无线通信装置和环形缝隙天线制造方法及图纸

本器件的天线（１）是属于缝隙环形型。一层导电层（４）涂敷在它的基板（２）的底部表面以反射由天线的谐振结构（６，８）发射或接收的电波。它与该结构绝缘以阻止建立平行板谐振模式。一层隔离层（２２）固定在该导电层的下面以防止它和器件的其他元件产生任何容性耦合。隔离层可以用硬的绝缘泡沫制造。本发明专利技术应用于组成一个无线通信系统。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
无线通信装置和环形缝隙天线本专利技术一般地涉及无线通信装置，主要是携带式无线电话，特别是涉及可以装在这个装置内的天线。一个这样的天线可以按照一种平面技术方便地实现，这种技术既可以用来实现信号传输线又可以用这个天线实现这些线和发射电波之间的耦合。这种天线是将敷在介电质顶部表面上的导电层刻蚀而造成的。根据本专利技术的一个装置包含特别是一个环形谐振缝隙形成的平面天线。一个这样的天线包含一个由上述导电层的一部分组成的一个拼块。上述缝隙把这个拼块与同一块导电层的另一部分组成的导电区域分开。这个区域组成天线的接地平面。接地平面几乎完全包围了拼块，使谐振缝隙形成一个围绕拼块的开环。这些天线用这种技术组成谐振结构以适宜电磁驻波的存在。天线用驻波和辐射到空间的电磁波相耦合以完成它的功能。驻波可以有许多形式，分别对应于各种结构的各种谐振模式。每个谐振模式可以被描述为两个电波在同一路径上沿相反方向传播，并且在路径的两端交替地反射的叠加。路径是由构成天线的元件决定的。以下称为“谐振路径”。如果天线是一个上述处于正规谐振模式的天线，谐振路径沿着环形缝隙延伸。但是，如果天线是一个上述处于其他谐振模式的天线或其他某些天线，谐振路径也可能是直线的。在所有的情况下，对于每个模式，谐振频率反比于作为一个行波沿着上述谐振路径传送所需的时间。在同一谐振路径上可能建立许多谐振波，因而就会出现许多与各模式相应的谐振频率。这样一个模式可以由一个在下面称之为“波数”的数来决定，它是频率等于相应模式的谐振频率的一个波的波长数，这个波长数是在路径长度上包含的波的数目。因此对于每个谐振-->路径，谐振频率正比于上述的波数。这个数通常在一个小的整数或分母为二或四的分数的附近。以下，有时用术语“谐振”代替术语“谐振模式”。一个天线通过一个连接组件耦合到一个信号处理部件，这个连接组件通常有一根在天线外部的连接线来把天线连接到上述信号处理部件上。线的一端形成一个装在天线内的耦合器件。如果天线是一个具有谐振结构的发射天线，那么，耦合器件，连接线，和天线各自的功能如下：连接线的功能是从发射机向天线的端子传送一个射频或微波信号。信号以行波方式沿这样的线路的全部途径传播，至少在原则上，它的特征不会受到显著的改变。耦合器件的功能是把连接线送来的信号进行转换，使得信号能激起天线谐振，也就是，使携带信号的行波能量转换成一个工作的驻波，这个驻波建立在天线上并具有由天线决定的特性。这样转换的效率取决于连接线和谐振结构之间必需实现的阻抗匹配。这种匹配通常是不完善的，也就是说，耦合器件把它收到的能量的一部分反射回连接线，因而在其中就产生一个不希望的或“杂散”驻波。杂散的波的幅度决定一个驻波比。驻波比作为一个频率的函数而变化，它随频率变化的图形决定天线的通带。天线把能量从工作驻波传送给辐射到空间的波。发射机发送的信号因此受到第一次转换，由行波方式转成驻波形式，然后受到第二次转换，使它成为一个辐射波形式。如果天线是一个接收天线，信号在同样的装置中采取同样的方式，只不过它们采取相反的次序。如果天线是一个具有开环形式的谐振缝隙的平面天线，耦合器件通常采用和天线同样的导电层形成的共面线方式。线路包含一个连接到拼块的主导体，主导体被着两个接地导体包围，接地导体在环形的开口处的两侧和天线的接地平面连接。