的導電通路來電連接其上所支承的和/或與其相連接的元件的任意柔性或非柔性、平面 或非平面的、大體上不導電的基底。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述天線組件被設置為所述介電基底的至少一個分 支沿所述PWB的一邊延伸。另選地，所述天線組件被設置在所述PCB的角部處，其中所述介 電基底的一個分支沿所述PWB的一邊延伸，并且所述介電基底的另一個分支沿所述PWB的 另一邊延伸。將天線組件布置在所述PCB的角部處有利于天線的制造和組裝。然而，天線 組件可以設置在PWB的任意位置處。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，所述PWB包括接地平面和用于與所述接地平面且與 所述天線組件的多個接地點相連接的接地焊盤，因此介于每個接地焊盤與所述接地平面之 間的連接包括不同的電容耦合和/或電感耦合(即，不同的LC負載)，以使得所述天線組件 的各個天線圖案在所述天線組件處于使用狀態(tài)時能夠?qū)崿F(xiàn)不同的諧振頻率，因而發(fā)送和/ 或接收不同頻帶內(nèi)的信號。另選地，介于各接地焊盤與接地平面之間的所述連接包括相同 的電容耦合和/或電感耦合，以使得所述天線組件的至少兩個天線圖案在所述天線組件處 于使用狀態(tài)時能夠?qū)崿F(xiàn)相同的諧振頻率，因而發(fā)送和/或接收相同頻帶內(nèi)的信號，以便于 增加特定頻帶內(nèi)的通信信道的數(shù)量。應當注意的是，使用根據(jù)本發(fā)明的所述天線組件或PWB可以實現(xiàn)任意數(shù)量個頻帶ο根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，所述天線組件與所述PWB—體形成，由此可以將包 括天線組件的完整PWB的制造集成到一個制造步驟中，由此減少裝配時間、成本和復雜性。本發(fā)明還涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的任一實施方式的天線組件或根據(jù)本發(fā)明任 一實施方式的印刷配線板的裝置。該電子裝置可以是便攜式或非便攜式的裝置，諸如電話、 媒體播放器、個人通信系統(tǒng)(PCS)終端、個人數(shù)據(jù)助手(PDA)、膝上型計算機、掌上型接收 器、照相機、電視機、雷達或包括被設計成發(fā)送和/或接收無線電、電視、微波、電話和/或雷 達信號的變換器的任意電器。然而，根據(jù)本發(fā)明的天線組件和PCB旨在特別地但不專有地 用于高頻無線電裝置。
下面將參照所附示意圖通過非限制性的示例來進一步闡釋本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的印刷配線板，圖2是根據(jù)本發(fā)明實施方式的天線組件的俯視圖，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的印刷配線板的上表面，以及
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電子裝置。應當注意的是，這些圖不一定是按比例描繪的，為了清楚起見，某些特征的尺寸可 能有所夸張。
具體實施例方式圖1示出了印刷配線板(PWB) 10，PWB 10包括位于其角部的天線組件12。該天線 組件12包括單層或多層的介電基底14，介電基底14的相對介電常數(shù)(、)大于1。介電 基底14可以包括例如PTFR(聚四氟乙烯)/玻璃纖維復合物或具有大于1且直到20或更 大的相對介電常數(shù)(ε r)的任意其他合適的電介質(zhì)材料。在所示實施方式中，介電基底14被示為矩形塊。然而，應當注意的是，介電基底14 可以是任意形狀，并且可以具有任意數(shù)量個分支。介電基底14或介電基底的分支可以例如 是正方形、圓形、三角形或橢圓形截面，或者具有任意其他規(guī)則或不無規(guī)則的幾何形狀。介 電基底14例如可以具有其上淀積了螺旋形天線圖案的圓柱形。PffB 10和天線組件12可以一體地形成為一個單元。另選地，天線組件12可以通 過諸如焊接或熔焊的任意常規(guī)手段安裝在PWB 10上。圖2是圖1中示出的PWB的底部右角處的俯視圖。介電基底的第一分支14a包括 如螺旋狀圖案(未在圖1或2中示出)的第一天線圖案，并且具有第一預定電氣長度和寬 度以提供期望的天線功能，介電基底的第一分支14a還包括用于將第一天線圖案連接到第 一接地部18a的第一接地點16a。介電基底的第二分支14b包括第二天線圖案(未在圖1 或2中示出)，并且具有第二預定電氣長度和寬度以提供期望的天線功能，介電基底的第二 分支14b還包括用于將第二天線圖案連接到第二接地部18b的第二接地點16b。