專利名稱：天線裝置、印刷電路板、便攜式電子設(shè)備和變換工具包的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天線裝置、印刷電路板、包括這樣的天線裝置或印刷電路板的諸如移動電話的便攜式電子設(shè)備、和天線裝置變換工具包。
背景技術(shù)：
天線是被設(shè)計為發(fā)送和/或接收無線電、電視、微波、電話和雷達(dá)信號的轉(zhuǎn)換器， 即，天線將特定頻率的電流變換為電磁波并且將電磁波變換為特定頻率的電流。在物理上， 天線是一個或更多個電導(dǎo)體的裝置，該裝置設(shè)置為響應(yīng)于所施加的交流電壓和關(guān)聯(lián)的交流電流來生成輻射電磁場，或者該裝置可以放置在電磁場中，使得該電磁場將在天線中感應(yīng)出交流電流以及在其端子之間的電壓。諸如移動電話的便攜式電子設(shè)備通常包括天線，天線通過粘接或焊接而連接到在印刷電路板上的導(dǎo)電軌跡或觸點。這樣的電子設(shè)備的制造商處于降低設(shè)備的物理尺寸、重量和成本并且提高電子設(shè)備的電氣特性的持續(xù)壓力之下。該低成本的要求指示電子設(shè)備及其天線應(yīng)該制造和組裝簡單而廉價，并且應(yīng)該占據(jù)盡可能小的空間。制造商還希望提供具有這樣的天線的電子設(shè)備，該天線能夠使用諸如GSM(全球移動通信系統(tǒng))、UMTS(通用移動通信系統(tǒng))的不同的無線通信標(biāo)準(zhǔn)以及700-960MHZ和 1. 7-2. 7GHz的頻率而同時發(fā)送和/或接收信號(即，雙頻帶或多頻帶天線)。因此天線常常設(shè)置有調(diào)諧單元，調(diào)諧單元將具有固定阻抗的收發(fā)器匹配到未知的、復(fù)雜的負(fù)載(饋線和天線)阻抗，或相反不進(jìn)行匹配，使得天線可以用于接收和/或發(fā)送寬廣范圍的頻率。但是，天線的阻抗會受到其它因素的影響，諸如包含天線的電子設(shè)備是如何被抓握的(所謂的“頭和手效應(yīng)”)。當(dāng)用戶保持他們的頭和手靠近天線輻射體時，天線即失調(diào)， 引起在預(yù)期的工作頻率處的失配。如果諸如揚(yáng)聲器的大的金屬組件放置在天線附近，則這也可以使天線的性能劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于雙頻帶或多頻帶應(yīng)用的改進(jìn)的天線。通過天線裝置來實現(xiàn)該目的，該天線裝置包括具有公共饋送點的第一天線分支和第二天線分支。第一天線分支包括第一導(dǎo)電部、第二導(dǎo)電部、以及在第一和第二導(dǎo)電部之間的第一間隙。第一導(dǎo)電部從所述饋送點延伸到第一間隙的第一側(cè)，并且第二導(dǎo)電部從第一間隙的第二側(cè)延伸到第一天線分支的末端。多個感應(yīng)器元件跨越第一間隙并聯(lián)地連接。 選擇感應(yīng)器元件的感應(yīng)系數(shù)，使得天線裝置的諧振頻率對應(yīng)于其操作頻率或者為了尺寸減小、濾波和匹配、以及提高天線效率的目的。因此可以將感應(yīng)器元件設(shè)置為產(chǎn)生具有良好帶寬的多個諧振。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的天線裝置顯著地提高了天線性能，S卩，天線效率和帶寬、總輻射功率(TRP =Total Radiated Power)禾口總?cè)蛎舾卸?TIS =Total Isotropic Sensitivity)。 因為天線裝置可以設(shè)置在便攜式電子設(shè)備的底部(也可以是頂部)，因而該天線裝置是緊湊設(shè)計的并且減輕了頭和手效應(yīng)，即使諸如揚(yáng)聲器的金屬組件(RF損耗材料)放置在天線裝置的附近也是如此。此外，這樣的天線裝置不需要匹配或切換電路，這導(dǎo)致制造成本、時間和復(fù)雜性的降低。盡管如此，也可以具有匹配或切換電路。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，第二天線分支包括第一導(dǎo)電部、第二導(dǎo)電部、以及在第一和第二導(dǎo)電部之間的第二間隙，由此，多個感應(yīng)器元件跨越第二間隙并聯(lián)地連接。應(yīng)該注意的是，第二天線分支不必一定包括間隙和跨越間隙并聯(lián)地連接的多個感應(yīng)器元件。