專利名稱：多頻微帶天線和包括所述天線的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微帶天線。上述類型的天線包括一通常通過腐蝕一金屬層而得到的一片(patch)。這就是公知的微帶片天線。
微帶技術(shù)是一種用來制造信號(hào)傳輸線和用來制做構(gòu)成在這種線和輻射波之間耦合的天線的平面技術(shù)。它使用在一簿的介電基底的上表面上所形成的導(dǎo)電片和/或帶，該薄的介電基底是將它們與該基底的下表面的一導(dǎo)電接地面分隔開來的。上述類型的片通常要比上述類型的帶要寬并且它的形狀和尺寸構(gòu)成該天線的重要特征。該基底通常是一恒定厚度的矩形平面層。但是，這并不是必需的方式。具體地說，該基底的厚度的指數(shù)變化使上述類型天線的帶寬度寬并且該層形狀可以不是矩形形狀。該電場(chǎng)線通過在該片或帶和接地層之間的基底而被延伸。上述技術(shù)不同于其它各種技術(shù)，其還在一簿的基底上使用了傳導(dǎo)元件，即在一天線必須包括有能與輻射波相耦合的一縫隙的情況中，在該帶線技術(shù)中一帶被限制在底部地層和頂部地層之間，在一天線通常必須打開一較寬的開口以促進(jìn)同該輻射波相耦合例如形成一諧振結(jié)構(gòu)的情況中，在開槽線技術(shù)中該電場(chǎng)在該基底的頂部表面上所形成的并由一縫隙相互分隔的一傳導(dǎo)層的二部分之間被建立，和在共面線技術(shù)中，該電場(chǎng)在該基底的頂部表面上被建立并且對(duì)稱地在一中央傳導(dǎo)帶和由各自縫隙所分隔的該帶的各自相對(duì)邊上的二個(gè)傳導(dǎo)區(qū)域之間。在一天線的該情況中，該帶通常與一較寬片相連接以形成一提供與該輻射波相耦合的諧振結(jié)構(gòu)。
有關(guān)這些天線的制造，下面將間或予以說明并且為了簡(jiǎn)明起見僅限于與發(fā)射機(jī)相連的一發(fā)射天線的情況。盡管如此，還是應(yīng)當(dāng)理解該方案的描述也同樣適用于與接收機(jī)相連的接收天線。為了相同的簡(jiǎn)明目的，假定該基底是以一水平層的形式出現(xiàn)。
概括地說，在根據(jù)微帶技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的二種諧振結(jié)構(gòu)的基本類型之間可存在差別。第一種類型可稱之為“半波”結(jié)構(gòu)。該天線則是“半波”或“電”天線。假定該片的尺寸構(gòu)成一長(zhǎng)度并且沿縱向方向延伸，該長(zhǎng)度基本上等于在由地平面、基底和該片所組成的該線中沿所述方向傳播的電磁波的波長(zhǎng)的一半。在該長(zhǎng)度的終端出現(xiàn)與該輻射波相耦合，在區(qū)域的端部位于該基底中的電場(chǎng)的幅值(amplitude)為最大的區(qū)域。
可利用相同技術(shù)被實(shí)現(xiàn)的第二種類型諧振結(jié)構(gòu)可稱之為“四分之一波”結(jié)構(gòu)。該天線則是“四分之一波”或“磁”天線。該天線與半波天線的不同之處首先在于它的片具有的長(zhǎng)度基本上等于該波長(zhǎng)的四分之一，具有如上所確定的片的長(zhǎng)度和波長(zhǎng)，其次是在地平面和該片之間的該長(zhǎng)度的一端存在有一強(qiáng)烈的短路(hard short circuit)從而使得通過一由該短路所確定的電場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)施加一個(gè)四分之一波型諧振。在該長(zhǎng)度的另一端出現(xiàn)與輻射波的耦合，該端部位于通過該基底的電場(chǎng)的幅值為最大的區(qū)域。
實(shí)際上在這些天線中可以出現(xiàn)各種類型的諧振。詳細(xì)地說它們?nèi)Q于該片的構(gòu)形，包括縫隙(slot)、也可以是輻射縫隙，任何短路和反映短路的電模式的存在和位置，盡管后者不可能總是被認(rèn)為是等效于、即使近似等效于理想的零阻抗短路，和在這些天線中所包括的用來將它們的諧振結(jié)構(gòu)耦合到諸如一發(fā)射機(jī)之類的信號(hào)處理單元的耦合裝置，和這種裝置的位置。
對(duì)于一個(gè)給定的天線配置可以有多于一個(gè)諧振模式以便使該天線能夠用于相應(yīng)于多個(gè)諧振模式的多個(gè)頻率。
