高效率天線的制作方法
【專利摘要】公開了一種展現(xiàn)出高帶寬和高效率天線的設計。本發(fā)明的第一方面涉及天線的形狀因子；本發(fā)明的第二方面涉及制造天線的容易程度；以及第三方面涉及由寬帶寬上的天線展現(xiàn)出的優(yōu)越性能。
【專利說明】高效率天線
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一般涉及用于無線或者RF (無線電頻率)通信系統(tǒng)的天線。更具體地，本發(fā)明涉及同時提供高帶寬和高效率的天線設計。
【背景技術】
[0002]需要給接收機、發(fā)射機和收發(fā)機裝備天線來進行有效傳播，即發(fā)射期望信號到網絡的其它部件和/或從網絡的其它部件接收期望信號，以提供無線網絡，例如無線PAN (個人局域網)、無線LAN(局域網)、無線WAN(廣域網)、蜂窩網絡、或者實質上任何其它的無線電網絡或系統(tǒng)中的設備之間的無線連接和通信。對于這種如使用在，例如，2.4GHz和5.0GHz頻帶中的天線，提供展現(xiàn)出高效率且容易制造的天線是一種挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的實施方式提供展現(xiàn)出高帶寬和高效率的多種天線設計。本發(fā)明的第一方面涉及天線的形狀因子；本發(fā)明的第二方面涉及天線制造的容易度；以及第三方面涉及天線在大帶寬上所展現(xiàn)出的優(yōu)越性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1是按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0005]圖2是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0006]圖3是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0007]圖4是示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz天線的天線布局的基底的透視圖；
[0008]圖5提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表；
[0009]圖6是按照本發(fā)明的用于5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0010]圖7是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0011]圖8是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0012]圖9是示出了按照本發(fā)明的用于5GHz天線的天線布局的基底的透視圖；
[0013]圖10提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表；
[0014]圖11是按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0015]圖12是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0016]圖13是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖；
[0017]圖14是示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的天線的2.4GHz部分的天線布局的基底的透視圖；
[0018]圖15是示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的天線的5GHz部分的天線布局的基底的透視圖；
[0019]圖16提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表；
[0020]圖17提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶天線的2.4GHz頻帶的福射圖的一系列圖表；
