專利名稱：天線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線裝置，更具體地，涉及一種用于在移動(dòng)通信中的無線設(shè)備里
使用的單頻帶內(nèi)置天線裝置。
背景技術(shù)：
裝配至便攜式終端上的傳統(tǒng)天線被分為第一類天線，其被裝配到便攜式終端的 外部；第二類天線，其被裝配于便攜式終端內(nèi)的印刷布線板(PWB)上；以及第三類天線，其 被裝配到便攜式終端內(nèi)PWB的縱向部分的上部。 第一類天線的示例是在日本專利特許公開No. 2004-56559中公開的雙頻帶天線。 第一類天線裝配到終端的外部，具有容易調(diào)整的高性能電特性。第二類天線的示例是公開 在日本專利特許公開No. 2008-118273中的多頻帶自適應(yīng)天線裝置。第二類天線可以被有 利地嵌入在終端中。第三類天線可以有利地制作得比第二類天線小。 圖2A至圖2E示意地示出了第一至第三類天線。圖2A至圖2B示出了第一類的示 例，圖2C示出了第二類的示例，圖2D和圖2E示出了第三類的示例。
三種類型的天線具有上面討論的優(yōu)點(diǎn)，但具有下列的問題。 第一類天線在終端外部需要大的裝配容積。近年來趨于將終端制作得更小，因此， 這種類型由于其設(shè)計(jì)上的限制而難以使用。裝配在PWB上的第二類天線具有大尺寸，引起 實(shí)現(xiàn)小尺寸天線中的問題。因此，第二類天線不能被用于小尺寸天線。第三類天線具有由 于當(dāng)其被制作得較小時(shí)產(chǎn)生的低阻抗或者電容耦合的增加而惡化的電特性。

發(fā)明內(nèi)容
為了處理以上討論的現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，主要目標(biāo)是提供一種用于便攜式終端 的可被制造為小尺寸且實(shí)現(xiàn)優(yōu)良電性能的內(nèi)置天線裝置。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于便攜式終端的內(nèi)置天線裝置，該內(nèi)置天 線裝置包括接地板，包括饋電點(diǎn)(feed point);以及天線單元，設(shè)置為鄰近接地板的一端 并包括倒L形天線元件，其一端連接到饋電點(diǎn)且其相對(duì)端包括螺旋形狀，磁片(magnetic piece)加載在天線元件的電流分布高的部分，電介質(zhì)片(dielectric piece)加載在天線 元件的電流分布低的部分。因此，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置能夠?qū)崿F(xiàn)小尺寸和優(yōu)良的電性能。
在天線裝置中，天線元件的螺旋形狀由天線元件在電介質(zhì)片表面上的相對(duì)端形 成。此外，在天線裝置中，天線元件的倒L形的長(zhǎng)邊平行于接地板的一端，并通過改變天線 元件的倒L形的長(zhǎng)邊與接地板的端部之間的距離來調(diào)節(jié)阻抗。結(jié)果，本發(fā)明的天線裝置能 夠?qū)崿F(xiàn)期望的特性。 在開始下面的對(duì)具體實(shí)施方式
的描述之前，闡明貫穿本專利文件使用的某些詞和 詞組的定義會(huì)是有益的術(shù)語"包括"和"包含"以及它們的派生詞，表示沒有限制的包括； 術(shù)語"或者"是包括界限的，表示和/或；詞組"相聯(lián)系于"和"與之相聯(lián)系"以及它們的派 生詞，可以表示包括、被包括在內(nèi)、與…互相連接、包含、被包含在內(nèi)、連接到或與…連接、耦
3接到或與…耦接、與…可通信、與…協(xié)作、交織、并列、緊鄰于、接合到或與…接合、具有、具 有…特性等；術(shù)語"控制器"表示控制至少一個(gè)操作的任何設(shè)備、系統(tǒng)或者其一部分，這種設(shè) 備可以以硬件、固件或軟件，或這些中至少兩個(gè)的某些組合來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)注意，不論是在本 地還是遠(yuǎn)程地，與任何特定控制器的相關(guān)的功能可以是集中的或分布的。所提供的對(duì)某些 詞和詞組的定義貫穿于本專利文件，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在很多場(chǎng)合，如果不是多數(shù) 的場(chǎng)合，這種定義適用于如此限定的詞和詞組的先前的以及將來的使用。