通常上述類型的天線不僅借助于包括在該天線內(nèi)的耦合裝置而且還借助于延伸到該天線外部并將該耦合裝置與信號(hào)處理單元相連的一連接線與諸如一發(fā)射機(jī)之類的信號(hào)處理單元相連?？紤]到包括有信號(hào)處理單元、連接線、耦合裝置和諧振結(jié)構(gòu)的總的功能系統(tǒng)，必須具備該連接裝置和連接線使得該系統(tǒng)具有在它的整個(gè)范圍內(nèi)的均勻的阻抗，避免了影響良好耦合的雜散反射(spurious reflection)。
在具有一諧振結(jié)構(gòu)的發(fā)射天線的情況中，該耦合裝置、連接線和天線的各個(gè)功能如下所述該連接線的功能是向該天線端傳送來自發(fā)射機(jī)的無線電頻率或微波頻率信號(hào)。沿上述類型線所有信號(hào)以行波的方式而傳送不會(huì)使它的特征有明顯的變化，至少理論上是如此。該耦合裝置的功能是將由該連接線所提供的信號(hào)轉(zhuǎn)換為可激勵(lì)該天線的諧振的形式，即攜帶該信號(hào)的行波的能量必須傳遞(transfer)在該天線上所建立的具有由該天線所確定的特征的駐波。關(guān)于該天線，它將來自駐波的能量變換成輻射到空中的波。由該發(fā)射機(jī)提供的信號(hào)因此第一次從一行波形式變換為一駐波形式并且隨后從駐波形式變換成一輻射波形式。在該接收天線的情況中，該信號(hào)在該相同單元獲得相同的形式但是該轉(zhuǎn)換是以相反的方向和顛倒的順序來執(zhí)行的。
該連接線可以以非平面技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如以同軸線的形式來實(shí)現(xiàn)。
平面技術(shù)天線被用于各種類型設(shè)備中。這些設(shè)備包括移動(dòng)電話、用于移動(dòng)電話的基站、汽車、飛機(jī)和導(dǎo)彈。在一移動(dòng)電話的情況中，該天線裝置的底部地層的連續(xù)特性意味著易于限制由該裝置的用戶的身體所遮擋的輻射波功率(power)。在汽車的情況中，和在其外表面是一金屬表面以及具有彎曲輪廓以減小阻力的飛機(jī)或?qū)椀那闆r中，該天線可以符合這種輪廓從而不會(huì)產(chǎn)生任何所不希望的附加阻力。
歐洲專利申請(qǐng)EP0749176描述了一種微帶天線包括一個(gè)平面介質(zhì)基底；在所述基底的下部表面上構(gòu)成一接地平面的一個(gè)導(dǎo)體；在該基底的上部表面上的三個(gè)導(dǎo)電區(qū)域，每一區(qū)域具有一個(gè)賦予該天線一雙C或三個(gè)分技燭臺(tái)形狀的延伸形狀；所有該導(dǎo)電區(qū)域公用的一個(gè)天線耦合裝置。
在該燭臺(tái)的中部區(qū)域有一由一系列短路固定到該接地平面上的電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，該一系列短路均沿這個(gè)區(qū)域的對(duì)稱軸而配置。
該導(dǎo)電區(qū)域由相對(duì)地寬的縫隙(對(duì)于3.3cm波長(zhǎng)來說為0.7cm寬)相互分隔開來，這樣對(duì)于一給定波長(zhǎng)這樣類型天線要比現(xiàn)有技術(shù)天線小。但是，在多于一個(gè)頻率的情況下這種天線不能正常地工作，例如這種天線在多頻帶移動(dòng)電話中不能正常工作。
本發(fā)明更具體地涉及上述類型天線必須具有如下的特性的情況它必須是一個(gè)多頻天線，即它必須能以多于一個(gè)的工作頻率有效地發(fā)送和/或接收，它必須能夠在所有工作頻率的情況下通過一個(gè)信號(hào)連接線連接到一個(gè)信號(hào)處理單元，和為了實(shí)現(xiàn)這些功能它不必使用頻率多路調(diào)制器或信號(hào)分離器。
各種現(xiàn)有技術(shù)微帶天線具有上述特性?，F(xiàn)在予以討論如下第一種現(xiàn)有技術(shù)天線在專利文獻(xiàn)US-A-4766440(Gegan)中被披露。該天線的片10具有在該片內(nèi)的一整個(gè)地連續(xù)的被彎曲的U形縫隙。該縫隙輻射和產(chǎn)生一個(gè)該天線的附加的諧振模式。通過對(duì)它們形狀和尺寸的適當(dāng)?shù)倪x擇，它提供所需該諧振模式的所希望的頻率值，有可能將交叉的線極化模式相結(jié)合以發(fā)射一個(gè)圓極化波。一個(gè)饋電線由一個(gè)耦合裝置端接，它為根據(jù)上述的微帶技術(shù)實(shí)現(xiàn)的線，而它還可以被認(rèn)為是共面線，因?yàn)樵撐窃谠撈钠矫鎯?nèi)并且貫穿在該片中的二個(gè)開口之間。該裝置具有用于將它與在用作操作頻率的各種諧振頻率由該線所呈現(xiàn)的各種輸入阻抗匹配的阻抗轉(zhuǎn)換裝置。