[0021]圖18提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶天線的5GHz頻帶的福射圖的一系列圖表；
[0022]圖19是按照本發(fā)明的用于3G/LTE應用的PCB天線的俯視圖；
[0023]圖20是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于3G/LTE應用的PCB天線的俯視圖；
[0024]圖21是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于3G/LTE應用的PCB天線的俯視圖；
[0025]圖22是示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的天線布局的基底的透視圖；
[0026]圖23提供示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表；
[0027]圖24提供示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的方位福射圖(azimuthradiation pattern)的一系列圖表；
[0028]圖25提供示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的仰角福射圖(elevationradiation pattern)的一系列圖表。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明的實施方式提供展現(xiàn)出高帶寬和高效率的多種天線設計。如下面較詳細的論述，本發(fā)明的第一方面涉及天線的形狀因子；本發(fā)明的第二方面涉及天線制造的容易度；以及第三方面涉及天線在大帶寬上所展現(xiàn)出的優(yōu)越性能。本領域技術人員將理解到，本發(fā)明的其它的特征對本領域有貢獻并且因此是新的和非明顯的，并且本文論述并非意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。下面較詳細地從整體上論述本發(fā)明的前述關鍵方面。其后，描述本文公開的發(fā)明的多個具體的實施方式。
[0030]形狀因子
[0031]本發(fā)明的實施方式考慮到具有小的形狀因子、同時展現(xiàn)出超常性能的天線的生產。天線的尺寸是關鍵性的，因為這種產品如路由器等等可能使用至少4到6條天線。在這種應用中，天線的尺寸起重要作用。如果天線尺寸大，在一個特定的產品中容納6條天線是不可能的。
[0032]本文公開的天線容易按照任何需要的形狀因子被制造。例如，天線可以被制造用于設備內的內部安裝，例如路由器，或者其可以被制造用于住宅內的外部安裝，例如遠程天線。在任一應用中，天線都可以被同等地制造。因此，不必維護針對單獨的應用的天線的存貨。相反，存貨僅需包括用于每一個期望頻帶或者頻帶的組合的天線。在所有的其它方面中，本文公開的天線可以被普遍應用。[0033]可制造性
[0034]按照本發(fā)明的示例性的天線被成型為傳導性的、例如金屬的，在印刷電路板(PCB)或者類似的基底上的圖案。獨特地，按照這種方式的天線部件的成型提供了寬帶寬的可靠性能。由于天線在PCB基底上被成型為單層，所以天線容易被制造。因此，雖然目前技術水平包括需要饋電穿過的多層天線，并因此高成本、高精度PC制造，而按照本發(fā)明制造的天線被成型在單層PCB上(盡管本發(fā)明的實施方式可以被成型在多層PCB上，若需要的話)。因此，本文公開的天線很容易地由任何具有基本的PCB制造設施的制造商來制造。由于這種制造是相對較低的技術、天線投資效益、制造成本，因此常用的材料和設備的使用等等都有助于低成本、高質量天線。因此，常規(guī)的PCB和類似的公知制造技術可以很容易被用于生產大量的具有精確度和低成本的天線。
[0035]性能
