CN1751413A - 宽带组合式曲折线和贴片天线 - Google Patents

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Abstract

本发明通过添加一导电贴片来改良双频带曲折线天线的性能。众所周知，一曲折线天线将具有不同的谐振。将一导电贴片电容性耦合至所述曲折线可加宽并移动第二谐振频率。将所述导电贴片连接至一相干电源可引起额外的带宽增强。

Description

宽带组合式曲折线和贴片天线
相关专利
2002年10月15日颁发的名称为“表面安装式芯片天线(SURFACE MOUNT CHIPANTENNA)”的美国专利第6,466,174号与本发明相关。美国专利第6,466,174号的揭示内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及天线，更具体而言涉及将曲折线天线和贴片天线相组合的超宽带通信天线。
背景技术
无线装置的适用性会随无线装置可赖以工作的每一标准化通信信道而增强。通常，在多个通信信道上工作要求以不同的频带工作。举例而言，802.11被分组成多个工作频带。在两个频带(即双频带)上工作的天线会比单频天线更有价值。此外，三频带(3个频带)会比双频带更有价值。
各通信频带可重叠或者足够接近，从而其效果是产生一比任何一个通信信道更宽的带宽。此外，更宽的带宽对于如视频流式传输及类似传输等某些高数据速率传输必不可少。
为适应这些更宽带宽和多个通信信道，许多无线装置已包含有多个天线。尽管这确实有效，但其会增加无线装置的复杂性、无线装置的尺寸及制造无线装置的成本。另一解决方案将是提供一种对数周期天线，但对数周期天线通常要求使用具有多个元件的相当大的结构。
一种适用于在多个频带上工作的常用天线是一种平面倒F型天线(PIFA)。PIFA同时在不同的频率下提供良好的匹配(在没有匹配网络的情况下)，从而实现多频带工作。然而，在频带的频率紧靠在一起时，会变得很难实现这种匹配。
使用PIFA的另一问题是，在减小PIFA的尺寸以适应越来越小的手持式装置时，PIFA的带宽也相应收缩。换句话说，PIFA的最小带宽往往限制最大尺寸减小量。天线带宽的一个重要衡量标准称为百分比带宽或PBW。PBW按下式计算：
PBW＝(fu-f1)/(√fuf1)×100  式#1
在式#1中，fu为带宽的上频率，f1为带宽的下频率。对于典型的手持式无线装置，大多数PIFA具有10％的PBW。
因此，人们期望开发一种具有宽的带宽的多频带天线。
发明内容
为获得本发明的优点且根据本发明的目的，提供具有一曲折线元件和一贴片元件的天线总成。
通过下文对附图所示的本发明一较佳实施例的更详细说明，将易知本发明的上述及其他特征、实用性和优点。
附图说明
结合附图阅读下文的详细说明，将易知本发明的上述及其他目的和优点，在所有附图中，自始至终以相同的参考字符指代相同的部件，其中：
图1为一与本发明相关联的曲折线天线的立体图；
图2为一按照本发明的组合式曲折线和贴片天线的立体图；
图3为另一按照本发明的组合式曲折线和贴片天线的立体图；
图4为一显示图2所示组合式天线的功率与频率关系的曲线图；及，
图5为一显示图3所示组合式天线的功率与频率关系的曲线图。
具体实施方式
将参照图1-3阐述本发明。图1显示一可能的曲折线天线100(在本申请案中，Meanderline(曲折线)与Meander(曲折)可通用)。曲折线天线100包括一导电迹线102，所述导电迹线102具有一系列形成一蛇形构造的平行元件104。如图所示，导电迹线102具有一长度L。一引线106形成于导电迹线102的一端上，以提供一馈线。一第二引线108(并非必需，但在本实施例中提供)提供一支持引线以实现机械稳定性，且在本实施例中绝缘，但也可接地，此根据长度L而定。所述曲折线与一地网(未显示)一起使用，所述地网通常形成施加至引线106的RF信号的接地平面。在本实施例中，引线106和108偏离导电迹线102，因而位于衬底平面110的上方。曲折线的衬底通常不接地。衬底110可以是一多平面PCB的顶层，该多平面PCB的所述曲折线天线100下面的一禁区内的所有层上的金属化均被清除。在所述禁区内也可不存在任何一种材料。曲折线天线100自身提供多频带功能。可通过改变导电迹线102的长度、平行元件104之间的距离等等来实现不同频带中的谐振。
已经发现，添加一贴片元件202可改变曲折线天线100工作的一个或多个通信频带的宽度和谐振频率。在图2中，显示这样一种组合式天线200。组合式天线200包括导电迹线102和贴片元件202。如图所示，贴片元件202位于与导电迹线102平行的衬底平面110内。不过，贴片元件202也可相对于导电迹线102位于任一位置，例如根据设计选择而位于导电迹线102上方或下方。如图所示，贴片元件202基本与导电迹线102对齐。贴片元件202具有一长度L’。图4显示组合式天线200的功率与频率的可能的关系曲线图。在此情况下，所述天线具有两个相对较宽的工作信道，其中信道1约为2.6GHz，信道2约为5.35GHz。信道1和信道2的特定调谐仅为示例性，也可加以改变。此外，虽然图中显示贴片元件202基本与导电迹线102对齐，但贴片元件202也可倾斜、偏离或具有不同的尺寸，例如具有更短的长度。贴片的原理是使曲折线电容性耦合至一金属体(其既可连接至也可不连接至所述曲折线)。正是由于一电容性耦合到所述曲折线的金属化片的邻近性引起了所述效应。本实施例使贴片位于曲折线下面，但贴片也可位于任一位置并可呈任一取向。另一实施例具有与一PCB成一夹角(例如一直角)的贴片/曲折线组合。贴片距曲折线越近，可使用的贴片就越小。
图3显示另一组合式曲折线天线300。曲折线天线300包括与曲折线天线200相同的元件，但还包括贴片元件馈线302。贴片元件馈线302为贴片元件202提供导电路径。图中将贴片馈线元件302显示成贴片元件202的一延续或延伸部分，但也可为任一种能够将电力传导至贴片元件202的传统材料，包括但不限于电力馈线、及/或一与引线106分开的相干电源(未显示)。向贴片元件202提供功率可产生图5所示的功率与频率的关系曲线图。如图5所示，向贴片元件202提供功率增加了天线的可用带宽。图中显示贴片元件馈线302与导线106连接；不过，贴片元件馈线302也可与一相干电源(未显示)单独连接。
在阅读本揭示内容后，所属领域的技术人员现在将认识到，一贴片元件(例如贴片元件202)可附接至一传统曲折线天线。举例而言，可通过对所述天线添加一贴片来改良曲折线天线100。举例而言，可将所述贴片元件蚀刻到一印刷电路板内并使用任一传统构件将其附接至天线100，以提供所述组合式曲折线贴片天线。这种将所述曲折线天线附接至一PCB上的传统构件可以是焊接至贴片馈线302、用于将一贴片元件附接到天线100上方的螺钉或螺栓(未显示)、摩擦配件、弹簧锁或类似构件。
虽然上文是参照本发明的一实施例来具体显示及阐述本发明，但所属领域的技术人员应了解，可在形式和细节上作出各种其他改变，此并不背离本发明的精神和范围。

