专利名称：用于无线装置的特别小型天线组的制作方法
技术领域：
本发明的目的在于提出一用于无线装置、尤其是移动电话的特别小型天线组。本发明的目的还在于提出用于信息网络的、尤其通过根据蓝牙标准传输的无线装置。本发明的天线组可配合若干频率中其一或另一频率使用，所述频率甚至包括连续地一个接一个的频率。本发明的目的主要在于简化辐射装置、天线组的实现，同时使其频谱性能扩大，并使其在必须辐射的介质中具有良好的匹配性。
背景技术：
在移动电话领域中，尤其在欧洲，已知900兆赫的所谓GSM标准和1800兆赫的DCS标准。频带因而显著不同，移动电话同时发射、接收时必须辐射的频带，因此也极大不同。另外，对第三代移动电话来说，除2100兆赫的PCS标准外，还存在2200兆赫的UMTS标准。因此，生产中的移动电话现在必须有一辐射元件，若可能，只需一个，以能在所述三个不同频带中发出辐射。发射中，能看到，最新频带(1800至2200兆赫)形成一宽带，同时尤其包括了1800至1900兆赫的所谓DECT标准。
必须使无线装置的整体交互作用性满足所谓蓝牙标准或IEEE802.11.标准增加了必须实施一能实现所述三个频带的天线的复杂性。用唯一一天线装置获得所述不同频率是目前一个尚未解决的问题。因此，研究方向转向设计多天线结构。
通过文献“Dual-Frequency Planar Inverted-F Antenna”《IEEE Transaction on antenna and propagation》，第45卷，第10号，1997年10月，1451页及后面)中，——由Zi Dong Liu和Peter S.Hall提出，可了解到技术的现状，所述天线可在两频带中——通常900兆赫的GSM频带和1800兆赫的DCS频带——辐射。天线的几何形状非常简单，是专为所述在两频带中辐射的情况而设计的，所述几何形状包括一整体形状为字母L形的金属化区，及一矩形金属化区，所述区位于L形所留出的半框里。一方面，这种解决方法可由不同天线元件分别供给电流，以使和所述天线相连的电子电路里必须增加转换电路。这些转换元件本身也是有运行困难的发生器。另一方面，高波段UMTS和超高波段蓝牙，都不在这种网络的考虑之中。
因此，这类解决方案效果不佳。它们本身会引起连接转换，即产生发射或接收方面的问题。
发明内容
在本发明中，为解决这一问题，需实施一天线，其辐射部分由一金属化辐射平层形成。因而，辐射平层包括不同的图，所述图形成表面辐射网络。这些网络可通过改变放大导电通路的长，所述导电通路由天线辐射出的电磁波的波长图而产生。在本发明中，因此可在一实施例里设计一所谓H型偏移图，这表示形成H支柱的绝缘区限定了导电通路。所述支柱并不是相对于H的绝缘横杠对称地安放。这样，能看出，所述偏移可扩大围绕在所述频率尤其是2400兆赫周围的频带。
另外，通过用另一图实施一两绝缘槽辐射元件，并把所述辐射元件安放在H型偏移图和主要辐射元件即一般一电导区之间，还可获得良好结果。这样做，可看出，第一图的辐射区和第二图的辐射区之间形成受控的相互影响。所述影响通过扩大了中间频带极大地改变了天线的频率特征，。所述频带扩大应用在本发明中，是为了适应对应DCS、PCS、UMTS，甚至DECT标准的相应频带。
此外，Naftali Herscovici的文献《New Considerations in theDesign of Microstrip Antennas》(《IEEE Transaction on antennasand propagation》，46卷，第6号，1998年6月，807页及后面)中提出了一种天线，所述天线包括一金属化平层形状的微型辐射波段，所述平层位于相对于支承其的电路的较高位置上，所述电路尤其装配有形成一接地平面(plan de masse)的持续金属表面。天线图与电路的连接通过电路和天线图金属化面之间的过渡连接而实现。所述过渡连接为位于支承电路上方的一导电部件。但所述实施没有足够的自由度可另外考虑一辐射参数。所述需考虑的辐射参数匹配于天线辐射时天线的阻抗。
事实上，所述天线必须和空气阻抗相匹配，还必须考虑到不利条件，如是否靠近移动电话使用者的手或头，或是否接近其它结构，尤其是金属结构。因此，所述阻抗必须可匹配移动电话的不同使用可能性。尤其重要的是，要把波导装置——所述装置与发射及接收电子电路输出电学上相连——和天线辐射元件之间的过渡区处的损耗降至最低。
另外还存在一个问题，即小型化问题。所述小型化实际上限制了可考虑的技术解决方案。
