多频带天线组件的制作方法_4

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件,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。另外,它改进可能受块部件选择限制的天线功率储备(antenna power handling)〇
[0131] 图29、图30、图31和图32例示可以在图27所示的多频带天线组件400的后侧上 使用或设置的另选的PCB辐射器结构。可以通过将图29、图30、图31和图32进行比较,来 看出PCB辐射器结构中的差异。例如,天线组件400A(图30)不包括迹线443,其可能已经 不存在或以其它方式移除(例如,切断等)。天线组件400B (图31)不包括迹线443或445。 天线组件400B (图31)不包括迹线443、445或447。
[0132] 图29、图30、图31和图32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29所示的PCB辐射器结构的天线组件400 (具有三条迹线443、445 和447)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450MHz到大约512MHz 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33)。具有图30所示的PCB辐射器结构的天线组件400A(没有迹线443)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430MHz到大约490MHz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 35)。具有图31所示的PCB辐射器结构的天线组件400B(没有迹线443和445)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406MHz到大约440MHz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36)。 具有图32所示的PCB辐射器结构的天线组件400C(没有迹线443、445和447)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380MHz到大约410MHz的第一频率范围 (或低频带)和从大约1850MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)(见图37)。 因此,图29至图32总体上示出该天线设计的灵活性,以通过切断或以其他方式从图29所 示的原始迹线中清除迹线或迹线的多个部分来实现不同的频带。
[0133] 图33至图37提供针对具有图27至图32所示特征的天线组件的原型测量的分析 结果。图33至图37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。
[0134] 更具体地,图33是例示针对具有图27和图29所示特征的、具有2英尺乘2英尺平 方接地平面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33示出天线组件具有相对良好的VSWR,即,针对在从大约450MHz 到大约512MHz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。
[0135] 图34A、图34B和图34C例示在480MHz、1850MHz和2500MHz的频率下,在具有70 厘米直径的圆形接地平面上,针对具有图27和图29所示特征的原型天线组件测量的相应 辐射图案(方位平面,(p〇度平面和9 90度平面)。总体上,图34A、图34B和图34C示出在 480MHz、1850MHz和2500MHz频率下,天线组件具有良好的全向辐射图案。
[0136] 图35是例示针对具有图27和图30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36示出天线组件具 有相对良好的VSWR,即,针对在从大约430MHz到大约490MHz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。
[0137] 图36是例示针对具有图27和图31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36示出天线组件具 有相对良好的VSWR,即,针对在从大约406MHz到大约440MHz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。
[0138] 图37是例示针对具有图27和图32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37示出天线组件具 有相对良好的VSWR,即,针对在从大约380MHz到大约410MHz的第一频率范围(或低频带) 和从大约1850MHz到大约2700MHz的第二频率范围(或高频带)内的频率小于二。
