紧凑型开槽天线制造技术

本发明专利技术涉及紧凑型开槽天线，其形成在多层基板上，该多层基板按顺序包括至少第一导电层、第一介电层、第二导电层、第二介电层和第三导电层，第一槽线（30）实现在第二导电层中，所述第一槽线被连接到天线的馈入部（A），第二和第三槽线分别在第一和第三导电层中实现，第二和第三槽线（31，32）每个由两个导电条界定，所述两个导电条的第一末端、馈入侧通过通孔互连，所述通孔穿过实现在第二导电层中的窗口，第二末端连接到第二导电层，在第二末端的侧上的两个导电条处于开路或短路，第一、第二和第三槽线的电长度是在天线工作频率下波长的函数。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及紧凑型开槽天线，其形成在多层基板上，该多层基板按顺序包括至少第一导电层、第一介电层、第二导电层、第二介电层和第三导电层，第一槽线（30）实现在第二导电层中，所述第一槽线被连接到天线的馈入部（A），第二和第三槽线分别在第一和第三导电层中实现，第二和第三槽线（31，32）每个由两个导电条界定，所述两个导电条的第一末端、馈入侧通过通孔互连，所述通孔穿过实现在第二导电层中的窗口，第二末端连接到第二导电层，在第二末端的侧上的两个导电条处于开路或短路，第一、第二和第三槽线的电长度是在天线工作频率下波长的函数。【专利说明】紧凑型开槽天线
本专利技术一般地涉及一种紧凑型开槽天线。更具体地，涉及实现于多层基板中的紧凑型开槽天线。
技术介绍
在无线通信领域，为了增加传输电路的容量和提升整体系统的操作性，MIMO (多输入多输出)电路得到了越来越多的应用。MMO电路的应用通常会导致实现于单个电路板的天线数量增加。此外，为了方便电路的集成，目前的天线直接生成在印刷电路板或PCB上。然而，应用物理学定律，天线的长度是波长的函数。因此，为了在无线中应用，举例来说在2.4GHz的频带中，开槽天线的长度(为Ag的函数)为数十毫米。在天线必须集成到大规模生产的印刷电路板上时，这种长度是不可忽略的。此外，印刷电路板大多是由具有多层结构的基板构成。因此，为了使用多层结构的基板生产紧凑型的开槽天线，最自然的想法是如图1和图2中所示的方式折叠槽线。在图1中，概略的显不了基板的横截面图，该基板有两个介电层dl、d2和三个导电层Ml、M2、M3。为了生产这种基板中的紧凑型开槽天线，槽线(如通过槽线I所示)被相继蚀刻在导电层M3中。随后，在穿过介电层d2后，槽线由导电层M2里的槽线2续接。然后槽线穿过介电层dl，由导电层Ml中的槽线3续接。开槽天线的馈入点4在槽线I的水平处形成。这种馈入根据被称为“Knorr”的技术通过电磁耦合以标准的方式实现。在这种情况下，三个槽线1、2、3是叠置的，且它们具有在馈入点4和槽线3的短路末端之间总的电长度，该总的电长度等于Xg/2，其中Ag是在工作频率下开槽中的引导波长。通过图2中的透视图给出了如图1所示的双折叠开槽天线的更详细图示。在该情况中，仅显示了对于正确地理解本专利技术所必须的导电层M1、M2、M3的部分。在该情况中，槽线I被蚀刻在下导电层M3中，这样的开槽在一个末端处处于开路，在未示出的另一末端处被联接到馈线。此外，槽线2被蚀刻在导电层M2中，该槽线2由两个导电条B2、B’ 2界定，在所示实施例中，所述导电条B2、B’2呈L形。接下来，在导电层Ml中产生第三槽线3，其由导电条B3、B3’界定，该导电条B3、B3’也为L形。两个导电条B3和B3’在一侧末端上处于短路中，如图中通过导电条B’’ 3所示。此外，导电条B3和B2在馈入点末端的侧上通过通孔(via)Vl相互连接，所述通孔Vl本身连接到导电层M3的隔离元件。同样地，两个导电条B’ 3、B’ 2通过通孔V’ I被连接到导电层M3的隔离元件。此外，如图2中所示，导电条B2和B’ 2的另一个相对的末端(其将槽线2界定为处于开路)分别通过通孔V2和V’ 2被连接到导电层M3以及实现在层B3和B’ 3的延续部分中的导电层Ml中的两个隔离元件。如图2中所示，三个槽线1，2，3是叠置的。这种类型的天线(馈入点和开槽3的开路末端之间的其三个开槽元件1，2，3的电长度等于λ g/2)已经被模拟用于WiFi操作，即在2.4GHz的频带中。该模拟使用Momentumd’ Agilent电磁仿真器、使用与金属化层基板间隔0.5mm的FR4基板进行。在这种情况下,对比如图1和图2所示的结构，匹配阻抗与频率的函数曲线如图3所示。这条曲线在2.8GHz频率处具有共振，该频率大于无线频带的频率。此外，二次寄生共振在3.7GHz附近出现，这表示槽线的这种堆叠引起的开槽天线的非典型的行为。
