用于移动通信设备的内部天线制造技术

在高频段和一个或多个较低的频段上是谐振的和辐射的多频段微波天线，包括在电介质基片（１０１）的一个面上的导电接地面（１０３）；在电介质基片的相反的面上的导电带线；被形成在接地面上的弯曲的缝隙（１０４），其具有被电磁耦合到带线的馈电端的馈电侧（１０５）和被电磁耦合到带线的负载端的负载侧，使得缝隙在高频段上是谐振的和辐射的；以及被电连接到接地面的另一个导电体（１１０），其用作接地面在缝隙的负载侧处的延续部分，并且在较低的频段上被电磁耦合到缝隙，使得缝隙在较低的频段上也是谐振的和辐射的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
用于移动通信设备的内部天线专利
本专利技术总的涉及天线，更具体地，涉及用于移动通信设备和手持通信设备的小型高效率天线。专利技术背景随着技术的发展，移动通信设备变得越来越小。对于正确地运行的天线，除了单极子那样的天线(它通常在接地板上运行)，需要四分之一波长外，通常在尺寸上应当是半波长左右。对于先进的移动通信设备，例如蜂窝手机，这样的尺寸是不实际的，因为总的手机尺寸小于所适宜的频率的半波长。使用小的天线减小天线的效率，所以，为了运行通信设备，需要提供较高的功率。较高的功率造成在充电之间的较短的电池周期，以及增加对用户的头部/身体的辐射。辐射到人的头部的功率水平是最重要的，为了保护用户，规定了严格的限制和技术条件。靠近人的头部的这样的设备的运行也改变沿天线的场和/或电流分布，所以改变它的辐射方向图，以及辐射效率。实际上，效率的减小甚至在10-20dB的范围或更多。结果是要求更高的功率运行设备，随之而来造成上述的缺点。外部鞭状天线的使用，诸如“粗短的”或可缩进的天线，也是不方便的，因为天线常常在口袋中被“挂住”。它们也有损于移动通信设备的美化的外貌，同时最重要的-辐射方向图是准全向的，所以在用户的头部/身体处的辐射没有得到改进。由几个公司提供的内部天线，比起外部天线，是相对较低效率的。而且，这些已知的内部天线通常不减小对用户的头部/身体的辐射，而在许多情形下，甚至增加这样的辐射。天线增益通常也很差(特别是在靠近头部/身体被使用时)以及SAR(特别吸收比)结果通常很高。在已知的内部天线中的另一个问题是窄的工作带宽。除了其中输入阻抗是匹配时的窄的带宽以外，辐射效率甚至进一步减小。后者被认为是在需要移动通信设备的双频段或三频段运行(诸如蜂窝-->GSM 900/1800，900/1900，900/1800/1900兆赫等)的情形下甚至是更困难的问题。用于移动通信设备的内部天线是已知是利用谐振辐射单元作为主辐射器。具体地，印刷天线，诸如贴片或缝隙，因为它们易于制造、它们的低的剖面，和它们的低的生产成本，是非常便于使用的。如果这样的印刷的单元在效率、增益、阻抗匹配和可再制性方面可被使用于移动通信设备，则它是最好的选择。可惜的是，因为移动通信设备的小的尺寸，这样的单元将呈现非常低的效率，所以是低的增益，以及很难把它们的阻抗与移动通信设备的阻抗相匹配。通常，通过馈电线(例如，通过微带或带线结构)或同轴电缆激励的缝隙通常是窄带的。为了即使在窄带频带内实现缝隙的匹配，缝隙的激励通常被做成偏离中心的，以减小缝隙的输入阻抗，该缝隙输入阻抗自然地非常高。本申请的专利技术者之一的美国专利No.5,068,670(该专利在此引用以供参考)描述了通过在缝隙的两条边上加上匹配网络而得到的宽带缝隙天线。在优选实施例中，馈电线是偏离缝隙的中心放置的。由于沿缝隙激励的非对称的电场和磁场分布，偏离中心激励的缝隙的最大辐射的方向随频率而改变。尽管窄带宽缝隙没有很大地受到这种现象的影响，但宽带缝隙确实受到影响。最佳解决方案是通过双端馈电和负载线对称地激励缝隙，这些双端馈电和负载线可以从单个激励馈电分裂出。每个带线臂具有双匹配网络，以便加宽天线的带宽。每个臂的长度和宽度可以是相等的，以便得到完全对称的结构，但为了使得带宽最大，也可以是不同的。如果臂是不相同的，则随频率将有某些偏斜。缝隙可以是通过把它做成在两个末端处是开放的(“终端开路”)而成为非谐振缝隙，或通过把它做成在两个末端处是闭合的(“终端短路”)而成为谐振缝隙。辐射效率取决于沿着缝隙的场分布-幅度和相位。