[0139] 图38和图39例示实施本公开的一个或多个方面的多频带天线组件500的另一示 例性实施方式。在该示例性实施方式中,天线组件500被构造为,使用在其上构造有各种元 件(例如,导电迹线等)的PCB 504来提供至少双频带操作,使得多频带天线组件500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。在该示例性实施方式中, PCB 504被直接焊接到示例性NM0连接器结构或者底座圈568上,从而消除对接地引脚的需 要。底座圈568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568之外的不同的连 接器结构的天线组件500。
[0140] 在某些实施方式中,顶部加载导体或元件(例如,图16和图17所示的顶部加载导 体374等)可以通过将PCB 504的突出顶部插入到支撑顶部加载导体的支撑构件或盘378 的槽中,来安装到PCB 504的顶部。其它示例性实施方式可以被构造为用于没有任何顶部 加载导体的用途。在这样的其它实施方式中,PCB 504的顶部可以是平的,而没有向上突出 部分。
[0141] PCB 504是双面PCB,在其前侧或第一侧516 (图38和图40)和在其后侧或第二侧 520 (图39和图41)上具有元件。沿着或在PCB 504的前侧516上设置短路元件524、匹配 短柱元件536、和PCB接地532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 504的前侧516上还设置高频带辐射元件或臂540和第一垂直加载元件541。
[0142] 沿着或在PCB 504的后侧520上设置主辐射器臂或元件542、延伸臂549以及寄 生元件550。沿着或在PCB 504的后侧520上还设置馈电元件528和PCB接地532的一部 分。馈电元件528电连接(例如,图39中焊接等)到弹簧接触组件的触头或引脚(例如, 弹簧加载馈电引脚或伸缩探针等)。
[0143] PCB 504还包括从前侧516延伸到后侧520的镀通孔或过孔544。镀通孔或过孔 544可以用于电(例如,直接地或电镀地等)连接PCB 504的相反侧上的元件。例如,相应 PCB的前侧516和后侧520上的第一垂直加载元件541和主辐射器臂542可以通过镀通孔 或过孔544电连接。PCB的前侧516和后侧520上的接地532的一部分还可以通过镀通孔 或过孔544电连接。
[0144] 在操作中,主辐射器臂542可操作以覆盖从2. 3GHz到2. 7GHz的带宽。延伸臂549 联接到接地,并可操作用于增加天线组件500的带宽,以覆盖从4. 9GHz到5. 15GHz的带宽。 寄生元件550可操作用于进一步增加天线组件500的带宽,以覆盖从4. 9GHz到5. 9GHz的 带宽。因此,天线组件500可在如下频率进行操作并覆盖该频率:从2. 3GHz到2. 7GHz的第 一频率范围(或低频带)和从4. 9GHz到5. 9GHz的第二频率范围(或高频带)。
[0145] 图42至图44提供针对天线原型测量的分析结果。图42至图44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。
[0146] 更具体地,图42是例示在添加短延伸臂之前和之后,针对没有寄生元件550的天 线组件的原型测量的电压驻波比(VSWR)与频率(以吉赫(GHz)计)的关系的示例性线图。 如由表示添加短延伸臂之前的VSWR的线所示,主辐射器臂542可操作以覆盖从2. 3GHz到 2. 7GHz的带宽。两条线的比较显示将短延伸臂添加到主辐射器臂542创建了在4. 9GHz周 围的强谐振。
[0147] 图43是例示在延长延伸臂549之后并且然后在添加寄生元件550之后,针对天线 原型测量的电压驻波比(VSWR)与频率(以吉赫(GHz)计)的关系的示例性线图。如由图 43所示,延长延伸臂549以联接到接地而增加带宽,以覆盖从4. 9GHz到5. 15GHz的带宽。 并且,添加寄生元件550增加带宽,以覆盖从4. 9GHz到5. 9GHz的带宽。图44还示出该天 线组件500具有相对良好的VSWR,即,针对在从2. 3GHz到2. 7GHz的第一频率范围(或低频 带)和从4. 9GHz到5. 9GHz的第二频率范围(或高频带)内的频率小于二。
[0148] 图44A和图44B例示在2. 45GHz和5. 47GHz的频率下,针对图38和图39所示的 天线组件500的原型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44A和图44B示出在2. 45GHz和5. 47GHz的频率下,天线组件500具有良好的全向辐射 图案。
[0149] 在该示例性实施方式中,多频带天线组件500可以被构造用作低能见度双频带 (例如,从2. 3GHz到2. 7GHz的第一带宽,从4. 9GHz到5. 9GHz的第二带宽(图43)等)的 车辆天线,其可通过NM0连接器结构和天线支架安装到车辆(例如,汽车等)。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 500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直接焊接到底座圈568上的PCB 504 (图38和图39),从而消除对使 用接地引脚的需要。另外,该示例性实施方式中不使用匹配块部件。消除接地引脚和匹配 块部件减少部件数量,并且提供可制造性的便利。与具有块部件的某些现有天线组件相比, 该示例性实施方式包括还可以包括具有一致的RF性能、2. 4GHz频带的改进的辐射图案(图 44A)、以及用于低频带的更宽的带宽。
[0150] 本发明人已经认识到在相对大的接地平面上,单极天线设计可能具有有限的带有 NM0连接器结构的天线应用。例如,由于天线组件的结构差异,天线组件的构造可能需要 完全地更改,以便不同地实现天线组件,诸如具有一对同轴缆线,而没有直接N型连接器或 NM0连接器的猪尾式应用。另外,本发明人已经认识到具有猪尾式连接器的某些现有天线组 件针对低频带和高频带具有有限的带宽,并且尤其是天线的总长度不足以适配到小天线罩 中。在认识到上述之后,发明人开发并在本文中公开天线组件的示例性实施方式,其中,天 线和连接器结构的组合被转换或重新构造成低剖面二维平面结构,其包括连接器结构。有 利的是,低剖面设计和宽带允许在多输入多输出(MIM0)应用中天线组件的集成,其中,多 个天线(例如,两个或三个长期演进(LTE: long term evolution)天线等)位于单个天线 罩内。
[0151] 图45和图46例示实施本公开的一个或多个方面的多频带天线组件600的另一示 例性实施方式。在该示例性实施方式中,NM0连接器结构已被转换或转化成印刷二维平面结 构,其中,NM0连接器结构可以被替代,并通过印刷电路板604上的导电迹线来实现。有利 的是,天线组件600被构造成在具有各种类型的馈电技术的、广泛范围的天线应用中操作, 以满足各种应用。
[0152] 天线组件600被构造以使用在其上具有各种元件(例如,导电迹线等)的PCB 604 和顶部加载导体或元件674,来提供至少双频带操作。顶部加载导体674可以与上面描述的 顶部加载导体374类似或相同。其它示例性实施方式可以被构造用于没有任何顶部加载导 体的用途。
[0153] PCB 604是双面PCB,在其前侧或第一侧616(图45和图47)和后侧或第二侧 620 (图46和图48)上具有元件。沿着或在PCB 604的前侧616上设置短路元件624、馈电 元件628、和PCB接地632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 604的前侧616上还设置高频带辐射元件或臂640、第一垂直加载元件641以及接地元 件 650。
[0154] 沿着或在PCB 604的后侧620上设置第二垂直加载元件642和PCB接地632的一 部分。沿着或在PCB 304的后侧320上还设置延伸的短柱633和馈电区域635。两个短柱 或寄生元件633表示NM0支架的外壳。在该示例性实施方式中,天线的底部具有被构造以 总体表示作为两维平面结构的NM0支架结构的迹线。另外,在元件642的底部的匹配短柱 向下延伸,以具有对地的联接效应,并且具有高频带的宽带宽。
[0155] 在该示例性实施方式中,天线组件600不包括具有中心馈电引脚(例如,图1所示 的、具有引脚135的接触组件134等)的接触组件。相反,中心馈电引脚由馈电元件628替 换和表示(图45和图47),馈电元件628被构造成具有一延伸长度的50欧姆传输线,使得 它延伸到馈电区域635 (图48)。
[0156] 还是在该示例性实施方式中,天线组件600不包括NM0连接器结构或者短路引脚 (例如,图1所示的连接器168和电导体166等)。相反,短路引脚和NM0连接器结构被直 接转换成PCB 604上的印刷元件结构。例如,NM0连接器结构被表示为,通过延伸接地元件 632,以创建沿着PCB 604的相反侧边缘从接地元件632向上延伸的短柱633的二维平面结 构(图48)。在操作中,因为短柱作为在高频带的寄生谐振器并更改天线组件600的匹配, 所以短柱633增强高频带的带宽。馈电元件628和短路元件624之间的距离是多频带天线 组件600的匹配因素的一部分。
[0157] 如图46和图47所示,天线组件600以同轴缆线692的编织层(braid)被焊接693 至丨J PCB的后侧620上的接地部分632这样的方式来直接馈电(图46)。并且,同轴缆线692 的中心导体被焊接694到PCB的前侧616上的馈电元件628 (图45)。该独特的馈电技术加 速过程周期,并且促进制造
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