TWI549363B - 介電負載天線與其製造方法以及無線電通訊裝置 - Google Patents

Description

介電負載天線與其製造方法以及無線電通訊裝置

本發明有關於在超過200 MHz頻率下操作且具有一固體材料的一電氣絕緣核心之一介電負載天線，且有關於包含一介電負載天線的無線電通訊裝置。

習知在UHF頻率下操作的介電負載天線，特別地諸如手機、衛星電話、手持式定位單元及行動定位單元之可攜式無線電通訊裝置的緊密型天線。本發明適用於這些及其他領域，諸如WiFi亦即無限區域網路、裝置、MIMO亦即多輸入/多輸出系統及其他接收與傳輸無線系統。

通常，此一天線包含一具有至少為5的相對介電常數之圓柱狀陶瓷核心，核心的外部表面支撐為螺旋導電軌跡形式之一天線元件。在一所謂的“逆火”天線的情況中，一軸饋電器被封裝於一洞中，該洞於該核心中在該核心的近端及遠端橫向外部表面之間延伸。饋電器的導體經由核心之遠端橫向表面部分上的導電表面連接元件而耦合至螺旋式軌道。此類天線在公開的英國專利申請案案號為GB2292638、GB2309592、GB2399948、GB2441566、GB2445478，國際申請號為WO2006/136809及美國公開申請號為US2008-0174512A1中揭露，它們均揭露具有一阻抗匹配網路之一天線，該阻抗匹配網路包括固定至核心的遠端外部表面部分之一印刷電路層疊板、饋電器於螺旋式元件之間的耦合的網路形成部分。在每一情況中，饋電器是一同軸傳輸線，其外部遮罩導體具有經過層疊板中的導通孔平行於軸延伸的連接標籤，內部導體經過一各別導通孔類似地延伸。天線藉由以下步驟組裝：首先將同軸饋電器的遠端部分***於層疊板內的導通孔中以形成一統一饋電器結構，從通道的遠端開始將附接層疊板的饋電器***於核心內的通道中使得饋電器出現在通道的接近端機層疊板毗鄰核心的遠外部表面部分。接著，一焊鍍墊圈或套圈置於饋電器的近端部分以在饋電器的外部導體與核心之接近外部表面部分上的一導體鍍層之間形成一環狀橋。此組裝接著透過一焦爐而傳送在層疊板的近與遠面上，以及在上述墊圈或套圈上的焊料，融化以形成連接於(a)饋電器於匹配網路之間，(b)匹配網路與核心之遠外部表面部分上的表面連接元件之間，(c)饋電器與核心之遠外部表面部分上的導體層。核心之饋電器結構的組裝及固定因而是一個三步過程，亦即***、放置墊圈或套圈、及加熱。此發明的一目的是提供更易於組裝的一天線。

依據發明之一第一層面，本發明提供一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線，其中該天線包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該等橫向延伸表面部分之間延伸的一側表面部分，該核心外部表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠核心表面部分向該接近核心表面部分延伸；為一軸向延伸伸長層疊板的形式之一饋電結構，其包含充當一饋電線的至少一傳輸線段，自該遠核心表面部分延伸經過該核心中的一通道至該接近核心表面部分，及為該傳輸線段之一完整形成接近延伸部分的形式之一天線連接段，該天線連接段在該層疊板的平面上的寬度大於該通道的寬度，及一阻抗匹配段，其用以將該等天線元件耦合至該饋電線。使用一軸向延伸伸長層疊板作為饋電結構具有的優點是，與具有一剛性金屬外導體的一軸向饋電器比較，相對缺乏剛性。傳輸線段之接近延伸部分的增加寬度提供各種不同連接元件的額外區域，如將在下文所述。特別地，如果需要的話，可分配專門的微型連接器組件。較佳層疊板具有至少第一、第二及第三導電層，該第二層為在該第一與第三層之間的一中間層。以此方式，可能建構饋電線使得其具有由該第二層形成的一伸長內導體及分別由該第一與第三層形成之外遮罩導體，外遮罩導體分別與在其之上及之下的內導體重疊。該等遮罩導體進而可由沿平行於其對立側上的該內導體之線設置位置的互連體而互連，該等互連體較佳地由該第一與第三層之間的數列導電導通孔形成。這具有封閉內導體的效果，傳輸線藉此具有一同軸線的特性。

在發明的一些實施例中，軸向延伸層疊板攜載接近延伸部分上的一主動電路元件。因此，諸如一低雜訊放大器之一RF前端電路可例如使用耦合至饋電線導體之元件的表面安裝輸入導體而安裝於層疊板上。可選擇地，當天線用於傳輸時，該板可攜載一RF功率放大器或當在一收發器中使用時，可攜載一功率放大器及一開關。亦可能包含進一步的主動電路元件，諸如一GPS接收器晶片或其他RF接收器晶片(甚至至具有一低頻率(例如，小於30MHz)或數位輸出的電路的程度上)，或一收發器晶片。特別地在此一實施例中，層疊板可具有額外導電層。這允許天線連接至主機設備而無需使用能夠處理無線電射頻信號的一專門連接器。在此情況中避免了RF連接強加的尺寸限制。層疊板可以此方式充當形成一天線總成的一部分、被提供為一完整單元，例如主動電路元件或如上所述的元件、匹配組件等等之任何電路元件的單一載體。

然而，在發明的一實施例中，在一第二層疊板上攜載阻抗匹配段，其導體耦合至饋電線。在此實施例中，第二層疊板垂直於軸向延伸層疊板定向且在其內具有一孔以接收軸向延伸層疊板的一遠端部分。阻抗匹配段較佳地包括至少一為在其遠端連接於內導體與饋電線的遮罩導體之間的分流電容器的形式之反應匹配元件。串聯電感可耦合於饋電線之導體中的一者與至少一伸長天線元件之間。電容較佳地為一分立表面安裝電容器，而電感被形成為電容器與每一對伸長天線元件中的一者之間的一導電軌道。

可能使用較佳天線作為一雙重服務天線。因而，在依據發明的一四臂螺旋式天線的情況中，天線通常不僅具有產生用於圓形極化輻射的一天線輻射圖樣之一四臂共振，而且具有用於線性極化信號的準單極共振。四臂共振產生一以天線軸為中心的心形輻射圖樣，及因而適合於傳輸或接收衛星信號，而準單極共振產生一關於天線軸對稱的環形輻射圖樣，及因而適合於傳輸及接收陸地線性極化信號。具有這些特性的一較佳天線具有與GNSS信號(例如1575MHz,GPS-L1頻率)相關聯之一第一頻帶中的一四臂共振，及藍牙及WiFi系統所使用2.45GHz ISM(工業科學醫療)頻帶中的一準單極共振。

在考量雙重服務操作時，阻抗匹配段可以是一兩極匹配段，包含一第一導體或饋電線與每一導電天線元件對中的一天線元件之間的兩電感與第一及第二分流電容之串聯組合。第一分流電容如上所述來連接，亦即介於饋電線的第一及第二導體之間。第二分流電容連接於，饋電線之第二導體與其他伸長導電天線元件或多個元件之間的一鏈結，及第一與第二電感之間的接合之間。

在下文所述天線中，使用針對饋電器的一伸長層疊板具有特定優點，當需要天線的雙重服務操作時，外遮罩導體形成決定準單極共振的頻率之導電迴路或多個迴路。特別地，饋電線遮罩導體的電氣連接除其他之外取決於遮罩導體的寬度。這意味著，若需要的話，準單極共振頻率可實質上獨立於影像圓形極化共振頻率之參數而選擇。圓形極化可由如所示的一四臂或任一其他多線(multifilar)提供。的確，天線適合於一製造過程，其中提供具有不同寬度的遮罩導體之伸長層疊板，該過程包括，依據天線的預期用途為每一天線選擇具有一特定寬度之遮罩導體之一伸長層疊板之步驟。同一選擇步驟可用來減小因由不同批次陶瓷材料製成之不同批次天線核心之間相關介電常數的變化而引起之共振頻率變化。

較佳的是，伸長層疊板在經過天線核心的通道內對稱放置。因而，在圓形截面的一通道之情況中，較佳的是，層疊板直徑地定位。這輔助在準單極共振模式中遮罩導體的對稱表現。應注意的是，經過較佳天線核心的通道未被電鍍。亦較佳的是，傳輸線段的內導體在遮罩導體之間中心地定位以避免饋電線中的非對稱現場集中。層疊板與其上導體區域的側向對稱亦是較佳的(亦即，在層疊板導電層的平面中對稱)。