天線圖案 可以例如使用光刻技術(shù)而設置在介電基底14上或其內(nèi)部，且其電氣長度可以設定為對應 于信號諧振頻率的波長的一部分，例如波長的一半。應當注意的是，根據(jù)本發(fā)明任一實施方式的天線組件的第一分支14a和第二分支 14b本身可以分支或不分支，即，分支本身可以包括分支。因此，每個天線圖案都被設置為在天線組件處于使用狀態(tài)時同時或不同時地發(fā)送 和/或接收預定頻帶內(nèi)的信號。每個天線圖案例如可以被設置為在天線組件處于使用狀態(tài) 時發(fā)送和/或接收相同或不同頻帶內(nèi)的信號。在所示實施方式中，單獨的接地點18a、18b設置在第一分支14a和第二分支14b 的接合處。每個天線圖案還包括用于將每個天線圖案連接至單獨的饋線(未示出)的饋點 20a、20b，由此饋點20a、20b在圖2所示的實施方式中設置在分支14a、14b的末端。應當注 意的是，接地點16a、16b和饋點20a、20b并非必須設置在介電基底14的上表面上或設置在 圖2所示的介電基底14的各個分支14a、14b的末端，而是可以設置在介電基底14的任意 位置處。介電基底14可以包括被布置成從公共點延伸的超過兩個分支。例如，介電基底可 以包括被布置為形成T形的三個分支，或者介電基底可以包括被布置為形成十字形的四個 分支，每個分支都相對于與其相鄰的分支正交地設置。然而，介電基底的分支不是一定要和 與其相鄰的一個或多個分支正交地設置，而是可以被布置為相互成任意角度。圖3示出了在圖1和2中所示的PWB 10的上表面。PWB 10包括接地平面22和用于與接地平面22且與天線組件12的接地點16a、16b相連接的多個接地焊盤24a、24b (例 如，金屬跡線)。接地焊盤24a、24b可以設置在PWB 10的表面上，或者可以利用電介質(zhì)間隔 物使其懸在接地平面22上方。介于每個接地焊盤24a、24b和接地平面22之間的連接26a、 26b包括不同的電容耦合和/或電感耦合(即，不同的LC負載)，以使得天線組件12的每 個天線圖案在天線組件處于使用狀態(tài)時能夠?qū)崿F(xiàn)不同的諧振頻率，因而發(fā)送和/或接收不 同頻帶內(nèi)的信號。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電子裝置28 ( S卩，移動電話)。電子裝置28包 括根據(jù)本發(fā)明的任一個實施方式的天線組件12或印刷配線板10(圖4中未示出)。對于本領域技術(shù)人員而言，在權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)對本發(fā)明的進一步修改是顯 而易見的。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 圖案之間切換的電路，由此選擇發(fā)送信號和/或接收信號的頻帶以及使用中的通信信道的 數(shù)量。
權(quán)利要求
1.一種天線組件(12)，該天線組件包括介電基底(14)，所述介電基底具有大于1的相對介電常數(shù)(、)，所述介電基底(14) 包括第一分支(14a)，所述第一分支(14a)包括第一天線圖案和用于將所述第一天線圖案 連接至第一接地部(18a)的第一接地點(16a)，其中，所述介電基底(14)還包括第二分支 (14b)，所述第二分支(14b)包括第二天線圖案和用于將所述第二天線圖案連接至第二接 地部(18b)的第二接地點(16b)，每個天線圖案由此被布置成在所述天線組件(12)處于使 用狀態(tài)時發(fā)送和/或接收預定頻帶內(nèi)的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線組件(12)，其中，所述介電基底(14)包括超過兩個分支 (14a、14b)，每個分支由此包括天線圖案和用于將所述天線圖案連接至單獨接地部(18a、 18b)的單獨接地點(16a、16b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線組件(12)，其中，所述分支(14a、14b)被布置成從 公共點延伸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線組件(12)，其中，所述第一分支(14a)和所 述第二分支(14b)被布置為形成L形，或者包括超過兩個分支的所述介電基底(14)的兩個 分支被布置為形成L形。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線組件(12)，其中，每個天線圖案都包括用于 將所述天線圖案連接至饋線的饋點(20a、20b)，并且所述饋點(20a、20b)設置在分支的末 端。