CN100359755C - 平面倒f形天线及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种平面倒F形天线及其制造方法，该天线包括：第一和第二绝缘基板、U形辐射部、接地部、将辐射部与接地部短接的短接部以及馈线。该天线的制造方法为利用多层印刷线路技术将U形辐射部分折入绝缘基板内以实现减小天线长度及面积的目的，另外将接地部连续弯折设在第一和第二绝缘基板的外表面，如此同样也实现了减小天线长度的目的。

Description

平面倒F形天线及其制造方法
【技术领域】
本发明是关于一种天线及其制造方法，尤其涉及一种用于无线通信终端设备中的平面倒F形天线及其制造方法。
【背景技术】
传统微带天线的共振频率是由其辐射片的大小所决定，其辐射波长大致两倍于所述辐射片的长度。然而当天线需要工作在较低频段，或需要支持两个频段相差较大的双频应用时，传统微带天线往往需要更大的辐射片或增设辅助元件，因而将失去其本身体积较小的优势。应对前述问题的途径有两种，其一，微带天线可采用堆叠式设计以进一步缩小天线的尺寸和实现双频或多频的应用。如美国专利第5,124,733号专利就揭示了一种可实现双频应用的堆叠式微带天线。该天线包括接地面、第一和第二辐射片、第一和第二短路片以及第一和第二绝缘层。第一绝缘层紧密贴设于第一辐射片及接地面之间，且第一短路片穿过第一绝缘层将第一辐射片短接至接地面。第二绝缘层紧密贴设于第一辐射片及第二辐射片之间，且第二短路片穿过第二绝缘层将第二辐射片短接至第一辐射片。但是该天线的制作方法过于复杂。
如前所述微带天线的辐射波长约为其辐射片两倍，而平面倒F形天线的辐射片仅为其辐射波长的四分的一。针对前述问题，第二种解决途径为采用与传统微带天线结构相近的平面倒F形天线。如公元2001年3月出版的IEEE-《Transactions On Antennas and Propagation》第三期第49卷第367页-377页的《Finite-Difference Time-Domain Analysis of a Stacked Dual-FrequencyMicrostrip Planar Inverted-F Antenna for Mobile Telephone Handsets》揭示了两种平面倒F形天线。该二天线均利用堆叠式设计达成双频的效果，并利用容性寄生单元调整天线阻抗。然而为调整天线阻抗与馈线之间的匹配而加入寄生单元必将使得天线制作复杂度上升，同时增加天线的制作成本。
【发明内容】
本发明主要目的是提供一种体积小的结构紧凑的平面倒F形天线及其制造方法。
本发明平面倒F形天线包括：第一和第二绝缘基板，上下堆叠设置成一整体；U形辐射部，其包括设在第一绝缘基板表面的第一辐射片；接地部，包括设在第一绝缘基板上表面的上接地片、设在第二绝缘基板下表面的下接地片以及设在第一和第二绝缘基板侧面用以将上下两个接地片电性连接的一个第二连接片；短接部，设在下接地片与U形辐射部之间用来将U形辐射部与接地部短接；；馈线，包括与U形辐射部电性连接的内导体以及与接地部电性连接的外导体；U形辐射部还包括设在第一和第二绝缘基板之间的第二辐射片以及设在第一绝缘基板内连接第一和第二辐射片的一个第一连接片。该天线的制造方法为根据预定的天线参数计算出天线辐射部的大致长度，然后将辐射部弯折设置为U形，利用多层印刷线路技术将U形辐射部分折入第一和第二绝缘基板之间，同时将接地部连续弯折印刷在第一和第二绝缘基板外表面。
利用多层印刷线路技术获得平面倒F形天线辐射部、接地部和短接片与现有技术相比，本发明利用多层印刷线路技术将辐射单元弯折设置使得其部分折入绝缘基板内以达成减小天线长度及面积的目的。接地单元的弯折设置同样可实现缩小天线尺寸的目的。
【附图说明】
图1是本发明平面倒F形天线的剖示图。
图2是本发明各印刷线路层的平面图。
图3是本发明的回波损耗测试图。
图4是本发明工作于2.45GHz频率时水平极化的电磁辐射场图。
图5是本发明工作于2.45GHz频率时垂直极化的电磁辐射场图。
【具体实施方式】
请参阅图1和图2所示，本发明的平面倒F形天线1用于无线电子设备(未图示)上。所述平面倒F形天线1包括多层绝缘基板(未标号)、U形辐射部(未标号)、接地部(未标号)、短接片5以及馈线6，多层绝缘基板包括第一和第二绝缘基板21、22，U形辐射部包括第一辐射片31、第二辐射片33以及第一连接片32，接地部包括上、下接地片43、41以及第二连接片42。
第一及第二绝缘基板21、22皆为长方体，大小相同，上下堆叠设置，两者之间以及两者上下表面皆为印刷线路层。第一绝缘基板21右侧设有贯穿第一绝缘基板21的第一通孔(未标号)，第二绝缘基板22左侧设有贯穿第二绝缘基板22且与第一通孔平行的第二通孔(未标号)。
第一、第二辐射片31、33、上接地片和下接地片43、41、第一和第二连接片32、42以及短接片5皆为印刷线路。第一辐射片31设于第一绝缘基板21上表面，第二辐射片33设于第一和第二绝缘基板21、22之间的印刷线路层，第一连接片32穿过第一通孔用以将第一及第二辐射片31、33的右端短接。第一连接片32以及第一和第二辐射片31、33可视为一U形辐射部。
下接地片41设于第二绝缘基板22下表面，并自第二绝缘基板2下表面左端延伸至右端，第二连接片42自下接地片41右端沿第一和第二绝缘基板21、22右侧面延伸至第一绝缘基板21上表面，上接地片43自第二连接片42上端沿第一绝缘基板21上表面向左延伸至第一辐射片31右端附近。
下接地片41和第二辐射片33之间设有短接片5，该短接片5穿过第二通孔将下接地片41和第二辐射片33短接。调整所述短接片5的位置可改变天线的频宽；改变第二辐射片33自由端至短接片5上端这一段印刷线路的距离可调整平面倒F形天线1的阻抗匹配。
馈线6是同轴线缆，平设于上接地片43上，包括外绝缘层(未标号)、金属编织层62、内绝缘层(未标号)和内导体61。金属编织层62与上接地片43电性连接，内导体61向左延伸以与第一辐射片31电性连接。
本发明的平面倒F形天线1采用多层印刷线路板技术制造：首先根据天线的工作频带、阻抗匹配需求以及绝缘基板的介电系数确定所述弯折辐射部的大致长度；根据实际需要，调试天线频宽和阻抗匹配以确定所述弯折辐射部之具体弯折形状；提供一个多层的绝缘基板，且该多层绝缘基板上下堆叠设置；根据前述弯折的形状在第一绝缘基板21内设置第一通孔，所述第一通孔的长度和位置是由前述天线参数所决定；根据前述弯折的形状，在所述多层印刷线路板上设置出对应的辐射部印刷线路路径，所述辐射部印刷线路路径包括设在多层绝缘基板上的第一辐射片印刷线路路径和第二辐射片印刷线路路径；在所述多层绝缘基板表面设置出对应的接地部印刷线路路径，所述接地部印刷线路路径包括设在所述第一绝缘基板21上表面的上接地片印刷线路路径、设在第二多层绝缘基板22下表面的下接地片印刷线路路径以及设在所述多层绝缘基板侧面用以将上下两个接地片电性连接的一个连接片印刷线路路径；在接地印刷线路路径与辐射部印刷线路路径之间设置一个第二通孔短接片印刷线路路径；利用多层印刷线路技术获得平面倒F形天线辐射部、接地部和短接片；依据阻抗匹配需求确定馈点，并提供电性连接于馈点的馈线。
图3是回波损耗测试图，依图示可知，2.4-2.5GHz频段天线的回波损耗均小于-10dB，符合一般应用的条件。
图4及图5分别为2.45GHz下测得的水平和垂直极化场图，依图示可知，该二辐射场图均无明显的辐射盲区，故而符合工业应用的标准。