依據發明的一第二層面，一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線包含一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該等橫向延伸表面部分之間延伸的一側表面部分，該核心外表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠核心表面部分朝該接近核心表面部分延伸；及一軸向延伸層疊板，其封裝於一通道中，該通道自該遠核心表面部分延伸經過該核心至該接近核心表面部分，該層疊板具有第一、第二及第三導電層，該第二層夾於該第一與第三層之間，且包括充當一饋電線的一傳輸線段，及將該饋電線耦合至該等天線元件的一完整遠阻抗匹配段；其中該第二層形成該饋電線的一伸長內導體且該第一與第三層形成伸長遮罩導體，該等遮罩導體寬於該內導體且沿它們的伸長邊緣部分互連。較佳地，該天線包括一陷波器元件，該導電陷波器元件鏈接該等伸長導電元件中之至少一些伸長導電元件的接近端並耦合至該核心之該接近表面部分之該區域中的該饋電線。在準單極共振模式中，電流在一第二導電迴路中流動，該第二導電迴路由該饋電線之該等導體之間由該等伸長天線元件中的至少一者、該陷波器元件及饋電線之遮罩導體的外表面或多個外表面形成。

該單極共振模式是一基礎共振，在此情況中，在比該四臂共振模式之頻率較高的一共振頻率。

較佳伸長層疊板具有一實質上寬度恆定傳輸線段，亦即形成為一恆定寬度條紋，及經過該核心的通道具有一圓形截面，圓形截面直徑至少近似等於條紋寬度使得條紋邊緣受通道壁支撐或在其縱向直徑相對凹槽中。

依據發明的一第三層面，本發明提供一種無線電通訊裝置，其包含一天線及連接至該天線的、在200MHz以上的至少兩無線電頻帶中可操作的無線電通訊電路裝置，其中該天線包含一固體材料的一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外表面，該外表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該遠及接近表面部分之間延伸之一側表面部分，一饋電器結構，該饋電器結構自該遠表面部分實質上經過該核心至該接近表面部分且位於該核心之該外表面上或鄰近處，多個伸長導電天線元件與一導電陷波器元件之該串聯組合，該導電陷波器元件具有至該核心接近表面部分的該區域中之該饋電器結構的一接地連接，該天線元件耦合至該核心遠表面部分的該區域中之該饋電器結構的一饋電連接，其中該無線電通訊電路裝置具有分別在一第一及一第二無線頻帶中可操作的兩部分，及每一部分與用以傳送於該天線饋電器結構的一共用信號線與該各別電路裝置部分之間流動之信號的各別信號線相關聯，其中該天線在該第一頻帶中之一第一、圓形極化共振模式中及在該第二頻帶中之一第二、線性極化共振模式中共振，該第二頻帶位於該第一頻帶以上，該第一與第二共振模式為基礎共振模式。該無線電通訊電路遮罩可在進一步的圓形極化及線性極化天線共振模式中操作。

第一及第二頻帶具有各別中心頻率，第二頻帶的中心頻率較佳地高於第一中心頻率但低於第一中心頻率的兩倍。

依據發明的一第四層面，本發明提供一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線，其包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該等橫向延伸表面部分之間延伸的一側表面部分，該核心外部表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠核心表面部分朝該接近核心表面部分延伸；一軸向延伸層疊板，其封裝於一通道中，該通道自該遠核心表面部分延伸至該接近核心表面部分，該層疊板具有至少一第一層且包括充當一饋電線的一傳輸線段，及用以將該饋電線耦合至該等天線元件的饋電連接元件，該傳輸線段包括至少第一及第二饋電線導體；其中該層疊板進一步包含該傳輸線段的一接近延伸部分，該接近延伸部分在一面上攜載耦接至該等饋電線導體的一主動電路元件，該接近延伸部分的另一面具有電氣連接至該等饋電線導體中的一者之一接地平面。

依據依據發明的一第五層面，一種供在超過500MHz頻率下操作的逆火介電負載天線包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該等橫向延伸表面部分之間延伸的一側表面部分，該核心外部表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠核心表面部分朝該接近核心表面部分延伸；為一軸向延伸伸長層疊板的形式之一饋電結構，其包含充當一饋電線的至少一傳輸線段，自該遠核心表面部分延伸經過該核心中的一通道至該接近核心表面部分；及位於天線核心接近處的多個彈簧觸體，當形成為一設備層疊電路板的一導電層或多層之接觸區域在一預選定位置鄰近天線定位時，它們電氣連接至饋電線且被建構及配置成彈性地頂住形成為一設備層疊電路板的一導電層或多層之接觸區域。彈簧觸體較佳地為形狀設計成響應於朝向天線軸的壓力而彈性變形之金屬葉彈簧。當天線與板平面垂直於天線軸之一設備電路板並置時可出現此一彈性變形。在較佳天線之核心的接近表面部分上的基座電鍍例如藉由焊接而為彈簧觸體提供一金屬固定基座。

可選擇地，金屬葉彈簧觸體可形狀設計成響應於橫向於天線軸的壓力而變形，例如當天線與板平面平行於天線軸之一設備電路板並置時。

彈簧觸體在被焊接至伸長層疊板上的基座導體時連接至饋電線導體。較佳的是，在層疊板接近延伸部分的一表面上有三個並排的此種彈簧觸體，中間觸體連接至饋電線的內導體，及第一與第三觸體連接至饋電線的遮罩導體。

每一彈簧觸體較佳地為一折叠金屬彈簧元件的形式，其形狀設計成具有用以固定至層疊板上的一導電基座之固定腳，及用以嚙合天線所連接之一設備電路板上的接觸區域之一接觸腳。彈簧元件材料的彈性允許藉由響應於施加力來迫使接觸腳朝向固定腳，元件之兩腳的相對接近運動而引起的彈性變形。

發明亦提供包含一設備電路板的一無線電通訊單元，如上所述的一天線，及該電路板與天線的一封裝。該單元被配置使得，當天線及電路板被安裝於封裝中時，彈簧觸體彈性地頂住形成為設備電路板的一導電層或多個導電層之接觸區域以將天線連接至設備電路板。封裝較佳地為兩部分及具有天線的一容積，該容積形狀設計成使天線至少軸向定向。

依據發明的另一層面，本發明提供一種組裝上述無線電通訊單元的方法，其中該裝置進一步包含針對天線及設備電路板的一兩部分封裝，該封裝具有形狀設計成接收天線及將其定位於電路板的一預選定位置之容積，在該預選定位置中，彈簧觸體與設備電路板上的各別接觸區域配準且頂住各別接觸區域，其中該方法包含以下步驟：將電路板固定於封裝中，將天線置於容積中，及於一組裝條件中一起提供封裝的兩部分，一起提供兩部分之動作迫使彈簧觸體頂住設備電路板上的各別接觸區域，藉此壓縮性地使彈簧觸體變形。較佳的是，封裝的此兩部分在吸附一起。

依據發明的又一層面，無線電通訊設備包含：(a)一供在200MHz以上的頻率下操作的逆火介電負載天線，該天線包含：一固體材料的一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外表面，該外表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該遠及接近表面部分之間延伸之一側表面部分，該核心外表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠核心表面部分朝該接近核心表面部分延伸；及為一軸向延伸伸長層疊板的形式之一饋電結構，其包含充當一饋電線的至少一傳輸線段，自該遠核心表面部分延伸經過該核心中的一通道至該接近核心表面部分，該天線具有在該核心接近表面部分上或鄰近處的暴露接觸區域；及(b)無線電通訊電路裝置，其有具有至少一導電層的一設備層疊電路板，該導電層或多個導電層具有多個接觸終端支撐區域，一各別彈簧觸體導電地連接至多個接觸終端支撐區域中的一者，各別彈簧觸體被定位以便彈性頂住天線之暴露接觸區域的各別者。在一實施例中，天線的暴露接觸區域并行於設備層疊電路板的平面，每一彈簧觸體被形狀設計成垂直作用於設備板平面而施加一嚙合力。在另一實施例中，彈簧觸體可被形狀設計成，響應於一般朝天線軸向的壓力而彈性變形，不論天線是塔樓安裝或邊緣安裝或相對於設備電路板邊緣。

