CN101084604A - 用于移动终端的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(uwb)天线 - Google Patents

用于移动终端的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(uwb)天线 Download PDF

Info

Publication number
CN101084604A
CN101084604A CNA2004800444543A CN200480044454A CN101084604A CN 101084604 A CN101084604 A CN 101084604A CN A2004800444543 A CNA2004800444543 A CN A2004800444543A CN 200480044454 A CN200480044454 A CN 200480044454A CN 101084604 A CN101084604 A CN 101084604A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rectangular aperture
dielectric substrate
antenna
feeder line
far
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800444543A
Other languages
English (en)
Inventor
赵安平
J·拉奥拉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Oyj
Original Assignee
Nokia Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Oyj filed Critical Nokia Oyj
Publication of CN101084604A publication Critical patent/CN101084604A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明利用缝隙天线来实现用于在移动终端中使用的UWB天线(7)和四分之一缝隙UWB天线。与较低谐振频率有关的缝隙(8)长度约为波长的一半(对于半波长缝隙天线)或者四分之一(对于四分之一波长缝隙天线)，而较高谐振频率与调谐短截线(4)的尺度有关。通过修改调谐短截线(14)的尺度，可以根据所需工作频率来实现天线的良好阻抗匹配。本发明可以用于移动终端以便在3.1GHz－4.9GHz的频率范围发送和接收信号。