Claims (21)

1、一种双频天线，其包括：
一导电迹线，其具有一第一端和一本体元件；
所述本体元件包括复数个平行元件，以使所述本体元件构成一曲折线；
所述第一端适于耦合至一电源；
一贴片元件；及
所述贴片元件耦合至所述本体元件。
2、如权利要求1所述的天线，其中所述贴片元件位于所述曲折线下面的一平面内。
3、如权利要求1所述的天线，其中所述导电迹线包括一第二端。
4、如权利要求1所述的天线，其中所述贴片元件电容性耦合至所述导电迹线。
5、如权利要求1所述的天线，其中所述贴片元件通过一导电性贴片元件馈线耦合至所述导电迹线。
6、如权利要求1所述的天线，其进一步包括：
一贴片元件馈线，
所述贴片元件馈线适于将所述贴片元件耦合至一相干电源。
7、如权利要求1所述的天线，其中所述贴片元件与所述导电迹线平行。
8、如权利要求1所述的天线，其中所述贴片元件与所述导电迹线平行。
9、一种具有一天线的无线装置，其包括：
一印刷电路板；
一曲折线天线；
所述曲折线天线包括复数个平行元件，所述曲折线天线具有一第一端耦合至所述印刷电路板；
所述第一端耦合至一电源；及
一贴片元件位于所述印刷电路板上，以使所述贴片元件耦合至所述曲折线。
10、如权利要求9所述的无线装置，其中所述贴片元件电容性耦合至所述曲折线。
11、如权利要求9所述的无线装置，其中所述贴片元件通过一贴片元件馈线以导电方式耦合至所述曲折线。
12、如权利要求9所述的无线装置，其中所述贴片元件与所述曲折线天线平行。
13、如权利要求9所述的无线装置，其进一步包括一适于耦合至一相干电源的贴片元件馈线。
14、如权利要求13所述的无线装置，其中所述贴片元件馈线耦合至所述第一端。
15、如权利要求13所述的无线装置，其中所述贴片元件馈线耦合至所述印刷电路板上的一馈线。
16、如权利要求13所述的无线装置，其中所述贴片元件馈线适于通过一通路连接至所述电源。
17、一种双频天线，其包括：
一导电迹线，其具有一第一端、一第二端及一本体元件；
所述本体元件包括复数个平行元件，以使所述本体元件构成一曲折线；
所述第一端适于耦合至一电源；
及
用于加宽所述曲折线天线的工作频带的构件。
18、如权利要求17所述的天线，其中所述加宽构件为一贴片元件。
19、如权利要求18所述的天线，其中所述贴片元件进一步包括一用于为所述贴片元件供电的贴片元件导电馈线。
20、一种用于一曲折线天线的贴片元件，其包括：
一贴片元件；及
用于将所述贴片元件附接至所述曲折线天线的构件。
21、如权利要求20所述的贴片元件，其中所述附接构件包括焊料、螺钉、弹簧锁及摩擦配合件中的至少一种。
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