至于发射天线，一个天线的连接组件常常被设计成天线的馈线。本专利技术涉及各种设备的制造。这种设备由携带式无线电话，无线电话的基站，机动运输器械，和飞机或机载导弹组成。在机动运输器-->械中，特别是飞机或机载导弹中，它们的外表面呈弯曲的轮廓使它可以降低气体动力学上的阻力，装在这些设备中的天线其外形可以做成和这些轮廓配合，使它不致造成任何有害的额外气体动力学上的阻力。然而，为了发送或接收天线的波瓣，还希望把天线朝着设备的外部定向。在一个携带式无线电话中，当设备用作发射时，更特别希望限制被设备用户的身体所接收的辐射功率。这就是为什么为了这种天线的发射功率和接收灵敏度，要找寻一种三维不对称的分布。为了这样，曾经用辅助导电层与许多已知的带环形谐振缝隙的平面天线配合。这样的层常常做在天线基板的底部表面。它就使天线发射的电波被定向到在天线平面上方张开的立体角中。第一个这样的已知的天线在专利文件US-A4,063,246(Greiser)中说明。它包含一个矩形的拼块。有一个环形谐振缝隙围绕这个拼块。缝隙是沿它的长度建立的相应于波数接近于一的一个谐振模式的场所。该天线的辅助导电层组成一个在下面的接地平面，因为它经过基板连接到在拼块平面的上面的接地平面。与辐射电波的耦合是通过谐振缝隙达到的。这个缝隙因此被称为“辐射的”。天线的接地平面从谐振缝隙延伸出一个宽度。这类天线常常被称为“共面天线”。这样的第一个已知的天线实际上受以下的缺点所困扰：需要提供下面的接地平面和上面的接地平面之间的连接方法，使生产变得复杂；和天线的尺寸大于在上述某些用途中所要求的数值。为了减少这样一种天线的尺寸，已知的第二个天线不同于第一个已知的天线之处在于采用一个另外的谐振模式。它是在一篇著作：微波和光学技术通讯/第六卷第五期，1993年4月，292-294页。(Microwave and Optical Technology Letters/vol 6,no.5,April1993,page 292-294)M,Cal,P.S.Kooi,和M.S.Leong合著的“一个紧凑的缝隙环形天线(A Compact Slot Loop Antenna)”中说明的。在该第二个已知的天线中，采用的谐振模式的波数约为1/2，即拼块的周长-->延伸到这个模式的波的半波长，这个模式可以称之为“半波谐振”。于是辐射带主要是上面的接地平面上围绕拼块的外缘，而上面的接地平面的宽度必需因此受到限制。宽度的选择使它可以与天线在连接组件处表现的阻抗相匹配。下面的接地平面比上面的接地平面方便地伸展得更大些，以阻止在发射一接收的空间中的分配出现大的旁瓣。这类天线被称为“缝隙环形天线”。这样的第二个已知的天线实际上受到和第一个已知的天线同样的缺点所困扰，而且在某些情况，只有注入天线的功率的一部分是有用的，即，在这种情况下，只有这一部分转换成希望的半波谐振。注入功率的其余部分可能是杂散部分，就转换成杂散谐振模式。当上述的半波谐振在缝隙环形组成的路径上建立起来，其电场力线在拼块和上层接地平面之间伸展，杂散模式是那些称为“平行板模式”的模式。它们的特征特别是电场力线穿过基板，在下面的接地平面和包括拼块及上面的接地平面的上导电层之间伸展。它们的谐振路径也不同于所要求的半波谐振的谐振路径。杂散部分的存在导致由天线按要求的频率发射的工作功率减少。此外，各谐振模式之间还会产生相互作用。它们会导致难以预料地改变所要求的半波谐振的频率。上述杂散功率部分的大小与各种谐振模式的各种传播速度有关。大家知道，这些速度与波在其中传播的材料的介电常数有关。这就是为什么为了避免由于杂散谐振引起的功率损失和/或频率变化与上述已知的天线不同的第三和第四个已知的天线采用许多具有不同的介电常数的材料。