專利名稱：用于移動手機(jī)及其他應(yīng)用的回路天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于移動手機(jī)(handset,手持步話機(jī))及其他應(yīng)用的回路天線，特別涉及一種能在一個(gè)以上的頻帶中操作的回路天線。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代移動電話的工業(yè)設(shè)計(jì)只留下很少的印刷電路板(PCB)區(qū)域給天線，且由于細(xì)纜線電話的要求增加，天線通常必須有非常低的輪廓。同時(shí)天線預(yù)期的操作頻帶數(shù)量會增加。當(dāng)多個(gè)射頻協(xié)議用于單個(gè)移動電話平臺時(shí)，首要問題是確定是應(yīng)該使用單一寬頻帶天線還是使用多個(gè)窄頻帶天線更為適當(dāng)。設(shè)計(jì)具有單一寬頻帶天線的移動電話涉及的問題不僅在于獲得足夠的帶寬以覆蓋所有需要的頻帶，而且在于與將信號一起復(fù)用所需的電路的介入損失、成本、帶寬及尺寸相關(guān)的困難。另一方面，多個(gè)窄頻帶天線的解決方案涉及受制于天線間的耦合的問題以及在手機(jī)上為天線找出足夠的空間相關(guān)的困難。通常，這些多個(gè)天線的問題會比寬頻帶單一天線的問題更難解決。大多數(shù)移動電話一般使用單極天線或PIFA(平面倒F天線)。單極天線在沒有PCB接地面或其他導(dǎo)電表面的區(qū)域中工作最具效率。相對地，PIFA在接近導(dǎo)電表面處工作較佳。在制造單極天線及PIFA以做為寬頻帶天線上進(jìn)行了相當(dāng)大的研究努力，以便避免與多個(gè)天線相關(guān)聯(lián)的問題。增加小型電子天線的帶寬的方法之一為使用多模態(tài)(mult1-moding,多模式)。在最低的頻帶中可產(chǎn)生奇數(shù)個(gè)共振模式，這些共振模式可多樣化地被稱為“非平衡模式”、“差分模式”或“單極態(tài)”。在高頻處偶數(shù)及奇數(shù)個(gè)共振模式都可以產(chǎn)生。偶數(shù)模式可多樣化地被稱為“平衡模式”、“共用模式”或“偶極態(tài)”。回路天線為眾所周知的且之前就已應(yīng)用于移動電話中。例如，US2008/0291100披露了一種在低頻帶下輻射的單一頻帶接地回路以及在高頻帶下輻射的寄生接地單極。另一個(gè)實(shí)例為W02006/049382，其中揭露了一種對稱的回路天線結(jié)構(gòu)，已經(jīng)通過豎直堆疊回路而減少了該回路天線結(jié)構(gòu)的尺寸。通過將調(diào)諧線(stub)附接至天線的頂部連接片(patch)而在高頻帶下獲得了寬頻帶特性。此設(shè)置產(chǎn)生了在無線傳輸領(lǐng)域中有益的多模天線。將天線制成多模態(tài)也并非新的概念。一個(gè)良好設(shè)計(jì)的實(shí)例為Motorola 公司的折疊式倒置保形天線(FICA)，其在展現(xiàn)偶數(shù)及奇數(shù)共振模式的結(jié)構(gòu)中激發(fā)共 振[Di Nallo, C.and Faraone, A.:"Multiband internal antenna for mobilephones", Electronics Letters28th April2005Vol.41N0.9]。兩種模式描述為合成用于高頻帶:“差分模式”，以在FICA臂上的相反相位電流和PCB接地面上的橫向電流來表征；以及“狹縫模式(slot mode)”，其為較高階的共用模式，以FICA狹縫的強(qiáng)激發(fā)來表征。這些模式的組合可用于生產(chǎn)連續(xù)的寬輻射帶。然而，所提及的FICA結(jié)構(gòu)為PIFA的變化且Nallo及Faraone的文章并未教導(dǎo)回路天線的多模態(tài)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例采用為多模態(tài)的回路天線設(shè)計(jì)。本發(fā)明的實(shí)施例可用于移動手機(jī)，且也可用于移動調(diào)制解調(diào)器裝置，例如用于允許便攜計(jì)算機(jī)通過移動網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)通訊的USB加密器等。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種回路天線，其包括具有相對的第一及第二表面的介電基板以及形成在該基板上的導(dǎo)電跡線，其中在基板的第一表面上設(shè)置彼此相鄰的饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)，導(dǎo)電跡線沿大體相反的方向分別從饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)延伸，接著朝向介電基板的邊緣延伸，接著延伸至介電基板的第二表面并隨后沿著大體沿循在介電基板的第一表面上采取的路徑的路徑而橫穿介電基板的第二表面，之后連接至形成在介電基板的第二表面上的導(dǎo)電裝置的相應(yīng)側(cè)，所述導(dǎo)電裝置延伸至由介電基板的第二表面上的導(dǎo)電跡線形成的回路的中央部分中，其中所述導(dǎo)電裝置包括電感及電容元件。