如果天線饋電位于支持它的基板的角落，可以去除第二天線分支。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，第一天線分支比第二天線分支長，或者具有與第二天線分支大致相同的長度。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，第一天線分支的第二導(dǎo)電部包括多個導(dǎo)電路徑，這些導(dǎo)電路徑可選地具有不同長度。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，第一天線分支的第二導(dǎo)電部至少部分地包括曲折的導(dǎo)電路徑，諸如線形的彎曲圖案或螺旋形導(dǎo)電路徑，即，第二導(dǎo)電部可以包括多個不同的部分， 并且其任何部分可以被設(shè)置為增加支持它的基板的每單位長度的導(dǎo)電部的長度。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，天線裝置包括接地點和連接到接地點的寄生輻射體分支。寄生輻射體分支增強(qiáng)低頻帶信號和高頻帶信號的接收。這樣，天線裝置將具有比常規(guī)天線更寬的帶寬和更好的接收能力。寄生輻射體分支直接連接到接地點，使得天線裝置能夠保持相對小的尺寸并適合于在便攜式設(shè)備中使用。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，天線裝置包括接地點以及在接地點與第一天線分支上的用于匹配目的某處之間的導(dǎo)電路徑。這樣的導(dǎo)電路徑可以用于同時產(chǎn)生低頻帶諧振或高頻帶諧振。應(yīng)該指出，“接地點”不必一定是點，而甚至可以是包含天線裝置的電子設(shè)備的組件的表面或至少一部分。應(yīng)該注意的是，根據(jù)本發(fā)明的天線裝置可以包括一個或更多個接地點。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，感應(yīng)器元件是具有至少一個線圈的線繞元件或芯片電感 (chip inductor)或任何其它種類的感應(yīng)器、或者是可以存儲由穿過它的電流產(chǎn)生的磁場能量的任何其它無源電氣組件。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，將天線裝置設(shè)置為發(fā)送并且/或者接收在下面的頻率范圍中的一個、更多個、或全部的頻率700-800MHz、8M-894MHz、880-960MHz、1710-1850MHz、 1820-1990MHz、1920_1990MHz、1920-2170MHz、2500_2700MHz。應(yīng)該注意的是，多個感應(yīng)器元件可以作為天線裝置的整體部件或作為工具包的一部分而進(jìn)行銷售，該工具包可以用于變換天線裝置以適合于雙頻帶或多頻帶應(yīng)用或更多的雙頻帶或多頻帶應(yīng)用。例如，包括至少一個導(dǎo)電部和并聯(lián)連接的多個感應(yīng)器元件的變換工具包可以賣給用戶以使現(xiàn)有的天線裝置能夠進(jìn)行變換，使得包含天線裝置的電子設(shè)備能夠接收并且/或者發(fā)送一個或更多個不同的頻率的信號。這樣的工具包例如可以印刷在諸如 SIM卡的基板上，當(dāng)其用戶旅行外出到例如具有不同的無線通信標(biāo)準(zhǔn)的國家時，該SIM卡可以可去除地連接到移動電話。另選地，這樣的工具包可以永久地連接到天線裝置。本發(fā)明還涉及包括根據(jù)本發(fā)明任何實施方式的天線裝置的印刷電路板。本發(fā)明還涉及包括根據(jù)本發(fā)明任何實施方式的天線裝置或印刷電路板的便攜式電子設(shè)備。便攜式電子設(shè)備可以是諸如移動電話的移動通信設(shè)備，其中，當(dāng)使用移動通信設(shè)備時，優(yōu)選地將天線裝置設(shè)置在移動通信設(shè)備的底部，以最優(yōu)化包括天線效率、TRP、 TIS、和比吸收率(SAR :Specific Absorption Rate)、助聽器兼容(HAC :Hearing Aids Compatibility)的講話位置性能，并必然地降低手效應(yīng)。但是，也可以在移動通信設(shè)備的頂
部設(shè)置天線裝置。