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線組件(12)，其中，所述接地點(16a、16b)設 置在所述第一分支(14a)和所述第二分支(14b)的接合處或者所述介電基底(14)的兩個 或更多個分支的接合處。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線組件(12)，其中，所述介電基底(14)包含陶瓷。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線組件(12)，其中，所述介電基底(14)的至少 兩個分支(14a、14b)具有不同的相對介電常數(shù)(ε r)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的天線組件(12)，其中，每個天線圖案被設置成在 所述天線組件(12)處于使用狀態(tài)時發(fā)送和/或接收不同頻帶內(nèi)的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項所述的天線組件(12)，其中，所述介電基底(14)包 括被布置為形成T形的三個分支。
11.根據(jù)權(quán)利要求2到9中任一項所述的天線組件(12)，其中，所述介電基底(14)包 括被布置為形成十字形的四個分支，每個分支由此被設置為相對于與其相鄰的分支正交。
12.一種包括天線的印刷配線板PWB(IO)，其中，所述印刷配線板包括前述權(quán)利要求中 任一項所述的天線組件(12)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12從屬于權(quán)利要求1至10中任一項時所述的印刷配線板PWB(10)， 其中，所述天線組件(12)被設置為所述介電基底(14)的至少一個分支(14a、14b)沿所述 PffB(IO)的一邊(IOaUOb)延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求14從屬于權(quán)利要求1至9中任一項時所述的印刷配線板PWB(IO)， 其中，所述天線組件(12)被設置在所述PCB(IO)的角部處，其中所述介電基底(14)的一個 分支(14a)沿著所述PWB(IO)的一邊(IOa)延伸，并且所述介電基底(14)的另一個分支(14b)沿著所述PWB (10)的另一邊(IOb)延伸。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的印刷配線板PWB(IO)，其中，所述印刷配線 板PWB (10)包括接地平面(22)和用于與所述接地平面(22)且與所述天線組件(12)的所 述接地點(16a、16b)相連接的多個接地焊盤(24a、24b)，由此介于每個接地焊盤(24a、24b) 和所述接地平面(22)之間的連接(26a、26b)包括不同的電容耦合和/或電感耦合，即，不 同的LC負載，以使得所述天線組件(12)的每個天線圖案在所述天線組件(12)處于使用狀 態(tài)時能夠發(fā)送和/或接收不同頻帶內(nèi)的信號。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15中任一項所述的印刷配線板PWB(IO)，其中，所述天線組件 (12)與所述PWB (10) —體形成。
17.一種裝置(28)，如便攜式電子裝置，其中，該裝置包括根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一 項所述的天線組件(12)或根據(jù)權(quán)利要求12至16中任一項所述的印刷配線板(10)。
全文摘要
一種天線組件(12)，該天線組件(12)包括相對介電常數(shù)(εr)大于1的介電基底(14)。該介電基底(14)包括第一分支(14a)，該第一分支包括第一天線圖案和用于將第一天線圖案連接至第一接地部(18a)的第一接地點(16a)。介電基底(14)還包括第二分支(14b)，該第二分支包括第二天線圖案和用于將第二天線圖案連接至第二接地部(18b)的第二接地點(16b)。由此，每個天線圖案被設置為在所述天線組件(12)處于使用狀態(tài)時發(fā)送和/或接收預定頻帶內(nèi)的信號。
文檔編號H01Q21/28GK102007642SQ200880128679
公開日2011年4月6日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
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