多频带天线组件的制作方法_3

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另外, 沿着或在PCB 304的前侧316上还设置高频带辐射元件或臂340和第一垂直加载元件341。 沿着或在PCB 304的后侧320上设置第二垂直加载元件342、和PCB接地332的一部分。
[0100] PCB 304还包括从前侧316延伸到后侧320的镀通孔或过孔344。镀通孔或过孔 344可以用于电(例如,直接地或电镀地等)连接PCB 304的相反侧上的元件。例如,相应 PCB的前侧316和后侧320上的高频带辐射元件340和第二垂直加载元件342可以通过镀 通孔或过孔344电连接。相应PCB的前侧316和后侧320上的第一和第二垂直加载元件 341和342还可以通过镀通孔或过孔344电连接。
[0101] 在操作中,后侧垂直加载元件342加载并联接到前侧垂直加载元件342,其有助于 加宽天线组件300的带宽。如图16和图18所示,接地332的多个部分或接地片中的一个 延伸高于其他个。这允许寄生联接到后侧垂直元件342,用于高频带改进。
[0102] 天线组件300还包括顶部加载印刷盘加载导体378,该顶部加载印刷盘加载导体 378由支撑构件376支撑或联接到支撑构件376,继而,由支撑件374支撑或者联接到支撑 构件374。支撑构件376包括联接(例如,粘性附接等)到或沿着PCB 304的顶部边缘(例 如,向上突出部分374等)的盘。
[0103] 顶部加载导体374和支撑构件376可以由宽范围的材料制成。在示例性实施方式 中,虽然可以使用其它导电材料,但是顶部加载导体374包括金属。支撑构件376可以包 括一般圆的或圆形双面PCB,取决于天线罩形状因素,并且在其顶侧和底侧上具有导电元件 378。一个或多个镀通孔或过孔380在支撑构件376的顶侧和底侧之间延伸。镀通孔或过 孔380可以用于电(例如,直接地或电镀地等)连接支撑构件376的相反侧上的元件378。 另选的实施方式可以包括不同构造(例如,不同形状的,由其它导电材料制成等)的顶部加 载导体和/或支撑构件。
[0104] 本发明人已经观察到存在将限制带宽(尤其是对于高频带)的VSWR中的尖峰。因 此,本发明人已构造顶部加载导体374和支撑构件376 (例如,在顶侧和底侧上的元件378 和镀通孔或过孔380),以帮助减小高频带的VSWR的尖峰,并改进VSWR水平。顶部加载导 体374和支撑构件376 (例如,在顶侧和底侧上的元件378和镀通孔或过孔380)有助于加 宽低频带频率和高频带频率的带宽。
[0105] 在该示例性实施方式中,多频带天线组件300的设计通常基于如下的顶部盘加载 单极天线,该顶部盘加载单极天线具有短路迹线和具有在板上印刷的垂直加载件,而对任 何块部件(如含铅电容器、空气缠绕电感器,或弯曲金属带)没有需要或需求。馈电元件 328和短路元件324之间的距离是多频带天线组件300的匹配因素的一部分。垂直加载件 (例如,元件341和342)可以类似于匹配短柱(例如,匹配短柱136等)地操作或动作。垂 直加载件可以覆盖重叠沿着PCB 304的前侧的迹线的相对大的区域。
[0106] 与用于车辆应用,机器对机器设备、建筑物内应用等的某些现有多频带天线组件 相比,多频带天线组件300的该示例性实施方式可以提供一个或多个以下优点(但不必是 任一或全部)。例如,本示例性实施方式包括:具有联接效应的垂直加载件,以加宽带宽;和 具有带有短路路径的顶部加载盘的双面PCB,其有助于改进天线组件的VSWR和带宽。该示 例性实施方式中不使用匹配块部件,这可以允许更一致的射频(RF)性能,并允许改进的效 率。消除匹配块部件还可以通过消除对生产中手动调谐匹配块部件的需要来促进制造过 程,从而缩短循环时间。
[0107] 图19和图20例示另选的PCB辐射器结构,其可以与多频带天线组件300 -起使 用,替代图16所示的PCB辐射器结构。可以通过将图16、图19和图20进行比较,来看出 PCB辐射器结构中的差异。例如,图16和图19的比较显示天线组件300A(图19)包括高 频带福射元件340A中的槽382A,其短于天线组件300 (图16)中的高频带福射元件340中 的槽382。另外,槽382A被限定在高频带辐射元件340内,从而槽382A两端封闭。相比而 言,槽382延伸到高频带辐射元件340的边缘,并包括开口端。并且,天线组件300B (图20) 不包括在其高频带辐射元件340B中的任何槽。此外,短路元件324B (图20)比短路元件 324 (图16)和324A (图19)更广和更宽。