為了更完整地理解本公開及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照以下結(jié)合附圖的描述，附圖中相同 的附圖標(biāo)記表示相同的部件 圖1A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置的整體視圖； 圖1B是圖1A的天線部分的放大圖； 圖2A至圖2E示出了傳統(tǒng)的天線； 圖3A示出了使用電性能仿真的倒L形天線裝置； 圖3B是圖3A的天線部分的放大圖； 圖4示出了圖3A的倒L形天線裝置的仿真結(jié)果； 圖5A示出了使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電性能仿真的倒F形天線裝置； 圖5B是圖5A的天線部分的放大圖； 圖6示出了圖5A的倒F形天線裝置的仿真結(jié)果； 圖7A示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)磁片/電介質(zhì)片加載在天線元件的末端時(shí)，使用
電性能仿真的倒L形天線裝置； 圖7B是圖7A的天線部分的放大圖； 圖8示出了圖7A的倒L形天線裝置的仿真結(jié)果； 圖9A示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)磁片/電介質(zhì)片加載在天線元件的源部分時(shí)，
使用電性能仿真的倒L形天線裝置； 圖9B是圖9A的天線部分的放大圖； 圖10示出了圖9A的倒L形天線裝置的仿真結(jié)果； 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的倒L形天線裝置的天線元件中的電流分布；
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的天線元件中的電流分布；以及
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置的電性能。
具體實(shí)施例方式
用于描述本專利文件中本公開的原理的下面討論的圖1A至圖13和各種實(shí)施例，
只是為了舉例說明且不應(yīng)當(dāng)以任何方式解釋為限制本公開的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，本公開的原理可以在任何合適配置的無線通信終端中實(shí)施。 圖1A和圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天線裝置。圖1A示出整個(gè)天線裝置，圖 1B示出天線裝置的放大部分。在天線裝置10中，為了使天線裝置IO尺寸小，平面螺旋形狀 形成在倒L形狀天線元件20的末端，其形成在磁片40和電介質(zhì)片50的表面上。饋電點(diǎn)被 安裝和設(shè)置在接地板30的相對(duì)短的端部。此處，磁片40設(shè)置為鄰近天線元件20的源，也就是鄰近饋電點(diǎn)。電介質(zhì)片50位于天線元件20的末端。 在圖1的實(shí)施例中，接地板30的尺寸為長(zhǎng)100mm、寬45mm。接地板30的尺寸對(duì)應(yīng) 于一般便攜式終端的PWB的尺寸。包括天線元件20、磁片40和電介質(zhì)片50的天線單元(這 里，天線元件20、磁片40和電介質(zhì)片50將被稱作天線單元)的安裝尺寸為距接地板30的 一端10mm。這種結(jié)構(gòu)防止其中嵌入天線單元和接地板30的便攜式終端在尺寸上較大。例 如，天線元件20的寬度被形成lmm的尺寸。 接地板30和天線元件20的線性拉長(zhǎng)部分之間的距離與天線阻抗的調(diào)整相關(guān)，并 可以被任意地設(shè)計(jì)。天線元件20的末端的螺旋齒(helical tooth)的間距和數(shù)量與諧振頻 率相關(guān)，并可以被任意地設(shè)計(jì)。磁片40可以由鐵氧體形成，電介質(zhì)片50可以由陶瓷形成。 磁片40和電介質(zhì)片50將在下面描述。 在包括上述結(jié)構(gòu)的天線裝置10的設(shè)計(jì)中，已經(jīng)關(guān)于電壓駐波比(VSWR)和阻抗討 論了傳統(tǒng)第三類天線裝置的電性能。也就是，當(dāng)?shù)筁形平面天線204如圖3A和3B所示安 裝在接地板30 (其尺寸為100mm乘45mm)相對(duì)短的端部以及當(dāng)?shù)笷形平面天線205如圖5A 和5B所示地裝配時(shí)，VSWR和阻抗被仿真。圖3A和圖5A示出了整個(gè)天線裝置，圖3B和圖 5B示出了天線單元的放大圖。 