因此，本发明的目的还在于实施一宽波段多频率天线。有宽波段的好处在于，可保存很大的天线增益，甚至当有干扰元件如金属体时，所述金属体可使天线的匹配频率偏移。另外，本发明的目的还在于，把波导装置和辐射或接收元件之间过渡处的损耗降至最低。
在本发明中，通过在所述两部分之间实施渐进过渡区而实现了所述目的。渐进过渡区为一持续过渡区，所述过渡区通过反射使损耗降至最小，可使天线的宽波段运行。过渡区的长度最好等于辐射区的长度。它们之间的差是由于偏斜造成的。
因此，在本发明中，通过实施包括一辐射区和一过渡区的一天线可解决上述问题，所述过渡区位于辐射区下面。于是可看出，通过如此作用，过渡区会更大，因为它实际上可占据和它应相连的天线的相同长度。
根据本发明的解决方法，辐射区和过渡区的金属化通过一层、最好为一金属化层而形成，所述金属化可把电子电路导向辐射区，所述金属化层由和支承辐射层的支架相同支架(但是从下面)支承着。这样，除了解决了前面所述的波段宽度和阻抗匹配问题外，还使天线的生产、运输和安装都非常简便。
因此，本发明的目的在于提出一用于无线装置的天线组，所述天线组包括一辐射区和一过渡区，所述过渡区可使辐射区和无线装置的发射及/或接收电子电路相连，所述辐射区包括第一金属层，其特征在于，所述过渡区包括第二金属层，其特征还在于，两金属层重叠在一起，彼此通过一金属转延侧面电学上连接成一整体。
后文将参照附图进行描述，以更好地理解本发明。所述附图以非限制性实施例方式加以说明。附图中——图1a至1d根据本发明一特征的天线图的一实施例；——图2图1a至1d所示天线的频谱测量曲线图，所述图示出了天线反射能量与所述天线发射能量之间的比；——图3a至3b根据本发明一特征的天线组的仰视图和俯视透视图；——图4图3a至3b中所示天线活动区、辐射及过渡区的剖面图。
具体实施例方式
图1a示出了移动电话的天线组。例如，所述天线组包括一金属化层1，所述金属化层由一如塑料或陶瓷支架2支承着。因此，辐射区1这样获得的通过沉积尤其是金属蒸汽沉积，再对已金属化层进行蚀刻，以在所述金属化区里实现有利于谐振、因此即有利于某些频谱分量发射或接收的图。频谱分量正好是上述分量。
为此，辐射区1包括第一偏移H型图形3。另外，图1b也示出了所述图。在所述图形3中，一金属化簧舌4(舌片languette)和另一金属化簧舌5呈直线排列，但彼此隔开。所述两簧舌4、5位于在两蚀刻槽6和7的两侧边缘。所述两蚀刻槽长度大致相等，它们之间通过一蚀刻桥8相连，所述蚀刻桥和两簧舌4、5相对。槽6、7和桥8形成绝缘区。另外，电学上，两簧舌4和5由两导路9、10供给电流，所述导路位于分别和蚀刻槽6、7相对的簧舌的另一侧。导路抵达天线的连接底11。槽6和7是这样偏移的总体上，槽7比槽6离底更近。两簧舌4、5分别有不同的长度12和13，它们对应于由天线待辐射的波的波长。
可看到，所述槽的偏移及长度12、13之差可扩大极高频率的第一传输频带，尤其是对应蓝牙标准的辐射波段。
形成天线的金属化层1还包括一第二图，图1c中也示出了所述第二图。所述图由两绝缘蚀刻槽14、15形成，所述两槽之间有一簧舌16，其两侧有两导路17、18，所述两导路和簧舌16三个在底11上有其源。导路17、18和簧舌16通过一电桥在其顶部19连成一整体。两槽14、15可确定第二长度20，所述长度对应第二谐振传输频带的平均波长。
最后，天线1还包括主要借助于一宽段21的金属化的第三图，所述宽段的长度22可确定天线的第三谐振传输频带的第三平均波长。图1d单独示出了所述第三图。
事实上，三个金属化层图通过底11集合在一起，但彼此又通过绝缘区分隔开。所述绝缘区一般分别包括三个分臂23、24和25，它们全都通向一绝缘臂26。因此，第二图14-20包含在分臂24、25之间、第一图3-13和第二图段21-22之间。
另外，宽段21在和底11相对的那侧，通过垂直于段21的连接27，延续着。连接27本身又通过半段28延续着(1/4波长型)。段21、27和28通过连接区29、30连接起来，所述两连接区都有一特性，即有一切割斜面，分别为31、32。所述切割斜面31、32可传输信号，同时避免反射以减弱被传输信号。可看出，所述切割斜面有利于低频带内的天线1增益。
图的这种交错还有利于扩大与第二图相耦合的第二传输频带的频带。因此，H型偏移图和第二双槽图的相邻可扩大第二谐振传输频带。
同样地，位于第一、二图之间的绝缘分臂24，在底11内，有一端头形绝缘区33，所述绝缘区从第二双槽14、15图开始，沿第一H型偏移图的方向延伸。同样，端头33也有一有利于降低反射的切割斜面34，及一受控的辐射耦合装置，所述辐射由第二图在第一图引起辐射时而产生的。
