用于GPS应用的反向折叠F天线制造技术

本发明专利技术公开了一种折叠反向Ｆ天线（ＦＩＦＡ）（２０），其包括：Ｌ型接收元件（３０），具有沿折叠边沿（３８）连接在一起的第一平面部分（３４）和第二平面部分（３６）。被放置垂直于形成ＰＣＢ接地面的第二平面部分（３６）的印制电路板（ＰＣＢ）（４０）。ＦＩＦＡ包括置于下面并且放置在大约平行于第二平面部分（３６）的第二接地面（４２）。至少一个短导体（５４），其将所述接收元件（３０）连接到所述ＰＣＢ和第二接地面（４０，４２）中至少之一。至少一个接收导体（５８），其将所述接收元件连接到接收电路（５０）。ＦＩＦＡ适合用于诸如蜂窝电话的无线通信设备中，以接收来自全球定位系统（ＧＰＳ）卫星的位置信号。ＦＩＦＡ提供了沿天顶方向对电磁场的增强的灵敏度场，并且提供了比常规平面反向Ｆ天线（ＰＩＦＡ）更大的天向增益。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于便携式、无线通信设备中的天线，具体地说涉及用于接收全球定位系统(GPS)信号的天线。由于PIFA是平面天线，通常将它平行地安装到印制电路板(PCB)12接地面。由于蜂窝电话手持设备的尺寸小，通常，仅仅将PIFA的谐振模式用于天线辐射。如图所示，用于第一谐振模式的最大辐射的方向14垂直于天线的平面。此外，PIFA已经被用在独立的全球定位系统(GPS)中。在GPS应用中，通常将PIFA安装在汽车或者独立盒子的顶部，因此它通常平行于地平面。在这个朝向上，最大的发射/接收方向垂直于地平面，也就是指向天空，GPS信号从这里被发射出去。随着管理来自蜂窝电话的紧急(E911)电话呼叫的建立的FCC规则的制定，现在要求蜂窝电话具有GPS芯片或者地理位置接收机，并且能够接收GPS卫星发射的GPS位置数据。蜂窝电话或者其它便携式无线通信设备中具有GPS芯片允许如果用户处于危险或者需要医疗关注时，用户可以按下911或者应急按钮。然后，便携式无线设备将处理来自多个GPS卫星的定位信号。然后，位置信号被从无线设备发射到警察、火灾或医疗经济部门，使得可以容易地确定用户位置。如果使用PIFA来接收GPS信号，象在其它蜂窝应用中一样，通常平行于PCB接地面安装它。然而，使用蜂窝电话时，通常将它保持在垂直位置。在这个位置，PIFA的最大的辐射/接收直接朝向水平方向，并且它的最小的辐射/接收朝向天空。通常，PIFA的天线增益在最小的辐射/接收方向上要比在最大的辐射/接收方向上低10dB。因此，利用PIFA来接收GPS信号导致差的通信链路或者掉线呼叫。对这种问题的一种潜在方案是将整个PIFA安装在蜂窝电话外壳的顶部，使得它的最大辐射/接收点朝向天空。然而，现在使用的较小的蜂窝电话外壳没有足够的空间来支持这样安装PIFA。因此，存在一种对反向F天线的需要，其能够有效地从GPS卫星接收定位信号。本专利技术旨在提供一种新的和改进的反向F天线，用于接收GPS信号，其克服了上面提到的和其它问题。附图说明图1是安装在蜂窝电话的印制电路板(PCB)上的常规PIFA的透视图；图2是根据本专利技术的优选实施例的折叠反向F天线(FIFA)的透视图；图3A，3B，和3C是根据本专利技术另一个实施例的透视图；图4为根据本专利技术的能够发射/接收圆极化信号的FIFA的另一个参见图2，本专利技术的折叠反向F天线包括L型或者折叠导电板，其形成用于天线的接收元件30。优选地，接收元件30安装在电介质衬底32上。由于天线是可倒立的设备，应当理解，导电板30可以用作辐射元件，用于发射射频(RF)信号的辐射元件和/或用于检测RF信号的接收元件。接收元件30由共享一个折叠边缘38的平行面34和垂直面36组成。优选地，平行面和垂直面之间的折叠角度大约为90度。然而，应当理解，接收元件的折叠角度可以具有小于或大于90度的其它值。如图2所示，折叠的辐射/接收元件30被安装在印制电路板(PCB)平面40的顶部，使得平行面34平行于PCB，并且垂直面36垂直于PCB。在蜂窝电话和其它无线通信设备中，这样的PCB是标准的。将根据蜂窝电话来讨论本专利技术的实现。然而，应当理解，FIFA可以采用其它的无线通信设备诸如个人数字助理(PDA)和单独的GPS站。分离的天线接地平面42被放置在接收元件30的垂直面36之下，并且基本上平行于垂直面36。在一个实施例中，PCB40用作平行面34的接地面。在另一个实施例中，除了PCB之外，单独的接地面(未示出)被安装基本上平行于平行面32。