所述導(dǎo)電裝置可考慮為電性復(fù)合體(complex)，其中該電性復(fù)合體包括電感及電容元件。所述電感及電容元件可以為集總部件(例如，作為分離表面安裝的電感或電容)，但在優(yōu)選實(shí)施例中，這些電容及電感元件可形成或印刷為分布式部件，例如作為在基板的第二表面上或中的適當(dāng)成形的導(dǎo)電跡線區(qū)域。此裝置與W02006/049382中所披露的裝置不同，后者描述了在頂部表面上具有調(diào)諧線的折疊式回路天線，從而擴(kuò)大天線的高頻帶的帶寬。W02006/049382清楚說明了“調(diào)諧線為額外地連接至傳輸線的線，目的在于頻率調(diào)諧或?qū)拵匦浴薄４苏{(diào)諧線為“平行于頂部連接片連接的分路調(diào)諧線并且為長度小于λ /4’的開路調(diào)諧線”。W02006/049382中也清楚說明“當(dāng)長度(調(diào)諧線)L小于λ/4時(shí)，開路調(diào)諧線則作為電容器”。在本發(fā)明中，天線包括設(shè)置在回路中央處或附近的串聯(lián)復(fù)合體結(jié)構(gòu)，以替代在W02006/049382中描述的簡單電容分路調(diào)諧線。在集總式或分布式的情況下，本發(fā)明的實(shí)施例的導(dǎo)電裝置小于W02006/049382中描述的分路調(diào)諧線，并且使得天線整體結(jié)構(gòu)可制成地更緊湊。該結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于允許調(diào)諧高頻帶的阻抗帶寬而對低頻帶下不會有任何有害效應(yīng)。這使得高頻帶匹配更為改
盡
口 ο通過在基板的第二表面上形成的導(dǎo)電跡線以限定至少一個(gè)狹槽來在基板的第二表面上的回路的中央?yún)^(qū)域中提供電感及電容元件,例如通過使一個(gè)跡線延伸到中央?yún)^(qū)域且隨后大體平行于其他跡線延伸但不會電流式地接觸到其他跡線。應(yīng)理解，導(dǎo)電跡線形成具有兩個(gè)臂的回路，此回路開始于饋電點(diǎn)并結(jié)束于接地點(diǎn)。在朝向介電基板的邊緣延伸之前，回路的兩個(gè)臂初始時(shí)分別從饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)開始遠(yuǎn)離彼此延伸。在優(yōu)選實(shí)施例中，在初始自饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)延伸時(shí)所述臂為共線的，并且當(dāng)朝向介電基板的邊緣延伸時(shí)所述臂大體或基本上平行，然而不排除其他配置(例如，朝向介電基板的邊緣分岔或匯聚)。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中，回路的臂沿著或靠近介電基板的邊緣朝向彼此延伸。所述臂可以延伸成使得彼此靠近(例如，靠近到與饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)間的距離一樣的程度或者更加靠近)，或使得彼此不那么接近。在其他實(shí)施例中，回路的一個(gè)臂可以沿著或靠近基板的邊緣延伸，而另一個(gè)臂不是這樣。在其他實(shí)施例中，可以構(gòu)想所述臂不會朝彼此延伸。介電基板的第一表面上的導(dǎo)電跡線可以通過過孔或孔穿過介電基板而到達(dá)第二表面。另選地，導(dǎo)電跡線可以越過介電基板的邊緣從一個(gè)表面到達(dá)另一表面。應(yīng)理解，導(dǎo)電跡線在兩個(gè)位置處自基板的一側(cè)經(jīng)過而到達(dá)基板的另一側(cè)。這兩種通路都可以通過過孔或孔洞，或者可以都越過介電基板的邊緣，或者一個(gè)通路可以通過過孔或孔洞而另一通路越過邊緣。通過導(dǎo)電跡線和承載板形成的回路可以在垂直于介電基板的平面且在饋電點(diǎn)與接地點(diǎn)之間穿過而到達(dá)基板的邊緣的鏡像平面中呈對稱。此外，不管承載板如何，導(dǎo)電跡線可以關(guān)于限定在基板的第一表面與第二表面之間的鏡平面大體對稱。然而，其他實(shí)施例在這些平面中可以不是對稱的。非對稱的實(shí)施例可應(yīng)用于產(chǎn)生可改善帶寬的非平衡天線，特別是用于高頻帶。然而，此結(jié)果使得當(dāng)接地面的形狀或尺寸改變時(shí)，天線變得對與失諧的抵抗較低。有利地，導(dǎo)電跡線可以設(shè)有從大體由導(dǎo)電跡線限定的回路延伸的一條或多條支線。一條或多條支線可延伸至回路內(nèi)、或從回路延伸出、或兩者皆有。附加的支線(一條或多條)作為輻射單極且有助于頻譜中的額外共振，因此增加天線的帶寬。另選地或附加地，可以設(shè)有至少一個(gè)寄生輻射元件。該至少一個(gè)寄生輻射元件可以形成在基板的第一或第二表面上，或形成在不同基板上(例如，上面設(shè)置了天線及其基板的母板)。