CN1136209A - 合成整体的天线带状线电缆 - Google Patents

Abstract

一种合成整体的天线带状线电缆，包括一个传输线部件，该传输线部件具有平行配置的上和下导体、一个配置在这两个导体之间的第一绝缘体和一个配置在该第一绝缘体内的第一中心导体，一个天线部件，该天线部件具有从第一绝缘体延伸的第二绝缘体和从第一中心导体延伸并配置在第二绝缘体一个表面上的第二中心导体。

Description

合成整体的天线带状线电缆

本发明涉及合成整体的天线带状线电缆，特别是高频设备或类似设备中使用的合成整体的天线带状线电缆。

小型高频设备，例如便携电话包括具有图24所示结构的合成整体的天线带状线电缆。在该高频设备内部，同轴电缆94作为天线91和电路板92之间的传输线。同轴电缆94与电路板92的电连接由一个连接器93完成，另一方面，同轴电缆94与天线91的电连接一般通过焊接或在某些情况下通过一个连接器完成。图24中参考标号95表示一个壳体。

在常规的小型高频设备中，由于需要用焊接或连接器使天线91与同轴电缆94电连接，因而会增加制造成本。

另外，由于天线91的阻抗一般为50Ω，为抑制天线91和同轴电缆94之间的阻抗不匹配造成的例如回波损耗的影响，可以在天线91和同轴电缆94之间外部设置一个阻抗匹配电路。然而，这种情况下，存在必须增加设备体积以便为外部阻抗匹配电路提供空间的新问题。

因此，本发明的一个目的是提供一种合成整体的天线带状线电缆，该合成整体的天线带状线电缆能改善高频设备，例如便携电话的性能，而不增加设备的体积。

为达到上述目的和其它目的，本发明的第一个方面是提供合成整体的天线带状线电缆，包括：

(a)一个传输线部件，该传输线部件具有两个平行配置的导体、一个配置在这两个导体之间的第一绝缘体和一个配置在该第一绝缘体内的第一中心导体。

(b)一个天线部件，该天线部件具有从第一绝缘体延伸的第二绝缘体和从第一中心导体延伸并配置在第二绝缘体表面的第二中心导体。

本发明的第二个方面是提供合成整体的天线带状线电缆，包括：

(c)一个传输线部件，该传输线部件具有一个由导体和导电侧壁构成的屏蔽套，一个配置在该屏蔽套内部的第一绝缘体和一个配置在该第一绝缘体内部的第一中心导体，和

(d)一个天线部件，该天线部件具有一个从第一绝缘体延伸的第二绝缘体和一个从第一中心导体延伸并配置在第二绝缘体表面的第二中心导体。

本发明的第三个方面是提供上述合成整体的天线带状线电缆，其中导体之一具有一个伸出部分，该延伸部分形成一个相对于天线部件以某一角度延伸的平衡器。此处，延伸部分的长度最好大约为所使用频率的波长λ的1/4。

本发明的第四个方面是提供上述合成整体的天线带状线电缆，其中第一和第二绝缘体由塑性材料或柔性材料制成。

本发明的第五个方面是提供上述合成整体的天线带状线电缆，其中传输线部件中的第一中心导体设置有一个阻抗匹配电路。

由本发明第一和第二方面提供的合成整体的天线带状线电缆中，由于该传输线部件和天线部件构成一体，不需要按常规将天线与同轴电缆电连接。

由本发明第三方面提供的合成整体的天线带状线电缆中，以除天线部件外的不同方向延伸的延伸部分起平衡器作用；其结果是获得良好的接地效果并校正了天线部件的方向性。

由本发明第四方面提供的合成整体的天线带状线电缆中，由于第一和第二绝缘体由塑性材料或柔性材料制成，因此能够很方便地弯曲传输线部件使其适应高频设备的形状，天线部件也具有柔韧性并抵抗来自外界的机械应力。

