陶瓷介質塊的非方形貼片天線及一體化天線模塊的製作方法

2023-05-26 08:17:46 1

專利名稱：陶瓷介質塊的非方形貼片天線及一體化天線模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於接收衛星信號或地面的填隙(gap filler)信號的天線 (ANT)以及天線模塊，特別涉及用於接收GPS (全球定位系統)、DMB (數 字多媒體廣播)系統、DAB (數字音頻廣播)系統和導航系統中的的衛星信 號和填隙信號的陶瓷介質塊的非方形貼片(patch)天線以及包括該系統的集 成天線模塊。
背景技術：
近來，無線通信已經被廣泛地應用。為了確保無線通信裝置的普及，現 階段趨向於在保持天線性能的同時需要低成本、能大規模生產並令人滿意的 設計。從而增加了對能夠安裝在收發信機中的細長的天線的需求。
對用於汽車的移動多媒體信息、廣播服務或當前位置及電子地圖服務的 接收機，可以使用微帶貼片天線。
衛星傳送用於傳輸的右旋圓極化波，以便於最小化電離層的幹擾和地面 反射的多路信號(噪聲)的影響，同時，由於貼片天線比較便宜並且對於各
種圓極化天線都具有良好的接收率，所以圓極化天線被用來接收GPS衛星
/士 口
貼片天線具有重量輕並佔用較小空間的平面類型結構，同時在給定的空 間內具有最高的增益和最好的方向性，所以它被用作與各種移動通信裝置和 可攜式裝置集成的通信中繼天線。
圖1是根據現有技術貼片天線的具有分解結構貼片天線的上端表面和下 端表面的示意圖。
如圖1所示，現有技術的饋針型的方形貼片天線由天線模塊12和與天線模塊12分離的印製電路板PCB 14組成。對於天線模塊12， 一種導電材 料被塗敷在介質塊11的兩端表面上，同時饋針13位於上端表面。
另外，單端或多端低噪聲放大器LNA 15被安裝在PCB 14上，並且PCB 14被粘附在該天線模塊12的下端面。導電材料以相同的長寬比被塗敷在上 端面的導電錶面上，以便於具有圓極化特性。
另外，饋針13與上端面的導電錶面電連接以便於插入介質塊，然而， 該饋針與下端面中的由導電材料構成的接地面電隔離。
同時，在現有技術的導航系統中使用的貼片天線的問題在於例如在所謂 的"接地平面"中，需要底部是平面的導電錶面，並且PCB部分必須保證 該地面表面是面向天空類型的，以使得其容易接收衛星信號。此外，通常使 用的貼片天線的最小尺寸是18X18mm。所以，由於接收器的寬度和天線的
高度限制很難將天線安裝在裝置中。
因此，在如圖2所示的具有如前所述的方形貼片天線的導航中，能夠從 主體摺疊並打幵的天線設備18應該安裝在導航17的上部的後面，同時貼片 天線應該位於其內部。所以，在使用時將天線設備伸入到側表面與天線寬度 相同深度時存在問題。
近來，隨著為便於攜帶的細長化和小型化的發展趨勢，產品的功能變得 複雜。例如，汽車導航公司需要能夠安裝在汽車中並能通過存儲在其內部的 電池而可便攜的導航系統的發展。
然而，如前所述，現有技術的貼片天線存在不能被變細的問題，以至於 增大了導航系統的尺寸。此外，即使將13X13mm或更小的小尺寸貼片天線 安裝在汽車中，天線的特性也不會很好，使得在盲點中的接收不穩定。
另外，方形貼片天線是圓極化天線，並且選擇性地接收在接收的衛星信 號中的左旋圓極化或右旋圓極化。因此，根據衛星信號是左旋圓極化還是右 旋圓極化，所述方形貼片天線應該被重新設計。此外，在它被設計為雙帶寬
7天線時，接收率被降低，這是由於由左旋圓極化接收天線和右旋圓極化接收 天線的設計所引起的相互幹擾效應所引起的。因此，存在衛星信號可能被丟 失的問題。
同時，根據小型化的趨勢，已經存在使用13X13mm或更小的貼片天線 或線性極化天線的嘗試。然而，在天線的尺寸變得越來越小的同時，天線的 性能和接收靈敏性被降低了。
例如，對於處理一130dbm的信號的傳統GPS引擎，就不可能處理該信 號。因此，在當前的市場上，能被安裝在汽車中的天線或天線模塊的發展需 要確保小型化以及便攜性，同時在接收性能方面要與傳統天線一樣或者比傳 統天線更好
發明內容
技術問題
因此，本發明的目的是至少要解決現有技術的所述問題和缺點。
提供本發明以解決由於使用傳統的方形貼片天線而引起的諸如導航系 統的接收機的結構問題和設計問題。通過控制位於非方形介質陶瓷介質塊和 非方形介質塊上的貼片天線的導電圖，將上部的導電圖延伸到非方形陶瓷介 質塊的側表面，來提供給具有圓極化特性或線性極化波的改進特性的陶瓷介 質塊的非方形貼片天線、以及具有圓極化特性或線性極化波特性的陶瓷介質 塊的非方形貼片天線。
另外，本發明提供了通過在介質塊的上部實現具有在其內部形成一個或 多個槽的導電圖，能夠將具有圓極化特性的貼片天線容易地安裝在使用的機 器內部的集成天線模塊。