[0036]如本文公開的，天線形狀的仔細選擇和設計提供了在頻帶內的寬的頻率范圍上的共振，因此展現(xiàn)出寬帶寬同時還提供極好的輻射性能。因此，本發(fā)明的重要部分是天線的形狀。因此，在一個實施方式中，天線的部件中的每一個都是另一個的鏡像，每一個天線部件都具有平面的傳導性表面并且被粘貼到剛性的基底上，并且每一個天線部件被成型有特定的、曲形的周界輪廓。每一個天線部件的獨特且特定的周界形狀增加了在寬頻帶上的天線的共振頻率，因此使得天線很好地適用于在2.4GHz,5.0GHzjP 3G/LTE (700/800和1700/1900MHz)頻帶上通信。然而在目前技術水平中天線的周界形狀通常是長方形或者正方形，這樣限制了調諧能力，本文公開的天線的曲形形狀提供了天線較寬的頻帶覆蓋范圍。
[0037]需要重要地指出的是，每一個天線部件的形狀具有多條曲線并且沒有直的邊緣。天線形狀是曲形的，以使天線尺寸較小，而且還維持每一個部件的總長度，以致每一個部件的周界從端到端優(yōu)選地為四分之一波長(λ/4)的共振器。由于天線輪廓中的每一個凸出部分或者曲線都構成了可以擴展天線帶寬的四分之一波或者八分之一的波長，因此這種布置提供了增加帶寬的能力。也就是說，由于每一個天線部件的形狀中的曲線和突出，因此在天線結構上可以有多個共振波長。因此，每一個天線部件的邊緣或者周界在某一頻率下共振。由于在每一個天線部件的表面上形狀是不同的，因此可能覆蓋寬頻帶而不是窄頻帶。
[0038]本發(fā)明的另一個特征提供了天線部件之間的小的間隙，這樣增加了天線的帶寬。在兩個天線部件之間提供小的間隙增加了較大的串行電容值并且使得偶極天線為低Q共振器。在低Q共振器下，天線輸入阻抗和電抗更穩(wěn)定；因此，在較寬的帶寬中天線可以與50歐姆傳輸線匹配。
[0039]另外，每一個天線部件的多個部分的形狀和/或突出和/或輪廓被選定為調諧天線的頻率。例如，如果三角形形狀被添加到每一個天線部件，三角形可以被切割得稍微較短或者可以被成型稍微較長，以改變天線的頻率并因此微調天線。因此，當實現(xiàn)天線部件在基底上的布局時，通過調節(jié)天線部件的形狀來微調天線是可能的。在天線的生產之后，天線可以被放置在測試設備上，并且上面提及的孔可以被鉆出以實現(xiàn)對天線的精確的最后的微調。
[0040]本發(fā)明的另一個特征提供了在每一個天線部件的中間處或者中間周圍成型的孔或圓點，以提供在生產之后、在天線被成型在基底上之后微調天線的能力，例如通過使用鉆孔機或者其它的工具來擴大該孔。[0041]下面的論述提供了本發(fā)明的多種實施方式的詳細論述。這種論述被提供用來顯示本發(fā)明的實施例，但是并非意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在下面的實施例中的每一個中，PCB可以是，例如，玻璃加固的環(huán)氧基樹脂層壓板(FR4)、陶瓷層壓制品、熱固性陶瓷裝載塑料、液晶電路材料；以及天線部件可以由，例如銅、鋁、銀、金、錫構成。
[0042]2.4GHz幾何構型
[0043]圖1是按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。在本發(fā)明的此實施方式中，金屬層12被成型在單層PCBlO中，在本實例中，單層PCBlO具有12毫米寬度、35毫米長度和1.6毫米厚度，盡管可以使用其他的尺寸。一個或多個鉆孔16被提供用來安裝天線。在本實施方式中，孔具有2毫米直徑，盡管可以使用其它的直徑。天線通過在電纜焊接區(qū)14處的天線電纜被連接到相應的系統(tǒng)。
[0044]每一個天線部件都是另一個的鏡像。每一個部件具有限定天線部件的接觸部分的曲形的、半圓形的內邊緣和弧形的外邊緣，其中該部件從其狹窄部分延伸到邊緣分岔并且因此限定了寬的、曲形的上部部件部分處的點。半圓形的突出部(下面論述的)從外部的天線部件邊緣的上部部分延伸。每一個天線部件可以被認為在輪廓上類似海貍的頭部。
[0045]按照本發(fā)明的示例性的天線提供了來自2.4GHz-2.5GHz的全方位的輻射圖，以及在2.4GHz-2.5GHz中，Sll〈_10dB。為了本文論述的目的，Sll表示從天線反射回的功率的多少。如果Sll=OdB,則全部的功率從天線反射回并且什么也沒有輻射。如果Sll=-1OdB,這意味著如果3dB的功率被傳遞到天線,則_7dB是反射的功率。其余的由天線接受。該接受的功率被輻射，或者作為天線內部的損耗被吸收了。由于天線通常被設計為低損耗，因此傳遞到天線的大多數(shù)功率被輻射。