寄生輻射元件是可以接地(連接至接地面)或不接地的導(dǎo)電元件。通過提供寄生輻射元件，有可能增加另外的共振，該共振可以用于額外的射頻協(xié)議，例如Bluetooth (藍(lán)牙)或GPS (全球定位系統(tǒng))操作。在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的天線可以在至少四個(gè)，優(yōu)選至少五個(gè)不同的頻帶下操作。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種寄生回路天線，其包括具有相對的第一及第二表面的介電基板以及形成在該基板上的導(dǎo)電跡線，其中在基板的第一表面上設(shè)置彼此相鄰第一接地點(diǎn)及第二接地點(diǎn)，導(dǎo)電跡線分別從第一及第二接地點(diǎn)以大體相反的方向延伸，接著朝向介電基板的邊緣延伸，接著延伸至介電基板的第二表面，然后沿著大體沿循在介電基板的第一表面采取的路徑的路徑而橫穿介電基板的第二表面，之后連接至形成在介電基板的第二表面上的導(dǎo)電承載板，所述導(dǎo)電承載板延伸至在介電基板的第二表面上通過導(dǎo)電跡線形成的回路的中央部分中，并且其中，進(jìn)一步設(shè)有配置成激勵(lì)寄生回路天線的獨(dú)立直接驅(qū)動天線。獨(dú)立驅(qū)動天線可以采用較小的回路天線的形式，該較小回路的天線設(shè)置在導(dǎo)電跡線的自第一接地點(diǎn)延伸的部分附近，第二回路天線具有饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)且配置成通過與其的電感耦合而驅(qū)動寄生回路天線。驅(qū)動天線可形成在上面附置有寄生回路天線及其基板的母板上。另選地，獨(dú)立驅(qū)動天線可以采用單極天線的形式，優(yōu)選地為短單極天線，所述獨(dú)立驅(qū)動天線位于且配置成通過與其的電容耦合來驅(qū)動寄生回路天線。單極可以形成在母板的相反側(cè)上，寄生回路天線及其基板附置于該相反側(cè)。W02006/049382描述了一種傳統(tǒng)的半回路天線，其通過豎直堆疊結(jié)構(gòu)而小型化。典型地，半回路天線包括在一端被饋電而在另一端接地的導(dǎo)電元件。本發(fā)明的第二方面為輻射回路天線，其兩端都接地而因此為寄生天線。此寄生回路天線通過總體上小于寄生回路天線的獨(dú)立驅(qū)動天線激勵(lì)。此被驅(qū)動或驅(qū)動天線可以配置成以受關(guān)注的較高頻率輻射，例如WiFi頻帶之一。
承載板可以大體為矩形，或可以具有其他形狀，例如三角形的形式。承載板可以額外地設(shè)置自承載板的主要部分延伸的臂、支線或其他延伸部。承載板可以形成為位于基板的第二表面上、且整體平行于基板的導(dǎo)電板。承載板的一個(gè)邊緣在第二表面上可以沿循在第一表面上的饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)之間形成的線前進(jìn)。承載板的相對邊緣可以大體位于通過第二表面上的導(dǎo)電跡線形成的回路的中心。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種寄生回路天線，其包括具有相對的第一及第二表面的介電基板以及形成在該基板上的導(dǎo)電跡線，其中在基板的第一表面上設(shè)置彼此相鄰的第一接地點(diǎn)及第二接地點(diǎn)，導(dǎo)電跡線分別從第一及第二接地點(diǎn)沿大體相反的方向延伸，接著朝向介電基板的邊緣延伸，接著延伸至介電基板的第二表面，然后沿著大致沿循在介電基板的第一表面上采取的路徑的路徑橫穿介電基板的第二表面，之后連接至形成在介電基板的第二表面上的導(dǎo)電裝置的相應(yīng)側(cè)，所述導(dǎo)電裝置延伸至在介電基板的第二表面上通過導(dǎo)電跡線所形成的回路的中央部分中，其中所述導(dǎo)電裝置包括電感及電容元件，并且其中，進(jìn)一步設(shè)有配置成激勵(lì)寄生回路天線的獨(dú)立直接驅(qū)動天線。本發(fā)明的第三方面將第二方面的寄生激發(fā)機(jī)構(gòu)與第一方面的電性復(fù)合導(dǎo)電裝置
結(jié)合 在第四方面中(其可以與第一至第三方面中的任一個(gè)結(jié)合)，代替直接接地，回路天線經(jīng)由選自包括以下列出器件的復(fù)合負(fù)載而接地:至少一個(gè)電感器、至少一個(gè)電容器；至少一個(gè)長度的傳輸線；以及這些器件的串聯(lián)或并聯(lián)的任意組合。