用以使用彈簧觸體將天線連接至設備電路板的一選擇是提供具有一導電層的之天線核心的接近端表面部分，該導電層被圖樣化使得提供一隔離導電陸地，亦即與形成陷波器或貝愣電路的一部分之接近導電層的剩餘部分絕緣。此陸地及導電層的剩餘部分可被分別使用，作為附接各別折叠彈性觸體的一到點基座或作為形成嚙合設備電路板上的彈簧觸體之接觸區域之導電板的基座。在彈簧觸體被固定至天線的接近導電層時，此類觸體可額外提供至伸長層疊板上的接觸區域，特別是至傳輸線段之接近延伸部分的對立面上的接觸區域之一彈性非焊接連接。在天線的塔樓安裝或彈簧觸體施加天線軸向發揮作用之一接觸支撐力的其他連接組態情況中，這避免了需要層疊板與設備電路板之間的焊接連接。

如在彈簧觸體安裝於天線上的情況中，較佳地有三彈簧觸體並排安裝於設備電路板上以嚙合天線伸長層疊板之接近延伸部分的一面上的三相對應隔開接觸區域。

依據另一層面，一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線，其包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括橫向於該天線的一軸延伸之相對朝向遠及接近表面部分及在該等橫向延伸表面部分之間延伸的一側表面部分，該核心外部表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠核心表面部分向該接近核心表面部分延伸；包含第一及第二饋電導體之一饋電結構，自該遠核心表面部分延伸經過該核心中的一通道至該接近核心表面部分；其中該接近核心表面部分具有一導電塗層，其圖樣化來形成至少兩彼此電氣分離的導電區域，及其中該天線進一步包含電氣連接，該等電氣連接在通道的接近端介於每一饋電導體與接近核心表面部分上之導電區域中的各別一者，配置藉此在接近核心表面部分上提供至少一對平面接觸表面以安裝一主機設備電路板上的天線，其中天線軸垂直於設備板。

依據一進一步方法層面，發明提供一種組裝前面請求項中的任一項所述之無線電通訊裝置的方法，該裝置進一步包含一個針對天線及設備電路板的兩部分封裝，封裝具有一容積，該容積形狀設計成接收天線且將其定位於電路板的一預選定位置中，在該預選定位置中彈簧觸體與天線的各別接觸區域配準且頂住各別接觸區域，其中該方法包含將電路板固定於封裝中，將天線置於容積中，及於一組裝條件中一起提供封裝的兩部分，一起提供兩部分之動作迫使彈簧觸體頂住天線上的各別接觸區域，藉此壓縮性地使彈簧觸體變形。

圖式簡單說明

第1A及1B圖分別是一第一天線之透視組裝及拆解視圖；第1C及1D圖分別是針對第1A及1B圖的天線之單極與雙極匹配網路之電路圖；第2圖是包括第1A及1B圖的天線之一無線通訊單元的部分的一透視圖；第3A至3F圖是第2圖無線通訊單元的圖解透視圖，繪示一系列組裝步驟；第4A及4B圖分別是一第二天線之透視組裝及拆解視圖；第5A及5B圖分別是一第一天線組裝之透視組裝及拆解視圖；第6A及6B圖分別是一第二天線組裝之透視組裝及拆解視圖；第7A及7B圖分別是一第三天線之透視組裝及拆解視圖；第8A及8B圖分別是一第四天線之透視組裝及拆解視圖；第9A至9F圖是一第五天線及其部分的各種不同視圖；第10A及10B圖分別是一第六天線之透視組裝及拆解視圖；第11圖是包括第六天線之一無線電通訊單元的部分的一透視圖；第12圖是包括第六天線之一可選擇無線電通訊單元的一透視圖；第13A及13B圖分別是一第七天線之透視組裝及拆解視圖；第14A及14B圖分別是一進一步天線之透視組裝及拆解視圖；第15圖是一第三層疊板頂連接器的一表面的一接近視圖；第16A及16B圖是一堵塞物頂連接器的透視圖；第17A至17E圖繪示依據發明的一實施例之一製造過程的各種不同階段；第18圖是依據發明的一實施例之一流程圖；及第19圖是一層疊板饋電結構的一透視圖。

參考第1A及1B圖，依據發明的一第一層面之一天線具有一天線元件結構，該天線元件結構具有在一圓柱狀陶器核心12的圓柱外表面上電鍍或金屬化的四軸向共延螺旋式軌道10A、10B、10C、10D。核心之陶器材料的相對介電常數通常大於20。具有相對介電常數80之一基於鋇釤鈦酸的材料特別適合。

核心12具有為一洞12B的形式之一軸通道，洞12B自一遠端表面部分12D經過核心延伸至一接近端表面部分12P。此兩表面部分為橫向且垂直於核心的軸中心13延伸之平面。它們相對朝向，一表面部分遠朝向及另一者接近朝向。洞12B內封裝的是為一伸長層疊板14的形式之一饋電器結構，伸長層疊板14具有一傳輸線段14A、一匹配網路連接段14B及一天線連接段14C，天線連接段14C為傳輸線段之分別為整體形成的遠及接近延伸部分的形式。

層疊板14具有三導電層，三導電層中僅有一導電層在第1B圖中出現。此第一導電層在板14U的一上表面上暴露出來。一第三導電層類似地在層疊板14L的一下表面上暴露出來，及一第二、中間導電層植入於層疊板14的絕緣材料中，介於第一與第三導電層之間。在層疊板14的傳輸線段14A中，第二、中間導電層為一窄伸長軌道的形式，沿傳輸線段14A中心地延伸以形成一內饋送導體(圖未繪示)。上覆及下覆內導體的是分別由第一與第三導電層形成之較寬伸長導體軌道。這些較寬軌道構成遮罩內導體的上與下遮罩導體16U、16L。

遮罩導體16U、16L透過電鍍導通孔17互連，導通孔17沿平行於內導體前行的線在其相對側上設置位置。導通孔與內導體的縱向邊緣隔開以便透過層疊板14的絕緣材料與內導體的縱向邊緣隔開。將理解的是，由傳輸線段14A中的三導電層形成之伸長軌道的組合與互連導通孔17形成具有一內導體及一外遮罩體的一同軸饋電線，該外遮罩體由上與下導電軌道16U、16L及導通孔17構成。通常，此同軸饋送線的特性阻抗為50 ohm。

在層疊板14的遠延伸部分14B，內導體(圖未繪示)透過一內導體遠導通孔18V而被耦合至一暴露上導體18U。類似地，在遠延伸部分14B的下表面上有一暴露連接導體18L(在第1B圖中未繪示)，該導體是下遮罩導體16L的一延伸部分。

在層疊板14的接近延伸部分14C，內導體(圖未繪示)連接至層疊板14之上表面14U的一暴露中心接觸區域18W，此接觸區域18W透過一接近導通孔18X而連接至內導體。在同一上層疊板層14U上有兩外部暴露接觸區域16V、16W，它們排列於中心接觸區域18W的對立側。總之，這三並排接觸區域構成用以將組裝天線連接至例如將在後文中描述之一設備母板上的彈簧觸體之一組觸體。

將指出的是，層疊板14的天線連接段14C形狀為長方形，長方形的寬度大於並排傳輸線段14A的寬度使得，在組裝期間層疊板14自接近端被***於天線1的核心12中時，天線連接段14C毗鄰天線核心12的接近端表面部分12P使得天線連接段為接近地暴露。

層疊板14的長度為使得，在天線連接段毗鄰接近端表面部分12P時，匹配網路連接段14B其遠端伸出洞12B一短距離。傳輸線段的寬度一般對應於洞12B的直徑(洞的截面為圓形)使得外遮罩導體16U、16L與核心12的陶瓷材料隔開。(注意的是，洞12B未受電鍍。)因此，透過核心12的陶瓷材料，遮罩導體16U、16L有最小的介電負載。在此實施例中，層疊板之絕緣材料的相對介電常數為約4.5。

層疊板14的角位置係透過洞12B中的縱向凹槽輔助，如在第1B圖中所示。

電鍍於核心的接近端表面部分12P上的是形成為輻射狀軌道10AR、10BR、10CR、10DR的表面連接元件。每一表面連接元件自各別螺旋軌道10A-10D的一遠端延伸至相鄰洞12B的端之一位置。將看到的是，輻射狀軌道10AR-10DR透過弧形導電鏈結互連使得四螺旋軌道10A-10D在它們的遠端成對互連。