技术实现思路
因此，本专利技术提出了一种新的折叠槽线的解决方案，其使印刷电路板的多层结构能够被用来生产紧凑的开槽天线，使得能够限制印刷电路板的大小和/或能够集成多个天线。该新的解决方案不具有上面提到的问题。因此，本专利技术涉及一种紧凑型开槽天线，其形成在依次包括至少第一导电层、第一介电层、第二导电层、第二介电层和第三导电层的多层基板上，第一槽线实现在第二导电层中，所述第一槽线连接到天线的馈入部，第二和第三槽线分别实现在第一和第三导电层中，该第二和第三槽线分别由两个导电条界定，该两个导电条的第一末端、馈入侧通过穿过第二导电层中实现的窗口的通孔互连，第二末端连接到第二导电层，第二末端的两个导电条处于开路或处于短路，第一、第二和第三槽线的电长度是天线工作频率下波长的函数。第一、第二和第三槽线是叠置的，且其总的电长度为在开槽天线的工作频率下的波长λ g的函数。根据第一实施例，当第一、第二和第三槽线的电长度等于k λ g/2 (k是一个整数)时，第二或第三槽线中的一个处于短路。根据另一实施例，当第一、第二和第三槽线的电长度等于k’ λ g/4 (k’是奇整数)时，第二或第三槽线中的一个处于开路。典型地，根据已知为“Knorr”原理的技术，槽线到天线馈线的联接通过与实现在第一或第三导电层上的微带线的电磁耦合来实现。本专利技术涉及一种实现在多层基板上的印刷电路板，其包括根据下述实施例的实现于基板上的至少一个开槽天线。本专利技术还涉及一种端子，其并入了以上描述的印刷电路板。【专利附图】【附图说明】在阅读不同实施例的描述时将发现本专利技术的其它特征和优点，本描述参照附图实现，其中:已经描述过的图1是由本领域技术人员自然地实现的折叠开槽天线的一实施例的横截面视图；已经描述过的图2是图1中的天线的示意透视图；已经描述过的图3显示的是，在图1和图2中所示天线以dB为单位的阻抗匹配，其是频率的函数；图4(A)和(B)是根据本专利技术的第一实施例第二实施例的开槽天线的示意性横截面视图；图5 (A)和(B)是图4 (A)和(B)中分别显示的天线的透视图；图6 (A)和(B)是阻抗匹配的曲线，所述阻抗匹配为图5 (A)和(B)中所示的开槽天线的频率的函数；图7示出了根据本专利技术另一实例的开槽天线的顶部视图和透视图；图8 (A)和(B)分别是阻抗匹配(A)和方向性系数和增益(B)关于图7所示的天线槽的函数曲线；图9是实施如上所示的天线的PCB电路的示意图。【具体实施方式】首先，参照图4到图6描述实现在多层基板上且电长度为λ g/2的紧凑型开槽天线的两个实施例。如图4 (A)和4 (B)中更具体地示出的，多层基板是这样的基板，其包括两个介电层dl和d2和三个导电层，分别为介电层dl的上表面上的上导电层Ml、介电层dl和d2之间的中间导电层M2、和介电层d2的下表面上的下导电层M3。在图4 (A)和4 (B)的两个实施例中，开槽天线首先由蚀刻在中间导电层M2中的槽线10形成，并在馈入点13处通过与馈线的电磁耦合馈入，所述馈线由微带技术实现，或者在介电层dl的上表面上或者在介电层d2的下表面上。天线的馈入模式仅为了说明的目的而提供。在第一实例中，槽线10由实现在上导电层Ml中的槽线11续接，随后由实现在下导电层M3中的槽线12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑型开槽天线，其形成在多层基板上，该多层基板按顺序包括至少一个第一导电层（M1）、第一介电层（d1）、第二导电层（M2）、第二介电层（d2）和第三导电层（M3），所述紧凑型开槽天线包括第一槽线（10，20，30），实现在第二导电层（M2）中，所述第一槽线被连接到天线的馈入部（13、23、A）；第二和第三槽线，分别实现在第一和第三导电层中，第二和第三槽线（11、12、21、22、31、32）每一个由两个导电条界定，所述两个导电条的第一末端、馈入侧通过通孔互连，所述通孔穿过实现在第二导电层中的窗口，第二末端连接到第二导电层，在第二末端侧上的两个导电条处于开路或短路，第一、第二和第三槽线的电长度是在天线工作频率下波长的函数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D洛钦顿，K纳杜德，P米纳德，F巴隆，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR