平面天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造平面天線的方法，所述平面天線包含至少一個(gè)具有波長(zhǎng)λ的輻射源以及至少一個(gè)與所述輻射源相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電平面。根據(jù)這一方法，按如下方式把導(dǎo)電平面分割為多個(gè)平導(dǎo)電表面：至少與所述源最接近的表面具有其表面面積處于(λ2/16)和(3.λ2/8)之間的形狀與維度，并且經(jīng)由表面小于導(dǎo)電表面的表面的導(dǎo)電帶連接所述平導(dǎo)電表面，以減小所述平表面之間的耦合和感應(yīng)漏電電流。
【專利說(shuō)明】
平面天線
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，更具體地，涉及一種制造包含至少一個(gè)輻射源以及至少一個(gè)與所述輻射源相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電平面的平面天線的方法。
[0002]本發(fā)明還涉及一種包含至少一個(gè)輻射源以及至少一個(gè)與所述輻射源相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電平面的平面天線。
[0003]本發(fā)明還涉及一種包含這樣一個(gè)平面天線的收發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0004]圖1圖示了平面天線I，平面天線I包含源2，源2耦合于包含η個(gè)疊加層的導(dǎo)電平面4，當(dāng)對(duì)源2加電時(shí)，其適合于生成圍繞導(dǎo)電平面4輻射的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。例如，天線I可以為印刷在電子板上的天線，在這一情況下，導(dǎo)電平面4為電子板的電源平面。由于天線與導(dǎo)電平面4鄰近，源2所輻射的磁場(chǎng)在導(dǎo)電平面4的各層的表面上生成感應(yīng)電流。這一電流在天線的性能方面發(fā)揮了重要的作用。實(shí)際上已經(jīng)注意到，導(dǎo)電平面4的表面對(duì)天線的阻抗、帶寬、效率以及輻射圖案的形狀具有影響。更具體地，已經(jīng)注意到，對(duì)于具有工作波長(zhǎng)λ的天線，大于(λ2/(16)的導(dǎo)電平面4的表面面積會(huì)導(dǎo)致天線的輻射圖案和增益在一個(gè)或多個(gè)空間方向的畸變。
[0005]將在圖2中示出的IFA型天線(反F天線)的情況下，示出這樣的功能障礙的一個(gè)示例。
[0006]圖2中所示的天線在125mm長(zhǎng)和50mm寬的矩形導(dǎo)電平面4的附近具有2.5GHz的工作頻率。圖3中示出了這一天線的輻射圖案3D。從這一圖中可以看出，天線2的輻射主要集中在導(dǎo)電平面4的低端附近，而且在這一導(dǎo)電平面的中心部分附近具有強(qiáng)失真。最大增益為4.7dB，并且在導(dǎo)電平面4的低端對(duì)其加以測(cè)量，在導(dǎo)電平面4的中心部分的水平面上，所測(cè)量的增益小于-6dB。于是，這導(dǎo)致了低端和中心部分之間1dB的損耗。
[0007]圖4和圖5為在圖3的平面上的投影。
[0008]在示出了平面yz上的投影的圖4中，分別在-135°(具有38°的開(kāi)口(在_3dB處))處和在-45° (具有38°的開(kāi)口)處可以看到兩個(gè)主波瓣(lobe)。波瓣的最大增益為4.4dB。在中心部分上，最大增益為_(kāi)6dB，而側(cè)波瓣具有-3.9dB的增益。
[0009]在示出了平面xy上的投影的圖5中，分別在-50°(具有30°的開(kāi)口(在_3dB處))處和在-130° (具有40°的開(kāi)口)處可以看到兩個(gè)主波瓣。波瓣的最大增益為4.7dB。在中心部分上，最大增益為_(kāi)6dB，而側(cè)波瓣具有_2dB的增益。
[0010]示出了圖2的天線的適應(yīng)曲線的圖6示出了 143MHz處的低帶寬，S卩，2.5GHz上下約為5%的低帶寬。
[0011]圖7圖示了圖2的天線IFA的導(dǎo)電平面4的表面上所感應(yīng)的電流的分布。這一圖7示出了所述導(dǎo)電平面4的整個(gè)表面上的強(qiáng)電流損耗。全部沿具有與最大密度相關(guān)的大約_20dB(A/m)密度的導(dǎo)電平面4分布電流。
[0012]—種降低導(dǎo)電平面4對(duì)天線性能的影響的現(xiàn)有技術(shù)方案包括:把輻射源2與導(dǎo)電平面4相分隔一段距離，以能夠限制它們的相互作用。
[0013]這一方案沒(méi)有考慮制造集成于印刷電路上的平面天線所遇到的機(jī)械應(yīng)力和障礙。