[0108] 图16、图19和图20所示的另选的PCB辐射器结构被调谐用于不同的工作频率范 围。例如,具有图16所示的PCB辐射器结构的天线组件300可在至少如下频率范围进行操 作并覆盖该频率范围:从大约746MHz到大约796MHz的第一频率范围(或低频带)和从大 约1710MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)(见图21)。具有图19所示的PCB 辐射器结构的天线组件300A可在至少如下频率范围进行操作并覆盖该频率范围:从大约 760MHz到大约870MHz的第一频率范围(或低频带)和从大约1710MHz到大约2700MHz的 第二频率范围(或高频带)(见图23)。具有图20所示的PCB辐射器结构的天线组件300B 可在至少如下频率范围进行操作并覆盖该频率范围:从大约806MHz到大约960MHz的第一 频率范围(或低频带)和从大约1710MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)(见 图 23)。
[0109] 图21至图26提供针对具有图16至图20所示特征的天线组件的原型测量的分析 结果。图21至图26所示的这些分析结果被提供仅用于说明的目的,而不是用于限制的目 的。
[0110] 更具体地,图21是例示针对图16和图17所示的天线组件300的原型测量的电压 驻波比(VSWR)与频率(以兆赫(MHz)计)的关系的示例性线图。总体上,图21示出该天 线组件300具有相对良好的VSWR,即,针对在从大约746MHz到大约796MHz的第一频率范围 (或低频带)和从大约1710MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)内的频率小 于二。
[0111] 图22A和图22B例示在776MHz和2170MHz的频率下,针对天线组件300的原型测 量的相应辐射图案(方位平面,(po度平面和(p 90度平面)。总体上,图22A和图22B示出在 776MHz和2170MHz的频率下,天线组件300具有良好的全向辐射图案。
[0112] 图23是例示针对具有图18和图19所示特征的原型天线组件测量的电压驻波比 (VSWR)与频率(以兆赫(MHz)计)的关系的示例性线图。总体上,图23示出天线组件具 有相对良好的VSWR,即,针对在从大约760MHz到大约870MHz的第一频率范围(或低频带) 和从大约1710MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)内的频率小于二。
[0113] 图24A和图24B例示在820MHz和2170MHz的频率下,针对具有图18和图19所示 特征的原型天线组件测量的相应辐射图案(方位平面,9 〇度平面和(P90度平面)。总体上, 图24A和图24B示出在820MHz和2170MHz的频率下,天线组件具有良好的全向辐射图案。
[0114] 图25是例示针对具有图18和图20所示特征的原型天线组件测量的电压驻波比 (VSWR)与频率(以兆赫(MHz)计)的关系的示例性线图。总体上,图25示出天线组件具 有相对良好的VSWR,即,针对在从大约806MHz到大约960MHz的第一频率范围(或低频带) 和从大约1710MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)内的频率小于二。
[0115] 图26A和图26B例示在880MHz和2170MHz的频率下,针对具有图18和图20所示 特征的天线组件测量的相应辐射图案(方位平面,9 〇度平面和9 90度平面)。总体上,图 26A和图26B示出在820MHz和2170MHz的频率下,天线组件具有良好的全向辐射图案。
[0116] 图27例示实施本公开的一个或多个方面的多频带天线组件400的另一示例性实 施方式。在该示例性实施方式中,天线组件400被构造为,使用PCB 404和在天线罩412内 组装时电连接金属柱488的顶部加载部分486 (广义地说,顶部加载导体)的弹簧指状物 484 (广义地说,接触元件),来提供至少双频带操作。
[0117] 图27还例示安装到示例性NM0连接器结构468的PCB 404,示例性NM0连接器结 构468可以以与用于天线组件100的上面描述相类似的方式联接到天线支架。另选的实施 方式还可以包括使用或者安装到除了所示的NM0连接器结构468之外的不同的连接器结构 的天线组件400。
[0118] PCB 404包括各种元件(例如,导电迹线等),其被构造使得多频带天线组件400 可以在多个频率范围和频带内进行操作并覆盖该多频率范围和频带。天线的工作频率范围 和频带将取决于其PCB辐射器的结构,该PCB辐射器的结构可以包括图29、图30、图31和 图32所示的、被调谐用于不同的工作频率范围的另选的PCB辐射器结构中的一个。
[0119] 继续参照图27, PCB 404是双面PCB,在其前侧或第一侧416 (图27)和后侧或第 二侧420 (图29)上具有元件。沿着或在PCB 404的前侧416上设置短路元件424、馈电元 件或馈电点428、和PCB接地432的一部分(例如,一个或多个接地片或抽头等)。另外,沿 着或在PCB 404的前侧416上还设置高频带福射元件或臂440以及元件441 (例如,福射迹 线)。辐射迹线元件441电连接(例如,直接地或电镀地,焊接等)到弹簧指状物484。
[0120] 如图29所示,沿着或在PCB 404的后侧420上设置元件442 (例如,辐射迹线等)、 和PCB接地432的一部分。沿着或在PCB 404的后侧420上还设置第一、第二和第三元件 443、445、447 (例如,导电迹线等)。
[0121] 在该示例性实施方式中,元件441和442是向天线提供电长度的辐射迹线。由于 超高频范围的低轮廓特性(profile characteristic),所以天线的电长度可能不能提供足 够低的轮廓(profile)。所添加的元件441和442以及元件484和486提供附加电长度,其 对提高天线的带宽起到重要作用。
[0122] PCB 404还包括从前侧416延伸到后侧420的镀通孔或过孔444。镀通孔或过孔 444可以用于电(例如,直接地或电镀地等)连接PCB 404的相反侧上的元件。例如,镀通 孔或过孔444用于电连接如图27和图29所示的PCB的前侧416和后侧420上的迹线。
[0123] 图28例示了示例性方式,通过该示例性方式弹簧指状物484将天线PCB 404与金 属柱488的顶部加载部分486电连接。该电连接有助于加宽天线组件400的带宽。
[0124] 弹簧指状物484可以被限定或包括焊接到PCB 404的开槽屏蔽条或指状垫圈的一 部分。指状垫圈可以包括:限定相邻对槽之间的弹簧指状物484的槽的阵列。弹簧指状物 484可以被构造成弹性柔性的,以便在顶部加载导电部分486和PCB 404之间压缩地夹持 时,弹簧指状物484能够朝PCB 404向下弯曲或压缩。进而,这有助于通过弹簧指状物484 来建立并保持顶部加载导电部分486和PCB 404之间良好的电连接。
[0125] 在该示例性实施方式中,弹簧指状物484由莱尔德科技公司(Laird Technologies, Inc)提供,或作为莱尔德科技公司的指状簧片(fingerstock)垫圈的一部 分。在该示例性实施方式中,在由金属柱488的顶部加载部分486进一步加载之前,弹簧指 状物484提供电接触,其足够宽以具有对天线的良好加载。除了指状簧片垫圈的弹簧指状 物之外,另选的实施方式还可以包括用于提供电接触的其它装置。例如,另一示例性实施方 式可以包括多个伸缩探针,以建立并保持顶部加载导电部分486和PCB 404之间的良好的 电连接。在另一示例性实施方式中,例如,如果顶部加载柱486不与天线罩490 -起模制, 则PCB 404和顶部加载导电部分486可以用焊料直接焊接在一起,在其间建立电接触。
[0126] 广泛范围的导电材料,优选的是弹性柔性的,可用于弹簧指状物484,诸如金属片、 铍铜合金(例如,铍铜合金25等)、不锈钢、磷青铜、铜包钢、黄铜、蒙乃尔合金、铝、钢、镍银 以及其他铍铜合金等。此外,材料能够是另选地预镀或后镀的,用于与其所打算要安装到的 表面电流兼容(galvanic compatibility)。
[0127] 在该示例性实施方式中,顶部加载导体包括在塑料柱412的顶部处的顶部电加载 部分486 (例如,较厚的金属部分等)。金属柱外壳488被构造为,使得在附接到NM0支架 时,它提供天线延伸和接地平面之间的接地接触
[0128] 天线罩412可以包括合适的介电材料(例如,塑料、聚四氟乙烯 (PTFE:polytetrafluoroethylene)等)。在该示例性实施方式中,包括介电材料490的天线 罩412包覆模制在金属柱外壳488上。因此,天线罩412包括:介电材料490、金属柱488、以 及在该所示的示例中的顶部加载金属柱486。但是另选的实施方式可以包括不同构造(诸 如具有不同形状、以不同尺寸和/或由其它材料和/或工艺制成)的天线罩和/或顶部加 载导体。
[0129] 在该示例性实施方式中,馈电元件428和短路元件424之间的距离是多频带天线 组件400的匹配因素的一部分。这有助于整体改进VSWR水平。
[0130] 与用于车辆应用、机器对机器设备、建筑物内应用等的某些现有多频带天线组件 相比,多频带天线组件400的该示例性实施方式可以提供一个或多个以下优点(但不必是 任一或全部)。例如,该示例性实施方式包括顶部加载导体(例如,顶部加载金属柱等), 以加宽带宽。该示例性实施方式还包括弹性柔性接触元件(例如,指状垫圈的弹簧指状 物或屏蔽条等),用于顶部加载导体和PCB之间的联接。该示例性实施方式还包括通过在 PCB上简单调谐(例如,清除迹线等)而具有多个频带选择的单个PCB。天线组件提供短 路到接地(例如,通过短路元件424等)的直流电(DC: direct current),这提供静电放电 (ESD:electrostatic discharge)保护。天线组件可以提供蜂窝频带的附加频带。该示例 性实施方式中不使用匹配块部
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