叠层共振结构天线及含有该天线的多频无线通信装置制造方法及图纸

一个叠层共振结构天线，其中有：一条电磁波波导线（ＣＲ、ＣＦ），这条波导线是在导电层（Ｃ）中形成，在一个平面内展开，还有具有两个相互不同共振频率的两个共振结构（ＡＢＣ、ＣＤＥ），这两个共振结构分别是在上述平面的这边与那边构成的，以使这两个共振结构都直接和这条波导线耦合，同时两个中的一个与另一个都通过这个导电层（Ｃ）基本上去耦合。最好，述及的波导线是共面型的，两个共振结构都是四分之一波长型的。本发明专利技术特别应用于双频带无线电话。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是无线电通讯领域。在此领域所使用的各种装置中，本专利技术特别涉及的是天线，更特别涉及的是根据平面技术实现的天线。在多种设备中使用这种天线，例如便携式无线电话、无线电话的基站、汽车、飞机或导弹。在便携式无线电话的情况下，在这样的天线中连续的接地层使得很容易地限制了机器使用者的身体所拦截的辐射功率。在汽车的情况下，特别是在飞机或导弹的情况下，其外表面都是金属的，且具有弯曲的外形，用来减小空气阻力。一个这样的天线能和这种外形相适应，以致不出现碍事的附加的空气阻力。在这些应用中，天线的体积应当小，并希望它能用在射频和微波范围内的多个工作频率上，这些频率可以是相互接近的，例如一个用来发射，另一个用来接收。能够使用这样两个频率是由于天线的频带中包含有这两个频率，以及其所有的中间频率。因而经常希望，特别是在便携式电话中希望，天线具有两个这样的频带，这两个频带是分开的。在双频带通讯装置情况下，这两个频带的中心频率比特别地等于2，例如，用于熟知的GSM 900和GSM 1800系统中的频率带分别在900MHz和1800MHz附近。本专利技术所涉及的天线，特别是在后面称为“盖片”型的天线，在英语中叫做“微带天线”(microstrip patch antenna)，就是说，这种天线是根据称为微带的技术实现的。在这种技术中，行波的电场是建立在两个导电层之间的一个电介质基层上。这两个导电层中的一个称为接地面，而另一个导电层称为盖片(patch)。这种天线的工作频率是由它所包含的一个或多个共振结构所决定的。首先概略地讲，根据微带技术实现的共振结构可以有两种不同的基本类型。第一种类型称为“半波长”型，其结构就称为“半波长”结构，假定其盖片天线的称为纵向的方向上有一长度，这个长度基本上等于在这个方向上沿地、基底和盖片所构成的线中传播的电磁波的半波长。与辐射波的耦合发生在这个长度的两个端头，这两个端头处在基底中电场幅度为最大的地方。根据这同一技术所实现的第二种共振结构称为“四分之一波长”型，相应的结构称为“四分之一波长”结构，其与半波长结构不同之处在于一方面是其盖片的长度大体上等于波长的四分之一，此处盖片的长度和波长的定义同前；另一方面是在这个长度的一个端头，在接地面和盖片之间有一清楚的短路，以能进行四分之一波长型的共振，其电场的波节是由这个短路固定的。与辐射波的耦合发生在这个长度的另一端，而这另一个端的端头处在通过这个基底的电场幅度为最大的地方。在实际中，在这种天线中可以有不同类型的共振，这些类型特别决定于-盖片的结构，这些盖片上可以有一些缝，这些缝可以是辐射状的。-可能还有短路和短路的位置，以及代表这些短路电学模型，这些电学模型并非总是看作完全短路，甚至不能近似地看作完全短路。完全短路的阻抗为零。-耦合装置以及耦合装置的位置。述及的耦合装置包含在这些天线里面，能用来将它们的共振结构和如发射器这样的信息处理装置耦合。还有，对于一种给定的天线结构，可有以多种共振方式，以能将天线用于多个与这些方式相应的频率。本专利技术特别涉及的是称之为“叠层”的天线，在同一个这样的天线中由多个共振结构迭合，这些不同的共振结构占据不同的体积。已知的第一种天线和第二种天线中的每一种从下到上是由一个导电层地、一个下电介质层、一个可以称为“耦合”层的导电层、一个上电介质层、以及一个上导电层构成的叠层。这第一种已知的天线是在R·B·Waterhouse的文件“Broabandstacked shorted patch”，(Electronics Letters，21stJanuary 1999 Vol．35，n°2，PP 98，99)中描述的。这种天线中有短路导体，可以极大减少两个相迭的共振结构的长度。J·Ollikainen、M.Fisher和P．