這個(gè)第一現(xiàn)有技術(shù)天線具有如下的缺陷該天線是一個(gè)半波天線，如果需要該天線小型化則它的縱向尺寸可能是一個(gè)問題。
需要提供阻抗轉(zhuǎn)換裝置而使制造復(fù)雜化。
難以將該諧振頻率精確地調(diào)整到所需值。
在專利文獻(xiàn)US-A-4692769(Gegan)中披露了第二現(xiàn)有技術(shù)天線。它的片具有一個(gè)沿該片的內(nèi)側(cè)的一直線段或一環(huán)弧形的縫隙。該縫隙產(chǎn)生一個(gè)附加的諧振模式。該環(huán)孤形縫隙的終端被擴(kuò)大以對(duì)于各種工作頻率向該天線輸入阻抗給予相同值。該第二已有技術(shù)天線具有如下缺陷上述缺陷涉及的是一個(gè)半波天線。
在該天線的二個(gè)諧振頻率所發(fā)射的波的極化必須是交叉極化，這就使得使用該天線的某些電信系統(tǒng)的制造復(fù)雜化。
在專利文獻(xiàn)US-A-4771291(LO等)中披露了第三現(xiàn)有技術(shù)天線。它的片包括在該片內(nèi)沿各個(gè)直線段的縫隙。這些縫隙減小了兩個(gè)操作頻率之間的差別。被定位的短路還減小了這種差別。它們由通過該基底的導(dǎo)體所提供。
第三已有技術(shù)天線具有如下的缺陷上述缺陷涉及它是一個(gè)半波天線。
定位短路的插入使該天線的制造復(fù)雜化。
該天線的饋送同樣通過一同軸線。
詳細(xì)的說本發(fā)明具有如下的目的為了限制一個(gè)多頻天線的尺寸，為了能夠容易和精確的調(diào)整該天線的工作頻率，和為了能夠使用一個(gè)其阻抗可被容易地調(diào)諧到多于一個(gè)工作頻率的單個(gè)耦合裝置。
鑒于上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)多頻微帶天線包括一個(gè)平面介質(zhì)基底；一個(gè)在所述基底的底部表面上構(gòu)成一個(gè)接地平面的導(dǎo)體；在該基底的頂部表面上的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域，每一區(qū)域具有一個(gè)將一燭臺(tái)形狀賦予該天線的延伸形狀；所有導(dǎo)電區(qū)域共用的一個(gè)天線耦合裝置；并且其特征在于所述導(dǎo)電區(qū)域由其寬度遠(yuǎn)小于天線的工作波長(zhǎng)的縫隙相互分隔；還在于所述導(dǎo)電區(qū)域被充分地相互分離(decouple)以能夠分別在由所述區(qū)域形成的各個(gè)面積中產(chǎn)生各種諧振，所述諧振是至少接近于四分之一波長(zhǎng)類型；還在于每一個(gè)所述區(qū)域具有由至少一個(gè)短路固定到接地平面的電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)并且所述短路是在該燭臺(tái)的基面附近。
本發(fā)明的各個(gè)方面將通過下面的說明書及附圖予以說明。如果在多張圖中示出了相同項(xiàng)則它由相同的數(shù)字和/或字符來指明。


圖1是包括有根據(jù)本發(fā)明的第一天線的一個(gè)通信裝置的透視圖。
圖2是圖1的天線的一個(gè)頂視圖。
圖3是該相同天線的前視圖。
圖4示出了根據(jù)以MHz表示的頻率，以分貝表示的該相同天線的輸入端處的反射系數(shù)的變化。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二天線的頂視圖。
根據(jù)本發(fā)明的第一天線首先具有由以下組成部分組成的一個(gè)諧振結(jié)構(gòu)
一個(gè)介質(zhì)基底2，具有在該天線所規(guī)定的方向上延伸的二個(gè)相對(duì)的主表面并且構(gòu)成水平方向DL和DT，這些方向可能依該相關(guān)天線所涉及的面積而定。前面所述的該基底可具有不同的形狀。它的二個(gè)主表面分別是底部表面S1和頂部表面S2。另一個(gè)方向也在該天線中確定。它與每一水平方向形成一個(gè)角度并且構(gòu)成一垂直方向DV。該角度通常為一直角。但是，該垂直方向還可與水平方向是一不同的角度并且可依該相關(guān)天線的面積而定。該基底具有幾個(gè)側(cè)表面，如表面S3，它們的每一個(gè)都將底部表面的一邊連接到該頂部表面的一相應(yīng)邊并且包含該垂直方向。
底部導(dǎo)電層在該底部表面延伸并且構(gòu)成一天線接地4。