這里，天線元件204和205的圖案通過折疊天線元件204和205的末端而形成在 電介質(zhì)樹脂(例如，丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS))的表面上，其尺寸形成為100mm 乘45mm乘2mm。 ABS具有3. 5的相對(duì)介電常數(shù)(e r)。 圖4示出了圖3的倒L形平面天線204的仿真結(jié)果。從結(jié)果可以看出，小尺寸且 低剖面(low-profiled)的天線的阻抗和VSWR由于輻射電阻的降低而惡化。在設(shè)計(jì)的頻段 中VSWR的值大約小于5. 5并且不能超過該值。 圖6示出了圖5的倒F形平面天線的仿真結(jié)果。從結(jié)果可以看出，好的VSWR值可
以在中心頻率附近得到，但天線具有窄的帶寬。通常，倒F形天線具有比倒L形天線窄的帶
寬，但是在仿真結(jié)果中隨著Q值由于其小尺寸而增大，倒F形天線具有更窄的帶寬。 這樣，當(dāng)天線裝置采用傳統(tǒng)的倒L形天線或倒F形天線而制造為小尺寸時(shí)，會(huì)發(fā)生
電性能惡化的問題。 然而，為了使天線裝置較小，存在既研究它的形狀又通過加載材料而有效縮短波 長(zhǎng)的需求。盡管上述倒L形天線設(shè)計(jì)成使采用接地板的天線的長(zhǎng)度(L)為約入/4，但是當(dāng) 考慮由于加載了磁體和電介質(zhì)體而引起的相對(duì)磁導(dǎo)率(P r)和相對(duì)介電常數(shù)(e r)的波長(zhǎng) 縮短效應(yīng)來構(gòu)造天線裝置時(shí)，天線元件的長(zhǎng)度(L)的關(guān)系式可以表示為公式1 : 如果相對(duì)磁導(dǎo)率(yr)和相對(duì)介電常數(shù)"r)的值變大，則可以得到強(qiáng)波長(zhǎng)縮短 效應(yīng)。同時(shí)，如以上討論的，小尺寸的天線裝置伴隨著電性能的惡化。為了檢驗(yàn)磁片和電介 質(zhì)片的材料載入，如圖7A和圖7B以及圖9A和圖9B所示，磁片40或電介質(zhì)片50設(shè)置在倒 L形天線裝置的天線元件204的末端或饋電點(diǎn)附近以仿真VSWR和阻抗。
圖7A和圖9A示出了整個(gè)天線裝置，圖7B和圖9B示出了放大的被虛線包圍的天 線單元。在這個(gè)仿真中，磁片40和電介質(zhì)片50的尺寸為15mm乘10mm乘2mm(0. 3cc)并且 材料常數(shù)如下 相對(duì)磁導(dǎo)率(ii r) = l，相對(duì)介電常數(shù)(e r) = 1至80之內(nèi)可變[OO44]相對(duì)介電常數(shù)(e r) = 1 ，相對(duì)磁導(dǎo)率(ii r)變化。 圖8示出當(dāng)磁片40或電介質(zhì)片50如圖7A和圖7B所示設(shè)置在天線元件204的末 端時(shí)得到的仿真結(jié)果。在圖8中，如果相對(duì)磁導(dǎo)率(yr)固定在"l"而相對(duì)介電常數(shù)"r) 變化，則當(dāng)相對(duì)介電常數(shù)"r)設(shè)定得較高時(shí)，頻率的波形快速地變低。也就是，波長(zhǎng)縮短 效應(yīng)由于相對(duì)介電常數(shù)(e r)而變強(qiáng)。 同時(shí)，圖10是當(dāng)磁片40或電介質(zhì)片50如圖7A和圖7B所示設(shè)置在天線元件204 的末端時(shí)得到的仿真結(jié)果。在圖10中，如果相對(duì)介電常數(shù)(e r)固定在"l"而相對(duì)磁導(dǎo)率 (yr)變化，則當(dāng)相對(duì)磁導(dǎo)率(yr)設(shè)定得較高時(shí)，頻率的波形變低。也就是，波長(zhǎng)縮短效 應(yīng)由于相對(duì)磁導(dǎo)率(yr)而進(jìn)一步變強(qiáng)。也就是，盡管較低的變化速率，使阻抗惡化并改變 VSWR或帶寬是困難的。 為了檢驗(yàn)它們的工作原理，進(jìn)行相同類型的倒L形天線裝置的天線元件表面上的 電流分布的仿真分析。結(jié)果在圖ll中示出。密的部分指示電流的低分布而淺的部分指示 電流的高分布。也就是，可以看出，電流分布在天線元件204a的末端處低，而在饋電點(diǎn)附近 的源部分處高。圖8和圖IO的仿真結(jié)果表明，在電流分布低(即，電場(chǎng)高)的部分加載電 介質(zhì)體是有效的，而在電流分布高的部分加載磁體是有效的。 接著，如圖12所示，進(jìn)行從圖11的倒L形天線修改的天線元件204b的仿真分析。 