此外，實現貼片天線和低噪聲放大器被安裝在一個PCB上的集成天線 模塊、以及貼片天線和GPS引擎模塊被安裝在一個PCB上的集成天線模塊，以開發用來滿足小型化和便攜性的可以被用來內置的天線和天線模塊，同時 還保證該天線的接收性能與傳統天線一樣。 技術方案
根據本發明，為了完成上述目標，本發明提供了
根據本發明的接收衛星信號和地面的填隙信號的非方形貼片天線的第 一實施方式，其包括用長寬比率不同的非方型陶瓷介質塊形成的陶瓷介質 塊，以及被塗敷在具有不同長寬比率的所述陶瓷介質塊的上部的導電圖，其 中通過該導電圖可以獲得線性極化波特性。
根據本發明的接收衛星信號和地面的填隙信號的非方形貼片天線的第 二實施方式，其包括用長寬比率不同的非方型陶瓷介質塊形成的陶瓷介質 塊，以及從所述陶瓷介質塊的上部延伸到具有較長長度的側面的兩個面的塗 敷的導電圖，其中通過控制延伸到所述陶瓷介質塊的兩側的導電圖的尺寸， 來獲得圓極化特性或控制線性極化波特性。
根據本發明的非方形貼片天線，在導電圖中形成一個或多個槽，該導電 圖中的槽被從所述陶瓷介質塊的上部的具有較短長度的側面的兩個面刪除， 其中通過該導電圖可以獲得圓極化特性。
這裡，陶瓷介質塊的介電常數使用37或更大的高介電常數，並且通過 導電圖來獲得圓極化特性，在所述非方形陶瓷介質塊上的較短側面足夠大到
等於13mm或更大的情況下，即使位於非方形陶瓷介質塊上的導電圖上的槽 不存在，較短側面的導電圖中的槽也被刪除。
根據本發明的非方形貼片天線，該非方形貼片天線還包括輸入輸出終 端，該輸入輸出終端包括位於陶瓷介質塊上部的饋針，該饋針與導電圖的上 部電連接，並且通過陶瓷介質塊與下部由導電材料製成的接地端電隔離。
根據本發明的非方形貼片天線，該非方形貼片天線還包括輸入輸出終 端，該輸入輸出終端位於陶瓷介質塊的上部並與導電圖的上部電連接，穿過陶瓷塊的槽的內部用銀填充，並且該槽通過陶瓷介質塊與下部的由導電材料 製成的接地端電隔離。
根據本發明的非方形貼片天線，該非方形貼片天線還包括輸入輸出終 端，該輸入輸出終端與下部的接地平面電隔離，其中陶瓷介質塊的上部的導 電圖與下部的由導電材料製成的接地平面電隔離，其中用於與所述輸入輸出 終端匹配的導電圖在該陶瓷介質塊的較短長度的一側的側表面中被形成。
根據本發明的集成天線模塊的第一實施方式，該集成天線模塊包括根據 權利要求1或2所述的接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線； 起到將從所述貼片天線接收的信號放大為可以被引擎處理的信號等級作用 的單端或多端低噪聲放大器；將貼片天線和低噪聲放大器安裝在其中的印製 電路板；以及將低噪聲放大器中被放大的信號傳輸到引擎的傳輸線。在這裡，
所述貼片天線和低噪聲放大器被分別安裝在所述印製電路板的相同平面或 不同平面上。
根據本發明的集成天線模塊的第二實施方式，該集成天線模塊包括根據
權利要求1或2所述的用於接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天 線；用於將從所述貼片天線接收的信號放大為可以被引擎處理的信號等級的 單端或多端低噪聲放大器；將貼片天線和低噪聲放大器分別安裝在其中的多 個印製電路板；連接安裝有貼片天線的印製電路板和安裝有低噪聲放大器的 印製電路板的同軸電纜；以及將在低噪聲放大器中被放大的信號傳輸到引擎 的傳輸線。
根據本發明的集成天線模塊的第三實施方式，該集成天線模塊包括根據 權利要求1或2所述的接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線； 包括執行由所述貼片天線接收的信號的操作動作並輸出數據的小型化GPS 引擎的GPS引擎模塊；以及安裝有所述貼片天線和GPS引擎模塊的印製電 路板。在這裡，所述貼片天線和GPS引擎模塊被安裝在所述印製電路板的相 同平面或分別安裝在不同平面上。
根據本發明的集成天線模塊的第三實施方式，該集成天線模塊包括根據 權利要求1或2所述的接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線； 包括執行由所述貼片天線接收的信號的操作動作並輸出數據的小型化GPS 引擎的GPS引擎模塊；分別安裝有所述貼片天線和GPS引擎模塊的多個印
制電路板；以及連接安裝有貼片天線的印製電路板和安裝有GPS引擎模塊 的印製電路板的同軸電纜。
在這裡，所述GPS引擎模塊由單端或多端低噪聲放大器組成，該低噪 聲放大器用於將由所述貼片天線接收的信號放大到在引擎以及GPS引擎中 能夠處理的信號等級，或者所述GPS引擎模塊除低噪聲放大器之外的的僅 由GPS引擎組成，或者所述GPS引擎模塊由帶通濾波器和GPS引擎組成。
有益效果
根據本發明，通過位於所述介質陶瓷塊上的非方形陶瓷介質塊和導電 圖，能夠實現具有圓極化特性的貼片天線，通過控制位於介質塊的側表面的 導電圖，能夠實現具有圓極化特性或更多改進的線性極化波特性的陶瓷介質 塊的非方形貼片天線，並且通過在所述介質塊的上部嵌入導電圖，能夠實現 具有圓極化特性的貼片天線，其中在所述導電圖中形成一個或多個槽。