頂部導(dǎo)電層在該接地4上面的頂部表面的一個(gè)區(qū)域上延伸而構(gòu)成片6。該片具有一特定于該天線的構(gòu)形。它還在構(gòu)成一縱向方向DL和一橫向方向DT的二個(gè)所述水平方向中分別具有一長(zhǎng)度和一寬度，該橫向方向與側(cè)表面S3相平行。雖然長(zhǎng)度和寬度的詞通常用于矩形對(duì)象的二個(gè)相互垂直的尺寸，但必須了解的是片6可脫離這種類型的形狀而不違背本發(fā)明的范圍。詳細(xì)地說，方向DL和DT可以處于除90°之外的其它一個(gè)角度，該片的各邊不必是直線并且它的長(zhǎng)度可以小于它的寬度。一邊是在頂部表面S2和側(cè)表面S3的相交處。它因而在橫向方向DT而延伸。它構(gòu)成了一后緣10并且確定了朝向該后緣的在縱向方向DL上的一路線DB和朝向該前面的相反路線DF。該片6的構(gòu)形在該片內(nèi)形成了至少一個(gè)縫隙F1。這個(gè)縫隙產(chǎn)生在該天線的一諧振組中的至少一個(gè)附加的諧振。該組包括分別相應(yīng)于天線的多個(gè)工作模式和多個(gè)工作頻率的多個(gè)諧振。它還可包括不使用的諧振。
最后，一短路C2將該片6電連接到接地4。該短路是在側(cè)表面S3上所構(gòu)成，它是一典型的平面并且隨后構(gòu)成一短路平面。它產(chǎn)生一至少接近于四分之一波型的天線諧振。
該天線進(jìn)一步包括一個(gè)耦合線形式的耦合裝置。該裝置包括在一內(nèi)部連接點(diǎn)18處與該片6相連的二部分C1和C3所構(gòu)成的主導(dǎo)體。它還包括一與主導(dǎo)體相配合的合成接地導(dǎo)體并且在下面將予以說明。將該天線的諧振結(jié)構(gòu)連接到一信號(hào)處理單元8的一連接系統(tǒng)的全部或部分構(gòu)成，例如在發(fā)射天線的情況下從該單元激勵(lì)一個(gè)或多個(gè)天線諧振。除了這個(gè)裝置之外，該連接系統(tǒng)通常還包括天線外部的連接線C4、C5并且還包括二個(gè)導(dǎo)體。在這條線的一天線端處，二個(gè)導(dǎo)體被連接到是該耦合裝置的部分的各自連接導(dǎo)體上并且可考慮形成該天線的二端。在這條線的另一端處，它的二個(gè)導(dǎo)體被分別連接到該信號(hào)處理單元的二端。該線可以是同軸型線、微帶型線或共面型線。如果該相關(guān)天線是接收天線，則相同系統(tǒng)將由該天線所接收的信號(hào)發(fā)射到信號(hào)處理單元。該系統(tǒng)的各種部件具有前面所規(guī)定的功能。
該信號(hào)處理單元適于工作在構(gòu)成該天線的工作頻率的諧振頻率上。它可以是一合成單元，在這種情況下它包括總是調(diào)諧到每一工作頻率的部件。它等同于可以包括一可調(diào)諧部件。
在一通信裝置中所包括的本發(fā)明的目的在于一個(gè)包括根據(jù)本發(fā)明的天線的通信裝置和由一上述類型的連接系統(tǒng)連接到該天線的上述類型的一個(gè)信號(hào)處理單元。
該例子的天線是一雙頻天線，也就是它必須引起至少二個(gè)諧振使得它可以工作在相應(yīng)于二個(gè)工作頻率的二種模式。為此目的，在該片6上形成一朝前并朝向該片的外部的縫隙。它構(gòu)成一縱向分離縫隙F1。這個(gè)縫隙的縱向延伸規(guī)定了在該片中的前面區(qū)域Z2、Z1、Z12，其中該縫隙將主區(qū)域Z1從輔區(qū)域Z2中分割開來。后部區(qū)域ZA延伸在前面區(qū)域和后面邊緣10之間。該后部區(qū)域最好是較短一些并且在縱向方向DL比前面區(qū)域短的多則更好。
該內(nèi)部接點(diǎn)18是在輔區(qū)域的外部并且最好是在主區(qū)域Z1中。該天線的一工作模式構(gòu)成一主模式，在包括主區(qū)域和后部區(qū)域并且基本排除了輔區(qū)域Z2的傳送該波的區(qū)域中依靠在縱向方向或接近縱向方向的方向上的行波的傳送而建立一駐波。另一工作模式構(gòu)成一輔模式，在包括主區(qū)域和輔區(qū)域以及后部區(qū)域的另一區(qū)域中依靠在二個(gè)方向(如同前面一樣的方向)上行波的傳送而建立一駐波。
在這種構(gòu)成中該后部區(qū)域ZA具有將輔區(qū)域耦合到主區(qū)域以便能夠建立輔模式的第一功能。它還有能夠?qū)⒃摵蟛窟吘壣系亩搪吩谶@兩個(gè)區(qū)域的每一區(qū)域中實(shí)現(xiàn)它的作用的第二功能。對(duì)于每一工作頻率該天線則是一四分之一波天線，至少接近于四分之一波。
