設置有陷波器的天線結構的製作方法

2024-02-19 21:17:15

專利名稱：設置有陷波器的天線結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於發送和接收RF信號的天線結構。本發明更具體地涉 及在至少一個較高頻帶中具有增加的帶寬的用於發送和接收RF信號的 天線結構。
背景技術：
在改進用於移動通信設備中的天線結構的帶寬特性的技術方面存在 持續的驅動力。這一般已經通過使用不同構形的天線元件、寄生元件， 以及天線元件相對於彼此及相對於接地面(ground plane)的不同定位來 實現。一般的蜂窩設備使用幾種不同的頻帶來在不同的標準化通信協議 (如GSM、 DCS、 DAMPS等)中進行通信。現在普遍設計能夠在不少 於三個不同的頻帶(如GSM800、 GSM900和DCS 1900)中工作的移動 電話。始終期望增加所有這些頻率的帶寬。發明內容天線結構的帶寬隨著接地面裝置的長度而改變。在現代蜂窩電話中 接地面裝置的一般長度約為100mm。該長度是由多種因素設定的。這些 因素包括握持行動裝置的舒適長度，即行動裝置應該很好地握在使用者 的手掌中，在行動裝置中具有足夠的用於電子部件的空間等。不幸的是，如圖1中所示，針對頻帶2 GHz的帶寬對於大約100 mm 的接地面裝置長度而具有最小值。通過在天線裝置的相對端部對接地面裝置提供陷波器，可以調節天 線裝置所感知到的接地面裝置的電氣長度，由此增加該天線結構的帶寬。本發明的一個主要目的是提供至少減輕上述問題的裝置。在該方面，本發明的一個具體目的是提供這樣的裝置，所述裝置為 移動通信設備提供更大的帶寬。根據本發明的一個方面，除其他以外，這些目的是通過這樣的天線 結構來實現的，所述天線結構包括至少第一天線元件和一接地面裝置， 其中，所述天線結構設置在所述接地面裝置的第一端部。本發明的特徵 在於，在所述接地面裝置上設置有陷波器。根據本發明的一個變型例，所述陷波器被設置在距所述接地面裝置 的第二端部的規定距離處，其中，所述第二端部與所述接地面裝置的所 述第一端部相對。位於所述天線輻射裝置的相對端部處並且連接到所述接地面的所述 陷波器，將縮短接地面裝置的電氣長度，從而使得夭線輻射裝置所感知 到的所述接地面裝置的電氣長度不等於在針對某規定頻率的帶寬和接地 面裝置長度之間的關係中的最小值。因此，帶寬增加。根據本發明的一個變型例，所述天線元件是設置在所述接地面裝置上方的PIFA天線。根據本發明的另一個變型例，所述陷波器包括第一導體，所述第一 導體電連接到所述第二端部，並在朝向所述第一端部的總方向上延伸。根據本發明的一個變型例，所述天線元件是被設置為在至少兩個不 同頻帶中發送和接收RF信號的PIFA天線。根據本發明的另一個變型例，所述陷波器包括第一導體和第二導體， 所述第一導體和第二導體電連接到所述第二端部，並在朝向所述第一端 部的總方向上延伸，並且其中，所述第一導體和第二導體位於所述接地 面裝置的相對兩側。根據本發明的另一個變型例，所述第一導體和/或所述第二導體是使 所述天線結構發送和接收RF信號的一個頻率的波長的四分之一。通過該 結構，陷波器將在導體梢部的位置處針對設計頻率"切斷"所述接地面， 所述設計頻率是使所述導體具有四分之一波長的頻率。通過合適地定位 所述導體，針對所述設計頻率的所述接地面的電氣長度可以被選擇為使 帶寬最佳化，或者至少避免由於所述接地面的特定長度而導致的帶寬最小值。根據本發明的另一個變型例，所述接地面裝置具有基本上平坦的矩形形狀，其中，所述矩形的長邊為70到130 mm長，優選為80到120 mm 長，或者90至Ul0mm長，更優選為大約100 mm長。根據本發明的另一個變型例，所述天線結構被設置為至少在1700 MHz 到2300MHz的頻帶中，優選為在1800MHz到2000MHz的頻帶中，更 優選為在約1800 MHz和1900 MHz的頻帶中，發送和接收RF信號。根據本發明的一個變型例，所述第一導體和所述第二導體是導線。根據本發明的一個變型例，所述第一導體和第二導體是通過在所述 接地面中提供第一 L形切口和第二 L形切口來設置的。根據以下對本發明的實施方式的詳細描述，將清楚本發明的進一步 的特徵及其優點。