由本发明第五方面提供的合成整体的天线带状线电缆中，由于阻抗匹配电路被装入传输线部件内部，不必提供外部阻抗匹配电路。

图1是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第一优选实施例的立体图；

图2是图1中所示合成整体的天线带状线电缆的截面图；

图3是制造图1所示合成整体的天线带状线电缆步骤中一个阶段的截面图；

图4是制造图1所示合成整体的天线带状线电缆步骤中另一个阶段的截面图；

图5是制造图1所示合成整体的天线带状线电缆步骤中另一个阶段的截面图；

图6是制造图1所示合成整体的天线带状线电缆步骤中另一个阶段的截面图；

图7是使用图1所示合成整体的天线带状线电缆方式的一种实例的立体图；

图8是表示图7所示合成整体的天线带状线电缆的天线部件方向性的曲线图；

图9是使用图1所示合成整体的天线带状线电缆方式的另一种实例的立体图；

图10是表示图9所示合成整体的天线带状线电缆的天线部件方向性的曲线图；

图11是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第二优选实施例的立体图；

图12是用于测量图11所示合成整体的天线带状线电缆回波损耗的装置的立体图；

图13是表示图11所示合成整体的天线带状线电缆回波损耗的曲线图；

图14是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第三优选实施例的立体图；

图15是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第四优选实施例的立体图；

图16是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第五优选实施例的立体图；

图17是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第六优选实施例的立体图；

图18是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第七优选实施例的立体图；

图19是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第八优选实施例的立体图；

图20是根据本发明的合成整体的天线带状线电缆第九优选实施例的立体图；

图21是另一个优选实施例中使用的一个阻抗匹配电路的平面图；

图22是另一个优选实施例中使用的一个阻抗匹配电路的平面图；

图23是再一个优选实施例中使用的一个阻抗匹配电路的平面图；

图24是内部使用一常规同轴电缆的小型高频设备内部的平面图。

现在将参考附图描述根据本发明的合成整体的天线带状线电缆的优选实施例。在这些实施例中，相同的部件和部件的部分用相同的参考标号表示。(第一优选实施例，图1-10)

如图1所示，根据本发明第一优选实施例的合成整体的天线带状线电缆1由一个传输线部件2、一个天线部件3和一个平衡器4组成，所有这些部件在一起构成整体。如图2所示，传输线部件2由两个平行配置的导体21，22、配置在这两个导体21，22之间的绝缘体23，24、和一个居中配置在绝缘体23，24之间宽度方向的中心导体25制成。传输线部件2的一个端部2a相对于带状线电缆1的主长度方向垂直延伸。中心导体25的一个端在该端部2a的这一端露出。宽型阻抗匹配电路26a，26b设置在中心导体25中。

如果中心导体25的宽度和厚度分别为w和t，绝缘体23，24的相对介电常数是ε_r，绝缘体23，24厚度的总和是b，则当W/(b-t)＞0.35时可从下面的等式(1)得出传输线部件2的特性阻抗Zo；而当W/(b-t)＜0.35，t/b＜0.25并且t/W＜0.11时可从下面的等式(2)得出传输线部件2的特性阻抗Zo。 $Z_o=\frac{94.15}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}\{\frac{W/b}{(1-t/b)}+\frac{\mathrm{Cf}}{0.0085{\mathrm{\ϵ}}_r}\}}-----\left(1\right)$ $Z_o=\frac{60}{\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}\ln \left(\frac{4b}{{\mathrm{\πa}}_o}\right)-----\left(2\right)$ $\mathrm{Cf}=\frac{0.00886{\mathrm{\ϵ}}_r}{\mathrm{\π}}\left[\frac{2}{(1-t/b)}\ln \right\{\frac{1}{(1-t/b)}+1\}-\{\frac{1}{(1-t/b)}-1\left\}\ln \right\{\frac{1}{{(1-t/b)}^2}-1\left\}\right]$ $\mathrm{co}=\frac{W}{2}[1+\frac{t}{\mathrm{\πW}}\{1+\ln \frac{4\mathrm{\πW}}{t}\}+0.51{\left(\frac{t}{W}\right)}^2]$ 正如从等式(1)和(2)清楚看到的，对于给定的特性阻抗Zo，如果所制做的中心导体25的厚度t较薄，则绝缘体23，24的总厚度b也变薄。由于中心导体25可以由薄膜，例如喷镀薄膜或蒸敷薄膜制做，因此很容易将中心导体25的厚度t做薄。

天线部件3包括从传输线部件2延伸的绝缘体24和中心导体25部分。该中心导体25配置在绝缘体24的上表面，在绝缘体24宽度方向居中。导体22不是在天线部分3的绝缘体的下表面上。