第三个已知的天线在电子学通讯第32卷，第18期，1996年8月29日，第1633-1635页(ELECTRONI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个无线通信装置，该器件包含一个缝隙环形天线（１）适宜于把电信号耦合到辐射电磁波中，该天线包含： －一个决定天线工作谐振频率的谐振结构，该结构在一个组成一个天线平面的表面中伸展； －一个辅助导电层，该导电层对着上述谐振结构，在一个在与上述天线平面有一个距离的延伸的表面中伸展； 上述无线通信装置还包含一个处理上述电信号的信号处理装置（１２）； 上述无线通信装置的特征在于，至少对任何接近上述工作谐振频率的射频信号，上述辅助导电层和上述谐振表面以及上述信号处理装置是退耦（不发生耦合）的。

【技术特征摘要】
FR 1998-5-28 98067651．一个无线通信装置，该器件包含一个缝隙环形天线(1)适宜于把电信号耦合到辐射电磁波中，该天线包含：-一个决定天线工作谐振频率的谐振结构，该结构在一个组成一个天线平面的表面中伸展；-一个辅助导电层，该导电层对着上述谐振结构，在一个在与上述天线平面有一个距离的延伸的表面中伸展；上述无线通信装置还包含一个处理上述电信号的信号处理装置(12)；上述无线通信装置的特征在于，至少对任何接近上述工作谐振频率的射频信号，上述辅助导电层和上述谐振表面以及上述信号处理装置是退耦(不发生耦合)的。2．根据权利要求1的一个无线通信装置，该装置包含：-一片具有底部表面和顶部表面的介质基板(2)；-上述辅助导电层，该导电层在基板的上述底部表面上有一片区域并且组成一个波反射器(4)，该反射器有一个项部表面与上述基板接触，还有一个底部表面正对上述顶部表面；和-一层顶导电层伸展复盖基板的上述顶部表面并形成：-一个具有周边(P)的拼块(6)；-一个包围上述拼块而被一道缝隙与拼块分隔的天线接地平面(8)，该缝隙组成一个谐振缝隙(10)，该接地平面离开该缝隙延伸一段有限的距离，该拼块，缝隙，和天线接地平面组成上述谐振结构，该结构在基板的上述顶部表面上有一片区域，这片区域被包含在波反射器的上述区域内，该结构决定了沿着缝隙传播的天线的电磁波的传播速度；和-一个耦合器件，该耦合器件的形式是在基板的上述顶部表面有一片区域的共面线，该耦合器件包含：-一个和上述拼块连接的耦合导电条(18)；和-->-一个接地导体(20)，该导体(20)和上述天线接地平面连接并且在上述耦合导电条的两侧伸展，由一道缝隙在导电条的两侧把接地导体与导电条分隔开，上述信号处理装置(12)包含一个信号端子(14)和一个接地端子(16)，并且调整到发射和/或接收一个在天线的上述工作谐振频率(F)附近的电信号，该工作谐振频率乘以拼块的上述周长(P)的乘积(F×P)接近具有这个频率并且沿着上述谐振缝隙传播的一个电磁波的平均传播速度(V)的一半(V/2)；上述无线通信装置的特征在于波反射器(4)的上述区域不包括耦合器件的上述区域。3．根据权利要求2的一个无线通信装置，该装置包含一个连接组件，该组件包含：-一根包含上述耦合导电条(18)的主导体，至少对具有一个上述射频的任何信号，主导体把上述信号处理装置(12)的信号端子(14)连接到上述拼块(6)；和-一个包含上述耦合器件的接地导体(20)的接地导体，至少对具有一个上述射频的任何信号，该接地导体(20)把上述信号处理装置接地端子(16)连接到上述天线的接地平面；上述无线通信装置的特征在于它包含电绝缘工具(2,22)，该电绝缘工具(2,22)提供在一部分是上述波反射器(4)和另一部分是：-上述拼块(6)；-上述天线接地平面(8)；-...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗格兰格特，查尔斯那格诺寇姆，
申请(专利权)人：阿尔卡塔尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]