图2示出了天线反射的信号与天线传输的信号之间比值的测量结果。所示最高值表示天线正确响应的频率。图2还示出了对应900兆赫的GSM型的频率的第一峰值35。当有第二图及其与第一图的簧舌4耦合时，它还有第二、三峰值36、37。最后，图2的曲线图示出了对应蓝牙标准、由簧舌5引起的第四峰值38。可看出，两峰值36、37通过一宽波段(具有低于-10dB的排斥和反射率)相连，所述宽波段可使天线在前面所述的所有中间波段内以可接受的增益来运行。
把双槽辐射元件安放在H型偏移元件的一侧和主要辐射元件的另一侧之间，可改变所述元件的频率特征，极大地扩大了频带。
在一实施例中，天线1的尺寸为长3.5厘米，宽2.5厘米。
根据本发明的一目的，图3a和3b示出了移动电话中天线的一最佳连接电路。图3a为从天线辐射面下方的仰视图，图3b为相同天线从上方的俯视透视图，能看见其辐射区。辐射区上所示的辐射图为一特例。这样实施的移动电话天线组包括一平的金属化辐射区40。区40可以实施成一金属板形状。实际上，金属化区40由一塑料或陶瓷支架41支承着。因为材料的电介质电容率，所以用陶瓷可实施更小支架。如图3a所示，辐射区40连接着过渡区42，所述过渡区最好也由支架41支承着。在一实施例中，所述两区都经过金属化处理，尤其是通过MID技术来实施，再蚀刻而成。金属化区40的图最好如图1a所示的那样。
过渡区42可通过连接43，把区40和移动电话的一发射及/或接收电子电路(未示出)连接在一起并可由连接43达到。天线组40-42有一特性即两层40、42全部重叠在一起，通过金属(或金属化)转延侧面44在电学上连接起来。把金属化层40、42及转延侧面44搁置在相同支架41上，赋予了天线安装及天线一安装好后运行的极大可复制性。因此，本发明的叠放可有一长过渡区，例如比辐射区还长，这样有利于更好的阻抗匹配。所述叠放是这样的例如，过渡区在电子电路上，或辐射区下偏斜，约等于或小于30度，无论如何都小于45度。因为所述叠放，过渡层夹在电子电路和辐射区之间。通过所述叠放，过渡区不会在电子电路之上占据任何多余空间。
例如，支架41的一端部，即在安放转延侧面44的地方，有一更细、更圆的边，以使它们之间的两表面相连通，一个表面支承着金属化区40，另一表面支承着金属化区42。在此情况下，所述圆边形成一转延侧面，所述转延侧面可使金属化区44保证过渡区42和辐射区40之间的延续性。在邻近区41处实施区42，可使区42的长度很长，例如最好等于区40的长度。所述长度沿待辐射信号的传播方向，从联接43向区40测量而得。这样做，可使区42在连接联接43处的宽度和转延侧面44处的宽度——所述宽度等于辐射区的宽度——之间的宽度有更和缓的渐进性。这样，通过逐渐加宽，可看出，最好能使阻抗与需获得的阻抗相匹配。转延侧面44还可抵靠到图1a中天线的底11。
此外，支架41还有一特性，即它整体上为一楔形。楔在转延侧面44处为一流线型。支架41的另一端有一直脚45，所述直脚沿大致垂直于将安装天线组的电路46的方向上升。电路46尤其支承着一联接43。为此，直脚45装配有一托架47，所述托架上又穿有一孔48，孔48中可啮合保持电路46上的天线组40-45的一支承螺丝。过渡区42和联接43之间的连接例如可通过所述通路和托架47处的区42的一起动装置49之间的一焊接球来实施。连接时，所述焊接球再熔化。支架41的楔形形状使过渡区42逐渐升高到电路46上方。所述逐渐升高，及过渡区的整体三角形形状与辐射区40所处电路46上方的高度50是相同的参数，所述参数可匹配天线阻抗，尤其可考虑到前面所述的使用条件。
因此，过渡区的宽度使联接43的宽度增加，直至到达辐射区底11的宽度。递增函数为一线性函数，随区42的长度和过渡区的高度50而变化。这样，可使区42所有截面的连接的阻抗保持恒定。区42各处截面的宽度，主要根据所述截面相对于接地表面的高度计算而得，这样就可获得所需阻抗。
因为采用了逐渐过渡，通过实施切割——所述切割形成天线表面40上和所需频率相一致的部分，所以可使用宽波段模式天线。
在一最佳实施例中，电路46在安放天线组40-45处，支承着一接地平面51。有接地平面51时，一方面，辐射元件的长度必须接近待传输及/或接收的最短波长的四分之一，或者若没有接地平面51，则接近其波长的一半。另外，尤其为保证支架51安装的牢固性，所述支架可在靠近转延侧面44的棱边处装配上一杆52。所述杆52还可用于使转延侧面44(及换言之底11)与接地平面51电学上相连。为此，杆52可有一金属化层53，所述金属化层与辐射区40相连。还可考虑在支架41的另一侧也装配上第二根杆。