Vainikainen的文件“Thindual resonant stacked shorted patch atenna for mobilecommunication”Electronics Letters 18thMarch 1999，Vol.35，N°6，pp437，438)中描述了这已知的第二种天线。这天线中的两个共振结构中的每一个都是四分之一波长型的。这两种已知天线中的每一种都是要用被供电的，就是说，都是要通过一条同轴线和像发射机或接收机那样的信号处理装置相耦合的。同轴线的地线和芯线分别与天线的接地层和耦合层连接，芯线和这个耦合层间的连接点的位置的选取是个关键，这导致了制造价格的提高。还有，尽管这两个共振结构是部分地分开的，而这两个结构间还需要一个耦合，然而，这样的耦合并没有使得这些结构具有两个频带的一个与另一个比所要求的分开得更远。特别是这两个频带的中心频率的比不容易达到2。W·S·T·Rowe和R.B.Waterhouse的文件“Broadband CPWfed stacked patch antenna”(Electronics Letters 29thApril 1999，Vol．35，N°9，PP 681-682)中描述第三种已知的天线。这种天线从下到上具有一个含有共面供电线的接地层、一个电介质层、一个盖片、两个电介质层、一个盖片，以及一个电介质层。这些层构成两个相迭的共振结构。这两个结构间需要一种耦合，然而这种耦合却有碍希望得到的两个足够远的频带的工作。和前面的相反，第四种已知天线的共振结构并非是盖片型的。A.Sangiovanni，J.Y．Danviganc，ch.pichot的文件“Stacked DielectricAntenna for Multifrequency Operation”(Microwave & OpticalTechnology Letters，Vol.18，N°4，July 1998，PP 303-306)描述了这种天线。这种天线组合了三个共振结构，每个都是所述的电介质构成的。就是说，其中每一个结构都是由适当的介质常数和适当大小的电介质块构成。这第四种已知的天线的体积不能小到经常所希望的大小。为了实现一种电磁天线，本专利技术的目的特别如下-小的体积，-足够宽的带宽，-有两个相互分开的频带，-这两个频带的中心频率的大的比率，特别地，如接近于2，且-造价低，特别还有，调整这两个中心频率中的某一个基本上不影响到另一个。而在这些目的中，本专利技术特别在于一个叠层的共振结构的天线，这种天线中有-两个共振结构，是由构成耦合层的一个导电层所占据的一个平板的相对的两个面构成，这两个结构分别有两个共振频率，这两个频率间有确定的频率比，而且有-一个内部耦合装置，其中在耦合层中至少有一个缝，用来将这两个共振结构和在这个天线之外的一个处理装置耦合。这种天线的特征在于其中的两个共振结构的一个与另一个通过所述的耦合层是足够去耦合的，使得这两个共振结构中的某一个通过所述的内部耦合装置与处理装置的耦合明显地和这两个结构中的另一个无关，所述频率的比率明显偏离这两个结构间的耦合影响该比率时该比率的值。两个共振结构间的相互耦合和去耦合影响到这两个共振结构的有效共振频率比的可能值。根据本专利技术实现的去耦合的作用在于每个结构的可用共振频率实际上是仅仅由这个结构的几何特性和电磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
叠层共振结构天线，这种天线中有：－两个共振结构（ＡＢＣ，ＣＤＥ），在由构成耦合层（Ｃ）的一个导电层所占据的平面的互相相对的一侧与另一侧形成，这两个共振结构分别有两个共振频率，这两个共振频率决定了一个频率的比值，以及－内部耦合装置（Ｃ Ｒ、ＣＦ），该内部耦合装置包括至少一个在耦合层上形成的缝，用来使这两个共振结构与这个天线之外的处理装置（１）相耦合，这个天线的特征在于，这两个共振结构通过前述的耦合层使得一个对另一个足够地去耦合，以使这两个共振结构的每一个通过内耦合装置 与处理装置的耦合相对于这两个共振结构中的另一个基本上是独立的，这两个频率的比值明显地远离某些数值，这两个共振结构间的耦合在所述数值上对该频率的比值有影响。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：让菲利普库普兹，帕斯卡尔荷夫，查尔斯N阔姆，
申请(专利权)人：阿尔卡塔尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]