另外，在使用高於介電常數30的高介電常數的陶瓷介質塊、並且所述 介質塊的較短側面遠充分大到等於12mm的情況下，即使所述較短側面的導 電圖中的被刪除的槽不存在於位於所述非方形陶瓷介質塊的導電圖上，圓極 化特性也由所述導電圖顯示出。
此外，通過實現具有安裝在一個PCB上的貼片天線和低噪聲放大器的 集成天線模塊、以及具有安裝在一個PDB上的貼片天線和GPS引擎模塊的 集成天線模塊，將所述天線的接收性能與傳統天線保持一樣或比傳統天線的接收性能更好，並且滿足了小型化和便攜性的需求。


圖1是根據現有技術的貼片天線的具有分解結構的貼片天線的上端面和 下端面的示意圖2是根據現有技術的具有貼片天線的導航系統的示意圖3是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第一實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖4是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第二實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖5是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第三實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖6是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第四實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖7是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第五實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖8是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第六實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖9是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第七實施方式的分 解的上端面、側端以及下端面的示意圖10是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第八實施方式的 分解的上端面、側端以及下端面的示意圖11是根據本發明的集成天線模塊的第一實施方式的示意圖12是根據本發明的用於集成天線模塊的低噪聲放大器的框圖示意圖13是根據本發明的集成天線模塊的第二實施方式的示意圖；圖14是集成天線模塊的第三實施方式的示意圖15至圖17是使用根據本發明的第三實施方式的特性來實施的示意
圖18是根據本發明的集成天線模塊的第四實施方式的示意圖； 圖19是根據本發明的集成天線模塊的第五實施方式的示意圖； 圖20是根據本發明的集成天線模塊的第六實施方式的示意圖； 圖21至圖23是使用根據本發明的第六實施方式的特性來實施的示意圖。
在下文中，將結合附圖對非方形貼片天線以及集成天線模塊進行詳細說明。
具體實施方式
優選模式
圖3至圖5是根據本發明的具有線性極化波特性的陶瓷介質塊的非方形 貼片天線的實施方式的示意圖。在這些圖中，圖3是根據本發明的陶瓷介質 塊的非方形貼片天線的上端面、側端以及下端面的示意圖。
如圖所示，根據本發明的第一實施方式的貼片天線是饋針型的貼片天 線，它由陶瓷介質塊21和導電圖22組成。在這裡，陶瓷介質塊21 (在下文 中它可能被稱為"為介質塊")以非方形類型而形成。與介質塊21的形狀相 應的導電圖22被塗敷在具有不同長寬比率的所述介質塊21的上部。
這時，關於導電圖22的長寬比率，優選的情況是以寬度小於13mm並 且長度是18 35mm或35mm或更長的非方形類型來實現的貼片天線，以便 於將該貼片天線安裝在如導航系統的使用的機器內部。在裝置的寬度距離能 被給定的情況下，如7英寸的導航系統，陶瓷介質塊的寬度(短軸)可以被 製造為大於13 18mm的長度，從而改進天線的特性。在電連接到在貼片天線的上部的導電平面22中的上部的導電平面的饋
針23穿過介質塊21的時候，在底下部的導電平面24形成的饋針23被電隔離。
本發明的模式
圖4是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第二實施方是的上 端面、側端以及下端面的示意圖.