Claims (6)

1.一种平面倒F形天线的制造方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
依所需操作频带和阻抗匹配确定天线辐射部的长度，并将所述天线辐射部连续弯折设置；
提供一个多层绝缘基板，且该多层绝缘基板上下堆叠设置；
根据前述弯折的形状在多层绝缘基板其中一层内设置第一通孔；
根据前述弯折的形状，在所述多层印刷线路板上设置出对应的辐射部印刷线路路径，所述辐射部印刷线路路径包括分别位于具有所述第一通孔的绝缘基板的上下表面的第一辐射片印刷线路路径和第二辐射片印刷线路路径，且所述第一辐射片印刷线路路径和所述第二辐射片印刷线路路径分别与第一通孔相连接；
在所述多层绝缘基板表面设置出对应的接地部印刷线路路径，所述接地部印刷线路路径包括设在所述多层绝缘基板上表面的上接地片印刷线路路径、设在所述多层绝缘基板下表面的下接地片印刷线路路径以及设在所述多层绝缘基板侧面用以将上下两个接地片电性连接的一个连接片印刷线路路径；
在接地印刷线路路径与辐射部印刷线路路径之间设置一个第二通孔；
利用多层印刷线路技术获得平面倒F形天线辐射部、接地部和短接片，所述短接片位于辐射部和接地部之间且两端分别与辐射部和接地部电性连接；依据阻抗匹配需求确定馈点，并提供电性连接于馈点的馈线。
2.如权利要求1所述的平面倒F形天线的制造方法，其特征在于：所述第二通孔贯穿多层绝缘基板的其中一层。
3.如权利要求2所述的平面倒F形天线的制造方法，其特征在于：所述短接片设在所述第二通孔内。
4.如权利要求1所述的平面倒F形天线的制造方法，其特征在于：所述辐射部的形状为U形。
5.一种平面倒F形天线，包括：
第一和第二绝缘基板，上下堆叠设置；
U形辐射部，其第一辐射片设在第一绝缘基板表面；
接地部，包括设在第一绝缘基板上表面的上接地片、设在第二绝缘基板下表面的下接地片以及设在第一和第二绝缘基板侧面用以将上下两个接地片电性连接的一个第二连接片；
短接片，设在下接地片与U形辐射部之间用来将U形辐射部与接地部短接；
馈线，包括与U形辐射部电性连接的内导体和与接地部电性连接的外导体；
其特征在于：所述U形辐射部还包括设在第一和第二绝缘基板之间的第二辐射片以及设在第一绝缘基板内连接第一和第二辐射片的一个第一连接片。
6.如权利要求5所述的平面倒F形天线，其特征在于：所述第二绝缘基板设有一贯穿其上下两表面的通孔，所述短接片即设在其中。
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