[0046]圖2是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。如圖2所示，天線的擴展形狀11提供了額外的電流流動，以幫助使天線微型化。在較寬的金屬區(qū)的情況下，天線也提供了較好的帶寬。間隙13被成型在兩個天線部件之間。在本實施方式中，間隙是0.5毫米，盡管可以使用其它的間隙。在該區(qū)域中的焊接可以用于調節(jié)天線的阻抗和電抗。稍微較細的跡線15提供了串行電感，以使天線尺寸微型化。
[0047]圖3是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于2.4GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。在本實施方式中，一個或多個孔17被提供用來在生產之后進行頻率調諧。在本實施方式中，孔具有I毫米的初始直徑，盡管可以使用其它的直徑。天線通常被連接到測試設備并且天線特性被測量。在調諧孔處去除少量的金屬，因而使該孔擴大，例如使用鉆孔機，直到在測試設備上測量出期望的天線特性。
[0048]圖4是示出了 2.4GHz天線的天線布局的基底的透視圖。特別地，可以看出，天線部件的獨特且重要的形狀是根據一系列重疊的弧而構造的。天線部件的實際形狀由實線概括地顯示出來，而產生弧的圓圈被示出為陰影部分。
[0049]圖5提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表。特別地，仿真數(shù)據和測量數(shù)據是對S-參數(shù)、方位增益、和仰角增益而示出的。可以看出，實際測量值足矣媲美仿真值，由此確定本文公開的天線的優(yōu)點。
[0050]5GHz幾何構型
[0051]圖6是按照本發(fā)明的用于5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。在本發(fā)明的此實施方式中，金屬層26被成型在單層PCB20中，在本實例中，單層PCB20具有7.5毫米寬度、32.8毫米長度和1.6毫米厚度，盡管可以選擇其他的尺寸。一個或多個鉆孔22被提供用來安裝天線。在本實施方式中，該孔具有2毫米直徑。在其它的實施方式中可以使用其它的直徑。天線通過在電纜焊接區(qū)24處的天線電纜被連接到相應的系統(tǒng)。按照本發(fā)明的示例性的天線提供了 4.9GHz-5.9GHz的全方位的輻射圖，以及在大于20%帶寬的情況下來自4.9GHz-5.9GHz的 SlK-1OdB0
[0052]圖7是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。如圖7所示，臨界間隙21提供了穩(wěn)定的天線阻抗和電抗。在本實施方式中，該間隙是0.5毫米，盡管其它的尺寸可以被用于該間隙。附加的三角形頂部23提供了串行電感，以使天線尺寸微型化。寬的金屬區(qū)25提供了寬帶寬性能。寬的電纜焊接區(qū)27確保在生產線上不存在制造問題。曲形形狀29被提供用來增加電流路徑并進一步使共振頻率降低。
[0053]每一個天線部件是另一個的鏡像。每一個部件具有限定天線部件的接觸部分的弧形的內邊緣和弧形的外邊緣，其中該部件從其寬闊部分延伸到內邊緣會聚的點，非常類似曲線板(French curve)，并因此限定了終結于內邊緣和外邊緣相遇的一點的曲形的上部部件部分。每一個天線部件可以被認為在輪廓上類似鳥的頭部。
[0054]圖8是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。在后期生產調諧期間，擴大孔28尺寸以降低天線共振頻率是可能的。在本實施方式中，該孔是0.26毫米切口，盡管在其它的實施方式中可以使用其它的尺寸。
[0055]圖9是示出了用于5GHz天線的天線布局的基底的透視圖。特別地，可以看出，天線部件的獨特且重要的形狀是根據一系列重疊的弧而構造的。天線部件的實際形狀由實線概括地顯示出來，而產生弧的圈被示出為陰影部分。
[0056]圖10提供示出了按照本發(fā)明的2.4GHz頻帶天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表。特別地，仿真數(shù)據和測量數(shù)據是對S-參數(shù)、方位增益、和仰角增益而示出的?？梢钥闯觯瑢嶋H測量值足矣媲美仿真值，由此確定本文公開的天線的優(yōu)點。