此外，回路天線的接地點(diǎn)可以在若干不同的復(fù)合負(fù)載之間切換，以便使天線能夠覆蓋不同頻帶。已經(jīng)描述的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例可被配置成可以回流焊接(reflow)至主PCB的無接地面區(qū)域上的表面貼裝(SMT)器件，或者配置成在接地面上工作的升高結(jié)構(gòu)。還發(fā)現(xiàn)，移除位于高電場強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)的基板材料可以用于減少損耗。例如，中央凹口可以切入電場最強(qiáng)處的回路天線的基板材料，導(dǎo)致改善了高頻帶的性能。對于具有復(fù)合中央負(fù)載結(jié)構(gòu)的天線，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在中心線的兩側(cè)形成兩個(gè)切口是有利的。再者，效能優(yōu)點(diǎn)主要在高頻帶內(nèi)。回路天線可以設(shè)置成留下為恰當(dāng)?shù)卮┻^天線基板的一部分的切口空閑下的中央?yún)^(qū)域。此目的與其說是減少損耗，倒不如說是用來產(chǎn)生可放置微型USB連接器或類似物的容積。通常期望的是，將天線定位在與連接器相同的位置處，例如在移動手機(jī)的底部。在另一實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)短的電容或電感調(diào)諧線可附接至驅(qū)動或寄生回路天線，以改善帶寬、阻抗匹配及/或效率。在GB0912368.8和W02006/049382中已經(jīng)在先公開了使用單一分路電容調(diào)諧線的概念，然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用若干個(gè)這類調(diào)諧線作為中央復(fù)合負(fù)載的部件是特別有利的。有利地，當(dāng)所述調(diào)諧線連接至回路結(jié)構(gòu)的其他部分時(shí)，也可以使用所述調(diào)諧線，如申請?zhí)枮镚B0912368.8的本案申請人的共同待決英國專利申請案中所述的。人們發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的實(shí)施例可以與電性小型FM射頻天線結(jié)合使用，所述電性小型FM射頻天線被調(diào)諧至88-108MHZ的頻帶，且在主PCB的每一側(cè)均設(shè)置一根天線，即，一根天線位于頂部表面上且另一根直接位于其下方的天線位于底面上。使用在空間上如此接近的兩個(gè)天線通常會因?yàn)楸舜碎g的耦合而發(fā)生問題，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的回路設(shè)計(jì)以及FM天線(本身為回路類型)的特性使得它們之間存在非常好的隔離。
電性小型單極天線及PIFA的特征在于，具有本質(zhì)上為電容性的高反應(yīng)性阻抗，同樣地，在傳輸線上的短開放端調(diào)諧線也為電容性的。大部分回路天線配置具有本質(zhì)上為電感性的低反應(yīng)性阻抗，同樣地，傳輸線上的短電路調(diào)諧線為電感性的。這些對于將這兩種類型的天線匹配于50歐姆的射頻系統(tǒng)來說有困難。與單極天線及PIFA —樣，回路天線可短路而接地以便成為非平衡或單極態(tài)。在這種情況下，回路可以作為半回路并且“看到”其在接地面中的圖像。另選地，回路天線可以為完整回路，具有無需用于操作的接地面的平衡模式。本發(fā)明的實(shí)施例包括接地回路，所述接地回路以偶數(shù)模式及奇數(shù)模式驅(qū)動，以便在非常寬的頻帶下操作。將在下文對天線的操作進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。


以下參照附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中:圖1為現(xiàn)有技術(shù)的豎直堆疊的回路天線結(jié)構(gòu)的概略圖；圖2示出了本發(fā)明的具有電性復(fù)合中央負(fù)載的實(shí)施例；圖3示出了以狹槽形成的電性復(fù)合中央負(fù)載的另選實(shí)施例；圖4示出了獨(dú)立饋電回路天線通過與主回路天線的電感性耦合來激勵(lì)主回路天線的布置；圖5為示出了圖4的實(shí)施例的性能在匹配前和匹配后的曲線圖；圖6為示出了本發(fā)明的實(shí)施例如何可以通過不同負(fù)載接地的示意性電路原理圖；圖7示出了回路天線穿過介電基板的相對側(cè)豎直地壓疊、并且中央凹口或切口形成在介電基板中的布置；圖8示出了圖2的實(shí)施例的變化，其中在中央復(fù)合負(fù)載的任一側(cè)上切除或移除基板的部分；圖9及圖10示出了設(shè)置回路天線并切穿介電基板以便容納連接器的變型，所述連接器例如為微型USB連接器；圖11示出了短電容或電感調(diào)諧線附接至回路天線上的變型；圖12示出了本發(fā)明的結(jié)合有FM射頻天線的實(shí)施例；圖13為示出了圖12的實(shí)施例的回路天線及FM射頻天線之間的耦合的曲線圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了與W02006/049382中所披露的大體相似的現(xiàn)有技術(shù)回路天線的示意形式。為了清楚起見，在圖1中未示出介電基板，所述介電基板典型地為FR4PCB基板材料制成的平板。