下面將參照附圖通過非限制示例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，在附圖中圖Ia和圖Ib示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的兩個天線組件，圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施方式的天線組件的第一天線分支，圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的印刷電路板，圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的便攜式電子設(shè)備，和圖5示出了針對根據(jù)本發(fā)明的天線組件的優(yōu)化的匹配拓?fù)?。?yīng)該指出，這些圖不是按照比例繪制的，并且為了清楚夸大了特定特征的尺寸。
具體實施例方式圖Ia示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的天線裝置10。天線裝置10包括針對低頻帶和高頻帶二者的較長的第一天線分支12、以及針對高頻帶和/或低頻帶的較短的第二天線分支14，它們具有單個的公共饋送點16，公共饋送點16被設(shè)置為向第一天線分支12和第二天線分支14的一端饋送電流。第一天線分支12包括第一導(dǎo)電部12a、第二導(dǎo)電部12b、 以及在第一和第二導(dǎo)電部12a、12b之間的第一間隙18，多個感應(yīng)器元件20跨越第一間隙 18并聯(lián)地連接，以連接第一天線分支12的第一和第二導(dǎo)電部12a、12b。這些感應(yīng)器元件20 例如可以充當(dāng)?shù)屯V波器，并由此防止高頻信號越過第一間隙18。這些感應(yīng)器元件可以是具有至少一個線圈的線繞元件或芯片電感或任何其它類型的感應(yīng)器，它們直接蝕刻在支撐天線裝置10的印刷電路板或基板上。第一天線分支12 和第二天線分支14可以包括導(dǎo)電膜，該導(dǎo)電膜布置在包括電介質(zhì)材料的基板或印刷電路板上。在所例示的示例中僅示出兩個感應(yīng)器元件20，但是根據(jù)本發(fā)明的天線裝置10可以包括任何數(shù)量的跨越第一間隙18連接的感應(yīng)器元件20。所附的權(quán)利要求列舉了多個感應(yīng)器元件，因為已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個感應(yīng)器元件按照跨越間隙連接的單個感應(yīng)器元件所不能提供的方式充分提高了天線裝置的性能。在所例示的實施方式中的第二天線分支14包括第一導(dǎo)電部14a、第二導(dǎo)電部14b、 以及在第一和第二導(dǎo)電部14a、14b之間的第二間隙22，多個感應(yīng)器元件20跨越第二間隙 22并聯(lián)地連接。應(yīng)該指出，第二天線分支不需一定包括間隙和跨越間隙并聯(lián)地連接的多個感應(yīng)器元件。此外，第二天線分支可以在任何適當(dāng)?shù)姆较蛏涎由?，并且不必按照在圖Ia和圖Ib中示出的方式。如果天線饋電位于支持它的基板的角落，可以去除第二天線分支。天線裝置10還包括諸如在支撐天線裝置10的基板的表面上布置的導(dǎo)體膜的接地點或平面24、以及連接到接地點M的寄生輻射體分支26。導(dǎo)電路徑觀也連接在接地點M 和第一天線分支12之間。應(yīng)該指出，天線裝置可以包括附加的寄生分支，該寄生分支可以接地、連接到饋電或充當(dāng)?shù)谌炀€分支。附加的寄生分支的長度將取決于希望改善的諧振頻率，并且它的存在提供了另外的參數(shù)以更好地控制匹配。這樣的天線裝置可以與優(yōu)化的LC匹配拓?fù)浣M合以實現(xiàn)七頻帶匹配天線。這樣的天線裝置即可以設(shè)置為在具有以下頻率的多達(dá)7個的頻帶中發(fā)送并且/或者接收頻率700-800MHz、824-894MHz、880-960MHz、1710-1850MHz、1820-1990MHz、1920-1990MHz、 1920-2170MHz、2500-2700MHz。天線裝置是緊湊的，因為在接地面M和第一天線分支12的端部之間的距離可以設(shè)置為很小。諸如在天線裝置下面的金屬板或PCB的組件可以用作接地面，并且這樣的天線裝置因而可以被包括在薄并且緊湊或小型化的電子設(shè)備(諸如移動電話)中。