天線元件10A-10D的接近端連接至一共用虛擬接地導體，該共用虛擬接地導體為環繞核心12的一接近端部分之一電鍍套筒20的形式。此套筒20延伸至核心之接近端表面部分12P的一導電塗層(圖未繪示)。

上覆核心12的遠端表面部分12D的是一第二層疊板30，其為相對於軸13中心設置位置之一近似方磚的形式。第二層疊板30的橫向內容為使得其上覆輻射狀軌道10AR、10BR、10CR、10DR的內端及它們各自的弧形互連體。第二層疊板30在其下側亦即朝向核心的遠端表面部分12D的面上具有一單一導電層。此導電層提供饋送連接及天線元件連接，它們用以經由核心表面部分12D上的導電表面連接元件10AR-10DR而將傳輸線段14A的導電層16U、16L、18耦合至天線元件10A-10D。層疊板導電層結合其下側的一表面安裝電容器(圖未繪示)亦構成一阻抗匹配網路，用以使天線元件結構所表現的阻抗匹配於傳輸線段14A的特性阻抗(50 ohm)。

阻抗匹配網路的電路圖在第1C圖中繪示。如在第1C圖中所示，阻抗匹配網路具有經過饋電線之導體16、18而連接的一分流電容C、及饋電線導體18中的一者與用負載或源36表示之天線的輻射狀元件10A-10D之間的一串聯電感、直接連接至負載/源36的其他側之饋電線的其他導體16。在此層面，饋電線至天線元件10A-10B的互連與在WO2006/136809中揭露的電氣相同，其內容併入本文以供參考。第二層疊板30與核心之接近端表面部分12D上的導體之間的連接透過一球格陣列32作出，如在我們的共同待決英國專利申請案第0914440.3號案中所述，其內容也併入本文以供參考。

第二層疊板30具有一中心槽34，中心槽34接收伸長層疊板14的伸出匹配網路連接段14B，如在第1A圖中所示，導電區域之間作出焊接連接，導電區域包括層疊板14上的上導電區域18U及第二層疊板30之下側上的導電層(圖未繪示)的導體。

在組裝天線中，層疊板14的接近延伸部分毗鄰核心的電鍍接近端表面部分12P，及在天線組裝期間，第一與第三暴露接觸區域16V、16W(參見第1B圖)電氣連接至電鍍表面部分12P。

上述組件及它們的互連產生一介電負載四臂螺旋天線，其電氣類似於在上述先前專利公開案中揭露的四臂天線。因而，核心12的接近端表面部分12P上的導電套筒20及電鍍層(圖未繪示)以及由遮罩導體16U、16L形成的饋電線遮罩形成一四分之一波貝愣電路(balun)，貝愣電路提供天線元件結構10A-10D與安裝時連接天線之設備的共模隔離。由天線元件10A-10D形成的金屬導體元件及核心上的其他金屬層界定一前面容量，其主要部分由核心的介電材料佔據。

天線具有一圓形極化共振模式，在此情況下在1575MHz、GPS L1頻率。

在此圓形極化共振模式中，四分之一波貝愣電路充當一陷波器，阻止電流自天線元件10A-10D流動至在核心的接近端表面部分12P的遮罩導體16U、16L使得天線元件、套筒20的凸緣20U、及輻射狀軌道10AR-10DR形成界定共振頻率的導電迴路。因此，在圓形極化共振模式中，電流自饋電線導體中的一者經由例如套筒20的凸緣20U周圍的一第一螺旋天線元件10A流回至其他饋電線導體，流至對立設置的螺旋天線元件10C，並回到後一元件10C。

天線亦展現一線性極化共振模式。在此模式中，電流在互連饋電線導體的不同導電迴路中流動。更特定地，在此情況中，有四導電迴路，每一導電迴路按順序包含輻射狀軌道10AR-10DR中的一者、相關聯螺旋天線元件10A-10D、套筒20(以與軸13平行的一方向)、接近端表面部分12P及由遮罩導體16U、16L及它們的互連導通孔17形成之饋電線遮罩的外表面上的電鍍。(將指出的是，在由傳輸線段14A形成之饋電線中流動的電流在由遮罩導體16U、16L形成之遮罩的內部流動)。饋電線的長度及，因而，遮罩導體的長度、它們的寬度、及它們與核心12的陶瓷材料的接近程度決定此線性極化共振的頻率。

由於核心12之陶器材料旁的遮罩導體16U、16L的相對輕微介電負載，在此情況中之導電迴路的電氣長度小於圓形極化共振模式中有效之導電迴路的平均電氣長度。因此，與圓形極化共振模式相比，線性極化共振模式以一較高頻率為中心。線性極化共振模式具有一相關聯的輻射圖樣，該輻射圖樣是環形的，亦即以天線之軸13為中心。因而，在天線以其軸13大體上垂直而朝向時，特別適合於接收陸地上垂直極化信號。

藉由改變遮罩導體軌道16U、16L的寬度，可大體上獨立於圓形極化模式的共振頻率而實現對線性極化模式之共振頻率的調整。在此範例中，線性極化模式的共振頻率為2.45GHz(亦即，在ISM頻帶中)。

當需要雙重頻率操作時，較佳的是，匹配網路是一雙極網路，如在第1D圖中所示。

建構作為一伸長層疊板的饋電器結構提供天線至主機設備的一特別經濟連接。參考第2圖，在天線1連接至一設備電路板40上的電路元件之情況中，藉由依據伸長天線層疊板14(第1B圖)之天線連接段14C上的接觸區域16V、18W的間隔而導電地並排安裝金屬彈簧觸體42鄰近於電路板的邊緣40E且相隔開可實現天線饋電線與電路板40之間的一直接電氣連接，電路板40以其平面平行於天線軸而定向。當天線安裝於電路板40的一要求位置時，依據天線之天線連接段14C的位置來確定彈簧觸體42的位置。

每一彈簧觸體包含一金屬葉彈簧，該金屬葉彈簧具有一折叠組態，其中一固定腳42L被固定至電路板40上的一各別導體(圖未繪示)及一接觸腳42U在固定腳42L上延伸但與之隔開，使得當垂直於板40的平面對接觸腳42U施加一力時，其接近固定腳42L。因而，將理解的是，當如所繪示天線與電路板40並置，其中接觸區域16V、18W、16W(第1B圖)與彈簧觸體42配準時，彈簧觸體受彈性變形且頂住它們各自的接觸區域16V、18W、16W以在天線1與電路板40的電路元件之間建立一電氣連接。

將指出的是，天線與電路板40的電路之間沒有單獨的連接器裝置。每一彈簧觸體42以與其他表面安裝組件相同的方式個別且單獨地應用於電路板40。

此組態導致一簡單設備組裝過程，如在第3A至3F圖中所示。參考第3A至3F圖，一典型的組裝過程包含，首先將電路板40放置於一第一設備封裝部分50A中(第3A及3B圖)。其次，天線1被引入於封裝部分50A中的一天線形狀的容積52中(第3C及3D圖)，天線伸長板14之天線連接段頂住電路板40上的彈簧觸體42，如特別地在第3D圖中繪示。接著，也具有形狀設計成嚙合天線1的一內部表面之一第二封裝部分50B與第一提及封裝部分50A配準，致使天線1被完成驅使至封裝部分50A中的容積52中，在此封裝封閉步驟中彈簧觸體42變形(第3E圖)。兩封裝部分50A、50B具有吸附特徵使得最終封閉運動與兩封裝部分的吸附在一起相關聯。

在第3F圖的截面中繪示天線1在兩封裝部分50A、50B的支撐及位置。容積52及若需要的話封裝覆蓋部分50B中的一相對朝向容積，被形狀設計成使天線不僅橫向於天線軸而且沿軸方向來設置位置。亦將指出的是，除了提供一簡單且不昂貴組裝過程之外，天線與電路板之間的互連的組態允許天線與板40之間的軸向運動而不中斷彈簧觸體42所作的連接。這具有的優點是，設備經受嚴重衝擊(例如，在一手持無線通訊單元掉下的情況中)，天線1與電路板40之間缺少一剛性連接避免了焊接接縫上的拉力，此類焊接接縫例如天線的伸長層疊板14與支撐匹配網路之天線的第二層疊板30之間，及橫向安裝的層疊板30及天線核心之遠端表面部分12D上的電鍍導體之間的焊接接縫。