天線I包括在饋電點(diǎn)3與接地點(diǎn)4之間延伸的導(dǎo)電跡線2所形成的回路，所述饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)彼此相鄰地位于基板的第一表面(此情況下為下側(cè)面)上。導(dǎo)電跡線2分別從饋電點(diǎn)3及接地點(diǎn)4沿大體相反的方向5、6延伸,接著朝向介電基板的邊緣延伸了 7、8，然后在延伸至11、12介電基板的第二表面之前沿著介電基板的邊緣延伸9、10。然后，在連接至形成在介電基板的第二表面上的導(dǎo)電承載板13之前，導(dǎo)電跡線2沿著大體沿循在介電基板的第一表面上采取的路徑的路徑橫穿介電基板的第二表面，所述導(dǎo)電承載板延伸至通過介電基板的第二表面上的導(dǎo)電跡線2所形成的回路15的中央部分14中。
可以看出，導(dǎo)電跡線2被折疊以便覆蓋FR4基板材料的平板的上層與下層。饋電點(diǎn)3及接地點(diǎn)4位于下表面上，并且如果接地層穿過與天線I整體的對稱軸相同的軸線成對稱，則所述饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)可互換。換句話說，如果天線I相對稱，則端點(diǎn)3、4的任一個(gè)可用于饋電而另一個(gè)則用于接地。一般而言，饋電點(diǎn)3及接地點(diǎn)4都會在天線基板的相同表面上，因?yàn)樘炀€I將整體安裝于其上的母板可僅從其表面的其中之一對點(diǎn)3和4進(jìn)行饋電。然而，能使用穿過基板的孔洞或過孔以使得饋電跡線可形成在任一表面上且連接至相應(yīng)的饋電點(diǎn)3或接地點(diǎn)4。導(dǎo)電承載板13位于天線的上表面上并接近回路15的電性中心。假設(shè)回路15的最大尺寸為40mm，應(yīng)理解，導(dǎo)電跡線2整體近似為移動通訊低頻帶(824-960MHZ)的一半波長，其中該波長為大約310至360mm。在此狀態(tài)下，回路的輸入阻抗本質(zhì)上為電容性的且導(dǎo)致增加的輻射阻抗以及比回路天線通常所具有的要低的Q (更大的帶寬)。因此，天線可在低頻帶下良好運(yùn)作且匹配所需的帶寬并不太困難。因?yàn)樘炀€I形成為折疊到自身上的回路，所以在某些實(shí)施例中其自身的電容幫助減少操作頻率。圖2示出了對圖1的現(xiàn)有技術(shù)天線的改良。這顯示了包括導(dǎo)電接地面21的PCB基板20。PCB基板20具有邊緣部22，其不具有用于安裝本發(fā)明實(shí)施例的天線結(jié)構(gòu)22的接地面21。天線結(jié)構(gòu)22包括具有第一及第二相對表面的介電基板23(例如FR4或Duroid 等)。導(dǎo)電跡線24形成在具有與圖1所示的整體配置相似的整體配置的基板23上(例如通過印刷方式)，即豎直壓疊回路物的整體配置，其具有在基板的第一表面上彼此相鄰設(shè)置的饋電點(diǎn)26及接地點(diǎn)25，導(dǎo)電跡線24分別從饋電點(diǎn)26及接地點(diǎn)25分別沿大體相反的方向延伸，接著朝向介電基板23的邊緣延伸，隨后延伸至介電基板23的第二表面，然后沿著大體沿循在介電基板23的第一表面上采取的路徑的路徑橫穿介電基板23的第二表面?；?3的第二表面上的導(dǎo)電跡線24的兩端接著連接至形成在介電基板23的第二表面上的導(dǎo)電裝置27的相應(yīng)側(cè)，所述導(dǎo)電裝置延伸至通過介電基板23的第二表面上的導(dǎo)電跡線24所形成的回路的中央部分中，其中導(dǎo)電裝置27包括電感及電容元件。與圖1的布置相比較，高頻帶匹配改善許多。圖3示出了圖2的布置的變型，相似的部件如圖2那樣標(biāo)記。此實(shí)施例通過調(diào)諧線28及狹槽29、30在基板23的第二表面的中央?yún)^(qū)域中提供電性復(fù)合(即電感性與電容性)負(fù)載。此技術(shù)還增加了在回路的中心附近的電感與電容。圖4示出了由導(dǎo)電跡線24限定的主回路天線在兩個(gè)端子25、25’處連接至接地面21的變型(這里為了清楚從圖中省去了基板23及天線的頂半部)。換句話說，主回路天線并非如圖2及圖3所示的那樣直接由饋電部26驅(qū)動。反而，主回路天線通過形成在PCB基板20的沒有接地面21的端部22上的獨(dú)立且較小的驅(qū)動回路天線33而被激勵(lì)，驅(qū)動回路天線33包括饋電部31及接地部32的連接。此較小的驅(qū)動回路天線33可以被配置成以感興趣的較高頻率輻射，例如WiFi頻帶的其中之一。電感耦合的饋電裝置具有多個(gè)可以變化的參數(shù)以便獲得優(yōu)化的阻抗匹配。圖5中示出了在匹配之前和之后天線性能的實(shí)例?？梢韵蛐⌒婉詈匣芈?3的接地部32增設(shè)集總式或可調(diào)諧的電感與電容元件，以調(diào)整天線整體的阻抗響應(yīng)。在寄生回路天線33的電感饋電的變型中，寄生主回路可通過位于主PCB基板20的下側(cè)上的短單極被電容地饋電，所述短單極耦合至主PCB基板20的頂側(cè)上的天線的一部分。在本申請人的英國專利申請NoGB0914280.3中已經(jīng)公開了此布置。
