专利名称：盘式单极天线结构的制作方法
现有技术对于例如用于从车辆向外进行移动通信的手机的运行，为了改善通信的质量越来越多地将天线构造在车辆外。因此一般由导电材料制成的车辆外壳的屏蔽作用按照安装位置变成可忽略。
由于在不同的频带、例如在欧洲用于GSM的890-960MHz和1710-1880MHz和将来用于UMTS的1920-2170MHz上存在多个移动无线电供应商，因此需要覆盖这些频率范围的多频带天线。按照地区、例如欧洲和美洲，这些频带互相轻微错开，使得对于例如欧洲来说优化的天线不自动适用于在美洲的运行。
基于单极式天线结构的多频带车顶天线常常得到采用。单极式天线具有圆形辐射特性和恒定极化情况的优点。对于车顶天线来说，力求尽可能低的结构高度。由于安全技术原因，在与行人和两轮车驾驶员发生车祸时提高的损坏危险目前在天线的车顶安装的情况下还要求4cm的结构高度。除此之外需要附加的措施，以便在车祸情况下使损坏风险最小化。这导致天线的更复杂和更昂贵的构造。此外，具有小的结构高度的天线可以更好地被集成到一般的车辆外观中，这常常是汽车制造商侧的决定性的准则。
天线的结构高度由最低的要接收的频率决定。在用于欧洲的移动无线电天线的情况下该频率是890MHz。对于经典的λ/4单极，由此得出大约8cm的结构高度(
图1)。
然而可以通过单极的弯曲(Meandrierung)或折叠来降低结构高度(图2和图3)。不过结构高度的降低有损于能达到的带宽。因此利用弯曲的或折叠的天线常常可以正好覆盖某一地区、例如欧洲或美洲的这样一个通信频带。于是必须为相应的另一个地区研发和提供特有的天线。
除了具有低的结构高度的天线之外，汽车工业强烈地要求可以独立于地区而采用这些天线。
从现有技术中公开了盘式单极天线，这些盘式单极天线从下限频率起直至几个GHz匹配地辐射(图4至6)。对于相同的下限频率来说，这种天线的结构高度大致相当于λ/4单极的结构高度。在800MHz的情况下该结构高度大约为8cm。
为了在盘式单极的情况下产生附加的谐振，提出了耦合元件。然而，这些耦合元件仅产生相对窄带的谐振，这些相对窄带的谐振不能例如覆盖欧洲和美洲的在900MHz处的整个移动无线电下频带。
附图借助附图来更详细地阐述本发明的实施例。
图7示出一种具有电流耦合的U形导体的盘式单极天线，图8示出具有电流耦合的、通过盘式单极的缺口向内折叠的导体的盘式单极天线，图9示出具有通过图7和8的组合所产生的附加谐振的盘式单极天线，图10示出附加谐振通过用于将附加导体耦合到盘式单极上的可选的电阻的优化，图11示出利用两侧金属化的印制电路板的盘式单极天线的实现例子，图12示出同样在两侧金属化的印制电路板上的具有其它附加谐振的盘式单极天线。
本发明的优点利用权利要求1的措施，即利用第一盘式、尤其是半圆形区域和背离该半圆形区域并形成天线结构中的缺口(5)的第二框式区域，可以构造一种天线，该天线从下限频率起很宽带地匹配地发射或接收，并且具有一个或可选地其它的更窄带的频带，这些频带优选地位于很宽带的频率范围之下，并且能够覆盖整个移动无线电下频带。
本发明提供一种尺寸减小的天线，用于当前的和未来的系统的不依赖于地区的移动通信。
在从属权利要求中说明了有利的扩展方案。
除了附加地可使用的至少一个较窄带的、但是仍然相对宽带的频带之外，还可以实现结构高度的降低。尤其是在本发明中构成比在电感耦合导体棒的情况下更宽带的附加的频带。
尤其是通过权利要求7的措施，可以提供附加的频带，或者可以通过与第一频带的组合生成共同的更宽带的频带。通过本发明于是也可以例如实现用于AMPS(美洲)和GSM(欧洲)的通信下频带的不依赖于地区的覆盖。
实施例的说明图7示出盘式单极结构2形式的不仅适用于发射操作也适用于接收操作的本发明天线的基本原理。该天线在其下部区域/下半部中具有半圆形曲线，并且拥有框式区域，该框式区域具有优选地为矩形的缺口5，该缺口5背离半圆形区域，即位于相对的端部上。优选地通过缺口5在左边缘上和在右边缘上形成两个相同形状和相同宽度的导体条。通过盘式单极的高度来确定用于更高频率的很宽带的频率范围的下限频率。由盘式单极结构2的下边缘的形状和其到导电基板(GND平面)的距离决定天线的阻抗特性。天线中的缺口5不仅对宽带频率范围的下限频率而且对更高频率的其它频率响应都具有影响。棒3形式的附加的折叠的第一导体相对于盘式单极的上边缘横向地优选地在整个宽度上在一定的距离内延伸，该导体优选地在其两个端部之一处与挖空的盘式单极2的侧面的导体条电流连接或可选地通过例如电阻6的阻抗与挖空的盘式单极2的侧面的导体条相连接。棒3和盘式单极之间的缝隙4形式的分离点保留在另一端部处。围绕着由棒3和盘式单极中的缺口5的边缘形成的区域，在一定的频率范围内生成导致天线的附加频带的环形电流。该频带优选地位于由盘式单极所覆盖的频率范围的下限频率之下。主要通过缝隙4的位置和实施方案一起控制该环形电流的构成。代替纯电流耦合，附加的棒3通过可选的电阻6的耦合可以有利地影响天线在附加频带中的阻抗特性。可选的电阻6的位置可以不同于这里所示的位置。可以优选地通过缺口5的深度来控制附加频带的位置。可选地，可以优选地向上U形3a地构成附加的第一棒(图7，图9和图10)。在此，附加频带变为更宽带的，但是也导致更高的结构形式。