現在參考第4A及4B圖，依據發明的一第二天線具有安裝於伸長層疊板14之接近伸出天線連接段14C上的彈簧觸體42。如在上面參考第2圖所述的系統中，彈簧觸體是金屬葉彈簧，每一金屬葉彈簧具有一固定腳與一接觸腳。在此情況中，固定腳個別且單獨地焊接至天線連接段14C的各別接觸區域16V、18W、16W。設備電路板(圖未繪示)提供有相對應的隔開接觸區域使得在天線1相對於電路板壓入其所要求的位置時，彈簧觸體42被壓縮。此組態產生與上面針對第2圖的單元概述之組態相同的優點。

參考第5A及5B圖，饋電線的層疊板結構亦提供對完整支撐諸如一RF前端低雜訊放大器60之一主動電路元件的可能性。在此情況中，層疊板14具有一較大接近延伸部分14C，傳輸線段14A的饋電線導體(圖未繪示)直接連接至低雜訊放大器60的輸入。放大器的輸出可直接耦合至暴露接觸區域62，如在第5A及5B圖中所繪示，以使用如上參考第2圖所述的彈簧觸體連接至一設備電路板。天線核心12之洞12B(參見第5B圖)內的層疊板14的位置藉由層疊板14之相對面上的彈簧偏置元件來輔助。它們頂住洞12B的壁以助於使板14以軸13為中心。在此情況中，饋電線的饋電線導體至接近端表面部分12P(圖未繪示)上的輻射狀軌道之直接連接可透過平面導電耳狀物或接觸板66來完成，平面導電耳狀物或接觸板66毗鄰層疊板14之遠延伸部分14B上的遠接觸區域且焊接至輻射狀軌道。

如第6A及6B圖中所示之層疊板14的一進一步放大允許一天線總成，其中饋電線直接饋送一低雜訊放大器60，該低雜訊放大器60相應地饋送亦安裝於層疊板14的接近延伸部分14B之一接收器晶片68。此經濟總成具有消除層疊板14與設備電路板之間連接上的高頻電流而不論連接是由第6A及6B圖中所示的一分立連接器70、一靈活印刷電路層疊板抑或上面參考第2圖所述的彈簧接觸配置而作出之優點。此外，使此電路的所有部分在層疊板14的一共用相鄰接地平面上減小了共模雜訊自設備電路板上的雜訊發射電路耦合至層疊板14上的電路之機會。

作為上面參考第5B圖描述、為用以將饋電線導體連接至核心之遠端表面12P上的輻射狀軌道的一手段之導電耳狀物66的一替代物，彈簧觸體可被使用，如在第7A及7B圖中所繪示。這些彈簧觸體各具有用以焊接至遠端面12D上的導電層之一平面連接基座及一相依凹入彈簧段，該相依凹入彈簧段在伸長層疊板14之相對側上穿入洞12B以接觸傳輸線段14A之遠延伸部分14B上的遠接觸區域。此提供饋電線14與天線元件10A-10B的抗衝擊互連。

在第8A及8B圖中繪示使用耳狀物66進行饋電線至遠表面部分導體軌道的遠連接。

核心12之電鍍接近端表面部分12P與饋電線遮罩導體16U、16L的接近端部分之間的連接可藉由如第9A、9B、9C及9D圖中所示的一焊鍍墊圈來實現，在天線經過一烤爐而融化環狀物76的焊料使得其流至接近表面電鍍及伸長層疊板14的外導體層上時可建立連接。

藉由提供如第9E圖所示的一槽孔徑實現焊鍍墊圈76之內邊緣之間的密切接觸。在此情況中，層疊板14之遠延伸部分14B比傳輸線段14A有更大寬度以便更易於直接在伸長層疊板14上容納匹配組件，如第9B圖所示。

參考第9F圖現在將更加詳細描述第9A-9D圖中所示之天線的層疊板14的結構。該板具有以下三導電層：一上導電層14-1、一中間導電層14-2及一下外部導電層(在第9F圖中以虛線繪示)14-3。內層形成一窄伸長饋電線導體18。外層形成如前文所述的遮罩導體16U、16L。如前文所述，在遮罩導體16U、16L之間延伸的是兩列電鍍導通孔17，它們結合遮罩導體16U、16L形成一遮罩包圍內導體18。傳輸線段14A的接近延伸部分14C具有連接至饋電線導體的接觸區域16V、18W、16W，如上參考第1B圖所述。

在此範例中，放大遠延伸部分14B構成一匹配段，其替代上面參考第1A及1B圖所述之第一天線的第二層疊板30。匹配段具有一分流電容，其由一分立表面安裝電容器80提供，此組件安裝於在外導體層14-1內形成的墊片上，它們透過一導通孔18V及饋電線遮罩導體16U的一延伸部分81而分別連接至內導體18。透過一橫向元件82及相關聯的導通孔在中間層14-2中形成一串聯電感。

藉由遠延伸部分14B之側面伸出部分上的外導電層與由核心之遠端表面部分上的圖樣化導電層提供的導體之間的焊接接縫實現層疊板14之遠延伸部分14B上的匹配網路之連接。

未必需要透過在平行於天線軸的一平面中延伸的接觸區域作出天線饋電線與一設備電路板之間的連接。參考第10A及10B圖，在核心12之接近端表面部分12P上可提供垂直於天線軸而定向的接觸區域。在此情況中，接近端表面部分12P之電鍍可被圖樣化以便提供一隔離“地”88A，其與形成為導電套筒20的延續部分之電鍍88B絕緣。以此方式進行之核心12上的接近導電層88A、88B的圖樣化提供導電基座區域，導電基座區域用以附加風扇形導電支撐元件90，風扇形導電支撐元件90的內端被形狀設計成連接至傳輸線段14A之接近延伸部分14C的接觸區域(例如，導電墊片18W)(此類區域在層疊板14的相對面上)。支撐元件90連接至各別導電層部分88A、88B以形成垂直於天線軸定向的韌體及抗磨損接觸區域並接收毗鄰彈簧觸體，如第11圖中所示。

參考第11圖，在此情況中，一設備電路板40具有豎直金屬葉彈簧觸體42，豎直金屬葉彈簧觸體42具有固定腳42F，固定腳42F固定於相鄰電路板40的一邊緣之孔中且相隔開以便與連接至天線核心12之接近端表面部分12P之隔開支撐元件90配準。每一彈簧觸體具有一接觸腳42U，接觸腳42U在與天線軸平行的一方向上有彈性地頂住支撐元件90。

相同垂直定向的支撐元件可用於在一設備電路板40的面上進行天線的“塔樓(turret)”安裝，如在第12圖中所繪示。在此情況中，彈簧觸體42表面安裝於板40上，如第12圖所示。當在天線組裝至電路板40為其一部分之設備內期間天線1被驅使進入電路板40上的位置時，其中接近端表面部分12P與電路板40的相對表面之間有一預定間隔，出現與上面參考第2圖所述方式相同之固定腳方向上彈簧觸體42之接觸腳的有彈性靠近運動。

在第13A及13B圖中繪示以一塔樓安裝組態將天線連接至一設備電路板之一可選擇方式。在此情況中，如上參考第10A及10B圖所述圖樣化電鍍於天線核心12之接近端表面部分12P上的導電層。然而，在此情況中，以一直徑相對方式分別安裝在陸地導體區域88A及套筒連接導電區域88B上的一對彈簧接觸元件42來作出到伸長層疊板14的饋電線的連接。在每一情況中，固定腳42L焊接至各別導電區域使得接觸腳42U被定向來頂住一設備電路板(圖未繪示)上的接觸區域，平行於天線核心的接近端表面部分12P且垂直於天線軸13延伸，天線處於依據彈簧觸體42的所需壓縮而設定的一預定間隔處。再者，這些彈簧觸體被定向使得固定腳與接觸腳之間的彈性互連在每一情況中朝向軸內且與之隔開以便頂住層疊板14之傳輸線段14A的接近延伸部分14B，如在第13A及13B圖中所繪示。