選擇該片的結(jié)構(gòu)和該耦合線的結(jié)構(gòu)特別是內(nèi)部連接點(diǎn)18的縱向位置以獲得由該天線到信號(hào)處理單元或更詳細(xì)地說是連接單元到該裝置的連接線所呈現(xiàn)的阻抗的預(yù)置值。后面將這種阻抗稱之為天線阻抗。在發(fā)射天線的情況中它通常稱之為輸入阻抗。它的期望值最好等于該連接線的阻抗。這就是為什么對(duì)于各種工作頻率該連接點(diǎn)的位置最好給出基本相同的天線阻抗。
具有預(yù)置期望值的工作頻率是有益的。這些值通過適當(dāng)?shù)剡x擇主區(qū)域Z1和輔區(qū)域Z2的各自縱向尺寸可獲得。這就是為什么在本發(fā)明的上下文中這二個(gè)尺寸通常是不同的原因。其結(jié)果該片的前面邊緣的橫向直線段不一致。
在更為詳細(xì)討論的情況下，片6的構(gòu)成最好是還形成一在橫向方向DT延伸的縫隙。這個(gè)縫隙構(gòu)成將該主區(qū)域從該后部區(qū)域ZA部分地分隔的一橫向分隔縫隙F2。它最好是與該縱向分隔縫隙F1的后部終端相連。
該片6的構(gòu)成有益于在主區(qū)域Z1在縱向方向DL上形成至少一個(gè)縫隙F3。這個(gè)縫隙最好是從橫向分隔縫隙F2朝向前面延伸。由于它的作用是隨著它的長(zhǎng)度增加而使工作頻率減低，所以它可稱之為頻率降低縫隙。因而它不僅限定該片的長(zhǎng)度以得到該工作頻率的預(yù)定期望值而且還能夠通過適當(dāng)調(diào)整它的長(zhǎng)度來調(diào)整這些頻率。
該天線最好具有在縱向方向DL和垂直方向DV上延伸的對(duì)稱平面，在該基底的頂部表面中這個(gè)平面的軌跡構(gòu)成該片6的對(duì)稱軸A。如果二個(gè)部件相對(duì)于該對(duì)稱軸或平面是相互對(duì)稱的，則在該圖中右邊的參考標(biāo)記的標(biāo)記數(shù)等于左邊的參考標(biāo)記的數(shù)字加10的標(biāo)記數(shù)。該耦合裝置和主區(qū)域Z1延伸到該軸A的附近并且該片的配置在主區(qū)域的相對(duì)側(cè)形成所述二個(gè)縱向分隔縫隙F1、F11。該輔區(qū)域在各自的縫隙以外還包括二部分Z2、Z12。
上面所給出的分隔縫隙F1、F2、F11、F12是U形的縫隙。該U形的支線和基部分別是縱向和橫向。該基部具有為了借助于該后部區(qū)域ZA的一軸向部分而將主區(qū)域Z1連接到短路C2,C12的延伸該軸的兩側(cè)的一軸向間隙20。
在一有益的配置中構(gòu)成天線的該耦合裝置的耦合線包括有一個(gè)上部導(dǎo)電層的一部分的導(dǎo)體。更準(zhǔn)確地說，所述主導(dǎo)體的一部分C1在縱向方向DL上進(jìn)入該片6的區(qū)域。它在靠近后部邊緣10的一后部端和包括內(nèi)部連接點(diǎn)18的一前部端之間被延伸。這個(gè)主導(dǎo)體部分是一帶狀的形式并且可稱之為水平耦合帶。如已知的該帶受限于側(cè)面的二個(gè)槽口。但是，在本發(fā)明的天線中這二個(gè)槽口在方向DT上是足夠地窄和在方向DL上是足夠地長(zhǎng)以分別當(dāng)作二個(gè)縱向縫隙F4和F14。這二個(gè)縫隙將該帶與片6分隔開并且后面稱之為耦合縫隙。它們的寬度考慮到這樣的事實(shí)，即構(gòu)成該主導(dǎo)體的耦合帶的線的參量可以有益于在設(shè)計(jì)線中被確定，該線作為在沿該線的長(zhǎng)度的一分布方式中適于激勵(lì)該天線的一共面線而不是作為僅在該線的端部適于激勵(lì)該天線的一微帶線，如像共面線一樣，該共面線的接地導(dǎo)體包括分別在二個(gè)縫隙F4和F14之外的該帶相對(duì)側(cè)邊上的，而不是微帶線的天線接地的晶片部分。在后面該線稱之為水平共面線。
借助于在該水平共面線和該天線共用的兩終端之間的該水平共面線的后部端處由外部連接線所提供或拾取的一電磁信號(hào)該天線被耦合，這二終端分別包括該線的接地導(dǎo)體和該帶的后部端部。但是，至少在諸如某些移動(dòng)電話的情況中，借助于在該片的平面中的這種類型的導(dǎo)體來進(jìn)行該耦合裝置和外部線之間的連接將使該裝置的制造復(fù)雜化。
特別是，水平共面線沿軸A而延伸。在該U形的基部它進(jìn)入該軸向間隙20，這個(gè)間隙將由二個(gè)耦合縫隙F4和F14來定界。如上所述，確定主導(dǎo)體的前端18的位置以獲得一個(gè)期望的天線阻抗值。但是，該天線阻抗還取決于諸如耦合帶C1和耦合縫隙的寬度之類的其它參量以及該基底的特性。
根據(jù)另一個(gè)有益的特征，所述短路是一包括二個(gè)短路導(dǎo)體C2和C12的一合成短路。在垂直方向DV上延伸的二個(gè)導(dǎo)體具有一個(gè)在它們之間的間隙。它們中的每一個(gè)都將天線接地4連接到片6。