根據以下給出的對本發明的實施方式的詳細描述以及附圖1到6， 將更全面地理解本發明，所述附圖僅是作為例示給出的，而非對本發明 的限制。圖la是針對900和1800 MHz頻帶的帶寬與接地面裝置長度之間的關係的示意性標繪圖。圖lb是針對使用PIFA的2000 MHz頻帶的帶寬與接地面裝置長度之間的關係的示意性標繪圖。圖2a是根據本發明的一個變型例的示意性頂視圖。圖2b是圖2a中所示本發明的變型例的示意性側視圖。圖3a是根據本發明的另一變型例的示意性頂視圖。圖3b是圖3a中所示本發明的變型例的示意性側視圖。圖4a是對根據本發明的具有陷波器的雙頻帶天線結構與常規的不具有陷波器的天線結構進行比較的測量標繪圖。圖4b是對根據本發明的具有陷波器的雙頻帶天線結構與常規的不具有陷波器的天線結構進行比較的仿真標繪圖。圖5是根據本發明的陷波器的位置的三種不同配置的示意性頂視圖。圖6是對根據本發明的具有陷波器的單頻帶天線結構(2 GHz頻帶) 與常規的不具有陷波器的天線結構進行比較的仿真標繪圖。
具體實施方式
在以下描述中，出於解釋而非限制的目的，闡述了很多具體的細節， 例如特定的技術和應用，以提供對本發明的完整理解。然而，本領域技 術人員應當清楚，可以按偏離這些具體細節的其他實施方式實現本發明。 另外，省略了對公知方法和裝置的描述，以免不必要的細節掩蓋對本發 明的描述。圖la和lb是示出帶寬是如何隨接地面裝置的長度而變化的示意性 標繪圖(圖la:針對卯0MHz和1800 MHz頻帶；圖lb:針對2000 MHz 頻帶)。從圖中可以容易地看出，取決於設計頻率，所述帶寬針對接地面 裝置的一些特定長度具有最小值。對於大致對應於新的第三代標準的頻 率2GHz，該長度大約為100mm。不幸的是，這也是移動通信設備的通 常長度，因而是被設置為在接近2 GHz的頻帶中接收和發送RF信號的 輻射裝置即天線所經歷的接地面的通常長度。因此，對於無線電信令傳送來說，有益的是，接地面可以被縮短或 延長為不與該帶寬最小值一致。然而，在移動通信設備中，集成度已經 非常高，每一平方毫米通常都被電子部件佔據。因此，延長或縮短接地 面的實際長度是不可行的。圖2a是本發明的一個變型例的示意性頂視圖。接地面裝置201設置 在移動通信設備202中。該接地面裝置201大多數時候被設置為印刷電 路板(未示出)的一部分，但是也可以以其他方式設置。圖2b是圖2a中公開的結構的示意性側視圖。在圖2b中以與圖2a 中相同的標號指代相同的細節。從圖2a和2b中可見，接地面裝置201具有基本上平面的矩形形狀， 其中天線裝置包括設置在接地面裝置201的第一端部201a的介電部分203a和輻射元件203b和203c。輻射元件203b和203c被分別調諧到 800 MHz和2000 MHz頻帶。天線裝置可以被設置為完全覆蓋接地面裝 置201、部分覆蓋接地面裝置201或者在接地面裝置201的側邊。此外， 所述天線裝置可以是PIFA、 IFA、 L天線、半環、單極天線或任何其他在 接地面中誘發輻射電流的天線裝置。在第一端部201a的相對端部201b設置有第一導線204a和第二導線 204b。導線204a和204b從接地面裝置稍微延伸出，或者以與接地面裝 置垂直的方式彎曲90度，並且在接地面裝置201的側邊在朝向第一端部 201a的方向上進一步延伸。導線204a和204b的長度大約為2 GHz的波 長的四分之一，即，在真空中大約為3.75cm。如果導線和接地面之間的 空間填充有電介質，則該長度可以縮短。這可能影響電阻抗，但是隨後 這又可以通過調節導線和接地面之間的間隔來校正。導線204a和204b可以方便地設置在行動裝置的外殼中或設置在任 何其他方便的位置處。導線204a和204b與接地面裝置201之間的空間可以填充有合適的介電材料以進一步調節帶寬。圖3a是本發明的另一變型例的示意性頂視圖，示出了接地面裝置 301。圖3b是根據圖3a的結構的示意性側視圖。在接地面裝置301的 第一端部301a設置有包括介電部分303a和輻射天線裝置303b和303c 的天線裝置303。輻射裝置303b和303c被分別調諧到800 MHz頻帶和 2000 MHz頻帶。第一導電裝置304a和第二導電裝置304b設置在接地面裝置301的 與第一端部301a相對的第二端部301b。通過在接地面裝置301中提供切 口來提供導電裝置304a和304b。從圖3a中可見，該切口為L形。陷波器的長度應該為設計頻率的波長的四分之一，例如，對於2GHz， 該長度為大約3.75 cm。陷波器在接地面裝置的側邊的定位取決於輻射結 構的具體設計、接地面裝置的設計、位於PCB上的電路、手持裝置的設 計等。 一種確定最佳定位的簡單過程可以是試錯法(bytryanderror)。即， 在實驗環境中嘗試不同的位置，並且測量所實現的帶寬。