图4示出了由楔形支架45支承着的金属化层的形态。例如，金属化区44弯曲部分的半径大致等于高50的三分之一。在一最佳实施例中，所述高50为0.8厘米。
权利要求
1.用于无线装置的天线组，所述天线组包括一辐射区和一过渡区，所述过渡区可使辐射区和无线装置的发射及/或接收电子电路相连，所述辐射区包括第一金属层，其特征在于，所述过渡区包括第二金属层，其特征还在于，所述两金属层重叠在一起，彼此通过一金属转延侧面电学上连接成一整体，其特征还在于，过渡区包括一金属化层，所述层的宽度，沿垂直于传播方向而测量的，逐渐地、连续地沿所述传播方向变化，直至达到辐射层的宽度。
2.根据权利要求1所述的天线组，其特征在于，过渡区包括由一支架支承着的一金属化层，所述金属化层偏斜，逐渐上升至和发射及/和接收电子电路相连的一电路的一平面上方。
3.根据权利要求1或2所述的天线组，其特征在于，同一支架支承着用作辐射层的一金属化层。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射层展开在接地平面上方。
5.根据权利要求4所述的天线组，其特征在于，辐射区位于接地平面上方，在根据天线的所需阻抗的高度上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区的长度大致等于过渡区的长度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区有一侧接地，所述侧接地最好位于支承着它的支架的支承接触点。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线组，其特征在于，根据辐射区是否位于接地平面上方，辐射区的长度接近所辐射的电磁波波长的四分之一或二分之一。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射和过渡区由一陶瓷支架支承着。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射和过渡区由一塑料支架支承着。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区和过渡区由一陶瓷支架支承着。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区为一平面，它包括第一偏移H型图，以对应于天线的第一传输频带。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区包括交错着的三个图，以形成天线的三个不同的频带。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区包括两槽型第二图，以对应天线的第二传输频带。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区包括段型第三图，以对应天线的第三传输频带。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的天线组，其特征在于，对应第二传输频带的第二图位于对应第一传输频带的第一偏移H型图和对应第三传输频带的第三段图之间。
17.根据权利要求16所述的天线组，其特征在于，辐射区有一未金属化区，以用于使第一、第二图之间的辐射去耦合。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的天线组，其特征在于，辐射区的尺寸为3.5厘米乘2.5厘米，并包括位于接地平面上方0.8厘米处的装置。
全文摘要
为实施一小型天线组，需在辐射区的上表面和邻近过渡区的一表面上，装配一楔形支架。过渡区为一三角形。三角形的顶部形成天线的一连接点。另外，楔形支架的细尖部分有一杆，所述杆可将其抬升到和天线组相连的电路平面上方。因此，过渡区逐渐延伸到所述平面之上，上辐射区大致平行于所述平面。可看出，这样做，能很容易地控制天线的阻抗，以使所述阻抗持续地保持恒定，改善其反射系数。
文档编号H01Q5/00GK1494749SQ02805933
公开日2004年5月5日 申请日期2002年4月16日 优先权日2001年4月23日
发明者阿卜杜勒卡利姆·贝勒胡罗, 阿卜杜勒卡利姆 贝勒胡罗 申请人:Fci公司