CN102208712A - 用于MicroSD型无线网卡的天线及MicroSD型无线网卡 - Google Patents

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庞洪蕊
郭刚
张溯
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Abstract

本发明公开了一种用于MicroSD型无线网卡的天线及MicroSD型无线网卡，其中该天线包括：陶瓷天线，位于MicroSD型无线网卡的基板的净空区；阻抗线，其一端与基板的馈电点相连接，其另一端与陶瓷天线相连接，其中，阻抗线下方的基板未铺地。本发明通过将陶瓷天线设置在MicroSD型无线网卡露出卡槽部分的基板的净空区，使其远离布线区，降低了对天线信号的干扰，同时通过设置连接在基板的馈电点和陶瓷天线之间的阻抗线，增加了天线的电长度，提高了天线的辐射效率和工作带宽，使得天线可以高效率、长距离、全方向地接收和发送信号。

Description

用于MicroSD型无线网卡的天线及MicroSD型无线网卡
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种用于MicroSD型无线网卡的天线及MicroSD型无线网卡。
背景技术
MicroSD卡是一种极细小的快闪存储器卡，采用SD(Secure Digital，安全数码)架构设计而成，为目前的大部分手机所支持。。
基于MicroSD型无线网卡的设计，即基于MicroSD的物理形态的具有WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)功能的上网卡，将MicroSD的无线网卡***手机，并在手机中安装相应的驱动和软件，则可以为不带WLAN的手机增加无线局域网的接入功能。
如上所述，这种方案不需要***电路，所有的硬件电路都要集成在MicroSD卡内，故除了在其中包含主芯片和射频前端电路，还需嵌入天线。尽管无线局域网主要优势是可移动，无需线缆即可接入网络，无线局域网也存在信号干扰等缺点，所以WLAN天线是无线局域网通信***中的一个关键部件，其性能的好坏直接影响到无线通信的质量。
一般在设计天线时，首先考量的是等效全向辐射功率(Effective IsotropicRadiated Power，EIRP)、阻抗带宽、辐射效率以及增益值等。针对产品需求的特性，并且对尺寸、效率以及回波损耗、辐射场型，分别达到配合主题产品的可造型化、省电性，并且有效提升传输速率。而WLAN天线就是一种具备使用窄频收发、高速传输以及高增益等特性的天线。
然而，基于这种极细小的MicroSD物理形态的WLAN通信***设计，其空间大小制约着信号的射频性能，同时包括天线的辐射性能，所以对天线的物理尺寸和布局提出了更高的要求。
综上，由于MicroSD卡的物理尺寸小，预留给天线的空间有限，因此，在有限的空间内如何对陶瓷天线优化设计使之实现高增益、高效率，成为影响MicroSD无线网卡性能的一个关键问题.
目前，国内外对应用于WLAN***中的天线已经进行了广泛的研究，提出了很多工作在2.4G频段的天线形式，例如，单极子天线(MonopoleAntenna)，PIFA天线(Planar Inverted-F Antenna)，陶瓷天线等。
1.单极子天线是去掉偶极子天线的一臂，将另一臂换成无穷大地，根据镜像原理，在天线的上臂产生一镜像。如果将地逐步缩小，将无法形成理想镜像，下面地的电流分布将发生变化。当地的最大尺寸小于***最小频率的四分之一波长时，天线***将无法再该频率点处产生谐振。WLAN无线***的最小工作频率fc＝2.4G，这样需要大地的最小尺寸l＝λ/4＝c/4·fc＝31mm，其中c为自由空间波速。若在mciroSD卡内集成这种天线，则MicroSD卡体就相当于天线的另一个臂，而MicroSD卡为11mm×15mm×1mm的尺寸远远达不到天线设计的要求。
2.PIFA天线是由微带天线演变而来的，这种天线的设计有两个基本要素，首先，这种天线贴片长边的长度一般要求为λ/4，考虑到介质的波长缩短效应，波长正比于
Figure BSA00000159245600021
在此发明方案中，MicroSD卡内部介质板的介电常数εr＝4.0，天线的谐振频率fc＝2.45G，可求得PIFA天线的长边长度
Figure BSA00000159245600022
此外，这种天线的辐射主要靠边缘，而边缘的场越往外倾斜，辐射越好(开放场)，这就体现PIFA天线高度的重要性。很显然，PIFA天线的长度和高度要求都无法在这种mciroSD封装内实现。
综上，尽管无线通信领域中常见的单极子天线、PIFA天线都有较好的辐射特性和较大的频宽等优点，但是无法在MicroSD卡这种极小封装下实现。要解决MicroSD卡封装内集成天线这一难题，需要更小封装和更高性能的天线。陶瓷天线具有这些优点：(1)极小尺寸(2)精密可靠，节省线路板空间，零件高密度安装；(3)适合高效率，高产量，高速度零件安装。
陶瓷天线一般是在其内部绕线或蛇形线，表面贴装在PCB上，贴装位置净空，是一种特殊的monopole(单极天线)，图1示出了根据相关技术的monopole天线的基本工作原理示意图。
但是这种陶瓷的monopole天线存在高介电常数、带宽小、高损耗、距离短、效率低等缺点，直接应用在MicroSD卡狭小的空间内，将导致天线的性能较差。