[0057]雙頻帶
[0058]圖11是按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。在圖
11的實施方式中，輻射部件30被提供用于5GHz頻帶以及輻射部件32被提供用于2.4GHz頻帶。在本發(fā)明的此實施方式中，輻射部件被成型在單層PCB中，在本實例中，單層PCB具有11毫米寬度、30.5毫米長度和1.6毫米厚度，盡管可以選擇其他的尺寸。
[0059]按照本發(fā)明的示例性的天線提供了 2.4GHz-2.5GHz和4.9GHz_5.9GHz中的全方位的輻射圖，以及在2.4GHz-2.5GHz和4.9GHz_5.9GHz中，SlK-1OdB0本發(fā)明的此實施方式中的天線部件類似于那些在圖1和圖6中示出的分別用于2.4GHz和5.0GHz的天線。
[0060]本發(fā)明的一方面提供一種成型在基底上的天線并且因此在基底上成型的天線部件具有特定的圖案。圖案的一個特征提供了同軸電纜可進入的兩個開口。電纜的外部導體和中心導體被連接到天線并且構成類似偶極的結構。本發(fā)明的雙頻帶實施方式在兩個獨立的頻率進行共振，但是電纜攜帶用于兩種頻率的信號。在本實施方式中，在與天線一起使用的設備的主板上存在兩個無線電裝置。每一個無線電裝置的信號途徑天線共用器并且然后結合到一個單端型輸出端，以這樣的方式驅動天線。天線對這兩個頻率共振，但是信號在設備板上被分離并且因此信號的分開或者隔離在設備板上的天線共用器中實現(xiàn)。
[0061]該特定的天線被使用在兩種情況下。一種情況是具有兩個獨立的無線電裝置的天線共用器情形，但是這兩個獨立的無線電裝置同時被激勵。在這種情況下，信號從每一個無線電裝置被提供到天線共用器，并且然后成為一個對天線的單個驅動點?？蛇x地，單個的無線電裝置可以被選定為，例如2.4千兆赫或者5千兆赫，并且可以驅動同一個雙頻帶天線。因此，雙頻帶天線可以被用于兩種應用。
[0062]圖12是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。天線的曲形形狀31增加了電流路徑并且降低了天線共振頻率。第一臨界間隙33對5GHz頻帶維持穩(wěn)定的天線阻抗和電抗。本實施方式具有0.254毫米間隙，盡管在其它的實施方式中可以使用其它的尺寸。第二臨界間隙38對2.4GHz頻帶維持穩(wěn)定的天線阻抗和電抗。本實施方式具有I毫米間隙，盡管在其它的實施方式中可以使用其它的尺寸。
[0063]金屬切口 35被提供用來增加串行電感，以使天線尺寸微型化。較大的金屬部37用于對每一個頻帶維持較寬的帶寬。薄金屬39被用于產生防止5GHz能量輻射進入2.4GHz部件的電感。因此，對5GHz的輻射圖仍然是全方位的。串行電感還幫助使用于2.4GHz部件的輻射零件微型化。
[0064]圖13是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的PCB天線的俯視圖。在后期的生產調諧期間，孔34的尺寸的增加降低了用于2.4GHz頻帶輻射部件的共振頻率，同時孔36的尺寸的增加降低了用于5GHz頻帶輻射部件的共振頻率。在本實施方式中，I毫米切口構成了用于2.4GHz頻帶部件的孔34以及0.5毫米切口構成了用于5.0GHz頻帶的孔。在其它的實施方式中可以使用其它尺寸的切口。
[0065]圖14是示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的天線的2.4GHz部分的天線布局的基底的透視圖；以及圖15是示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶的天線的5GHz部分的天線布局的基底的透視圖。特別地，可以看出，天線部件的獨特且重要的形狀是根據一系列重疊的弧而構造的。天線部件的實際形狀由實線概括地顯示出來，而產生弧的圈被示出為陰影部分。
[0066]圖16提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表。在圖16中，仿真數(shù)據和測量數(shù)據是對2.4GHz和5GHz頻帶的S-參數(shù)而示出的，確定了本發(fā)明的該實施方式的優(yōu)點。