平衡器4包括从传输线部件2延伸绝缘体23和导体21部分。平衡器4与天线部件3垂直，其长度约为所使用频率的波长λ的四分之一。正如从该天线所看到的，通过将平衡器4的长度设定为约λ/4，该传输线侧的阻抗降低并得到良好的接地效果。

接下来将描述一种制造该合成整体的天线带状线电缆方法的实例。

如图3所示，首先制备整个上和下表面被导体25′，22′覆盖的绝缘体24。然后，如图4所示，通过蚀刻除去导体25′和22′的多余部分，借此使中心导体25形成在绝缘体24的上表面，传输线部件2的导体22形成在绝缘体24的下表面。接下来，如图5所示，制备绝缘体23，绝缘体23的整个上表面被导体21覆盖，用一种粘合片或另一种粘合形式将绝缘体23和其上面带有被蚀刻导体25和22的绝缘体24仅在传输线部件2中粘接。弯曲绝缘体23未与绝缘体24粘接的部分与天线部件3垂直成为平衡器4。

此处，绝缘体23，24所使用的是塑性材料或柔性材料。特别是使用氟树脂，聚乙烯树脂，聚丙烯树脂和类似的低损耗材料。导体21，22和中心导体25采用金属，例如具有很好导电性的铜材料。

如图6所示，为防止信号向外泄漏，如果需要，可以仅在传输线部件2中设置导电侧壁27a，27b，并由导体21，22和侧壁27a，27b覆盖和屏蔽中心导体25。可以通过例如涂覆导电膏或贴金属泊形成侧壁27a，27b。另外，可以将整个合成整体的天线带状线电缆覆盖一层绝缘膜28以便与其它部件绝缘。

图7所示是固定到一便携高频设备的合成整体的天线带状线电缆1的实例。该合成整体的天线带状线电缆1固定到高频设备金属外壳6的外表面的端部，传输线部件2的端部2a被弯曲并通过一个连接器8与高频设备内的电路板7电连接。平衡器4中的导体21与金属外壳6的端面接触。通过连接器8从电路板7馈入传输线部件2的电磁波由中心导体25引导到天线部件3，然后从天线部件3辐射。另外，由于传输线部件2和天线部件3是可逆装置，因此可以将它们接收和发射。

由于在合成整体的天线带状线电缆1中，传输线部件2和天线部件3构成整体，减少了部件数量并取消了常规设备中所需的将天线部件连接到同轴电缆的工作。另外，由于绝缘体23，24由塑性或柔性材料制成，很容易将传输线部件2弯曲以适应高频设备的形状，天线部件3也具有柔韧性并且不易被来自外部的机械应力损坏。由于很容易形成阻抗匹配电路26a，26b并能够将它们装入传输线部件2，不再需要阻抗匹配电路外部设备，因此可以减小该高频设备的体积。

当该合成整体的天线带状线电缆1如图7所示固定到高频设备的端部时，由于电流流经金属外壳6造成有时会发生电磁波指向高频设备，以致天线部件3中出现在外壳6方向的某些方向性偏置，如图8所示(见曲线9)。

这种情况下，通过将合成整体的天线带状线电缆1的平衡器4配置在合成整体的天线带状线电缆一侧与高频设备相对，并将其弯成L型如图9所示，则能够使天线部件3无方向性，如图10所示(见曲线10)。在该第一优选实施例中，所使用频率是1.9GHz，在图9中c的尺寸为38mm，d的尺寸为23mm，e的尺寸为15mm。(第二优选实施例，图11至13)

如图11所示，根据本发明第二优选实施例的合成整体的天线带状线电缆31包括一个传输线部件32，一个天线部件33和一个平衡器34，所有这些部件在一起构成整体。传输线部件32由两个平行配置的导体38，39、配置在这两个导体38，39之间的绝缘体40，41、和一个居中配置在绝缘体40，41之间宽度方向的中心导体42。在传输线部件32的一个端部32a将绝缘体40部分地切去，以便使中心导体425露出。宽型阻抗匹配电路43a，43b设置在中心导体42中。

天线部件33包括从传输线部件32延伸的绝缘体41和中心导体42部分。平衡器34包括从传输线部件32延伸绝缘体40和导体38部分。平衡器34与天线部件33垂直，其长度约为所使用频率的波长λ的四分之一。绝缘体40，41所使用的是塑性和柔性的材料。