代替使主回路天線直接接地，經(jīng)由復(fù)合負(fù)載使天線接地在某些情況下是有利的，所述復(fù)合負(fù)載包括電感器、電容器、一定長度的傳輸線、或前述器件的串聯(lián)或并聯(lián)的任意組合。此外，天線的接地點(diǎn)可以在若干不同的復(fù)合負(fù)載之間切換，以便使天線能夠覆蓋不同頻帶，如圖6所示。圖6示出了主PCB基板20的接地連接25及接地面21。接地連接25通過開關(guān)34連接至接地面21，所述開關(guān)可在不同電感和/或電容器件35或36之間切換，或提供直接連接37。在以下所示的實(shí)例中，復(fù)合接地負(fù)載被選擇為使得，在切換位置I中，天線的低頻帶包含在LTE頻帶700-760MHZ中；在切換位置2為750_800ΜΗζ ;且在切換位置3，為824-960ΜΗζ 的 GSM 頻帶。人們發(fā)現(xiàn)，移除位于高電場強(qiáng)度范圍內(nèi)的基板23的材料可用于減少損耗。在圖7所示的實(shí)例中，中央凹口 38已經(jīng)切入電場最強(qiáng)處的基板材料23，從而改善了高頻帶的性倉泛。圖8示出了圖2的實(shí)施例的變型，其中基板23的部分在中央復(fù)合負(fù)載27的任一側(cè)上被從位于第二表面切除。在該實(shí)例中，切口大體為立方體形的，但是也可以使用其他形狀及體積。此效能優(yōu)點(diǎn)主要在高頻帶中。圖9及圖10示出了一種變型，其中主回路天線通過在基板23上的跡線24及復(fù)合負(fù)載27來限定，該變型布置成留下為恰當(dāng)?shù)卮┻^天線基板23的部分的切口 40而空閑出的中央?yún)^(qū)域42。在這里，此目的與其說是減少損耗，倒不如說是要產(chǎn)生可設(shè)置微型USB連接器41或類似物的容積。通常期望的是，將天線定位在與連接器相同的位置中，例如在移動手機(jī)的底部處。在另一實(shí)施例中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，短的電容或電感調(diào)諧線43可以附接至驅(qū)動或寄生回路天線24，以改善頻帶、阻抗匹配及/或效率，如圖11中所示。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用若干個(gè)這種調(diào)諧線43作為中央復(fù)合負(fù)載27的部分是特別有利的。在調(diào)諧線43連接至回路結(jié)構(gòu)24的其他部分時(shí)，使用所述調(diào)諧線是有利的。也可設(shè)置在基板23中的切口 39以提高效率。圖12示出了大體上對應(yīng)于圖9及圖10的實(shí)施例的本發(fā)明的實(shí)施例，該實(shí)施例與電性小型FM射頻天線44結(jié)合,所述電性小型FM射頻天線被調(diào)諧至88-108ΜΗζ的頻帶且安裝在主PCB20的相反側(cè)上，回路天線24安裝在該相反側(cè)上。換句話說，一個(gè)天線位于PCB20的頂部表面上，另一個(gè)天線則直接位于上述天線下方且在主PCB20的底面上。使用在空間上如此接近的兩個(gè)天線通常會因?yàn)樘炀€彼此間的耦合而發(fā)生問題，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的回路設(shè)計(jì)以及FM天線(本身為回路類型)的特性使得它們之間具有非常好的隔離。圖13示出兩個(gè)天線24及44之間的耦合(下部曲線)在整個(gè)手機(jī)頻帶上低于-30dB。在本說明書的整個(gè)說明和權(quán)利要求中，詞語“包括”和“包含”及其變型的意思是“包括但不限于”，并且它們不旨在(也不會)排除其他組成部分、附加物、部件、整體或步驟。在本說明書的整個(gè)說明和權(quán)利要求中，單數(shù)包含復(fù)數(shù)，除非上下文另有所指。特別地，在使用不定冠詞的情況下，本說明書將理解為既指單數(shù)也指復(fù)數(shù)，除非上下文另有所指。結(jié)合本發(fā)明的特定方面、實(shí)施例或?qū)嵗枋龅奶卣?、整體、特性、組合物、化學(xué)組分或組將被理解為可應(yīng)用于在這里描述的任何其他方面、實(shí)施例或?qū)嵗?，除非它們彼此不相容。本說明書(包括任何所附的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征，和/或所公開的任何方法或過程的所有步驟可以以任何組合方式結(jié)合，除了這樣的特征和/或步驟中的至少一些是相互排斥的組合之外。本發(fā)明不局限于任何前述實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的范圍擴(kuò)展至本說明書(包括任何所附權(quán)利要求、摘要和附圖)中所公開的特征的任何新特征或特征的任何新組合，或擴(kuò)展至所公開的任何方法或過程的步驟的任何新步驟或步驟的任何新組合。