如圖所示，根據本發明的第二實施方式的貼片天線是表面貼裝技術(在 下文中被稱為"SMT")類型的天線。該貼片天線的介質塊31的上端面的導 電平面32與下端面的接地平面電絕緣。
然而，與第一實施方式的將饋針23伸入介質塊下部的方式不同，由於 孔34的內部用銀填充，因此輸入輸出終端33與介質塊的上部的導電平面32 電連接。同時，輸入輸出終端33穿過介質塊，並通向上部的由導電材料制 成的接地平面35。介質塊31和上部導電圖32的形狀與圖3所示的形狀相同。
饋針53位於貼片天線的上部的導電平面52中，穿過被電連接到上部導 電圖的介質塊51的頂上端面和下端面，並且與下部由導電材料製成的接地 平面54電隔離。
圖5是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第三實施方式的示意圖。
如圖5所示，根據本發明的第三實施方式的貼片天線是另一種SMT類 型的貼片天線。介質塊41的上端面的導電平面42與下端面的由導電材料制 成的接地平面43電隔離。在下部形成具有導電性的輸入輸出終端44，同時 與接地導電平面43電隔離。在這裡，SMT被用來在一側上形成導電圖45 以便於與輸入輸出終端匹配。在這種情況下，介質塊41和上端面的導電圖 42的形狀與前面所述的形狀相同。
通過使用各種材料可以實現各種類型的貼片天線，然而根據本發明的貼片天線使用具有從6到60的高介電常數的陶瓷介質。因此，儘管天線的性 能(增益X帶寬oc容量)被降低，但可以獲得具有較小尺寸的小的外形。從
而該貼片天線的優點是對通信設備的小型化作出了貢獻，並且因為它是嵌入 類型的，所以降低了由器件的外部衝擊所造成的損壞的危險。
此外，根據本發明的陶瓷天線可以在包括無線通信或可攜式電話的大多
系統使用的幾百MHz到幾百GHz的頻率範圍內實現充足的性能，所以未來
應用的範圍將很廣。
根據現有技術貼片天線存在一個問題，那就是在該貼片天線被開發為具 有右旋圓極化特性的貼片天線的情況下，根據接收特性，它只能接收具有右 旋圓極化的衛星信號，而不能接收被發送為左旋圓極化的衛星信號。
另一方面，根據本發明的非方形片狀具有線性極化波的特性。因此，它 可以接收很大範圍的信號，而不用考慮衛星信號的極化方向。此外，對於
GPS引擎接收性能的補充是可能的，例如信號處理特性被改進的SIRstar3。
另外，由於非方形貼片天線的線性極化波特性，由於如傳統的方形貼片 天線的圓極化而產生的相互幹擾效應使得接收率被降低的問題可以被解決， 從而促進了雙帶寬的設計。
圖6至圖8是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的其他實施方 式。圖6是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第四實施方式的上 端面、側端以及下端面的示意圖.
根據本發明的貼片天線是饋針類型的非方形貼片天線，其由陶瓷介質塊 51和導電圖52組成。在這裡，介質塊51以非方形的類型形成。因為導電圖 52塗敷在長寬比率不同的介質塊51的上部，所以導電圖52被延伸到具有較 長長度的一側的兩個側面。
饋針53位於該貼片天線的上部的導電平面52中，穿過介質塊51的上 端面和下端面，同時與上部的導電平面電連接。並且該饋針與下部由導電材料製成的接地平面54電隔離。
可以通過在介質塊的一個側面形成導電圖來實現圓極化特性。通過控制 延伸到該側的導電圖的寬度和長度的比例，就可以顯示出電特性被改善的線 性極化波特性。
圖7是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第五實施方式的上
端面、側端以及下端面的示意圖。
根據本發明的貼片天線是SMT類型的非方形貼片天線的貼片天線，該 貼片天線具有將導電圖62延伸到具有較長介質塊61的一側的兩個側面的結 構，該結構與前述的第四實施方式的貼片天線的結構相同。
對於該貼片天線，輸入輸出終端63以及孔64的內部都用銀來塗敷，而 不是第四實施方式中的饋針53用銀來塗敷，從而將輸入輸出終端63和上部 的導電平面62電連接，同時由銀製成的導電圖62穿過介質塊以通向下部由 的導電材料組成的接地平面65，從而SMT可以用來提供貼片天線。
圖8是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第六實施方式的示 意圖。
根據本發明的貼片天線是SMT類型的非方形貼片天線，該貼片天線具 有將導電圖72延伸到具有較長介質塊71的一側的兩個側面的結構，該結構