[0014]本發(fā)明的一個(gè)目的是克服以上所示出的現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]通過(guò)制造平面天線的方法實(shí)現(xiàn)這一目的，該平面天線包括至少一個(gè)輻射具有波長(zhǎng)λ的磁場(chǎng)的源以及至少一個(gè)與所述源相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電平面。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的所述方法，按如下方式把導(dǎo)電平面分割為多個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面:至少與所述源最接近的表面具有其表面面積處于(λ2/16)和(3.λ2/8)之間的形狀與維度，并且經(jīng)由表面面積小于導(dǎo)電表面的導(dǎo)電帶的導(dǎo)電帶連接兩個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面，以減少感應(yīng)漏電電流和所述平表面之間的耦合。
[0017]最好是，所述平導(dǎo)電表面和所述平導(dǎo)電帶具有多邊形形狀。
[0018]根據(jù)第一實(shí)施例，平導(dǎo)電表面和平導(dǎo)電帶具有矩形形狀。
[0019]根據(jù)第二實(shí)施例，平導(dǎo)電表面和平導(dǎo)電帶具有正方形形狀。
[0020]作為選擇，所述平導(dǎo)電帶具有小于或者等于(λ2/100)的表面面積。
【附圖說(shuō)明】
[0021]在以下參照附圖、通過(guò)非限制性示例所進(jìn)行的描述中，將可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它特性與優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0022]圖1(以上所描述的)圖示了現(xiàn)有技術(shù)平面天線的一般化體系結(jié)構(gòu)；
[0023]圖2(以上所描述的)圖示了現(xiàn)有技術(shù)IFA型天線(反F天線)；
[0024]圖3和圖4?5(以上所描述的)分別示出了圖2的天線的3D輻射圖案和2D極輻射圖案；
[0025]圖6示出了圖2的天線的適應(yīng)曲線；
[0026]圖7圖示了圖2的天線的導(dǎo)電平面上的表面電流的分布；
[0027]圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法所實(shí)現(xiàn)的IFA型天線的第一示例；
[0028]圖9為圖8的天線的輻射圖案3D;
[0029]圖10和圖11示出了圖8的天線的極輻射圖案2D;
[0030]圖12示出了圖8的天線的適應(yīng)曲線；
[0031]圖13圖示了圖8的天線的導(dǎo)電平面上的表面電流的分布；
[0032]圖14圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法所實(shí)現(xiàn)的單極型天線的第二示例。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在以下的描述中，相同的參照將指示現(xiàn)有技術(shù)天線與本發(fā)明天線共有的特性。
[0034]圖8圖示了平面天線10，平面天線10包含輻射波長(zhǎng)為λ的磁場(chǎng)的源2，以及包含與源2相關(guān)聯(lián)的η個(gè)疊加層(未在該圖中加以顯示)的導(dǎo)電平面4。導(dǎo)電平面4包含3個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面10、11以及12，每一個(gè)具有矩形形狀。連續(xù)的平導(dǎo)電表面10、11以及12的各表面面積位于(λ2/16)和(3.λ2/8)之間。通過(guò)分割導(dǎo)電平面4的每一個(gè)層所獲得的、而且具有小于導(dǎo)電表面10、11以及12的表面面積的表面面積的導(dǎo)電帶8連接兩個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面6。
[0035]圖8中所述的天線具有2.5GHz的工作頻率，并且包含125mm長(zhǎng)和50mm寬的矩形導(dǎo)電平面4。圖9中示出了這一天線的輻射圖案3D，其中可以看出圍繞導(dǎo)電平面4的中心部分均勻地分布的輻射。
[0036]最大增益為2dB，并且在導(dǎo)電平面4的中心部分左右對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，而在導(dǎo)電平面4的兩個(gè)端點(diǎn)處所測(cè)量的增益為OdB。
[0037]圖10和圖11為在圖9的平面上的投影。
[0038]在示出了平面yz上的投影的圖10中，分別在+4°(具有103°的開(kāi)口(_3dB))處和在177° (具有103°的開(kāi)口)處可以看到兩個(gè)主波瓣。波瓣的最大增益為2.3dB。這示出了平面yz上輻射的均勻性。
[0039]在示出了平面xy上的投影的圖11中，分別在+170°(具有123°的開(kāi)口(在_3dB處))處和在10° (具有123°的開(kāi)口)處可以看到兩個(gè)主波瓣。波瓣的最大增益為0.8dB。
[0040]在圖示出了圖8的天線的適應(yīng)曲線的12中，可以看出，相對(duì)圖2的天線，明顯地提高了帶寬，將其增加至237MHz，8卩，在2.5GHz處約10%。
[0041]圖13圖示了圖8的天線IFA的導(dǎo)電平面4的表面上所感應(yīng)電流的密度的分布。在這一圖中，可以看到導(dǎo)電平面4的整個(gè)表面上的電流的大幅度的減少。在最接近源2的平表面10上所述密度最大，在中心平表面11上降低，而在最遠(yuǎn)離所述源的平表面12上實(shí)際為O。