為了制造小尺寸且低剖面的倒L形天線，天線元件204b的末端包括螺旋形并且電感組件添 加到該末端。在天線元件204b中，末端的電流分布低而在饋電點(diǎn)附近的源部分的電流分布高。 基于以上討論的結(jié)果，在本發(fā)明的天線裝置10中，在圖1A和圖1B中示出，天線元 件20的末端包括形成在陶瓷片50的表面上的平面螺旋形狀以及形成在鐵氧體片40的表 面上且在饋電點(diǎn)附近的源部分。 這里，鐵氧體片40的尺寸為8mm乘5mm乘2mm(0. 08cc)并且材料特性為e r為 "13"， tan S為"O. 01"， iir為"3"，且在1GHz的頻率tanS為"O. 05"。陶瓷片50的尺寸為 5mm乘12mm乘2mm(0. 12cc)并且材料特性為e r為"60"且在lGHz的頻率tan S為"O. 06"。 但是，材料特性和元件尺寸可以根據(jù)天線的頻率和帶寬來設(shè)計(jì)。 圖13示出了通過將天線裝置10的VSWR性能添加到圖4和圖6的倒L形天線裝 置和倒F形天線的VSWR性能而獲得的值?？梢詮膱D13看出，與倒L形天線相比，根據(jù)本發(fā) 明的天線裝置的VSWR值增加了三。此外，對(duì)于其中VSWR值小于"3"的頻率帶寬，與倒F形 天線裝置相比，可以獲得百分之十五(15%)的改進(jìn)。 到現(xiàn)在為止，已經(jīng)描述本發(fā)明的實(shí)施例。盡管天線被用于便攜式終端中且最優(yōu)值 在800MHz獲得，但這是示范性的，本發(fā)明可以另外不同地實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)本發(fā)明，用于便攜式終端的小尺寸且低剖面的內(nèi)置天線具有滿足GSM 850/950頻段(824至960MHz)的優(yōu)良性能。 盡管已經(jīng)通過示范性實(shí)施例描述了本公開，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以有各種變化和 修改。本公開旨在涵蓋這些變化和修改，只要它們落在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于便攜式終端的內(nèi)置天線裝置，該天線裝置包括接地板，包括饋電點(diǎn)；以及天線單元，設(shè)置為鄰近所述接地板的一端，并包括倒L形天線元件，其中所述天線元件的第一端耦接到所述饋電點(diǎn)，所述天線元件的第二端包括螺旋形狀，并且其中磁片被加載在所述第一端，電介質(zhì)片被加載在所述第二端。
2. 如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述天線元件的螺旋形狀通過所述天線元件在 所述電介質(zhì)片的表面上的第二端形成。
3. 如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述天線元件的倒L形的長(zhǎng)邊平行于所述接地 板的一端。
4. 如權(quán)利要求3所述的天線裝置，其中通過改變所述天線元件的倒L形的長(zhǎng)邊與所述 接地板的該端之間的距離來調(diào)節(jié)阻抗。
5. 如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述第一端包括所述天線元件的電流分布高的 部分，所述第二端包括所述天線元件的電流分布低的部分。
6. 如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述磁片的尺寸為8mmX5mmX2mm。
7. 如權(quán)利要求1所述的天線裝置，其中所述電介質(zhì)片的尺寸為5mmX12mmX2mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種天線裝置。便攜式終端包括具有優(yōu)良電性能的小尺寸內(nèi)置天線裝置。該內(nèi)置天線裝置包括接地板和天線單元。接地板包括饋電點(diǎn)。天線單元設(shè)置為鄰近接地板的一端。天線單元包括倒L形天線元件。該L形天線元件的一端接連到饋電點(diǎn)，該L形天線的相對(duì)端具有螺旋形狀。磁片被加載在該L形天線元件的電流分布高的部分，電介質(zhì)片被加載在該L形天線元件的電流分布低的部分。
文檔編號(hào)H01Q1/48GK101789544SQ20091100006
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者丸山昭廣 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社