第14A及14B圖繪示發明的一進一步層面，其中由一第三層疊板100作出層疊板14的導體與核心12之接近面上的輻射狀軌道之間的連接。以與第1B圖所示相同的方式，形成為輻射狀軌道10AR、10BR、10CR、10DR之表面連接元件電鍍於核心的接近端表面部分12P上。每一表面連接元件自各別螺旋軌道10A-10D延伸至鄰近洞12B的端之一位置。將看到的是，輻射軌道10AR-10DR透過弧形導電鏈結而互連使得四螺旋軌道10A-10D在它們的遠端互連成對。

第三層疊板100覆蓋核心12的遠端表面部分12D。第三層疊板30為相對於軸13中心設置位置的一圓形磚的形式。其橫向內容為使得其覆蓋輻射軌道10AR、10BR、10CR、10DR的內端及它們各自的弧形互連。第三層疊板100具有在其下側的兩銅風扇形導電層(在第14A及14B圖中未繪示)，亦即朝向核心的遠端表面部分12D的面。這些導電層提供弧形導電鏈結與傳輸線段14A的導電層18U及18L之間的電氣連接。

在伸長層疊板14中提供匹配網路。這在第14B圖中繪示。匹配網路包括兩表面安裝電容器102A及102B。此配置的進一步細節在下面針對第19圖提供。阻抗匹配網路的電路圖與第1D圖中所示相同。如在第1D圖中所示，匹配阻抗網路具有在饋電線的導體16、18之間連接的兩分流電容C1及C2，及饋電線導體18中的一者與用負載或源36表示之天線的輻射元件10A-10D之間的兩串聯電感，饋電線的其他導體16直接連接至負載/源36的另一側。

由應用於第三層疊板的下側之錫膏作出第三層疊板100與核心之接近端表面部分12D上的導體之間的連接。此天線的製造方法在下面更詳細描述。

第三層疊板100具有一中心槽104，中心槽104接收伸長層疊板14的伸出遠延伸部分14B，如在第14A圖中所示。焊接連接在導電區域之間作出，包括層疊板14上的上導電區域18U及第三層疊板100的下側上之導體層的導體(圖未繪示)。

在經組裝天線中，層疊板14的接近延伸部分14C毗鄰核心的電鍍接近端表面部分12P，及在天線組裝期間，第一及第三暴露接觸區域16V、16W電氣連接至電鍍表面部分12P。

第15圖繪示下側的一更詳細視圖，下側亦即第三層疊板100組裝後朝向天線核心12的接近端的該側。下側包括兩風扇形銅層114A及114B。在第15圖中亦繪示錫膏遮罩。在製造期間，錫膏施於部分116A至116L。這使得能夠在連接輻射狀軌道的弧形部分與層疊板14的導體之間作出電氣連接。

在一進一步的實施例中，透過一堵塞物106作出層疊板14的導體與核心12的遠面上的輻射狀軌道之間的連接。堵塞物在第16A及16B圖中繪示。堵塞物106包括一凸緣段108及一管段110。凸緣段108及管段110由一單一件模製塑料，例如液晶聚合物製成。經過堵塞物106的一中心軸是一通道112。通道112的截面為長方形且裁制成接收層疊板14的段14B。凸緣段108的直徑與第三層疊板100的直徑相同。管段1110的直徑為使得管段在洞12B的遠端內適合且足夠寬來確保非常適合洞。

凸緣段108的下側，亦即朝向核心12的遠端之側，上覆核心的遠端表面部分12D。如上指出，其橫向內容為使得其上覆輻射狀軌道10AR、10BR、10CR、10DR的內端及它們各別的弧形互連。堵塞物106具有在其表面上電鍍的兩導電層。此兩層提供一導電表面，該導電表面自通道112的內部延伸經過管段110的外部而至凸緣段108的下側。這些導電層提供饋電連接及天線元件連接，天線元件連接用以經由核心表面部分12D上的導電表面連接元件10AR-10DR而將傳輸線段14A的導電層18U及16耦合至天線元件10A-10D。以與第14B圖所示相同的方式在伸長層疊板14中提供匹配網路。

透過施於凸緣段108的下側上之錫膏作出堵塞物106與核心之接近端表面部分12D上的導體之間的連接。此天線的製造方法在下面更詳細描述。

如上指出，堵塞物106具有一通道112，通道112接收伸長層疊板14的遠延伸部分14B、在導電區域之間作出焊接連接，此類導電區域包括層疊板14上的上導電區域18U及凸緣段108之下側上的導電層上的導體(圖未繪示)。

堵塞物106具有兩直徑相對的導電部分120A及120B，每一部分上覆堵塞物106的表面的一部分。每一導電部分上覆凸緣段108的一楔形物，其近似為凸緣段之圓形內容的四分之一。導電部分自凸緣段108的遠朝向表面延伸經過凸緣段的圓柱狀外表面及經過凸緣段的接近表面部分。導電層進而延伸經過管段110的圓柱狀外表面，再次經過近似表示管段110的圓柱狀內容的四分之一的表面的一部分。最終，導電層延伸至通道112中，及沿通道之長方形截面的各別主表面中的一者，與凸緣段108上的遠表面上的導電部分重新連接。因此，導電部分120A及120B形成兩連續導電表面，它們在堵塞物104周圍延伸且經過通道112。

因此，導電部分120A提供層疊板18的上導體18U與輻射軌道10AR及10BR之間的一電氣連接。

導電部分120B提供層疊板18的下導體(圖未繪示)與輻射狀軌道10CR及10DR之間的一電氣連接。在製造過程當中，錫膏被施於導體18U及18L，並施於凸緣部分106的接近朝向表面，以能夠在堵塞物104的導體部分、輻射狀軌道及導體18U與18L之間作出電氣連接。

現在將描述在第14A及14B圖中繪示之使用第三層疊板100作為一頂連接器的天線的製造方法。第17A至17E圖繪示製造過程的各種不同階段。此過程將針對第18圖描述。

製造裝置包括一基座板200。基座板200包括多個圓形孔202A、202B、202C、202D、202E。每一孔具有錐形邊緣使得基座板200之上表面上的孔之截面直徑大於基座板之下表面上的孔之直徑。下表面上的孔之直徑小於第三層疊板100的孔之直徑。上表面上的孔之直徑大於第三層疊板的孔之直徑。這在第17A圖中繪示。製造過程中的第一步驟是一組件放置機器(圖未繪示)將第三層疊板100放置於孔202A、202B、202C、202D的每一者中(步驟301)。

製造裝置也包括一陶瓷***板204。陶瓷***板包括多個孔206A、206B、206C、206D、202E。這些孔被安排使得，在***板204被定位於基座板200上時，每一孔的軸與基座板中每一孔的軸對齊。定位板包括一系列接腳以使它們能夠彼此相互引導到。***板204的孔206A、206B、206C、206D、202E各具有略微大於一天線的核心12的直徑之一直徑。孔足夠寬來易於接收核心12，但足夠窄來保證核心幾乎沒有乃至根本沒有運動。過程中的下一步驟是一***板被定位於基座板200上使得每一孔的軸與各別板的孔對齊(步驟302)。這在第17B圖中繪示。

過程中的下一步驟是一組件放置機器(圖未繪示)將一陶瓷核心12放置於孔206A、206B、206C、206D、202E的每一者中，核心12的遠端朝下(步驟304)。這在第17C圖中繪示。因此，第三層疊板100與核心12被定位於它們的最終經組裝裝置。一進一步的組件放置機器(圖未繪示)接著將一伸長層疊板14遠端優先地***於核心12B的每一者中(步驟306)。這在第17D圖中繪示。在將伸長層疊板14放置於洞12B中時，遠端延伸部分14D延伸經過洞12B並經過第三層疊板100中的孔102。層疊板14藉由它們層疊板中的孔與第三層疊板100對齊。核心12可藉由放置核心12的組件放置機器而被提供有足夠的對齊。可選擇地，核心可在核心的接近端開口之核心12B的周圍被提供有一“凹口”。層疊板14可在段14A與14C的交點處被提供有一突出物，其對應於“凹口”。因此，當層疊板14被***於核心12中時，核心被迫使與層疊板對齊。

天線組件現在在它們的最終組態中組裝。焊接預形體206A、206B、206C、206D、206E被應用於核心12的接近端，如在第17E圖中所示。這些預形體用以將層疊板14之接近端上的導電層連接至核心12上的導電電鍍。組件經受一迴流焊接過程來將組件連接在一起(步驟308)。接著使用一推回機器(圖未繪示)將完成天線推出基座板外。此機制的優點在於，天線可快速且準確地組裝。對齊容限為使得一天線可以上述方式組裝且在要求參數內操作。