短路终端的缝隙的电磁场必须在缝隙的两个末端处消失；并且由于它们是连续的，在沿着缝隙的任何点处它们的数值对于较短的缝隙不能达到需要的水平。所以，短路终端的缝隙是相对较大的，通常是工作频率的半波长范围。开路终端的缝隙的电磁场在它们的两个末端处可以具有有限的-->数值，不应当消失。由此得出，场的合理的数值加上对于相对较短的缝隙也是可达到的。于是激励点对单或双端馈电是可以被优化的。应当考虑到辐射方向图是与通常的辐射方向图不同的。而且，用于开路终端的缝隙的带线的负载类型最好是短路的形式，以消除在缝隙的远端处的浮动接地。结果，这个结构利用缝隙阻抗的电抗部分的匹配是更复杂的。而且，浮动接地将减小天线效率。EP 0924797描述了缝隙天线结构，其中缝隙是沿两个轴弯曲的，通过同轴电缆在它的中心点处被激励。这样的结构有多个正如本专利提出的缺点。因此，由于中心激励点，这样的缝隙的匹配是非常困难的(正如在上面和在美国专利No.5,068,670中描述的)。另外，有助于在想要的方向上辐射的缝隙部分是非常小的，而由于缝隙的折叠的臂(它们是平行的)，这些场在极化上是相反的，所以抵消在大多数想要的方向上的辐射。而且，激励的实施是复杂的和昂贵的。最后，在一个末端处开路的缝隙比起短路终端的缝隙是较低效率的，它造成在不想要的方向上的辐射。由于来自缝隙的开路的末端的辐射(因为如上所述，场没有消失)，辐射方向图将是非对称的。美国专利No.5,929,813和6,025,802描述了类似的天线。这样的天线实际上是环状天线，其中“连线的缝隙”产生环状天线。这样的结构具有多个正如本专利提出的缺点。因此，“连线的缝隙”在连接点处开路，沿着天线的边缘被切割，以及也在金属片上被折弯，所以它造成在不想要的方向上的辐射，以及具有相反的(水平)极化。“连线的缝隙”通过非常靠近天线(和电话)边缘的天线连接头被激励；所以，在用户的头部处的辐射没有减小。实际上，因为电话的PCB，它很大地有助于在CDMA/TDMA/GSM频率(800和900MHz)上的辐射，将会看到，在用户的头部的辐射甚至增加。而且，在按照这些参考的专利的双频运行的实施例中，在较高的频带上的辐射方向图具有零点，或在某些角度上至少很大地减小，以及它决不是在方位面上全向的。在这个结构中，每个“连线的缝隙”影响另一个频段的运行，其中它被假设为不影响由这个结构产生的环路，在“谈话位置”时平行于用户的头部(例如，其中用户把移动通信设备保持在靠近他的头部时的位置)，所以，场分-->布被人的身体大大地改变。结果，天线的性能被降低，需要高的发射功率电平，而接收灵敏度将比所需要的小。美国专利No.6,002,367描述了通过馈线激励的贴片-缝隙天线，它类似于在美国专利No.5,068,670中描述的结构。该贴片通过沿着缝隙的中心线穿过缝隙到贴片的馈线的电磁耦合被激励，它比起工作频率时的波长来说是非常小的；所以，它不能有效地辐射。加在缝隙上的贴片通过馈线被激励；负载线(在几个实施例中描述的)和贴片的接地调谐贴片。这个天线机制类似于熟知的平面倒”F”天线(PIFA)的机制(其中单元的接地调谐天线)，除了信号馈电不同外，它是由馈线制成，而不是由探针(PIFA)制成。该天线的性能很差，以及它的工作带宽非常窄。它的构建很复杂，且相当昂贵，没有达到在用户的头部/身体处的辐射的真正减小。另外，即使在单个贴片的最简单的实施例中，结构的高度仍旧是大的。对于尺寸非常紧凑的现代移动通信设备，这样的尺寸是不实际的。在WO99/13528和WO 99/36988(US 5,945,954)中描述了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频段天线，其在高频段和至少一个较低的频段上是谐振的和辐射的，包括：具有相对的面的电介质基片；位于电介质基片的一个面上的导电层，其用作接地面；被附着在电介质基片的相对的面上的导电馈电线，所述馈电线具有至少一个馈电 端和至少一个负载端；被形成在所述接地面上的缝隙，其具有相对于所述馈电端和负载端的馈电侧和负载侧，所述缝隙被电磁耦合到所述馈电线，使得所述缝隙在所述高频段上是谐振的和辐射的；以及被连接到所述接地面的另一个导电体，其用作接地面在 所述缝隙的负载侧的延续部分，所述另一个导电体在所述较低的频段上被定尺寸、定位并被电磁耦合到所述缝隙，以使所述缝隙在所述至少一个较低的频段上也是谐振的和辐射的。