該天線耦合線進(jìn)一步包括在邊緣表面S3上所形成的連接導(dǎo)體并且可形成一垂直共面線。這種類型的線更詳細(xì)地說由以下導(dǎo)體所組成一個(gè)主導(dǎo)體C3，該導(dǎo)體沿著垂直方向DV在一個(gè)底端和一個(gè)頂端之間延伸，上述底端和頂端位于兩個(gè)短路導(dǎo)體之間的間隔內(nèi)。該頂部端連接到該水平共面線的主導(dǎo)體C1的后部端。該垂直共面線的主導(dǎo)體同時(shí)地構(gòu)成第一連接導(dǎo)體該天線的第一終端和該耦合線的主導(dǎo)體的一垂直部分。
與導(dǎo)體C3一起并包括二個(gè)短路導(dǎo)體C2和C12的二個(gè)接地導(dǎo)體。這兩個(gè)短路導(dǎo)體還一起構(gòu)成該天線的第二終端。
在一個(gè)尺寸被限制的裝置的情況中，連接導(dǎo)體在邊緣表面S3上形成的事實(shí)使很容易地做到在其是該裝置的表面上所形成的天線的部分的耦合裝置和將該裝置連接到信號(hào)處理單元的一連接線之間的連接。如果該單元是在該裝置的內(nèi)部，則該線可采用在天線附近垂直于該天線的平面的一同軸線的形式。在另外的情況中，該連接導(dǎo)體的配置容易的將該天線連接到由一母板所攜帶的導(dǎo)體上，前面天線的基底已固定到該母板的一正面，該連接線通常與該天線的縱向方向相平行，至少在該天線的附近。形成適于在基底的邊緣表面上所形成的天線終端的這種類型的連接導(dǎo)體使該天線的制造復(fù)雜到僅是一微不足道的程度。該短路導(dǎo)體對(duì)于制造四分之一波類型的天線是需要的。該第一連接導(dǎo)體可由至少類似于用于短路導(dǎo)體的大多數(shù)情況下相同制造步驟的一處理來形成。
更詳細(xì)地說，在特定的第一例子天線的一有益的配置中耦合裝置的所有連接器由以下步驟來形成在該邊緣表面S3上形成一個(gè)垂直導(dǎo)電層；和對(duì)該層進(jìn)行蝕刻以形成二個(gè)短路導(dǎo)體C2和C12并同時(shí)形成第一連接導(dǎo)體C3。這些導(dǎo)體隨后分別構(gòu)成二個(gè)短路帶和一垂直耦合帶。
該連接導(dǎo)體最好僅為該后部邊緣10的幾分之一。在該例子天線中基本上具有如像主區(qū)域Z1一樣的相同百分率。
對(duì)于包括有垂直和水平共面線的耦合線，最好是對(duì)該耦合帶和諸如在該帶的各自相對(duì)側(cè)上的耦合縫隙之類的縫隙的寬度進(jìn)行選擇以獲得一均勻和適合的阻抗，該阻抗通常為50歐姆。通過選擇該內(nèi)部連接點(diǎn)18的位置來調(diào)整該天線阻抗。
在所述實(shí)施例的例子中，天線外部的該連接線是一同軸線。它包括一軸導(dǎo)體C4。在該線的第一端部該軸導(dǎo)體被連接到導(dǎo)體C3。該線的另一端部被連接到信號(hào)處理單元8的第一終端。沿著該線的長(zhǎng)度它由一導(dǎo)電外皮C5所圍繞。在該線的第一端部該外波與兩個(gè)短路導(dǎo)體C2和C12相連。在該線的另一端部，它與信號(hào)處理單元8的另一終端相連，例如其為一發(fā)射機(jī)。
在該第一天線的一實(shí)施例的上下文中，各種組成和數(shù)值由下面數(shù)字例子給出。該長(zhǎng)度和寬度分別表示在縱向方向DL和橫向方向DT。
主工作頻率940MHz，次工作頻率870MHz，輸入阻抗50Ω，
基底的組成和厚度具有相對(duì)介電常數(shù)er=4.3和損耗系數(shù)tand=0.02的環(huán)氧樹脂，厚度1.6mm，導(dǎo)電層的組成和厚度銅，17微米，主區(qū)域Z1的長(zhǎng)度26mm，區(qū)域Z1的寬度29mm，輔區(qū)域Z2和Z12的長(zhǎng)度30mm，這些區(qū)域每個(gè)區(qū)域的寬度5.5mm，后部區(qū)域Z3的長(zhǎng)度2.5mm，水平共面線的導(dǎo)體C1的長(zhǎng)度；25mm，垂直共面線的導(dǎo)體C1和主導(dǎo)體C3的寬度2.1mm,導(dǎo)體C3的高度0.8mm，在橫向縫隙F2和F12的水平方向上所有縫隙的共同寬度0.5mm,頻率降低縫隙F3和F13的長(zhǎng)度5mm，軸向間隙20的寬度7mm，每一短路導(dǎo)體C2和C12的寬度5mm。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一天線的第二實(shí)施例，它類型于上述第一天線。如果第二天線的部件具有與第一天線的部件相同的功能，則它可用相同的參考字符和/或數(shù)字來表示，但其數(shù)字應(yīng)增加100。例如，第二天線的主區(qū)域Z101類似于第一天線的主區(qū)域Z1。第二天線與第一天線有如下的不同首先，它在需要用于三個(gè)工作頻率的情況下實(shí)現(xiàn)。因此該片106另外包括二個(gè)相互對(duì)稱的第三區(qū)域。第一U型縫隙F101部分地將該主區(qū)域Z101與二個(gè)輔區(qū)域Z102和Z112相分隔。位于第二縫隙F105之內(nèi)的相同形狀將輔區(qū)域與第三區(qū)域Z103和Z113相分隔。