在上面過程之前，使用一遮罩將錫膏施加於第三層疊板上。遮罩在第16A圖中繪示。此外，在***於一核心種之前，電容器102A及102B迴流焊接至層疊板14。

現在參考第19圖將更詳細描述在第14A及14D圖中所繪示之天線之層疊板的結構。板具有如下三導電層：一上導電層14-1、一中間導電層14-2及一下外部導電層(在第9F圖中以虛線繪示)14-3。內層形成一窄伸長饋電線導體18。外層形成如上文所述的遮罩導體16U、16L。如上文所述之在遮罩導體16U、16L之間延伸的是兩列電鍍導通孔，它們結合遮罩導體16U、16L形成封閉內導體18的一遮罩。

在此範例中，層疊板14的遠端部分14B構成一匹配段，該匹配段替換上面參考第1A及1B圖描述之第一天線的第二層疊板30。匹配段具有由分立表面安裝電容器提供的兩分流電容器102A及102B。電容器102A等效於第1D圖中的電容器C1。電容器1-2B等效於第1D圖中的電容器C2，電感L1及電感L1亦電鍍於層疊板的頂表面上。電容102A在遮罩導體16U及電感器L1之間連接。在電感L1與電容器102A之間連接的點周圍是一電鍍導通孔18V，其將電感L1耦合至內饋電線。上層亦包括一電感L2。L2連接至L1及電容器102B在L1與L2的接合與遮罩導體16U之間連接。匹配電路具有在第1D圖中繪示的電氣佈局。

10A、10B、10C、10D．．．軸向共延螺旋式軌道

10AR、10BR、10CR、10DR．．．輻射狀軌道

12．．．核心

12B．．．洞

12D．．．遠端表面部分

12P．．．接近端表面部分

13．．．軸中心

14．．．伸長層疊板

14-1．．．上導電層

14-2．．．中間導電層

14-3．．．下外部導電層

14A．．．傳輸線段

14B．．．匹配網路連接段

14C．．．天線連接段

14U．．．上層疊板層

16、18．．．導體

16L．．．下遮罩導體

16U．．．上遮罩導體

17．．．電鍍導通孔

16V、16W．．．外部暴露接觸區域

18U．．．暴露上導體

18V．．．內導體遠導通孔

18W．．．接觸區域

18X．．．接近導通孔

20．．．電鍍套筒

30．．．第二層疊板

32．．．球格陣列

34．．．中心槽

40．．．電路板

40E．．．電路板的邊緣

42．．．金屬彈簧觸體

42L．．．固定腳

42U．．．接觸腳

50A．．．第一設備封裝部分

50B．．．第二封裝部分

52．．．容積

60．．．RF前端低雜訊放大器

62．．．暴露接觸區域

66．．．平面導電耳狀物或接觸板

68．．．接收器晶片

70．．．分立連接器

76．．．環狀物

80．．．分立表面安裝電容器

81．．．饋電線遮罩導體的延伸部分

82．．．橫向元件

88A．．．隔離“地”、導電層、導電層部分

88B．．．導電層、導電層部分

90．．．風扇形導電支撐元件

100．．．第三層疊板

104．．．中心槽

106．．．堵塞物

108．．．凸緣段

110．．．管段

112．．．通道

114A、114B．．．風扇形銅層

116A~116L．．．部分

120A、120B．．．導電部分

200．．．基座板

202A~202E．．．圓形孔

204．．．***板

206A~206E．．．孔

第1A及1B圖分別是一第一天線之透視組裝及拆解視圖；

第1C及1D圖分別是針對第1A及1B圖的天線之單極與雙極匹配網路之電路圖；

第2圖是包括第1A及1B圖的天線之一無線通訊單元的部分的一透視圖；

第3A至3F圖是第2圖無線通訊單元的圖解透視圖，繪示一系列組裝步驟；

第4A及4B圖分別是一第二天線之透視組裝及拆解視圖；

第5A及5B圖分別是一第一天線組裝之透視組裝及拆解視圖；

第6A及6B圖分別是一第二天線組裝之透視組裝及拆解視圖；

第7A及7B圖分別是一第三天線之透視組裝及拆解視圖；

第8A及8B圖分別是一第四天線之透視組裝及拆解視圖；

第9A至9F圖是一第五天線及其部分的各種不同視圖；

第10A及10B圖分別是一第六天線之透視組裝及拆解視圖；

第11圖是包括第六天線之一無線電通訊單元的部分的一透視圖；

第12圖是包括第六天線之一可選擇無線電通訊單元的一透視圖；

第13A及13B圖分別是一第七天線之透視組裝及拆解視圖；

第14A及14B圖分別是一進一步天線之透視組裝及拆解視圖；

第15圖是一第三層疊板頂連接器的一表面的一接近視圖；

第16A及16B圖是一堵塞物頂連接器的透視圖；

第17A至17E圖繪示依據發明的一實施例之一製造過程的各種不同階段；

第18圖是依據發明的一實施例之一流程圖；及

第19圖是一層疊板饋電結構的一透視圖。

10A、10B、10C、10D．．．軸向共延螺旋式軌道

10AR、10BR、10CR、10DR．．．輻射狀軌道

12．．．核心

12B．．．洞

12D．．．遠端表面部分

12P．．．接近端表面部分

13．．．軸中心

14．．．伸長層疊板

14A．．．傳輸線段

14B．．．匹配網路連接段

14C．．．天線連接段

14U．．．上層疊板層

16、18．．．導體

16L．．．下遮罩導體

16U．．．上遮罩導體

17．．．電鍍導通孔

16V、16W．．．外部暴露接觸區域

18U．．．暴露上導體

18V．．．內導體遠導通孔

18W．．．接觸區域

18X．．．接近導通孔

20．．．電鍍套筒

30．．．第二層疊板

32．．．球格陣列

34．．．中心槽

Claims (34)