圖Ib示出在圖Ia中示出的天線裝置的另選的實施方式，其中，導(dǎo)電路徑觀和寄生輻射體分支26的位置已經(jīng)互換。在圖Ia和圖Ib中示出的天線裝置僅是天線裝置結(jié)構(gòu)的示例。天線裝置例如可以具有U形結(jié)構(gòu)，第一和第二天線分支可以設(shè)置為延伸越過印刷電路板的頂/底邊緣和側(cè)邊緣，由此諸如揚(yáng)聲器或相機(jī)的組件可以放置在U形天線裝置結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。天線分支12、14的第一和/或第二導(dǎo)電部不必一定是直線導(dǎo)體。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的天線裝置10的第一天線分支12的不同的實施方式。第一天線分支12的第二導(dǎo)電部12b可以至少部分地包括曲折的導(dǎo)電路徑30，諸如在圖加至圖2c中示出的線形的彎曲圖案或鋸齒形圖案，以增加第二導(dǎo)電部12b在支持它的基板的每單位長度上的長度。另選地或另外地，第一天線分支12的第二導(dǎo)電部12b可以包括如圖2d所示的多個導(dǎo)電路徑32， 它們可以是不同的長度或相同的長度，并且可以是任何形狀，諸如線形或曲折的。此外，第一天線分支12的第二導(dǎo)電部12b可以至少部分地包括如圖2e所示的螺旋形導(dǎo)電路徑34。 圖2f示出了第一天線分支12，其第二導(dǎo)電部12b包括多個導(dǎo)電路徑32，其中，感應(yīng)器元件 20跨越在示出的實施方式中的第一導(dǎo)電部1 和第二導(dǎo)電部的兩個導(dǎo)電路徑32之間的間隙并聯(lián)地連接。應(yīng)該注意的是，第一天線分支的第一導(dǎo)電部1 可以是任何形狀，例如它可以至少部分地包括曲折的導(dǎo)電路徑。圖3示出了如何可以將根據(jù)本發(fā)明的實施方式的天線裝置10設(shè)置在印刷電路板 36上。第一天線臂14從饋送點16沿印刷電路板36的頂表面、印刷電路板36的第一側(cè)表面并接著印刷電路板36的第二側(cè)表面延伸。第二天線臂從饋送點16沿印刷電路板36的頂表面和側(cè)表面延伸。所例示的天線裝置還包括連接到天線裝置的接地點M的寄生輻射體分支26。天線裝置可以位于揚(yáng)聲器38的附近。應(yīng)該注意的是，天線分支12、14或其一部分12a、12b、14a、14b根本不必一定折疊或彎曲，或者不必如圖3所示地折疊或彎曲。圖4示出了便攜式電子設(shè)備40、即移動電話，它包括內(nèi)置的根據(jù)本發(fā)明的實施方式的天線裝置10或印刷電路板36。天線裝置10設(shè)置在移動電話40的底部40b，使得在當(dāng)使用移動電話時天線裝置10的性能不受到由于頭效應(yīng)導(dǎo)致的不利影響。圖5示出了針對根據(jù)本發(fā)明的天線組件10的優(yōu)化的匹配拓?fù)?。如圖5所示，多個感應(yīng)器和/或電容器組件42可以連接在天線裝置10、天線裝置的公共饋送點和兩個接地 M之間。高頻底盤(chassis)模式激勵網(wǎng)絡(luò)44可以用于激勵高頻底盤模式，并且低頻底盤模式激勵網(wǎng)絡(luò)46可以用于激勵低頻底盤模式。因此可以按照緊湊的方式在天線裝置10的諧振頻率之下和之上產(chǎn)生額外的模式。
在權(quán)利要求的范圍內(nèi)的本發(fā)明的進(jìn)一步修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的<
權(quán)利要求
1.一種天線裝置(10)，所述天線裝置包括具有公共饋送點(16)的第一天線分支(12) 和第二天線分支(14)，其中，所述第一天線分支(1 包括第一導(dǎo)電部(1 )、第二導(dǎo)電部 (12b)、以及在所述第一和第二導(dǎo)電部(lh、12b)之間的第一間隙(18)，多個感應(yīng)器元件 (20)跨越所述第一間隙(18)并聯(lián)地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線裝置(10)，其中，所述第二天線分支(14)包括第一導(dǎo)電部(Ha)、第二導(dǎo)電部(14b)、以及在所述第一和第二導(dǎo)電部(14a、14b)之間的第二間隙 (22)，多個感應(yīng)器元件00)跨越所述第二間隙0 并聯(lián)地連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的天線裝置(10)，其中，所述第一天線分支(12)比所述第二天線分支(14)長，或者具有與所述第二天線分支(14)大致相同的長度。