與前述的第四實施方式的貼片天線的結構相同。
貼片天線的介質塊71的上端面的導電平面72與下部由導電材料製成的 接地平面73電隔離。與在下部上形成的接地導電平面73電隔離的輸入輸出 終端74具有導電性。導電圖75在導電圖72延伸到的側面的相反側面中的 一個側面上被形成，以便於與輸入輸出終端匹配。在這裡，SMT被應用。
對於根據本發明的根據第四實施方式或第六實施方式的陶瓷介質塊的 非方形貼片天線，通過在寬度與長度不同的陶瓷塊和介質塊上形成導電圖可 以獲得圓極化特性。另一方面，陶瓷介質塊的非方形貼片天線也是與傳統的方形貼片天線相 比小型化的天線，其中由於導電圖的縮放比例該非方形貼片天線的線性極化 波的特性被改善，同時它可以被安裝在使用的機器的內部而且具有接收性能 被改善的特點。
此外，與方形貼片天線不同的雙帶寬可以被設計。特別地，在具有圓極 化特性的情況下，因為在保持傳統貼片天線的接收性能的同時小型化是可能 的，所以兩個或多個信道可以在具有定時校準的一個頻率內收發，並且能夠 帶來極化損耗較小的圓極化的優點。
圖9是根據本發明的陶瓷介質塊的非方形貼片天線的第七實施方式的示 意圖。
對於根據本發明的貼片天線，在具有不同長寬比率的介質塊76的上部 實現導電圖78，其中導電圖被移到具有較短長度的一側的兩個側面的一個或 多個槽在該導電圖78中被形成。
饋針77位於該貼片天線的上部的導電平面78中。該饋針穿過介質塊76 的上端面和下端面，同時與上部的導電平面電連接。並且它與下部的接地導 電平面79電隔離。對於該貼片天線，在一個側面是13mm的時候，兩個分 別被分離到低頻和高頻的線性極化波類型的天線特性被顯示出來。
在移去具有較短長度的一個側面的導電圖的時候，槽被補充，導電圖的 寬度變窄到13mm或更小，以便於在1.8GHz帶寬內的其他線性極化天線特 性移動並且變得與低頻的另外的線性極化波特性相似。因此，對於每個線性 極化天線特性，頻率和大小、相角變化90度，從而顯示了圓極化特性。
特別地，在具有圓極化特性的情況下，因為導電圖在縱軸可以被縮小的 介質陶瓷塊上實施，並且在保持具有傳統的貼片天線的接收品質的同時具有 高品質因數特性(Q * f二材料的品質特性)，所以極化特性中的極化損耗減 小的優點被顯示出來。此外，該貼片天線具有比方形天線優良的噪聲特性。此外，如圖10所示，在陶瓷介質塊76a使用介電常數為30或高於30 的高介電常數的材料、並且在非方形類型的陶瓷介質塊76a中的較短側面充 分長於12mm或更長時，即使與圖6不同，雖然該貼片天線沒有在陶瓷介質 塊76a的側表面或槽上形成導電圖，並且被移去的較短側面的導電圖中的槽 也不存在於位於非方形陶瓷介質塊76a上的導電圖78a中，由於上端面的導 電圖78a，該非方形陶瓷介質塊76a也可以具有圓極化特性。
在導電圖中構造的槽的貼片天線並不局限於如上所述的特定實施方式， 但這些貼片天線都可以應用於第二實施方式到第六實施方式。因此，可以使 用饋針類型或SMT類型的非方形貼片天線的各種形式來實現圓極化特性。 特別地，可以將諸如13X18mm或13X20mm的能將導電圖延伸到介質塊的 側表面的非方形貼片天線來實現圓極化特性。
然而，對於如13X25mm的一個側面的長度非常長的貼片天線來說，優 選地，通過在上部的導電圖上開槽，同時將導電圖延伸到側表面來實現圓極 化特性。
對於根據第一實施方式到第六實施方式的貼片天線來說，由於如導航系 統的使用機器的寬度，在貼片天線的長度是13mm並且寬度是18 35mm或 35mm或更長時，可以實現線性形式。所以該貼片天線可以被安裝在使用的 機器的內部。
另外，在一個側面的尺寸減小時，通過使用小於Er60的高介電常數可 以改善QfF。例如，對於13X18mm的貼片天線，可以使用相對介電常數 為45且Q * F高於40000的陶瓷粉末。對於13X20mm的貼片天線，可以 使用Q * F為35000且相對介電常數為37的陶瓷粉末。那樣，原料的損耗就 可以減少，並且天線的增益可以改善，與傳統的方形貼片天線相比接收性能 也是優良的。
以下，參考圖11至圖23，包括陶瓷介質塊的非方形貼片天線的集成天線模塊的實施方式將被詳細描述。
圖11是根據本發明的集成天線模塊的第一實施方式。
對於根據該實施方式的集成貼片天線，陶瓷介質塊的非方形貼片天線81
和低噪聲放大器82通過SMD (表面貼裝器件)方法被粘附在窄長的矩形形 狀的PCB 83的同一平面上，並且連接將衛星信號從所述低噪聲放大器82傳 輸到引擎的傳輸線84，其中在SMD方法中，器件被粘附在PCB上，不在 PCB上制孔，並且在將用於自動安裝的鉛溶解時鉛被印製在該PCB上。