[0042]在圖14中所示的天線上，獨(dú)立于導(dǎo)電平面上分割的平表面10、11、12和13，把源2設(shè)置在地平面20上。在這一情況下，按與圖13的天線相同的方式進(jìn)行導(dǎo)電平面的分割，其中把源2直接設(shè)置在導(dǎo)電平面的第一平表面10上。
[0043]注意，圖13和圖14的天線包含3個(gè)以上的連續(xù)的平導(dǎo)電表面，所述連續(xù)的平導(dǎo)電表面具有任何在以下兩個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化的多邊形形狀:一方面允許其在印刷電路上的安裝，另一方面可把它們相應(yīng)的表面面積維持在(λ2/16)和(3.λ2/8)之間。平導(dǎo)電帶8也可具有表面面積小于(λ2/100)的任何多邊形形狀。
[0044]例如，可以把根據(jù)本發(fā)明的天線集成于諸如遙控器的收發(fā)器中，或者集成于移動(dòng)電話、平板計(jì)算機(jī)、路由器或者微型計(jì)算機(jī)中。
[0045]很顯然，根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電平面4的分割明顯改進(jìn)了天線的阻抗、帶寬、效率以及輻射圖案形狀。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.制造平面天線的方法，所述平面天線包含至少一個(gè)具有波長(zhǎng)λ的輻射源(2)以及至少一個(gè)與所述輻射源(2)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電平面(4)，所述方法的特征在于，按如下方式把導(dǎo)電平面分割為多個(gè)平導(dǎo)電表面(10，11，12):至少與所述源最接近的表面具有其表面面積處于(λ2/16)和(3.λ2/8)之間的形狀與維度，并且經(jīng)由表面面積小于導(dǎo)電表面(10，11，12)的表面面積的導(dǎo)電帶(8)連接兩個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面(10，11，12)，以減小感應(yīng)漏電電流和所述平表面(10，11，12)之間的耦合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述平導(dǎo)電表面(10，11，12)和所述平導(dǎo)電帶(8)具有多邊形形狀。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述平導(dǎo)電表面(10，11，12)和所述平導(dǎo)電帶(8)具有矩形形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述平導(dǎo)電表面(10，11，12)和所述平導(dǎo)電帶(8)具有正方形形狀。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述平導(dǎo)電帶(8)具有小于或者等于(λ2/100)的表面面積。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中，在多個(gè)疊加的導(dǎo)電平面(4)上分割所述平導(dǎo)電表面(10，11，12)和所述平導(dǎo)電帶(8)。7.平面天線，包含至少一個(gè)輻射源(2)以及至少一個(gè)與所述輻射源(2)相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)電平面(4)，其特征在于，所述導(dǎo)電平面(4)包含多個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面(10，11，12)，其中，至少與所述源最接近的表面具有其表面面積處于(λ2/16)和(3.λ2/8)之間的形狀與維度，并且通過(guò)表面面積小于導(dǎo)電表面(10，11，12)的表面面積的導(dǎo)電帶(8)連接兩個(gè)連續(xù)的平導(dǎo)電表面(10,11,12)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其特征在于，每一個(gè)平導(dǎo)電表面(10，11，12)和每一個(gè)平導(dǎo)電帶(10，11，12)具有多邊形形狀。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其中，每一個(gè)表面導(dǎo)電平面(10，11，12)和每一個(gè)平導(dǎo)電帶(10，11，12)具有正方形形狀。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，其中，每一個(gè)表面導(dǎo)電平面(10，11，12)和每一個(gè)平導(dǎo)電帶(10，11，12)具有矩形形狀。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的天線，包含至少兩個(gè)疊加的導(dǎo)電平面。12.收發(fā)器，其特征在于，其包含根據(jù)權(quán)利要求7?11之一所述的天線。
【文檔編號(hào)】H01Q1/24GK105849972SQ201580003294
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月7日
【發(fā)明人】I.馬斯里, T.沃翁格, S.B.格艾, P.布蘭克
【申請(qǐng)人】施耐德電器工業(yè)公司