在根据图7的实施例中缝隙4被设置在框底部(Rahmengrund)上、也即在到结构2的盘式区域的过渡处，而在根据图8的实施例中该缝隙位于框上边缘上并且因此也位于盘式单极的上边缘上。在根据图9的实施例中缝隙4被设置在侧导体之一的中心处。
可选地可以在由缺口5和第一导体棒3所形成的区域中将另一个附加的导体棒7引入具有缺口5的本发明天线中(图12)。该另一个附加的棒7优选地通过电感8耦合在盘式单极2的两个由缺口5形成的条之一上，并且形成另一个附加频带或者与第一附加频带一起形成共同的更宽带的附加频带。通常可以通过耦合的电感8、第二棒7的长度和位置来调节第二附加频带的位置。用于优化天线在受另一个棒7影响的频带中的阻抗特性的另一种可能性在于将可选的有功分量/电阻与用于耦合另一个棒7的电感8并联。
当然可以将其它的附加的棒7优选地通过电感耦合在盘式单极2的两个由缺口5所形成的条之一上。由此可以优选地有利地影响附加频带的带宽。
为了成本低的构造，优选地将天线实现在优选地由在两侧与天线的结构金属化的介电载体制成的印制电路板上。与将介电载体留在天线的金属结构之外一样可以实现其它的目前通用的多层结构。
图11和12示出这种具有两侧金属化的印制电路板12的实现。通过通孔(Via)50来实现尤其是在单侧馈电时必要的通孔敷镀(Durchkontaktierung)。
为了较好地集成到包围天线的设计中，缺口5可以具有不同于矩形的形状。导体棒3的宽度优选地相对于图8的具有矩形缺口的实施方案而保持不变。
因此可以例如像图13所展示的那样获得流线形设计。通过电感8与可选的电阻耦合的其它的棒7于是可以优选地被布置在斜的边缘3a上。
当然还可以在缺口5中安置其它的棒，以便覆盖其它的频带。
权利要求
1.具有第一盘式、尤其是半圆形区域和第二框式区域的盘式单极天线结构，该第二框式区域背离所述半圆形区域并且形成所述天线结构中的缺口(5)。
2.按照权利要求1的天线结构，其特征在于，所述框式区域由尤其是具有分离点(4)的至少一个折叠的导体结构(3)组成。
3.按照权利要求1或2的天线结构，其特征在于，所述框式区域电流耦合到所述盘式单极天线结构上或通过阻抗(6)耦合到所述盘式单极天线结构上。
4.按照权利要求1至3之一的天线结构，其特征在于，利用两个侧导体和上方的导体矩形地构成所述框式区域，其中这三个导体在位于所述半圆形区域对面的一侧形成所述天线结构的边缘。
5.按照权利要求4的天线结构，其特征在于，U形地(3a)构成中间的导体，其中该中间的导体的腿中的至少一个过渡到所述两个侧导体之一中或者在所述分离点(4)处或在阻抗(6)的耦合点处终止。
6.按照权利要求1至5之一的天线结构，其特征在于，至少一个导体(7)从所述框式区域出发伸入到所述缺口(5)中。
7.按照权利要求6的天线结构，其特征在于，伸入到所述框式区域中的至少一个导体(7)通过耦合(8)与所述框式区域的导体之一相连接。
8.按照权利要求7的天线结构，其特征在于，主要通过必要时与电阻并联的电感来构成所述耦合。
9.按照权利要求1至8之一的天线结构，其特征在于，条状或棒状地构成所述框式区域的导体结构(3，3a)。
10.按照权利要求1至9之一的天线结构，其特征在于，由所述导体结构(3，3a)形成的框式区域偏离矩形形状。
11.按照权利要求1至10之一的天线结构，其特征在于，所述天线结构被实现在印制电路板上，该印制电路板优选地由在两侧与天线结构金属化的介电载体制成。
12.按照权利要求1至11之一的天线结构，其特征在于，如此来确定所述天线结构，使得该天线结构从下限频率起具有宽带的发射特性以及优选地在该极限频率之下具有至少一个其它的窄带的发射范围。
全文摘要
在盘式单极天线结构中设置有半圆形区域和位于对面的第二框式区域，该第二框式区域背离该半圆形区域并且形成该天线结构中的缺口(5)。
文档编号H01Q5/00GK101076922SQ200580042590
公开日2007年11月21日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年12月13日
发明者T·汉森 申请人:罗伯特·博世有限公司