用图12所示装置测量合成整体的天线带状线电缆31在1.9GHz频率的回波损耗。该测量装置包括一个大表面积的接地铜片45和一个黄铜装配夹具46以及一个固定到铜片45下侧中部的SMA连接器47。合成整体的天线带状线电缆31的传输线部件32被固定到夹具46，SMA连接器47被焊接到在传输线部件32端部32a露出的中心导体42上。天线部件3 3穿过铜片45中部的孔45a从铜片45上表面延出。平衡器34与铜片45的上表面接触。

在合成整体的天线带状线电缆31中，天线部件33和平衡器34的长度L为35mm，天线部件33中的中心导体4 2的宽度W2为0.4mm，传输线部件32的长度为17.7mm。

制备两个合成整体的天线带状线电缆31，在一个合成整体的天线带状线电缆中，传输线部件32中的中心导体42的宽度W1为0.4mm，传输线部件32的特性阻抗Zo为50Ω，在另一个合成整体的天线带状线电缆中，传输线部件32中的中心导体42的宽度W1为0.8mm，传输线部件32的特性阻抗Zo为32Ω。

图13是通过这两个合成整体的天线带状线电缆31所得到的测量结果的曲线图。在传输线部件32的特性阻抗Zo为50的情况下，回波损耗约为-10dB(见曲线51)。另一方面，在传输线部件32的特性阻抗Zo为32Ω的情况下，回波损耗被减小到超过约-25dB(见曲线50)。由于通过例如蚀刻这种方式很容易改变传输线部件32内中心导体42的宽度以及阻抗匹配电路43a，43b，因此能够很容易地获得传输线部件32和天线部件33较好的阻抗匹配。(第三优选实施例，图14)

如图14所示，根据本发明第三优选实施例的合成整体的天线带状线电缆56，在传输线部件32的中心导体42中没有设置阻抗匹配电路。在该优选实施例中不设置阻抗匹配电路是因为通过提供适当形状的高频设备外壳和传输线部件32的接地状态能够将天线部件33的阻抗调整到50Ω，因此不需要阻抗匹配电路。(第四和第五优选实施例，图15-16)

如图15所示，根据本发明第四优选实施例的合成整体的天线带状线电缆61中，平衡器34的长度L比所使用频率的波长λ的1/4短。如图16所示，根据本发明第五优选实施例的合成整体的天线带状线电缆66中没有平衡器。这些情况下，虽然与当平衡器34的长度L为λ/4时相比对天线部件33的方向性的校正不大，这些实施例的优点是可以将高频设备制做得更小。在第四和第五优选实施例中，以及在下面将描述的第六，第七和第八优选实施例中，可以将阻抗匹配电路设置在传输线部件32中的中心导体42中或者可以将其省去。(第六优选实施例，图17)

如图17所示，根据本发明第六优选实施例的合成整体的天线带状线电缆71中，由平衡器34′校正天线部件33的方向性，平衡器34′不与天线部件33垂直而是相对于天线部件33成钝角倾斜。(第七和第八优选实施例，图18-19)

如图18所示，根据本发明第七优选实施例的合成整体的天线带状线电缆76中，位于天线33一端的中心导体42的端部42d形成蛇形形状，从而在不增加天线部件33长度的情况下将中心导体42做得更长。如图19所示，根据本发明第八优选实施例的合成整体的天线带状线电缆81中，位于天线部件33一端的中心导体42的端部42e被加宽，从而改变天线部件33中的电流分布。通过蚀刻导电薄膜能够很容易形成这些改进的中心导体42。(第九优选实施例，图20)

如图20所示，根据本发明第九优选实施例的合成整体的天线带状线电缆83中，绝缘体40，41不仅在传输线部件32中接合在一起而且在天线部件33中也接合在一起。通过蚀刻将导体38配置在天线部件33中绝缘体40上表面的部分去掉并保留导体38在传输线部件32中的部分。在绝缘体41下侧，仅在传输线部件32中形成一导体。在该合成整体的天线带状线电缆83中，由于中心导体42被夹在绝缘体40，41之间，当天线部件33弯曲时，既无拉应力也无压应力作用在中心导体42上。因此，该中心导体42不易损坏并具有更好的耐弯曲性。因此，可将天线部件33做成可折叠型。(其它实施例)