根據本發明，對於尺寸為65X10X4.7mm的集成天線模塊，貼片天線 81僅位於寬度為13mm的部分中。與方形貼片天線相比，該集成天線模塊 顯示了長度被變長並且寬度變窄的特性。通過在PCB的同一平面上實施貼 片天線和低噪聲放大器來降低天線的高度，使用機器的內部設計可以被改 進。
圖12是根據本發明的用於集成天線模塊的低噪聲放大器的框圖示意圖。
對於低噪聲放大器的電路82，在對從根據本發明的陶瓷介質塊的非貼片 天線81接收到的衛星信號執行第一放大8202之後，衛星信號通過帶通濾波 器8204，並且隨後執行第二放大8206。完成第二放大的信號通過連接電纜 被傳輸到GPS引擎。
因為能在天線模塊中使用的高介電常數的天線由於小型化而具有帶寬 較窄的問題，所以低噪聲放大器用於將衛星信號放大到接收的衛星信號能在 GPS引擎中被處理的程度。
可以使用將貼片天線直接粘貼在GPS引擎上的方法。然而，在這種情 況下，衛星信號非常微弱，使得它在噪聲中也是弱的。因此，如上所述，優 選地，通過低噪聲放大器和濾波器的放大，在增益放大等於大約最小24dB 之後將該信號輸入到所述GPS引擎。
圖13是根據本發明的集成天線模塊的第二實施方式示意圖。對於根據本實施方式的集成天線模塊，陶瓷介質塊的非方形貼片天線81
和低噪聲放大器82分別通過SMD (表面貼裝器件)方法被粘附在PCB 83 的不同側面上，同時連接將衛星信號從所述低噪聲放大器82傳輸到引擎的 傳輸線84。這樣，根據陶瓷介質塊的非方形貼片天線81和低噪聲放大器82 被分別粘附在PCB 83的不同側面的結構，該結構具有最小化在影響從低噪 聲放大器到非方形貼片天線的信號傳輸過程中產生的噪聲的優點。 圖14是根據本發明的集成天線模塊的第三實施方式示意圖。 根據本實施方式的集成天線模塊，通過同軸電纜85將兩個模塊連接起 來，其中一個模塊是粘附根據本發明的陶瓷介質塊的貼片天線81的PCB 83， 另一個模塊是粘附低噪聲放大器82的PCB 84。
此時，兩個PCB都可以是矩形類型，然而，並不局限於矩形並且可以 是預定的形式，例如，可變形的PCB可以被用來代替同軸電纜。根據這種 結構的天線模塊，粘附低噪聲放大器82的PCB 84具有可以自由旋轉360度 的優點。
就是說，如果由於使用了同軸電纜而在接收器和彎曲內部要求空間限 制，那麼天線模塊可以如圖15至圖17所示那樣來實施，此外，該天線模塊 不局限於這些，並且可以根據設計者的目的來實施不同形式。
圖18是根據本發明的集成天線模塊的第四實施方式示意圖。
對於根據該實施方式的集成貼片天線，陶瓷介質塊的非方形貼片天線81 和GPS引擎模塊91包括小型化的GPS引擎，該引擎通過對在該貼片天線中 接收到的衛星信號執行記憶操作來輸出數據，該貼片天線通過SMD (表面 貼裝器件)方法被粘附在窄長的矩形形狀的PCB 83的相同平面上，其中在 SMD方法中，器件被粘附在PCB上，不在PCB上制孔，並且在將用於自動 安裝的鉛溶解時，鉛被印製在該PCB上。
根據本發明，對於尺寸為65X10X4.7mm的集成天線模塊，貼片天線81僅位於寬度為13mm或更少的部分中。與方形貼片天線相比，該集成天
線模塊顯示了長度被變長並且寬度變窄的特性。
同時，通過使用該方法將DAB或DMB天線替換，並將GPS引擎替換
為DAB引擎或DMB引擎，該集成GPS天線引擎模塊不僅可以被用於導航
系統或GPS系統，還可以被用於DAB或DMB系統。
圖19是根據本發明的集成天線模塊的第五實施方式示意圖。 對於根據本實施方式的集成天線模塊，根據本發明的陶瓷介質塊的非方
形貼片天線81和GPS引擎模塊91通過SMD (表面貼裝器件)方法被分別
粘附在PCB 92的不同側面，該結構具有最小化在影響低噪聲放大器和非方
形貼片天線的信號傳輸過程中產生的噪聲的優點。
圖20是根據本發明的集成天線模塊的第六實施方式示意圖。 對於該實施方式，通過同軸電纜95將兩個摸塊連接起來，其中一個模
塊是粘附根據本發明的陶瓷介質塊的貼片天線81的PCB93，另一個模塊是
粘附GPS引擎模塊91的PCB 94。
此時，兩個PCB都可以是矩形類型，然而，並不局限於矩形並且可以
是預定的形式，例如，可變形的PCB可以被用來代替同軸電纜。根據這種
結構的天線模塊，粘附GPS引擎模塊91的PCB 94具有可以自由旋轉360
度的優點。
就是說，如果由於使用了同軸電纜而在接收器和彎曲內部要求空間限 制，那麼天線模塊可以如圖21至圖23所示那樣來實施，此外，該天線模塊 不局限於這些，並且可以根據設計者的目的來實施不同形式。