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述第一天線分支(12) 的所述第二導(dǎo)電部(12b)包括多個導(dǎo)電路徑(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的天線裝置(10)，其中，所述多個導(dǎo)電路徑(3 具有不同的長度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述第一天線分支(12) 的所述第二導(dǎo)電部(12b)至少部分地包括曲折的導(dǎo)電路徑(30)，諸如線形的彎曲圖案。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述第一天線分支(12) 的所述第二導(dǎo)電部(12b)至少部分地包括螺旋形導(dǎo)電路徑(34)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述天線裝置(10)包括接地點04)和連接到所述接地點04)的寄生輻射體分支06)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述天線裝置(10)包括接地點04)以及連接在所述接地點04)和所述第一天線分支(1 之間的導(dǎo)電路徑08)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述感應(yīng)器元件OO) 是具有至少一個線圈的線繞元件或芯片電感或任何其它種類的感應(yīng)器。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)，其中，所述天線裝置 (10)被設(shè)置為發(fā)送并且/或者接收在以下頻率范圍中的一個、更多個、或全部的頻率 700-800MHz、824-894MHz、880-960MHz、m0-1850MHz、1820-1990MHz、1920-1990MHz、 1920-2170MHz、2500-2700MHz。
12.—種印刷電路板(36)，其中，所述印刷電路板包括根據(jù)上述權(quán)利要求中任何一項所述的天線裝置(10)。
13.一種便攜式電子設(shè)備(40)，其中，所述便攜式電子設(shè)備包括根據(jù)權(quán)利要求1-11中任何一項所述的天線裝置(10)或根據(jù)權(quán)利要求12所述的印刷電路板(36)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的便攜式電子設(shè)備(40)，其中，所述便攜式電子設(shè)備是移動通信設(shè)備，諸如移動電話。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的便攜式電子設(shè)備(40)，其中，當(dāng)使用時，所述天線裝置(10) 設(shè)置在所述移動通信設(shè)備的底部(40b)處。
16.一種用于變換天線裝置(10)以適合于雙頻帶或多頻帶應(yīng)用或更多的雙頻帶或多頻帶應(yīng)用的工具包，其中，所述工具包包括導(dǎo)電部(12b、14b)和并聯(lián)連接的多個感應(yīng)器元件(20)，其中，將所述感應(yīng)器元件00)設(shè)置為連接到天線裝置(10)的天線分支(12、14)的導(dǎo)電部(12a、14b)。
全文摘要
一種包括具有公共饋送點(16)的第一天線分支(12)和第二天線分支(14)的天線裝置(10)。第一天線分支(12)包括第一導(dǎo)電部(12a)、第二導(dǎo)電部(12b)、以及在所述第一和第二導(dǎo)電部(12a、12b)之間的第一間隙(18)，多個感應(yīng)器元件(20)跨越所述第一間隙(18)并聯(lián)地連接。
文檔編號H01Q5/00GK102318138SQ200980156740
公開日2012年1月11日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者勇柴金, 應(yīng)志農(nóng) 申請人:索尼愛立信移動通訊有限公司