【技术特征摘要】
US 2000-7-11 60/217,021;US 2000-8-28 09/649,0231.一种多频段天线，其在高频段和至少一个较低的频段上是谐振的和辐射的，包括：具有相对的面的电介质基片；位于电介质基片的一个面上的导电层，其用作接地面；被附着在电介质基片的相对的面上的导电馈电线，所述馈电线具有至少一个馈电端和至少一个负载端；被形成在所述接地面上的缝隙，其具有相对于所述馈电端和负载端的馈电侧和负载侧，所述缝隙被电磁耦合到所述馈电线，使得所述缝隙在所述高频段上是谐振的和辐射的；以及被连接到所述接地面的另一个导电体，其用作接地面在所述缝隙的负载侧的延续部分，所述另一个导电体在所述较低的频段上被定尺寸、定位并被电磁耦合到所述缝隙，以使所述缝隙在所述至少一个较低的频段上也是谐振的和辐射的。2.按照权利要求1的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体也具有导电层的形式，而且也用作反射器。3.按照权利要求2的天线，其中所述后一导电层是连续的和未开槽的。4.按照权利要求2的天线，其中所述后一导电层被形成为带有在两个末端处闭合的缝隙。5.按照权利要求2的天线，其中所述后一导电层被形成为带有在至少一个末端处开放的缝隙。6.按照权利要求1的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体是被成形为确定至少一个短截线反射器的导体。7.按照权利要求6的天线，其中所述接地面在它的对准所述短截线反射器的一侧被中断。8.按照权利要求1的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体被成形为确定两个短截线反射器，每个短截线反射器通过反射器馈电线被电连接到所述接地面。9.按照权利要求1的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体被附着在以一个角度固定在接地面的所述电介质基片的第二电介质基片上，以形成一组件，其中两个导电层被电连接-->到一起。10.按照权利要求1的天线，其中所述电介质基片是挠性的；被形成为在一个部分具有所述接地面、馈电线和缝隙，且在另一个部分具有用作接地面结构的所述另一个导电体；被以预定的角度折叠，使两个导电层连接在一起。11.按照权利要求1的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体被附着在与所述接地面相同的电介质基片上。12.按照权利要求11的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体被附着在所述电介质基片的与所述馈电线相同的面上，但与所述馈电线互相绝缘。13.按照权利要求11的天线，其中用作接地面的延续部分的所述另一个导电体呈短截线反射器的形式。14.按照权利要求1的天线，其中在接地面内的所述缝隙是弯曲的。15.按照权利要求1的天线，其中所述馈电线包括至少一对馈电端和功率分配器，它在所述一对馈电端之间划分功率。16.按照权利要求1的天线，其中每个馈电端包括尺寸上的改变，以便匹配在缝隙的馈电侧处缝隙的各个部分的阻抗。17.按照权利要求1的天线，其中每个负载端包括尺寸上的改变，以便匹配缝隙的负载侧的缝隙的各个部分的阻抗。18.按照权利要求1的天线，其中馈电线的每个负载端包括电抗负载。19.按照权利要求1的天线，其中在接地面中的所述缝隙在两个末端处是闭合的。20.按照权利要求1的天线，其中在接地面中的缝隙在至少一个末端处是开放的。21.按照权利要求1的天线，其中所述接地面被形成为使两个弯曲的缝隙被电磁耦合到所述馈电线。22.按照权利要求1的天线，其中所述接地面被形成为两个弯曲的缝隙，且所述电介质基片包括两个被电磁耦合到所述两个弯曲的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J矛滋，M卡蒂彻维茨，
申请(专利权)人：英四特尔有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]