讀者的注意力應(yīng)指向與本申請相關(guān)的說明同時(shí)提交或在本說明之前提交的所有文件和資料，這些文件和資料與本說明一起供公眾公開查閱，所有這些文件和資料的內(nèi)容通過引證方式結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種回路天線，包括:具有相對的第一表面和第二表面的介電基板以及形成在所述基板上的導(dǎo)電跡線，其中在所述基板的第一表面上設(shè)置彼此相鄰的饋電點(diǎn)及接地點(diǎn)，所述導(dǎo)電跡線分別從所述饋電點(diǎn)與所述接地點(diǎn)沿大體相反的方向延伸，所述導(dǎo)電跡線接著朝向所述介電基板的邊緣延伸，接著所述導(dǎo)電跡線延伸至所述介電基板的第二表面，并隨后沿著大體沿循在所述介電基板的第一表面上采取的路徑的路徑橫穿所述介電基板的第二表面，之后連接至形成在所述介電基板的第二表面上的導(dǎo)電裝置的相應(yīng)側(cè)，所述導(dǎo)電裝置延伸至由所述介電基板的第二表面上的導(dǎo)電跡線所形成的回路的中央部分中，其中所述導(dǎo)電裝置包括電感元件以及電容元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述電感部件和電容部件為分離式或集總式的部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線，其中，所述電感部件和電容部件為分布式部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天線，其中，所述電感器件和電容器件形成為在所述介電基板的第二表面上的跡線或印刷導(dǎo)電區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的天線，其中，所述電感部件和電容部件中的至少一些部件通過形成在導(dǎo)電跡線之間的狹槽限定。
6.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，所述導(dǎo)電跡線布置為限定兩個(gè)臂，在所述導(dǎo)電裝置的每一側(cè)上各有一個(gè)臂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線，其中，所述臂對稱布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的天線，其中，所述臂非對稱地布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的天線，其中，一個(gè)臂比另一個(gè)臂長。
10.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，在所述介電基板的第一表面上的導(dǎo)電跡線通過過孔或孔洞穿過所述介電基板而到達(dá)所述第二表面。
11.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，所述導(dǎo)電跡線越過所示介電基板的邊緣從一個(gè)表面到達(dá)另一個(gè)表面。
12.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，不管所述導(dǎo)電裝置如何，所述導(dǎo)電跡線關(guān)于限定在所述基板的第一表面與第二表面之間的鏡像平面大體對稱。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的天線，其中，不管所述承載板如何，所述導(dǎo)電跡線關(guān)于限定在所述基板的第一表面與第二表面之間的鏡像平面為非對稱的。
14.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，所述導(dǎo)電跡線設(shè)有延伸至所述回路的中央部分中或遠(yuǎn)離所述回路的中央部分延伸的臂或支線或其他延伸部。
15.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，進(jìn)一步設(shè)有至少一個(gè)寄生輻射元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線，其中，所述寄生輻射元件接地(連接至接地面)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的天線，其中，所述寄生輻射元件不接地。
18.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，所述天線安裝在母板的無接地面的區(qū)域上。
19.一種寄生回路天線，包括:具有相對的第一表面和第二表面的介電基板以及形成在所述基板上的導(dǎo)電跡線，其中在所述基板的第一表面上設(shè)置彼此相鄰第一接地點(diǎn)及第二接地點(diǎn)，所述導(dǎo)電跡線分別從所述第一點(diǎn)與所述第二接地點(diǎn)沿大體相反的方向延伸，所述導(dǎo)電跡線接著朝向所述介電基板的邊緣延伸，接著所述導(dǎo)電跡線延伸至所述介電基板的第二表面，然后沿著大體沿循在所述介電基板的第一表面上采取的路徑的路徑橫穿所述介電基板的第二表面，并在之后連接至形成在所述介電基板的第二表面上的導(dǎo)電承載板，所述導(dǎo)電承載板延伸至由所述介電基板的第二表面上的導(dǎo)電跡線所形成的回路的中央部分中，其中進(jìn)一步設(shè)有配置成激勵(lì)所述寄生回路天線的獨(dú)立的直接驅(qū)動天線。