另選的是，可 以使用仿真。圖5a到5c是陷波器的三種不同位置的示意性頂視圖。從圖5中可 見，陷波器501可以位於接地面裝置502的側邊上的不同位置，而接地 面裝置可以在陷波器和接地面裝置之間的連接部下方延伸。在圖5a中， 陷波器501在接地面裝置502的與輻射元件503的位置相對的相對端部 耦合到該接地面裝置。在圖5b中，陷波器501在距輻射體503的規定距 離處耦合到接地面裝置。因此，接地面裝置502在與陷波器501的連接 部下方延伸。在圖5c中，陷波器501在端部連接到接地面裝置502。陷 波器沿接地面裝置的端部延伸出去，接著進一步沿接地面裝置的側邊延 伸。這使得可以提供沿接地面裝置的側邊延伸的長度短於四分之一波長 的四分之一波長陷波器。圖4a和圖4b分別是對根據本發明的具有陷波器的天線結構與不具 有陷波器的天線結構進行比較的測量標繪圖和仿真標繪圖。從所述標繪 圖中可見，使用根據本發明的陷波器，實現了顯著的帶寬增加。圖6是針對2 GHz頻帶對具有陷波器的單頻帶天線結構601與不具 有陷波器的單頻帶天線結構602進行比較的仿真結果示意性標繪圖。可 以清楚地看到，在使用根據本發明的陷波器的情況下，帶寬增加。應當提及，電流仍將在位於陷波器的開口端下方的接地面裝置中流 動。在陷波器的開口端處存在電流最小值，而在陷波器和接地面裝置之 間的連接部處存在電流最大值。然而，開口端下方的接地面中的電流相 對於陷波器中的電流呈差分模式，因此不會輻射。應當清楚，本發明可以按多種方式變型。這些變型不應被視為偏離 本發明的範圍。本領域技術人員顯見的所有這些修改都被包括在所附權 利要求書的範圍內。
權利要求
1、一種天線結構，其包括至少第一天線元件和一接地面裝置，並且所述天線結構設置在所述接地面裝置的第一端部，其特徵在於在所述接地面裝置上設置有陷波器。
2、 根據權利要求1所述的天線結構，其中，所述陷波器設置在距所述接地面裝置的第二端部的規定距離處，並且所述第二端部與所述接地面裝置的所述第一端部相對。
3、 根據權利要求2所述的天線結構，其中，所述規定距離被選擇為，使得所述天線結構與不具有陷波器的類似 天線結構相比具有增加的帶寬。
4、 根據權利要求1到3中的任一項所述的天線結構，其中， 所述天線元件是設置在所述接地面裝置上方的PIFA天線。
5、 根據權利要求1到4中的任一項所述的天線結構，其中，所述接地面裝置具有基本上矩形的形狀。
6、 根據權利要求2到5中的任一項所述的天線結構，其中，所述陷波器包括第一導體，所述第一導體電連接到所述第二端部， 並在朝向所述第一端部的總方向上延伸。
7、 根據權利要求1到6中的任一項所述的天線結構，其中，所述天線元件是被設置為在至少兩個不同頻帶中發送和接收RF信 號的PIFA天線。
8、 根據權利要求6所述的天線結構，其中，所述第一導體是使所述天線結構發送和接收RF信號的最高頻帶的 波長的四分之一。
9、 根據權利要求6所述的天線結構，其中，所述陷波器包括第二導體，所述第二導體電連接到所述第二端部， 並在朝向所述第一端部的總方向上延伸，並且所述第一導體和所述第二導體位於所述接地面裝置的相對兩側。
10、 根據權利要求l到9中的任一項所述的天線結構，其中， 所述接地面裝置具有基本上平坦的矩形的形狀，其中，所述矩形的長邊為70到130 mm長，優選為80到120 mm長，或者90到110 mm長， 更優選為大約100 mm長。
11、 根據權利要求1到10中的任一項所述的天線結構，其中， 所述天線結構被設置為至少在1700 MHz到2300 MHz的頻帶中，優選在1800 MHz到2000 MHz的頻帶中，更優選在約1800 MHz和1900 MHz 的頻帶中，發送和接收RF信號。
12、 根據權利要求9所述的天線結構，其中， 所述第一導體和所述第二導體是導線。
13、 根據權利要求9所述的天線結構，其中，所述第一導體和所述第二導體是通過在所述接地面中提供第一 L形 切口和第二 L形切口來提供的。
全文摘要
本發明涉及一種天線結構，所述天線結構包括至少第一天線元件和一接地面裝置，其中，所述天線結構設置在所述接地面裝置的第一端部。本發明的特徵在於，在所述接地面裝置的第二端部設置有陷波器，並且所述第二端部與所述第一端部相對。
文檔編號H01Q1/24GK101283478SQ200680037582
公開日2008年10月8日 申請日期2006年10月5日 優先權日2005年10月10日
發明者埃裡克·奧傑夫斯, 彼得·林德伯格 申請人:萊爾德技術股份有限公司