該短路是一單個(gè)在整個(gè)片106寬度上延伸的導(dǎo)體C102，該導(dǎo)體C102是在延伸片106的整個(gè)寬度并且在該主、輔和第三區(qū)域之間的耦合通過該軸間隙120在后部區(qū)域ZA內(nèi)實(shí)現(xiàn)。最后，該天線被耦合到一垂直同軸線。該線的軸導(dǎo)體C104的端部通過基底102并且焊接到在主區(qū)域Z101中的片106上。因此它構(gòu)成該天線耦合裝置。該線的導(dǎo)電外皮C105被焊到包括覆蓋在基底102的底部表面的一連續(xù)導(dǎo)電層的天線接地(未示出)。在天線下面的同軸線部分構(gòu)成它的連接線。
應(yīng)當(dāng)了解的是根據(jù)本發(fā)明的天線工作頻率數(shù)目可大于三個(gè)，在四個(gè)頻率的情況下，該類型的天線的該片可包括一個(gè)主區(qū)域、二個(gè)輔區(qū)域、二個(gè)第三區(qū)域和二個(gè)第四區(qū)域。
另外，該片和該短路的構(gòu)成不必是對(duì)稱的。
權(quán)利要求
1．一種多頻微帶天線，包括一個(gè)平面介質(zhì)基底(S3)；一個(gè)構(gòu)成在所述基底的底部表面(S1)上的一接地平面的導(dǎo)體(4)；在該基底的頂部表面(S2)上的多個(gè)導(dǎo)電區(qū)域(Z2,Z1,Z12；Z103,Z102,Z101,Z112,Z113)并且每一個(gè)區(qū)域具有一個(gè)使該天線成燭臺(tái)狀的伸長(zhǎng)形狀；所有導(dǎo)電區(qū)域共用的天線耦合裝置(C1,C3；C104,C105)；其特征在于所述導(dǎo)電區(qū)域(Z2,Z1,Z12；Z103,Z102,Z101,Z112,Z113)由縫隙(F4,F14)相互分隔，該縫隙的寬度大大小于該天線的工作波長(zhǎng)；還在于所述導(dǎo)電區(qū)域相互充分地被分離以便能夠分別在由所述區(qū)域構(gòu)成的各部分中出現(xiàn)各種諧振，所述諧振至少接近于四分之一波長(zhǎng)型的諧振；還在于所述區(qū)域的每一區(qū)域具有一個(gè)由至少一短路(C2,C12；C102)固定到該接地平面的電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，并且所述短路是在該燭臺(tái)的基部(C2,C12；C102)的附近。
2．如權(quán)利要求1的天線，包括一個(gè)介質(zhì)基底(2)，它具有二個(gè)在所述天線所規(guī)定的方向上延伸的相互相對(duì)的主表面并構(gòu)成水平方面(DL和DT)，所述二個(gè)表面分別構(gòu)成一底部表面(S1)和一頂部表面(S2)，另一個(gè)進(jìn)一步由所述天線所規(guī)定的方向與所述水平方向的每一方向成一角度，所述另一個(gè)方向構(gòu)成一垂直方向(DV)。在所述底部表面上的一底部導(dǎo)電層并且構(gòu)成所述天線的一個(gè)接地(4)，在所述接地的上面的所述頂部表面的一區(qū)域上的一頂部導(dǎo)電層，以構(gòu)成具有一長(zhǎng)度和寬度配置的片(6)，所述長(zhǎng)度和所述寬度分別在構(gòu)成一個(gè)縱向方向(DL)和一個(gè)橫向方向(DT)的二個(gè)所述水平方向上，在所述片內(nèi)所述配置構(gòu)成至少一個(gè)縫隙(F1)，所述縫隙有助于規(guī)定所述天線的一組諧振，這組諧振包括分別相應(yīng)于所述天線的多個(gè)工作模式和多個(gè)工作頻率的多個(gè)諧振，和一個(gè)天線耦合裝置，包括在連接點(diǎn)(18)處連接到所述片的一個(gè)主導(dǎo)體(C1)，和一個(gè)接地導(dǎo)體(6)，從而所述天線對(duì)于每一所述工作頻率可通過所述裝置連接到一信號(hào)處理單元(8)，所述天線其特征是所述是所述短路(C2)在所述片的邊緣處將所述片(6)電連接到所述接地(4)，所述邊緣在所述橫向方向(DT)上延伸并且構(gòu)成在所述片中在所述縱向方向(DL)所規(guī)定的后部邊緣(10)，一反向方向(DB)指向所述后部邊緣和一相反的正向方向(DF)指向前方，所述片的二個(gè)區(qū)域分別構(gòu)成與所述后部邊緣鄰接的一個(gè)后部區(qū)域(Z3)和在所述后部區(qū)域的前面的一前部區(qū)域(Z1,Z2,Z12)，一朝前部開口并在所述片的外側(cè)的縫隙構(gòu)成一個(gè)將所述前部區(qū)域分割成以分別構(gòu)成一主區(qū)域(Z1)和一輔區(qū)域(Z2)的二個(gè)所述區(qū)域的縱向分隔縫隙(F1)，所述連接點(diǎn)(18)是在所述輔區(qū)域的外側(cè)。