20.一種寄生回路天線，包括:具有相對的第一表面和第二表面的介電基板以及形成在所述基板上的導(dǎo)電跡線，其中在所述基板的第一表面上設(shè)置彼此相鄰的第一接地點(diǎn)及第二接地點(diǎn)，所述導(dǎo)電跡線分別從所述第一接地點(diǎn)與所述第二接地點(diǎn)沿大體相反的方向延伸，所述導(dǎo)電跡線接著朝向所述介電基板的邊緣延伸，接著所述導(dǎo)電跡線延伸至所述介電基板的第二表面，然后沿著大體沿循在所述介電基板的第一表面上采取的路徑的路徑橫穿所述介電基板的第二表面，且之后連接至形成在所述介電基板的第二表面上的導(dǎo)電裝置的相應(yīng)側(cè)，所述導(dǎo)電裝置延伸至由所述介電基板的第二表面上的導(dǎo)電跡線所形成的回路的中央部分中，其中所述導(dǎo)電裝置包括電感元件以及電容元件，并且其中，進(jìn)一步設(shè)有配置成激勵(lì)所述寄生回路天線的獨(dú)立的直接驅(qū)動天線。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的天線，其中，所述獨(dú)立的驅(qū)動天線采用較小的回路天線的形式，所述較小的回路天線位于所述導(dǎo)電跡線的從所述第一接地點(diǎn)延伸的部分附近，所述第二回路天線具有饋電點(diǎn)和接地點(diǎn)并且配置成通過與其電感耦合而驅(qū)動所述寄生回路天線。
22.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的天線，其中，所述獨(dú)立的驅(qū)動天線采用單極天線的形式，所述單極天線定位成且配置成通過與其電容耦合而驅(qū)動所述寄生回路天線。
23.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，所述回路天線經(jīng)由選自包括下面列出器件的復(fù)合負(fù)載而接地:至少一個(gè)電感器、至少一個(gè)電容器；至少一個(gè)長度的傳輸線；以及這些器件的串聯(lián)或并聯(lián)的任意組合。
24.根據(jù)權(quán) 利要求23所述的天線，其中，所述回路天線的接地點(diǎn)能在不同的復(fù)合負(fù)載之間切換，以便使所述天線能夠覆蓋不同的頻帶。
25.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，在所述介電基板中形成中央凹口。
26.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，在所述介電基板的第二表面中在所述第二表面上的中心線的任一側(cè)上形成切口。
27.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，其中，穿過所述介電基板形成切口，以便產(chǎn)生其中能定位連接器的容積。
28.根據(jù)權(quán)利要求28所述的天線，進(jìn)一步包括位于所述容積內(nèi)的連接器。
29.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，進(jìn)一步包括安裝在所述介電基板上的至少一個(gè)電容或電感調(diào)諧線。
30.根據(jù)任一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的天線，安裝在主介電基板的一側(cè)上，并且與相對地安裝在所述主介電基板的另一側(cè)上的第二天線結(jié)合。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的天線，其中，所述第二天線為FM射頻天線。
全文摘要
本申請公開了一種用于移動手機(jī)及其他裝置的回路天線。所述天線包括具有相對的第一及第二表面的介電基板(23)以及形成在所述基板(23)上的導(dǎo)電跡線(24)。在基板(23)的第一表面上設(shè)置彼此相鄰的饋電點(diǎn)(26)及接地點(diǎn)(25)，導(dǎo)電跡線(24)分別從饋電點(diǎn)(26)及接地點(diǎn)(25)以大致相反的方向延伸，并且繞過基板(23)周圍而到達(dá)第二表面，并沿著與在介電基板(23)的第一表面上采取的路徑大致相反的路徑延伸。所述導(dǎo)電跡線(24)然后連接至導(dǎo)電裝置(27)的相應(yīng)側(cè)，所述導(dǎo)電裝置延伸至由介電基板(23)的第二表面上的導(dǎo)電跡線(24)形成的回路的中央部分中。導(dǎo)電裝置(27)包括電感元件及電容元件。所述天線可為多模態(tài)的并在若干頻帶下操作。另選地，所述回路天線由單極或饋電回路寄生地饋電。寄生回路天線可另選地包括代替導(dǎo)電裝置的導(dǎo)電承載板。
文檔編號H01Q7/00GK103155281SQ201180049862
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者馬克·哈珀, 德維斯·伊愛麗絲, 克里斯托弗·湯姆林 申請人:微軟公司