本发明的合成整体的天线带状线电缆不局限于上述优选实施例，可以在本发明范围内对这些优选实施例做出各种改变。

作为设置在传输线部件的中心导体中的阻抗匹配电路，除上述优选实施例中所示的这些之外，可以使用如图21所示具有不同宽度的截面的型样86，或分别如图22和图23所示的短线(stub)87和88。特别是，如图23所示，短线88具有从传输线部件侧表面伸出的端部88a。

另外，当天线部件的中心导体暴露在空气中时，该中心导体有被空气中的潮湿气体腐蚀的危险。为防止这种情况，可以将绝缘膜粘贴在天线部件的上表面，或通过在天线部件上喷涂绝缘材料在其上形成保护膜。

正如从上面的描述清楚了解的，根据发明，由于传输线部件与天线部件构成整体，减少了部件数量，不必再做将同轴电缆连接到天线的工作并能降低制造成本。另外，一个以不同方向定向到天线部件的延伸部分可以起到平衡器功能并改善天线部件的方向性。

此外，由于第一和第二绝缘体由塑性材料或柔性材料制成，可以很容易地弯曲传输线部件以适应高频设备的形状，由于该天线部件也具有柔韧性，能够获得不易被来自外部的机械应力损坏的合成整体的天线带状线电缆。另外，由于可以很容易地将阻抗匹配电路装入传输线部件内，因此不需要阻抗匹配电路的外部装置并能减小高频设备的体积。

虽然已经相对于本发明的特定实施例对本发明进行了描述，来说，许多其它变化和改进以及其它使用是显而易见的。因此，本发明不局限于这里所做的具体公开，而仅受附上的权利要求所限制。

Claims (15)

1.一种合成整体的天线带状线电缆，包括：

一个传输线部件，该传输线部件具有平行配置的上和下导体、一个配置在这两个导体之间的第一绝缘体和一个配置在该第一绝缘体内的第一中心导体，

一个天线部件，该天线部件具有从第一绝缘体延伸的第二绝缘体和从第一中心导体延伸并配置在第二绝缘体一个表面上的第二中心导体。

2.一种合成整体的天线带状线电缆，包括：

一个传输线部件，该传输线部件具有一个由上和下导体以及在上和下导体之间延伸的导电侧壁构成的屏蔽套，一个配置在该屏蔽套内部的第一绝缘体和一个配置在该第一绝缘体内部的第一中心导体，和

一个天线部件，该天线部件具有一个从第一绝缘体延伸的第二绝缘体和一个从第一中心导体延伸并配置在第二绝缘体一个表面上的第二中心导体。

3.根据权利要求1或2所述的合成整体的天线带状线电缆，进一步包括一个相对于天线部件以某一角度从导体之一延伸的平衡器部件。

4.根据权利要求3所述的合成整体的天线带状线电缆，进一步包括一个具有与所述传输线部件关联的工作频率的电磁信号源。

5.根据权利要求1或2所述的合成整体的天线带状线电缆，其中第一和第二绝缘体由塑性材料或柔性材料制成。

6.根据权利要求1或2所述的合成整体的天线带状线电缆，进一步包括一个与传输线部件中的第一中心导体连接的阻抗匹配电路。

7.根据权利要求6所述的合成整体的天线带状线电缆，其中所述第一中心导体具有第一宽度，并且所述阻抗匹配电路包括一个与所述第一中心导体串联的第一宽型导体并具有大于所述第一宽度的第二宽度。

8.根据权利要求7所述的合成整体的天线带状线电缆，进一步包括一个与所述第一宽型导体和所述第一中心导体串联的第二宽型导体。

9.根据权利要求8所述的合成整体的天线带状线电缆，其中第一和第二宽型导体具有基本相同的宽度。

10.根据权利要求8所述的合成整体的天线带状线电缆，其中第一和第二宽型导体具有基本互不相同的宽度。

11.根据权利要求6所述的合成整体的天线带状线电缆，其中所述阻抗匹配电路包括一个从所述第一中心导体延伸的短线。

12.根据权利要求3所述的合成整体的天线带状线电缆，其中所述平衡器部件与天线部件成直角延伸。

13.根据权利要求3所述的合成整体的天线带状线电缆，其中所述平衡器部件与天线部件成钝角延伸。

14.根据权利要求3所述的合成整体的天线带状线电缆，其中所述平衡器部件基本是直的。

15.根据权利要求3所述的合成整体的天线带状线电缆，其中所述平衡器部件包括一个弯曲部分。

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