此時，GPS引擎模塊可以使用低噪聲放大器與小型化的GPS引擎的集 成的類型來實施，或使用GPS引擎本身而不使用低噪聲放大器來實施，或 使用帶通濾波器和GPS引擎來實施。因此，如果需要，本領域的技術人員 可以設計該GPS引擎，並且通常優選地將小型GPS引擎、帶通濾波器與單端低噪聲放大器集成。
以上說明了本發明的實施方式，然而本發明不局限於上面所述的特定實 施方式。對於本領域的技術人員來說，在不偏離本發明的精神或範圍的情況 下，可以對本發明做出各種修改和改變將是顯而易見的。因此，本發明要包 括本發明的從屬權利提供的範圍中的修改和改變以及它們的等價物。
例如，不局限於根據本發明的集成天線模塊或集成GPS天線引擎模塊。 然而，通過對具有與低噪聲放大器或GPS引擎模塊的導電性的材料執行地 面屏蔽，以用於天線噪聲幹擾的消除以及振蕩的防止，就可以降低影響放大 器中的天線的噪聲感應。
工業實用性
根據本發明的陶瓷介質塊(襯底)的非方形貼片天線、以及使用該非方 形貼片天線的集成天線模塊，是相對於通常使用的方形貼片天線小型化的天 線或天線模塊，它們具有可以被安裝在使用的機器內部的特點並且其接收性
能被改善。
也就是說，在使用根據本發明的具有線性極化波特性的非方形貼片天線
的情況下，雖然其在多路信號(噪聲)中很弱，但接收性能可以使用如SIRstar 3的引擎的信號處理的改進來補充，同時不管是左旋圓極化還是右旋圓極化 都可以使用相同的天線。此外，與傳統的方形貼片天線相比，通過小型化天 線模塊的尺寸，該貼片天線具有可以被安裝在終端內部的特點。
另外，在非方形介質塊使用介電常數為30或更高的高介電常數並且較 小軸的長度被擴展12mm或更長時，通過在根據本發明的具有不同寬度和長 度的非方形貼片天線的介質塊的側表面形成導電圖，或通過在介質塊的頂端 形成導電圖來顯示圓極化特性，圓極化特性被顯示出來。
另外，根據相對於傳統的方形貼片天線小型化的天線的導電圖的縮放比例，陶瓷介質塊的非方形貼片天線中的線性極化波特性被改善，該非方形貼 片天線被安裝在使用的機器內部並且具有接收性能被改善的效果。
另外，對於在非方形貼片天線的上端面的導電圖上形成一個或多個槽的 情況，導電圖的寬度變窄了。因此，在1.8GHz帶寬中的其它線性極化天線 的特性逐漸地移到了低頻，並且與其它低頻的線性極化天線很接近。此外，
頻率、幅度以及相角變化90度以顯示圓極化特性。
特別地，對於具有圓極化特性的非方形貼片天線來說，可以在將其小型 化的同時仍能保持具有傳統的方形貼片天線的接收性能。因此，帶來了圓極 化的極化損耗降低的優點。此外，促進了雙帶天線的製造，因此在帶來傳統 的方形貼片天線的優點的同時可以克服其缺點。
此外，使用在一個PCB上的低噪聲放大器來實施的集成天線模塊中的 非方形貼片天線、以及使用一個PCB上的GPS引擎模塊來實施的方形貼片 天線，在保證傳統的方形貼片天線的接收性能的同時可以被小型化，因此它 們可以被放置在使用的機器內部。所以傳統終端具有的設計問題可以被解決。
此外，集成天線模塊或集成GPS天線引擎模塊可以以與寬度方向平行 的方向放置在使用的機器的上部，而且可以通過終端的設計來實施輕微地彎 曲或傾斜。因此，可以被用於更多不同應用。
權利要求
1、一種用於接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線，該非方形貼片天線包括陶瓷介質塊，以長寬比不同的非方形類型來形成；以及導電圖，被塗覆在具有不同長寬比的所述陶瓷介質塊的上部，其中通過該導電圖來得到線性極化波特性。
2、 一種用於接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線，該非方形貼片天線包括陶瓷介質塊，以長寬比不同的非方形類型來形成；以及導電圖，被塗覆在從所述陶瓷介質塊的上部延伸到具有較長長度的側面 的兩側，其中通過控制延伸到所述陶瓷介質塊兩側的導電圖的尺寸來得到圓極 化或線性極化波特性。
3、 根據權利要求1或2所述的非方形貼片天線，其中在所述導電圖中 的所述陶瓷介質塊的上部形成一個或多個槽，該槽中的導電圖從具有較短長 度的側面的兩側被刪除，其中從所述導電圖得到圓極化特性。
4、 根據權利要求1或2所述的非方形貼片天線，該非方形貼片天線還 包括輸入輸出終端，該輸入輸出終端包括饋針，該饋針位於所述陶瓷介質塊 的上部，與所述上部的導電圖電連接，並且該饋針穿過所述陶瓷介質塊以與 下部的由導電材料製成的接地面電隔離。
