单层天线制造技术

公开了一种天线及电气系统。所述天线包括在衬底上沿第一方向延伸的接地平面和在衬底上占据与所述接地平面相同的平面并且耦合到所述接地平面的辐射元件。所述辐射元件包括:具有第一端和第二端且在基本上平行于所述接地平面的方向上延伸的第一部分；馈线，其耦合到所述辐射元件的第一部分的第一端并且在基本上垂直的方向上从所述辐射元件的第一部分延伸；和具有第三端和第四端的第二部分，其中所述第三端耦合到所述接地平面，并且所述第四端在所述第一端和所述第二端之间的位置处耦合到所述辐射元件。

Single-layer antenna

【技术实现步骤摘要】
单层天线
本公开一般地涉及天线，更具体地，涉及一种单层平面天线。
技术介绍
与印刷电路结合使用的平面天线是已知的。与印刷电路一起使用的一种类型的平面天线是倒F型天线。与印刷电路一起使用的平面天线所共有的一个特征是其多层结构，其中天线必须占据一个以上的电路层。典型地，电路板的一层形成接地平面，而另一层形成天线，而电路板通孔用于在期望的位置将天线连接到接地平面。
技术实现思路
公开了一种天线，其包括在衬底上沿第一方向延伸的接地平面、和在所述衬底上占据与所述接地平面相同的平面并耦合到所述接地平面的辐射元件。所述辐射元件包括具有第一端和第二端的第一部分，所述第一部分在与接地平面基本平行的方向上延伸。所述辐射元件还包括馈线，所述馈线耦合到所述辐射元件的第一部分的第一端并且在基本上垂直的方向上从所述辐射元件的第一部分延伸。所述辐射元件还包括具有第三端和第四端的第二部分。所述第二部分的第三端耦合到所述接地平面，且所述第四端在所述第一端与所述第二端之间的位置处耦合到所述辐射元件。在查阅以下附图和详细描述之后，本公开的其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或变得明显。所有这样的附加系统、方法、特征和优点旨在被包括在本描述中，在本公开的范围内，并且由所附的权利要求保护。附图说明参考以下附图可以更好地理解本公开的各方面。附图中的部件可以按比例绘制，但是重点在于清楚地说明本公开的原理。此外，在附图中，相同的附图标记在多个视图中表示对应的部分，并且在附图中相同的附图标记表示对应的部分：图1A是根据本公开的示例性实施例的天线的示意图；图1B是示出根据本公开的示例性实施例的天线的尺寸的示意图；图2是根据本公开的示例性实施例的耦合到天线的发射电路的示意图；以及图3是根据本公开的示例性实施例的、包括天线的印刷电路的电路组件的示意图。具体实施方式在下面的描述中，在整个说明书和附图中使用相同的附图标记来标记相同的部件。附图可以按比例绘制，并且为了清楚和简明的目的，某些部件可以以概括的或示意性的形式示出并且由商业标志标识。尽管多层电路板是常见的，但是执行与多层电路板相同功能的单层电路板会降低成本。使用丝网印刷机或喷墨印刷机的印刷电路实现低成本地生产柔性单层电路，但是因为馈线将电路的平面划分并且还可能干扰驱动器集成电路的正确操作，标准的平面天线设计不正确地使用单层电路来执行，所以如本文所讨论的，本公开解决了这些问题。特别地，本公开解决了上述问题，并且提供了旨在用于单层电路中的平面天线的设计的独特进步。具体地，本公开包括平面天线，所述平面天线包括在衬底上沿第一方向延伸的接地平面、和在衬底上占据与接地平面相同的平面并且耦合到接地平面的辐射元件，其中所述辐射元件包括第一部分，所述第一部分具有第一端和第二端且在与接地平面基本上平行的方向上延伸。馈线(feederline)与所述辐射元件的第一部分的第一端邻接，并且在基本上垂直的方向上从所述辐射元件的第一部分延伸。第二部分具有第三端和第四端，其中所述第三端耦合到接地平面，并且所述第四端在所述第一端和所述第二端之间的位置处耦合到所述辐射元件。在一个示例性实施例中，所述辐射元件的第一部分的长度等于要发射的波长的四分之一。在另一示例性实施例中，所述辐射元件的第二部分以90°角邻接所述辐射元件的第一部分或接地平面。在第三示例性实施例中，电气系统包括发射元件和单层印刷电路。所述单层印刷电路包括具有部件焊盘、电路接线(circuitconnection)、在第一方向上延伸的接地平面和天线的单层导电材料。所述天线包括被耦合到接地平面的辐射元件，其中所述辐射元件包括具有第一端和第二端且在与接地平面基本平行的方向上延伸的第一部分。馈线与所述辐射元件的第一部分的第一端邻接，并且在基本上垂直的方向上从所述辐射元件的第一部分延伸。第二部分具有第三端和第四端，使得所述第三端耦合到所述接地平面，并且所述第四端在所述第一端和所述第二端之间的位置处耦合到所述辐射元件。图1A是根据本公开的示例性实施例的天线100的示意图。天线100包括辐射元件105和接地平面150，并且可以由金属、金属膜、印刷导电材料或其他合适的材料制成。辐射元件105包括第一部分110、第二部分120和馈线130。辐射元件105的第一部分110可以具有为期望的发射或接收频率的波长的四分之一的长度L。馈线130邻接第一部分110的一端。第二部分120的一侧在其端部之间的位置处邻接第一部分110，将第一部分110分成区段111和112。第二部分120的另一侧耦合到接地平面150，将最接近辐射元件105的接地平面的边缘划分为区段151和152。缝隙天线(slotantenna)170由区段111、第二部分120、馈线130和区段151形成，并且可以具有被选择以使由辐射元件105以与第一部分110的长度L的四倍的波长相对应的频率来发射的功率最大化的尺寸。馈电点可以根据电路的期望阻抗的函数来确定，其中阻抗的实部和虚部可以通过移动第二部分120以改变区段111和112的长度来改变。通常可以使缝隙天线谐振，即使谐振可能导致效率的损失。效率可以从在全波长度处的较高值变化到小于波长的1/32处的显著较低的值，其中部分110的辐射臂的长度被修整以在期望的频率处谐振。图1B是示出根据本公开的示例性实施例的天线100的尺寸的示意图。长度L可以是81mm，并且缝隙天线的周长的长度可以是大约71mm，但是缝隙天线可以具有一尺寸，该尺寸使辐射元件105以对应于81mm的四倍的波长的频率来发射的功率最大化。图2示出了根据本公开的示例性实施例的耦合到天线的发射电路210。发射电路210可实施为硬件或硬件与软件的合适组合，例如使用实施本文中所揭示的算法的控制器。发射电路210通过滤波器网络220将发射功率馈送到辐射元件105。滤波器网络220由电感器L4、L5和L8以及电容器C29、C30、C31、C32、C33和C34组成，电感器L4、L5和L8以及电容器C29、C30、C31、C32、C33和C34被配置成匹配天线100(其包括辐射元件105和接地平面150)在预定发射频率处的阻抗，以使发射信号幅值最大。发射电路210可以构造为由分立部件构成的单层印刷电路，构造为专用集成电路，构造为分立组件和集成电路的组合，或构造为其他合适的实施例。单层印刷电路可使用单层导电材料用于电路接线(迹线)和部件焊盘、分立电部件、跳线以与迹线和其他合适的部件交叉。单层电路不具有多于一层的用于安装各种电气部件或者连接各种电气部件的引脚的导电材料，且因此不需要导电材料层之间的导电通孔，因为仅存在单个导电材料层。单层电路提供了优于多层电路的至少两个显著的优点。第一，单层电路比多层电路便宜。第二，单层电路可以比多层电路利用更多样化的制造技术。例如，单层电路的使用简化了使用丝网印刷工艺或喷墨印刷机的印刷技术。图3是根据本公开的示例性实施例的、包括天线的印刷电路的电路部件的示意图300。发射器集成电路210通过导电迹线321耦合到滤波器网络220。滤波器网络220通过导电迹线322耦合到馈线130。在一个示例性实施例中，用于焊接发射器集成电路210、滤波器网络220中的部件和发射器电路的其他电子部件以及用于发射器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天线，包括：接地平面，其在衬底上沿第一方向延伸；以及辐射元件，其占据与所述衬底上的所述接地平面相同的平面，并且耦合到所述接地平面，所述辐射元件包括:第一部分，其具有第一端和第二端，所述第一部分在基本平行于所述接地平面的方向上延伸；馈线，其耦合到所述辐射元件的第一部分的第一端并且在基本上垂直的方向上从所述辐射元件的第一部分延伸；以及第二部分，其具有第三端和第四端，其中，所述第三端耦合到所述接地平面，且所述第四端在所述第一端与所述第二端之间的位置处耦合到所述辐射元件。