[0067]圖17提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶天線的2.4GHz頻帶的輻射圖的一系列圖表。特別地，仿真數(shù)據和測量數(shù)據是對方位增益和仰角增益而示出的?？梢钥闯?，實際測量值足矣媲美仿真值，由此確定本文公開的天線的優(yōu)點。
[0068]圖18提供示出了按照本發(fā)明的用于2.4GHz頻帶和5GHz頻帶天線的5GHz頻帶的輻射圖的一系列圖表。特別地，仿真數(shù)據和測量數(shù)據是對方位增益和仰角增益而示出的?？梢钥闯?，實際測量值足矣媲美仿真值，由此確定本文公開的天線的優(yōu)點。
[0069]3G/LTE
[0070]圖19是按照本發(fā)明的用于3G/LTE應用的PCB天線的俯視圖。在本發(fā)明的此實施方式中，金屬層42被成型在單層PCB40中，在本實例中，單層PCB40具有54.5毫米的寬度、135.5毫米的長度、以及1.6毫米厚度。其它的實施方式可以被設置具有其它的尺寸。一個或多個鉆孔44被提供用來安裝天線。在本實施方式中，設置5.4毫米孔，盡管在其它的實施方式中可以使用其它的尺寸。[0071]按照本發(fā)明的示例性的天線是一種為所有的3G/LTE頻帶工作的三頻帶天線。本示例性的天線展現(xiàn)出，在 690-730MHz, Sll<-8.5dB ;在自 750 - 960ΜΗζ,1700-2100ΜΗζ及2500-2700MHz, SlK-1OdB ；在690_960MHz范圍的全方位輻射圖(2dBi增益)、在1700-2100MHZ范圍的定向輻射圖(4dBi增益)以及在2500_2700ΜΗζ范圍的定向輻射圖(6dBi 增益)。
[0072]圖20是按照本發(fā)明的在仿真調諧中示出的用于3G/LTE應用的PCB天線的俯視圖。在本實施方式中，粗偶極41提供來自700-1000MHZ頻率頻帶的寬帶寬。細的跡線43增加了串行電感，以降低第一共振頻率。金屬切口 45增加了電流路徑并且使天線尺寸微型化。在電流路徑47上的增加還對電流流動產生了紊流并且造成以較高的頻率輻射。提供了偏移的饋電點49，其中偏移是對700MHz相對可忽略的。因此，在700-1000MHZ處的輻射圖仍然是全方位的，但是該偏移造成平衡(in-balance)電流流動并且增加了在1800MHz和2600MHz頻率頻帶處的增益。
[0073]圖21是按照本發(fā)明的在生產調諧之后示出的用于3G/LTE應用的PCB天線的俯視圖。在本實施方式中，增加孔46尺寸就降低了共振頻率。在本實施方式中，該孔的初始尺寸是2毫米，盡管在其它的實施方式中可以使用其它的尺寸。
[0074]圖22是示出了用于3G/LTE天線的天線布局的基底的透視圖。特別地，可以看出，天線部件的獨特且重要的形狀是根據一系列重疊的弧而構造的。天線部件的實際形狀由實線概括地顯示出來，而產生弧的圓圈被示出為陰影部分。
[0075]圖23提供示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的仿真數(shù)據和測量數(shù)據的一系列圖表。
[0076]圖24提供示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的方位輻射圖的一系列圖表。在圖24中，仿真數(shù)據和測量數(shù)據是對S-參數(shù)而示出的，確定了本發(fā)明的該實施方式的優(yōu)點。
[0077]圖25提供示出了按照本發(fā)明的用于3G/LTE天線的仰角輻射圖的一系列圖表。
[0078]基于安裝的性能改進
[0079]本發(fā)明的另一個方面，從制造的角度，提供用于天線的隔開的安裝。不是直接將天線安裝到罩，例如通過將它們直接附著到罩上，天線具有與成型到罩中的兩個或者多個互補的塑料凸臺匹配的兩個或者多個安裝開口。在包括天線的設備的制造期間，天線被摩擦安裝到凸臺上并且永久地被保持在該位置上。因此，沒有膠水或者其它的膠黏劑、或者緊固件被用于將天線固定到罩上。顯著地，最常用的罩均是黑色的。當塑料顏色變化是黑色時，則有碳含量增加現(xiàn)象。當天線被直接附著到塑料上時，存在天線效率上的損耗，其中由于黑色的塑料罩具有高碳含量，因而導致去往和來自天線的信號被吸收。如果天線被直接安裝到塑料罩上，那么與將天線距離塑料抬高約5毫米左右相比，由罩吸收的信號的量可以多達5-10%。因此，使用本文包含的安裝技術，達到5-10%效率增加是可能的。
[0080]盡管在此描述的本發(fā)明參考優(yōu)選的實施方式，然而本領域技術人員將容易理解至IJ，不偏離本發(fā)明的精神和范圍的其它的應用可以替代那些本文提出的實施方式。因此，本發(fā)明僅應該由下面包含的權利要求來限制。
【權利要求】
1.一種天線，包括: 兩個傳導性的金屬天線部件，每一個部件包括偶極天線的一半； 每一個天線部件是另一個的鏡像并且以隔開的關系成型在剛性的基底上，以在其間限定提供穩(wěn)定的天線阻抗和電抗的間隙，每一個天線部件在所述間隙處的一部分限定用于將同軸電纜連接至其的連接墊，每一個天線部件具有限定曲形的、半圓形的內邊緣和弧形的外邊緣的輪廓，所述曲形的、半圓形的內邊緣和所述弧形的外邊緣在所述間隙處限定了所述天線部件的所述連接墊； 其中每一個天線部件從其狹窄部分延伸到一點，在該點處，所述邊緣分岔并且限定寬的、曲形的上部部件部分，每一個天線部件的所述外邊緣還限定了從所述外部的天線部件邊緣的上部部分凸出的半圓形的突出部。
2.根據權利要求1所述的天線，其中所述天線工作在2.4GHz頻帶中。
3.根據權利要求1所述的天線，其中每一個天線部件被成型在單層PCB中。
4.根據權利要求1所述的天線，其中所述間隙是大約0.5毫米。
5.根據權利要求1所述的天線，每一個天線部件在其中限定了具有初始直徑的一個或多個調諧孔，其中選擇性地擴大所述孔中的一個或多個的直徑建立了期望的天線特性。
6.根據權利要求1所述的天線，其中所述天線部件中的每一個的輪廓是根據一系列重疊的弧而構造的。
7.根據權利要求1所述的天線，其中所述部件提供關于2.4GHz-2.5GHz的全方位的輻射圖，并且在 2.4GHz-2.5GHz，提供 SlK-1OdB0
8.一種天線,包括:` 兩個傳導性的金屬天線部件，每一個部件包括偶極天線的一半； 每一個天線部件是另一個的鏡像并且以隔開的關系成型在剛性的基底上，以在其間限定提供穩(wěn)定的天線阻抗和電抗的間隙，每一個天線部件在所述間隙處的一部分限定用于將同軸電纜連接至其的連接墊，每一個天線部件具有限定曲形的、半圓形的內邊緣和弧形的外邊緣的輪廓，所述曲形的、半圓形的內邊緣和所述弧形的外邊緣在所述間隙處限定了所述天線部件的所述連接墊； 其中每一個天線部件從其狹窄部分延伸到一點，在該點處，所述邊緣分岔并且限定提供寬帶寬性能的寬的、曲形的上部部件部分； 其中曲形被提供用來增加電流路徑并使所述天線的共振頻率降低，每一個天線部件的所述外邊緣還限定半圓形的、三角形頂部突出部，所述半圓形的、三角形頂部突出部從所述外部的天線部件邊緣的上部部分凸出并提供串行電感以使天線尺寸微型化。
9.根據權利要求8所述的天線,其中所述天線工作在5GHz頻帶中。
10.根據權利要求8所述的天線，其中每一個天線部件被成型在單層PCB上。
11.根據權利要求8所述的天線，其中所述間隙是大約0.5毫米。
12.根據權利要求8所述的天線，每一個天線部件在其中限定了具有初始直徑的一個或多個調諧孔，其中選擇性地擴大所述孔中的一個或多個的直徑建立了期望的天線特性。
13.根據權利要求8所述的天線，其中所述天線部件中的每一個的輪廓是根據一系列重疊的弧而構造的。
14.根據權利要求8所述的天線，其中所述部件提供關于4.9GHz-5.9GHz的全方位的輻射圖，且在4.9GHz-5.9Gh中，在大于20%帶寬的情況下，提供Sll〈_10dB。
15.—種多頻帶天線,包括: 第一天線，其在第一頻帶中共振，所述第一天線包括兩個傳導性的金屬天線部件，每一個部件包括偶極天線的一半； 每一個第一天線部件是另一個的鏡像并且以隔開的關系成型在剛性的基底上，以在其間限定提供穩(wěn)定的天線阻抗和電抗的第一臨界間隙，每一個天線部件在所述間隙處的一部分限定用于將同軸電纜連接至其的連接墊，每一個天線部件具有限定曲形的、半圓形的內邊緣和弧形的外邊緣的輪廓，所述曲形的、半圓形的內邊緣和所述弧形的外邊緣在所述間隙處限定了所述天線部件的所述連接墊； 其中每一個天線部件從其狹窄部分延伸到一點，在該點處，所述邊緣分岔并且限定寬的、曲形的上部部件部分，每一個天線部件的所述外邊緣還限定從所述外部的天線部件邊緣的上部部分凸出的半圓形的突出部；以及 