5、 根據權利要求1或2所述的非方形貼片天線，該非方形貼片天線還包括輸入輸出終端，該輸入輸出終端位於所述陶瓷介質塊的上部，並與所述 上部的導電圖電連接，穿過所述陶瓷塊的槽的內部被用銀填充，並且該槽穿 過所述陶瓷介質塊以與下部的由導電材料製成的接地面電隔離。
6、 根據權利要求1或2所述的非方形貼片天線，該非方形貼片天線還 包括輸入輸出終端，該輸入輸出終端與下部的接地平面電隔離，其中所述陶瓷介質塊的上部的導電圖與所述下部的由導電材料製成的 接地平面電隔離，其中用於與所述輸入輸出終端匹配的所述導電圖在具有所述陶瓷介質 塊的較短長度的側面的側表面中形成。
7、 一種用於接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線，該非方形貼片天線包括陶瓷介質塊，以長寬比不同的非方形類型來形成；以及 導電圖，被塗覆在具有不同長寬比的所述陶瓷介質塊的上部， 其中所述陶瓷介質塊的介電常數使用30或更高的高介電常數，在將較小軸的寬度擴大到12mm或更大之後，通過控制所述導電圖的尺寸能夠得到圓極化特性或線性極化波特性。
8、 一種集成天線模塊，該集成天線模塊包括根據權利要求1或2所述的用於接收所述衛星信號或所述地面的填隙信 號的非方形貼片天線；單端或多端低噪聲放大器，用於將由所述貼片天線接收的信號放大到在 引擎中能夠處理的信號等級；印製電路板，在該印刷電路板中安裝有所述貼片天線和所述低噪聲放大器；以及傳輸線，用於將在所述低噪聲放大器中放大的信號傳輸到所述引擎。
9、 根據權利要求8所述的集成天線模塊，其中所述貼片天線和所述低 噪聲放大器被安裝在所述印製電路板的相同平面上。
10、 根據權利要求8所述的集成天線模塊，其中所述貼片天線和所述低 噪聲放大器被分別安裝在所述集成電路板的不同平面上。
11、 一種集成天線模塊，該集成天線模塊包括根據權利要求1或2所述的用於接收所述衛星信號或所述地面的填隙信號的非方形貼片天線；單端或多端低噪聲放大器，用於將由所述貼片天線接收的信號放大到能 在引擎中處理的信號等級；兩個印製電路板，在該兩個印刷電路板中分別安裝有所述貼片天線和所 述低噪聲放大器；同軸電纜，用於連接安裝有所述貼片天線的印製電路板和安裝有所述低 噪聲放大器的印製電路板；以及傳輸線，用於將在所述低噪聲放大器中放大的信號傳輸到所述引擎。
12、 一種集成天線模塊，該集成天線模塊包括根據權利要求1或2所述的用於接收所述衛星信號或所述地面的填隙信 號的非方形貼片天線；GPS引擎模塊，包括小型化GPS引擎，其中該小型化GPS引擎在由所述貼片天線接收的信號上執行操作動作並且輸出數據；印製電路板，在該印刷電路板中安裝有所述貼片天線和所述GPS引擎模塊。
13、 根據權利要求12所述的集成天線模塊，其中所述貼片天線和所述 GPS引擎被安裝在所述集成電路板的相同平面上。
14、 根據權利要求12所述的集成天線模塊，其中所述貼片天線和所述 GPS引擎被分別安裝在所述集成電路板的不同平面上。
15、 一種集成天線模塊，該集成天線模塊包括-根據權利要求1或2所述的用於接收所述衛星信號或所述地面的填隙信 號的非方形貼片天線；GPS引擎模塊，包括小型化GPS引擎，該小型化GPS引擎在由所述貼 片天線接收的信號上執行操作動作並且輸出數據；兩個印製電路板，在該兩個印刷電路板中分別安裝有所述貼片天線和所 述GPS引擎模塊；同軸電纜，用於連接安裝有所述貼片天線的印製電路板和安裝有所述 GPS引擎的印製電路板。
16、 根據權利要求ll所述的集成天線模塊，其中所述GPS引擎模塊包 括用於將由所述貼片天線接收的信號放大到在引擎和GPS引擎中能夠處理 的信號等級的單端或多端低噪聲放大器，或者該GPS引擎模塊除所述低噪 聲放大器之外僅包括GPS引擎，或者該GPS弓I擎模塊包括帶通濾波器和GPS 引擎。
全文摘要
公開了一種非方形貼片天線以及利用該非方形貼片天線的集成天線模塊。對於根據本發明的用於接收衛星信號或地面的填隙信號的非方形貼片天線，包括陶瓷介質塊，該陶瓷介質塊以長寬比不同的非方形類型來形成；以及導電圖，該導電圖被塗覆從所述陶瓷介質塊的上部延伸到具有較長長度的側面的兩側，其中通過該導電圖可以得到圓極化特性或線性極化波特性。因此，在保持現有天線的接收性能或優於現有天線的接收性能的同時，內置式可以被實施以滿足小型化和可便攜性。
文檔編號H01Q1/38GK101449423SQ200780018054
公開日2009年6月3日 申請日期2007年5月10日 優先權日2006年5月18日
發明者李秀吉, 趙東衍, 金奉錫, 金孝珍 申請人:帕特侖株式會社