应当理解，在PCB用作用于平行面的接地面的实施例中，FIFA呈现出较好的带宽。在图2的实施例中，PCB用作用于平行面的接地面，接收电路50被放置在平行面34和PCB接地面40之间。利用平行面和PCB接地面之间的空间来安装天线电路或者器件有助于提高整个系统效率，其便于将本专利技术用在较小的电话外壳中。FIFA包括至少一个短引脚或者导体54，其将L型接收元件30连接到第一接地平面42和/或PCB接地平面40。此外，接收导体或接收线58将天线的接收器电路连接到接收元件30。优选地，包含内部导线和外部接地屏蔽的同轴电缆被用作接收导体。应当理解，短的导体和接收导体的位置影响天线的性能。图3A，3B和3C说明具有用于FIFA的短的和接收导体位置的另一个实施例。图3A说明具有短导体和接收导体54和58的实施例，它们分别连接到接收元件30的平行面34。图3B说明另一个实施例，其中，接收导体58连接到接收元件30的垂直面36，并且短导体56连接到接收元件30的平行面34。图3C说明另一个实施例，其中，短导体和接收导体54和58都被连接到接收元件30的垂直面。应当理解，通过改变在接收元件的平行和/或垂直面上的接收和/或短导体的位置，可以改变用于上面所述的每一个实施例的天线性能。再看图2，正如下面要更加详述的一样，分别调整短导体和接收导体54和58，以获得对全球定位系统(GPS)卫星发射的电磁场的最大灵敏度。由于GPS卫星的位置在地球表面上，发射的GPS信号沿天顶方向，也就是天空传送。具体地说，地理位置接收器50和相关的FIFA天线20给无线设备提供了嵌入的GPS能力。GPS能力指的是通过利用GPS卫星星群来自己确定位置的能力。可以利用全球定位系统(GPS)来从自卫星星群接收到的信号中确定在地球表面上或附近的GPS接收器的位置。为了可以在地球上的任何位置都可接收到至少4颗卫星的信号，将GPS卫星的轨道安置在多个面上。更加具体地，在地球表面上的大多数地方，接收来自6或8颗卫星信号。固定地面站精确地确定GPS卫星的轨道，并且将轨道转发给飞行器。通过来自4或更多颗卫星的电磁信号的传播时间，可以计算靠近地球表面的任意点的经度、纬度和角度。根据这些传播时间，在GPS接收器和卫星之间确定称为“伪距”的测量范围。将测量范围称为伪距是因为在卫星上的定时时钟和GPS接收器之间有时间偏移。为了确定三维位置，需要至少4颗卫星信号来解决由时间偏移和三维位置解出四个未知数。从GPS卫星发射出的信号特征在文献里是公知的。每一颗GPS卫星发射两个扩频、L波段载波信号，称为L1和L2信号。如果想要消除由于由大气引起的对发射信号的折射而产生的任何误差，需要两个信号。正如本领域普通技术人员所公知的一样，来自每一个颗GPS卫星的L1信号是被两个相位正交的伪距码调制的二进制相移键控(BPSK)。利用二进制伪随机码来调制载波信号的相位产生了抑制载波扩频信号。来自每一个颗卫星的L2信号是仅被一个伪随机码调制的BPSK。伪随机码的使用允许使用多个GPS卫星信号来确定接收器位置，并且提供导航信息。通过为特定卫星产生、匹配或者相关伪随机码，选择由特定GPS卫星发射的信号。一些伪随机码是公知的，并且被产生或存储在GPS接收器中。其它的伪随机码不是公知的。再次参见图2，接收元件30的平行面34和垂直面36在垂直于平行面和垂直面的方向上都具有最大的辐射灵明度60，62。换言之，由于蜂窝电话通常是垂直安放的，接收元件30的平行面34在水平方向上具有最大的辐射灵敏度60，并且接收元件30的垂直面36在天顶方上具有最大的辐射灵敏度62。这两个最大的辐射灵明度60，62形成了连续的辐射灵敏度场64本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于便携式无线设备的天线设备，该天线设备包括： 第一接地面； 基本上与第一接地面平行的第一导体面； 基本上垂直于第一接地面和第一导体面的第二接地面； 基本上平行于第二接地面的第二导体面； 在ｉ）第一接地面和第一导体面，和ｉｉ）第二接地面和第二导体面中的至少一个之间延伸的短导体；和 至少一个接收导体，在接收电路和ｉ）第一导体面和ｉｉ）第二导体面中的至少一个之间延伸。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光平，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]