第二天線，其在第二頻帶中共振，所述第二天線的每一個部件成型為靠近所述第一天線的相應部件，并且與所述第一天線的相應部件電接觸，所述第二天線包括兩個傳導性的金屬天線部件，每一個部件包括偶極天線的一半； 每一個第二天線部件是另一個的鏡像并且以隔開的關系成型在剛性的基底上，以在其間限定提供穩(wěn)定的天線阻抗和電抗的第二臨界間隙，每一個天線部件具有在所述間隙處限定了所述天線部件的所述連接墊的、限定曲形的、半圓形的內邊緣和弧形的外邊緣的輪廓，其中每一個天線部件從其狹窄部分延伸到一點，在該點處，所述邊緣分岔并且限定提供寬帶寬性能的寬的、曲形的上部部件部分； 其中曲形被提供用來增加電流路徑并使所述天線的共振頻率降低，每一個天線部件的所述外邊緣還限定從所述外部的天線部件邊緣的上部部分凸出并提供串行電感以使天線尺寸微型化的半圓形的突出部；
其中薄的金屬部件被成型在所述第一臨界間隙和所述第二臨界間隙的區(qū)域中，以提供防止來自一組天線部件的能量輻射進入另一組天線部件的電感； 其中在獨立的兩個頻率進行所述共振；以及 其中所述同軸電纜攜帶用于所述兩個頻率的信號。
16.根據權利要求15所述的天線,其中所述天線工作在2.4GHz頻帶和5GHz頻帶中。
17.根據權利要求15所述的天線，其中每一個天線部件被成型在單層PCB上。
18.根據權利要求15所述的天線，其中所述第一臨界間隙是大約0.254毫米間隙并且所述第二臨界間隙是大約I毫米間隙。
19.根據權利要求15所述的天線，每一個天線部件在其中限定了具有初始直徑的一個或多個調諧孔，其中選擇性地擴大所述孔中的一個或多個的直徑建立了期望的天線特性。
20.根據權利要求15所述的天線，其中所述天線部件中的每一個的輪廓是根據一系列重疊的弧而構造的。
21.根據權利要求15所述的天線，其中所述第一天線部件和所述第二天線部件分別地提供關于2.4GHz-2.5GHz和關于4.9GHz_5.9GHz的全方位的輻射圖，并在2.4GHz_2.5GHz和 4.9GHz-5.9GHz，提供 SlK-1OdB0
22.—種天線，包括:兩個傳導性的金屬天線部件，每一個部件包括偶極天線的一半； 每一個天線部件是另一個的鏡像并且以隔開的關系成型在剛性的基底上，以在其間限定提供穩(wěn)定的天線阻抗和電抗的第一臨界間隙，每一個天線部件在所述間隙處的一部分限定用于將同軸電纜連接至其的連接墊，每一個天線部件具有限定曲形的、半圓形的內邊緣的輪廓，所述曲形的、半圓形的內邊緣限定了細的、曲形的跡線，所述細的、曲形的跡線增加串行電感以降低第一共振頻率，所述跡線在厚度上增長以提供增加的電流路徑和著陸墊，所述增加的電流路徑產生電流流動的紊流并以較高的頻率產生輻射，所述著陸墊在所述間隙處限定所述天線部件的所述連接墊； 其中每一個天線部件從其所述半圓形的內邊緣延伸，以限定兩個隔開的、實質上直的、實質上平行的邊緣，所述兩個隔開的、實質上直的、實質上平行的邊緣延伸到其共同的、實質上垂直的邊緣，所述部件在其中限定了增加電流路徑并使天線尺寸微型化的切口部分。
23.根據權利要求22所述的天線，其中所述天線工作在3G/LTE頻帶中。
24.根據權利要求22所述的天線，其中每一個天線部件被成型在單層PCB上。
25.根據權利要求22所述的天線，其中所述間隙是大約2毫米的間隙。
26.根據權利要求22所述的天線，每一個天線部件在其中限定了具有初始直徑的一個或多個調諧孔，其中選擇性地擴大所述孔中的一個或多個的直徑建立了期望的天線特性。
27.根據權利要求22所述的天線，其中所述天線部件中的每一個的輪廓是根據一系列重疊的弧而構造的。
28.根據權利要求22所述的天線，其中所述天線部件提供了690-960MHZ范圍內的全方位的輻射圖(2dBi增益)、1700-2100MHz范圍內的定向輻射圖(4dBi增益)以及在2500-2700MHZ范圍內 的定向輻射圖(6dBi增益)。
【文檔編號】H01Q5/15GK103427154SQ201310193547
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年5月23日 優(yōu)先權日:2012年5月24日
【發(fā)明者】劉嘉偉, 約瑟夫·阿瑪蘭·阿魯爾·伊曼紐爾 申請人:網件公司