3．如權(quán)利要求2的天線，其特征是所述后部區(qū)域(Z3)在所述縱向方向(DL)上要比所述前部區(qū)域(Z1,Z2,Z12)要短。
4．如權(quán)利要求3的天線，其特征是所述連接點(diǎn)(18)是在所述主區(qū)域(Z1)中，所述工作模式中的一個(gè)模式構(gòu)成一主模式，在主模式中由于在至少接近所述縱向方向的一方向上雙向的行波的傳送而建立一駐波，所述這些波在包括所述主區(qū)域和所述后部區(qū)域，基本上排除了所述輔區(qū)域(Z2,Z12)的一個(gè)區(qū)域中被傳播，另外的所述工作模式構(gòu)成一輔模式，在輔模式中由于在相同的二個(gè)路徑上的行波的傳送而建立一駐波，所述波在包括所述主和輔區(qū)域以及所述后部區(qū)域的另一所述區(qū)域中傳播。
5．如權(quán)利要求2的天線，其特征是所述連接點(diǎn)(18)的位置使天線對(duì)于各種工作頻率有基本相同的阻抗。
6．如權(quán)利要求2的天線，其特征在于所述主區(qū)域(Z1)和所述輔區(qū)域(Z2)在所述縱向方向(DL)上具有各自不同的尺寸。
7．如權(quán)利要求4的天線，其特征是所述短路僅在所述后部邊緣(10)的一段上形成，在所述片(6)的寬度中所述段的位置是比所述輔區(qū)域(Z2)要更靠近所述主區(qū)域(Z1)，所述段構(gòu)成一短路段(C2,C12)，所述片的所述配置進(jìn)一步形成在所述橫向方向上延伸的所述縫隙中的一個(gè)縫隙并且構(gòu)成一個(gè)橫向分隔縫隙(F2)，它部分地將所述主區(qū)域與所述后部區(qū)域(Z3)分隔。
8．如權(quán)利要求2的天線，其特征在于是所述片(6)的所述配置進(jìn)一步形成在所述主區(qū)域(Z1)中的所述縱向方向(DL)上延伸的至少一個(gè)縫隙(F3)。
9．如權(quán)利要求2至8中的任一個(gè)權(quán)利要求的天線，其特征在于在所述縱向方向(DL)和所述垂直方向(DV)上具有一對(duì)稱的平面，在所述基底的所述頂部表面的所述平面的軌跡構(gòu)成所述片(6)的一對(duì)稱軸(A)，所述耦合裝置和所述主區(qū)域(Z1)在所述軸的附近，該片的所述配置在所述主區(qū)域的各相對(duì)側(cè)形成二個(gè)所述縱向分隔縫隙(F1,F11)，所述輔區(qū)域具有在各個(gè)縫隙之外的兩個(gè)部分(Z2,Z12)。
10．一種無線通信裝置，包括如權(quán)利要求2到9中的任一權(quán)利要求的一個(gè)天線和與所述天線相連的一個(gè)信號(hào)處理單元(8)并適于工作在所述工作頻率。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的多頻微帶天線包括連接到具有二個(gè)導(dǎo)電帶(C2,C12)的一短路的二個(gè)區(qū)域(Z1,Z2)。這二個(gè)區(qū)域相互充分地被分隔以能在由所述區(qū)域構(gòu)成的二個(gè)各自不同的區(qū)域中建立二個(gè)諧振。所述諧振至少接近于四分之一波型并且每一個(gè)具有一個(gè)由所述短路所確定的電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)。相同的耦合裝置(C1,C2,C3,C12)被用于激勵(lì)二個(gè)諧振。本發(fā)明特別適用于便攜式電話和它們的基站。
文檔編號(hào)H01Q1/24GK1230037SQ98126980
公開日1999年9月29日 申請(qǐng)日期1998年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月11日
發(fā)明者克里斯托福·格蘭奇特, 查爾斯·恩古努, 瓊－菲利浦·庫(kù)伯茨, 佛朗西斯科·勒苯尼克, 瑟格·陶騰 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司