发明内容
本发明提供了一种能解决以上问题的用于MicroSD型无线网卡的天线及MicroSD型无线网卡。
在第一方面，本发明提供了一种用于MicroSD型无线网卡的天线，该天线包括：陶瓷天线，位于MicroSD型无线网卡露出卡槽部分的基板的净空区；阻抗线，其一端与基板的馈电点相连接，其另一端与陶瓷天线相连接，其中，阻抗线下方的基板未铺地。
优选地，上述陶瓷天线的方向平行于MicroSD型无线网卡***卡槽的方向。
优选地，上述陶瓷天线的方向垂直于MicroSD型无线网卡***卡槽的方向。
在第二方面，本发明还提供了一种具有上述天线的MicroSD型无线网卡。
本发明的上述实施例通过将陶瓷天线设置在MicroSD型无线网卡露出卡槽部分的基板的净空区，使其远离布线区，降低了对天线信号的干扰，同时通过设置连接在基板的馈电点和陶瓷天线之间的阻抗线，增加了天线的电长度，提高了天线的辐射效率和工作带宽，使得天线可以高效率、长距离、全方向地接收和发送信号，克服了现有技术中陶瓷天线存在高介电常数、带宽小、高损耗、距离短、效率低等缺点，直接应用在MicroSD卡狭小的空间内，将导致天线的性能较差的问题。
附图说明
下面将参照附图对本发明的具体实施方案进行更详细的说明，在附图中：
图1示出了根据相关技术的monopole天线的基本工作原理示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的用于MicroSD型无线网卡的天线示意图；
图3示出了根据本发明一个优选实施例的用于MicroSD型无线网卡的天线示意图；
图4示出了相关技术中微带线的阻抗计算模型示意图。
具体实施方式
图2示出了根据本发明一个实施例的用于MicroSD型无线网卡的天线示意图，如图2所示，该天线包括：陶瓷天线，位于MicroSD型无线网卡的基板的净空区；阻抗线，其一端与基板的馈电点相连接，其另一端与陶瓷天线相连接，其中，阻抗线下方的基板未铺地。作为本发明的一个例子，净空区选择在MicroSD型无线网卡***终端设备时露出卡槽的基板上。
在本实施例中，通过将陶瓷天线设置在MicroSD型无线网卡露出卡槽部分的基板的净空区，使其远离布线区，降低了对天线信号的干扰，同时通过设置连接在基板的馈电点和陶瓷天线之间的阻抗线，增加了天线的电长度，提高了天线的辐射效率和工作带宽，使得天线可以高效率、长距离、全方向地接收和发送信号，克服了现有技术中陶瓷天线存在高介电常数、带宽小、高损耗、距离短、效率低等缺点，直接应用在MicroSD卡狭小的空间内，将导致天线的性能较差的问题。
在图2的实施例中，MicroSD型无线网卡物理尺寸为11mm×15mm×1mm，净空区面积为30mm2；陶瓷天线的物理尺寸可选为2.0mm×1.25mm×0.4mm，其工作中心频率为2.45GHz。作为本发明的一个例子，陶瓷天线和阻抗线的长度和约等于陶瓷天线最小工作频率的波长的1/4。
图3示出了根据根据本发明一个优选实施例的用于MicroSD型无线网卡的天线示意图，在图3中，将平行于MicroSD型无线网卡***的方向设定为X轴方向，将垂直于MicroSD型无线网卡基板的方向设定为Z轴方向，将垂直于XZ平面的方向设定为Y轴方向。陶瓷天线放置在基板的右上角。在设置陶瓷天线时，可以将其方向设置为平行于X轴方向或Y轴方向。当陶瓷天线平行于Y轴放置时，其在XZ平面上的辐射效率最好。
作为本发明的一个例子，阻抗线的阻抗值约等于50欧姆。阻抗线的宽度影响着其阻抗的大小，其宽度的选取可以依据微带线阻抗的计算方法进行计算，图4示出了相关技术中微带线的阻抗计算模型示意图，在图4中，最上层为阻抗线，最下层为MicroSD型无线网卡的基板，中间层为介质层。阻抗线的阻抗Z0的计算公式如下：
Z 0 = 87 ϵ r 1.41 ln 5.98 h 0.8 w + t ( Ω )
其中，h为铺在基板上的介质的厚度，w阻抗线的宽度，t为阻抗线的厚度，εr为阻抗线板材的介电常数。当阻抗线的阻抗Z0为50欧姆时，通过推导计算可得阻抗线的宽度。
显而易见，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下，在此描述的本发明可以有许多变化。因此，所有对于本领域技术人员来说显而易见的改变，都应包括在本权利要求书所涵盖的范围之内。本发明所要求保护的范围仅由所述的权利要求书进行限定。

Claims (4)

1.一种用于MicroSD型无线网卡的天线，其特征在于，包括：
陶瓷天线，位于所述MicroSD型无线网卡的基板的净空区；
阻抗线，其一端与所述基板的馈电点相连接，其另一端与所述陶瓷天线相连接，其中，所述阻抗线下方的所述基板未铺地。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述陶瓷天线的方向平行于所述MicroSD型无线网卡***卡槽的方向。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述陶瓷天线的方向垂直于所述MicroSD型无线网卡***卡槽的方向。
4.一种MicroSD型无线网卡，其特征在于，其具有权利要求1-3任一项中的所述天线。
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