1. 一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線，其包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括於該天線的一軸橫向延伸之相對朝向之遠側及近側表面部分，及在橫向延伸之該等表面部分之間延伸的一側表面部分，該外部表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處，且自該遠側表面部分向該近側表面部分延伸；以一軸向延伸伸長層疊板的形式之一饋電結構，其包含充當一饋電線的至少一傳輸線段，其自該遠側表面部分延伸經過該核心中的一通道至該近側表面部分，及以一整合形成之該傳輸線段之近側延伸的形式之一天線連接段，該天線連接段在該層疊板的平面上的寬度大於該通道的寬度；及一阻抗匹配段，其用以將該等天線元件耦合至該饋電線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中該層疊板具有第一、第二及第三導電層，該第二層為在該第一與第三層之間的一中間層，及其中該饋電線包含由該第二層形成的一伸長內導體，及分別由該第一與第三層形 成之外遮罩導體，該外遮罩導體分別與在其之上及之下的內導體重疊。
3. 如申請專利範圍第2項所述之天線，其中該等外遮罩導體由沿平行於其對立側上的該內導體之線設置位置的互連體而互連，該等互連體較佳地由該第一與第三層之間的數列導電導通孔形成。
4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述之天線，在該傳輸線段的該近側延伸部分上包括至少一主動電路元件，該主動電路元件耦合至該饋電線的該等導體。
5. 如申請專利範圍第4項所述之天線，其中該主動電路元件是一無線電頻率接收前端電路，該電路具有在該接近延伸部分上之設備連接終端上提供的一低頻率或數位輸出。
6. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其進一步包含配置成將該傳輸線耦合至該等天線元件之一連接構件。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天線，其中該連接構件具有在其內部的一孔以接收該軸向延伸層疊板的一遠端部分。
8. 如申請專利範圍第7項所述之天線，其中該連接構件具有一接近朝向表面，該接近朝向表面具有用以將該饋電線耦合至該天線元件結構的導電部分。
9. 如申請專利範圍第6項所述之天線，其中該連接構件是一第二層疊板。
10. 如申請專利範圍第9項所述之天線，其中該第二層疊板 垂直於軸向延伸之該層疊板而定向。
11. 如申請專利範圍第6項所述之天線，其中該連接構件包含一凸緣段及一管段，該管段配置成將該連接構件定位於該核心之該通道中，及該凸緣段具有用以接觸該天線的遠端之一下側。
12. 如申請專利範圍第9或10項所述之天線，其中該阻抗匹配段在該第二層疊板上，該層疊板的導體耦合至該饋電線。
13. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中該阻抗匹配段沿該伸長層疊板的一表面分佈。
14. 如申請專利範圍第1項所述之天線，其中該阻抗匹配段是一兩極匹配段。
15. 如申請專利範圍第14項所述之天線，其中該匹配段包含：在該饋電線之一第一導體與該等伸長導體天線元件之至少一者之間的兩電感的該串聯組合；該饋電線之一第二導體與該等伸長導電天線元件之另一者之間的一鏈結；在該饋電線之該第一與第二導體之間的一第一分流電容；及在該鏈結和第一與第二電感間的接合之間的一第二分流電容。
16. 一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線，其包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括於該天線的一軸橫向延伸之相對朝向之遠側及近 側表面部分及在橫向延伸之該等表面部分之間延伸的一側表面部分，該核心外表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，其配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處，且自該遠側表面部分朝該近側表面部分延伸；及一軸向延伸層疊板，其封裝於一通道中，該通道自該遠側表面部分延伸經過該核心至該近側表面部分，該層疊板具有第一、第二及第三導電層，該第二層夾於該第一與第三層之間，且包括充當一饋電線的一傳輸線段，及將該饋電線耦合至該等天線元件的一整合遠側阻抗匹配段；其中該第二層形成該饋電線的一伸長內導體且該第一與第三層形成伸長遮罩導體，該等遮罩導體寬於該內導體且沿它們的伸長邊緣部分互連。
17. 如申請專利範圍第16項所述之天線，其中該阻抗匹配段包括為一分流電容器的形式之至少一反應匹配元件。
18. 如申請專利範圍第17項所述之天線，其包括耦合於該饋電線之該等導體中的一者與該等伸長天線元件中的至少一者之間的一串聯電感，及其中該電容是安裝於該層疊板上的一分立電容器及該電感形成為該電容器與至少一該伸長天線元件之間的一導電軌道。
19. 如申請專利範圍第1或16項所述之天線，其包括一導電陷波器元件，該導電陷波器元件鏈接至少一些該等伸長導電元件的近側端並耦合至該核心之該近側表面部分之區域中的該饋電線，該天線呈現一第一、圓形極化、共振模式及一第二、線性極化、共振模式，該第一共振模式與該饋電線之該等導體之間由至少該對伸長天線元件及該陷波器元件形成之至少一第一導電迴路相關聯，該第二共振模式與該饋電線之該等導體之間由該等伸長天線元件中的至少一者、該陷波器元件、及該饋電線之該等遮罩導體之一外表面或多個表面形成之一第二導電迴路相關聯。
20. 如申請專利範圍第19項所述之天線，其中該線性極化共振模式是一基礎共振，在比該圓形極化共振模式之頻率較高的一共振頻率。
21. 如申請專利範圍第20項所述之天線，其中該圓形極化共振模式的該共振頻率為1.575GHz及該線性極化模式的該共振頻率為2.45GHz。
22. 如申請專利範圍第19項所述之天線，其中該阻抗匹配段是一兩極反應匹配網路。
23. 如申請專利範圍第22項所述之天線，其中該匹配段包含在該饋電線之一第一導體與該等伸長導體天線元件之至少一者之間兩電感的串聯組合、該饋電線之一第二導體與該等伸長導電天線元件中的另一者之間的一鏈結、在該饋電線之該第一與第二導體之間的一第一 分流電容、及在該鏈結和第一與第二電感間的該接合之間的一第二分流電容。
24. 如申請專利範圍第16項所述之天線，其中該等饋電線外導體與在該核心之該固體材料中形成之該通道的壁隔開。
25. 如申請專利範圍第24項所述之天線，其中該伸長層疊板之該傳輸線段被形成為一條狀物且經過該核心的該通道具有圓形截面，該圓形截面的直徑至少幾乎等於該條狀物的寬度使得該條狀物的邊緣受該通道壁支撐。
26. 一種供在超過200MHz頻率下操作的逆火介電負載天線，其包含：一固體材料之一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外部表面，該外部表面包括於該天線的一軸橫向延伸之相對朝向遠側及近側表面部分，及在橫向延伸之該等表面部分之間延伸的一側表面部分，該外部表面界定一內部容積，該內部容積的主要部分為該核心的該固體材料佔據；一三維天線元件結構，其包括至少一對伸長導電天線元件，其配置於該核心的該側表面部分上或相鄰處且自該遠側表面部分朝該近側表面部分延伸；一軸向延伸層疊板，其封裝於一通道中，該通道自該遠側表面部分延伸經過該核心至該近側表面部分，該層疊板具有至少一第一層且包括充當一饋電線 的一傳輸線段，及用以將該饋電線耦合至該等天線元件的饋電連接元件，該傳輸線段包括至少第一及第二饋電線導體；其中該層疊板進一步包含該傳輸線段的一近側延伸部分，該近側延伸部分在一面上攜載耦接至該等饋電線導體的一主動電路元件，該近側延伸部分的另一面具有電氣連接至該等饋電線導體中的一者之一接地平面。
27. 如申請專利範圍第26項所述之天線，其中該層疊板具有至少兩導電層，該第一饋電線導體由該等層中的一層形成及該第二饋電線導體為該接近延伸部分之一接地平面的形式。
28. 如申請專利範圍第26項所述之天線，其中該層疊板具有第一、第二及第三導電層，該第二層夾於該第一與第三層之間，及其中在該傳輸線段中，該第二層形成該饋電線的一內導體及該第一與第三層形成重疊該內導體的遮罩導體，該第三層為完整的、連續的且與該接近延伸部分之該接地平面共面。
29. 如申請專利範圍第26至28項中任一項所述之天線，其中該主動電路元件包括一低雜訊放大器。
30. 如申請專利範圍第26項所述之天線，其中該層疊板包括一完整遠阻抗匹配段。
31. 一種依據申請專利範圍第1項來製造一逆火介電負載天線的方法，該方法包含以下步驟： 將多個第二層疊板中的每一者置於一基座板的各別板***部分；將一***板定位於該基座板的頂部，該***板具有多個各別核心***部分，每一核心***部分與該基座板之該板***部分對齊；將多個天線核心中的每一者置於各別核心***部分中，使得該等核心擱置於該等第二層疊板上；將多個伸長層疊板中的每一者置於該等天線核心的各別洞中，使得該等伸長板的較寬近側延伸部分毗鄰該等天線核心之近側端表面；及執行一迴流焊接過程以將各別組件接合在一起。
32. 一種無線電通訊裝置，其包含一天線及連接至該天線的、在200MHz以上的至少兩無線電頻帶中可操作的無線電通訊電路裝置，其中該天線包含一固體材料的一電氣絕緣介電核心，其具有大於5的一相對介電常數且具有一外表面，該外表面包括於該天線的一軸橫向延伸之相對朝向遠側及近側表面部分，及在該遠側及近側表面部分之間延伸之一側表面部分，一饋電器結構，該饋電器結構自該遠側表面部分實質上經過該核心至該近側表面部分且位於該核心之該外表面上或鄰近處，多個伸長導電天線元件與一導電陷波器元件之串聯組合，該導電陷波器元件具有連接至該近側表面部分的區域中之該饋電器結構的一接地連接，該天線元件耦合至該遠側表面部分的該區域中之該饋電器結 構的一饋電連接，其中該無線電通訊電路裝置具有分別在一第一及一第二無線頻帶中可操作的兩部分，及每一部分與用以傳送於該天線饋電器結構的一共用信號線與該各別電路裝置部分之間流動之信號的各別信號線相關聯，其中該天線在該第一頻帶中之一第一、圓形極化共振模式中及在該第二頻帶中之一第二、線性極化共振模式中共振，該第二頻帶位於該第一頻帶以上，該第一與第二共振模式為基礎共振模式。
33. 如申請專利範圍第32項所述之裝置，其中該第一頻帶以一第一中心頻率為中心及該第二頻帶以一第二中心頻率為中心，及其中該第二中心頻率高於該第一中心頻率但低於該第一中心頻率的兩倍。
34. 如申請專利範圍第32或33項所述之裝置，其中該第一中心頻率為由一全球導航衛星系統(GNSS)傳輸之信號的頻率，及該第二中心頻率位於該工業科學醫療(ISM)頻帶中。