【技术特征摘要】
2018.01.11 US 62/616,3231.一种天线，包括：接地平面，其在衬底上沿第一方向延伸；以及辐射元件，其占据与所述衬底上的所述接地平面相同的平面，并且耦合到所述接地平面，所述辐射元件包括:第一部分，其具有第一端和第二端，所述第一部分在基本平行于所述接地平面的方向上延伸；馈线，其耦合到所述辐射元件的第一部分的第一端并且在基本上垂直的方向上从所述辐射元件的第一部分延伸；以及第二部分，其具有第三端和第四端，其中，所述第三端耦合到所述接地平面，且所述第四端在所述第一端与所述第二端之间的位置处耦合到所述辐射元件。2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射元件的第二部分以90度角耦合到所述辐射元件的第一部分。3.根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射元件的第二部分以90度角耦合到所述接地平面。4.根据权利要求1所述的天线，还包括由所述辐射元件的第一部分、所述馈线、所述接地平面和所述辐射元件的第二部分围绕的区域的周边所形成的缝隙天线。5.根据权利要求4所述的天线，其中，所述缝隙天线配置成在所述天线的波长的四分之一波长下操作。6.根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射元件的第一部分具有等于所述天线的波长的有理数倍的长度。7.一种天线，包括：接地平面，其在衬底上沿第一方向延伸；以及辐射元件，其在所述衬底上占据与所述接地平面相同的平面，并且耦合到所述接地平面，所述辐射元件包括第一部分和缝隙天线，所述第一部分具有第一端和第二端且在基本上平行于所述接地平面的方向上延伸。8.根据权利要求7所述的天线，还包括耦合到所述辐射元件的所述第一部分的所述第一端的馈线...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·加里蒂，R·E·泰加兹，A·E·布林里，
申请(专利权)人：SEM技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US