Description

用于移动终端的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(UWB)天线
技术领域
本发明主要地涉及天线，并且具体地涉及用于在移动终端中使用的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(“UWB”)天线。
背景技术
无线多媒体系统正在变得日益普及。然而，为了提供更高数据速率的通信链路例如高效地传输视频信号而仍然需要改进。因此，更多的关注投向超宽带(“UWB”)通信系统的发展。UWB通信系统是有望在如下场合中起到作用的进程无线技术，在这些场合中“所有人和所有事物”都通过包括人到人、人到机、机到人和机到机的不同类型的通信链路来连接。可以预见客户电子和个人计算机不久将利用UWB技术来传输数据、视频和音频。此技术也将通过开发配备有UWB的移动设备来向移动电话业界提供明显的增值利益。
为了发送和接收UWB信号，需要有效的UWB天线。以前虽然已经提出不同类型的UWB天线(如例如3-D锥形天线和2-D平面式蝴蝶结天线)，但是这些天线由于这些提出的UWB天线的尺寸很大而不适合于移动天线。事实上，就UWB天线的成功设计而言，需要满足比如紧凑性、小轮廓和低成本这样的特殊要求。
为移动终端而提出的UWB天线设计在现有技术中的例子包括Y.J.Wang，C.K.Lee，P.S.Tian和S.W.Lee的″NovelMicrostrip-Monopole-Integrated Ultra-Wideband Antenna forMobile UWB Devices″，Radio and Wireless Conference Proceedings，2003年第87-90页。此设计利用微带单极集成式UWB天线。然而在这一设计中，UWB天线的物理尺度是40mm×40mm×15.5mm，这对于现代移动手机又过大。其它例子已经将印刷缝隙天线用于宽带操作[Jia-Yi Sze和Kin-Lu Wong，″Bandwidth Enhancement of aMicrostrip-Line-Fed Printed Wide-Slot Antenna，″IEEETransactions on Antennas and Propagations，2001年7月第49卷第7期第1020-1024页]和超宽带操作[X.Qing，M.Y.W.Chia，X.Wu，″Wide-Slot Antenna for UWB Applications，″IEEE 2003Antennas and Propagation Society International Symposium，第1卷第834-837页]。然而要注意，在用于宽带操作和超宽带操作的印刷缝隙天线的设计中所用印刷电路板(“PCB”)的尺寸与任何实际移动终端的尺寸无关，因此这些设计不能直接用于移动手机。此外，常规缝隙天线的尺寸是基于半波长设计。
发明内容
根据这些教导中的当前优选实施例来克服上述和其它问题以及实现其它优点。
本发明利用印刷电路板上集成的缝隙天线来实现用于移动终端的UWB天线。在移动终端的PCB上集成的缝隙天线可以用作UWB天线。
本发明的一个实施例利用缝隙天线来形成用于移动终端的UWB天线，包括半波长缝隙UWB天线和四分之一波长UWB天线。根据本发明的实施例可以用移动终端以便在例如3.0GHz到5.0GHz的频率范围发送和接收UWB信号。
本发明的第一可选实施例包括一种半波长缝隙天线，该天线包括：电介质衬底，具有第一侧和第二侧；导电层，定位于电介质衬底的第一侧上，其中在导电层中有暴露电介质衬底的第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中矩形缝隙至少具有第一侧和与第一侧相正交的第二侧；馈线，定位于电介质衬底的第二侧上，其中馈线的中心线与矩形缝隙的第一侧相平行地延伸，以及其中馈线具有近端和远端，馈线的远端恰延伸到与矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上的区域中，将矩形缝隙的第二侧平分；以及叉形调谐短截线，定位于与第一侧的矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上，叉形调谐短截线包括与矩形缝隙的第二侧相平行地从馈线的远端在任一方向横向延伸的第一支路，其中第一支路具有中间点和两个远端，第一支路的中间点与馈线的远端相对准，叉形调谐短截线还包括与矩形缝隙的第一侧相平行地从第一支路的远端横向延伸的第二支路；以及其中矩形缝隙的第一侧约为10mm，而矩形缝隙的第二侧约为28mm；第一支路具有约18mm的长度，以及其中半波长天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
在第一可选实施例的一个变形中，半波长天线包括半波长缝隙超宽带天线。
在第一可选实施例的另一变形中，半波长天线的馈线包括微带线。
在第一可选实施例的又一变形中，半波长天线的回程损耗在工作频率范围具有至少两个谐振频率。
在第一可选实施例的此外另一变形中，第一谐振频率是缝隙的第二侧的长度的函数，而第二谐振频率是半波长天线的叉形调谐短截线的第一支路的长度的函数。
在第一可选实施例的此外又一变形中，本发明包括天线组件，其中天线组件包括：半波长缝隙天线，包括：电介质衬底，具有第一侧和第二侧；导电层，定位于电介质衬底的第一侧上，其中在导电层中有暴露电介质衬底的第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中矩形缝隙至少具有第一侧和与第一侧相正交的第二侧；馈线，定位于电介质衬底的第二侧上，其中馈线的中心线与矩形缝隙的第一侧相平行地延伸，以及其中馈线具有近端和远端，馈线的远端恰延伸到与矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上的区域中，将矩形缝隙的第二侧平分；以及叉形调谐短截线，定位于与第一侧的矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上，叉形调谐短截线包括与矩形缝隙的第二侧相平行地从馈线的远端在任一方向横向延伸的第一支路，其中第一支路具有中间点和两个远端，第一支路的中间点与馈线的远端相对准，叉形调谐短截线还包括与矩形缝隙的第一侧相平行地从第一支路的远端横向延伸的第二支路；以及其中天线组件还包括：双频带平面式倒F-天线，定位于电介质衬底上。
通过利用移动终端的PCB上印刷的缝隙天线，可以设计适合于移动终端的缝隙UWB天线。此外，为了进一步减少印刷缝隙UWB天线的尺寸，利用了四分之一波长缝隙UWB天线。
通过使用四分之一波长印刷天线，在保持所需谐振性质和辐射性质的同时，与常规半波长缝隙天线相比可以实现至少80％的尺寸节省。此外，相当地减少在用于蜂窝系统(例如GSM、cdma2000、WCDMA)的移动终端使用的印刷缝隙超宽带天线与双频带平面式倒F-天线(PIFA)天线之间的交互。缝隙天线与PIFA天线之间的隔离低到足以使得可以在同一终端中使用两种天线。
因此，本发明的第二可选实施例包括一种四分之一波长缝隙天线，该天线包括：电介质衬底，具有第一侧、第二侧和至少一个边；导电层，定位于电介质衬底的第一侧上，其中在导电层中有暴露电介质衬底的第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中矩形缝隙的第一侧与电介质衬底的至少一个边相对准；馈线，定位于电介质衬底的第二侧上，其中馈线的中心线与矩形缝隙的第一侧相平行地延伸，以及其中馈线沿电介质衬底的至少一个边延伸，以及其中馈线具有近端和远端，馈线的远端恰延伸到与矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上的区域中；以及L形调谐短截线，定位于与第一侧的矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上，L形调谐短截线包括与矩形缝隙的第二侧相平行地远离电介质衬底的第一边从馈线的远端横向延伸的第一支路，其中第一支路具有近端和远端，L形调谐短截线还包括与矩形缝隙的第一侧相平行地从第一支路的远端横向延伸的第二支路。
在第二可选实施例的一个变形中，馈线包括微带线。
在第二可选实施例的另一变形中，天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
在第二可选实施例的又一变形中，四分之一波长天线的回程损耗在工作频率范围具有至少两个谐振频率。
在第二可选实施例的此外另一变形中，至少两个谐振频率包括：第一谐振频率，其中第一谐振频率是矩形缝隙的第二侧的长度的函数；以及第二谐振频率，其中第二谐振频率是L形调谐短截线的第一支路的长度的函数。
在第二可选实施例的此外又一变形中，本发明包括一种天线组件，其中天线组件包括：四分之一波长缝隙天线，包括：电介质衬底，具有第一侧、第二侧和至少两个边，其中两个边包括第一边和与第一边相正交的第二边；导电层，定位于电介质衬底的第一侧上，其中在导电层中有暴露电介质衬底的第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中矩形缝隙的第一侧与电介质衬底的第一边相对准；馈线，定位于电介质衬底的第二侧上，其中馈线的中心线与矩形缝隙的第一侧相平行地延伸，以及其中馈线沿电介质衬底的至少一个边延伸，以及其中馈线具有近端和远端，馈线的远端恰延伸到与矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上的区域中；以及L形调谐短截线，定位于与第一侧的矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上，L形调谐短截线包括与矩形缝隙的第二侧相平行地远离电介质衬底的第一边从馈线的远端横向延伸的第一支路，其中第一支路具有近端和远端，L形调谐短截线还包括与矩形缝隙的第一侧相平行地从第一支路的远端横向延伸的第二支路；以及双频带平面式倒F-天线，从电介质衬底的第二边向内地定位于电介质衬底上。
本发明的第三可选实施例包括一种具有天线组件的移动站，其中天线组件包括半波长缝隙天线，该天线包括：电介质衬底，具有第一侧和第二侧；导电层，定位于电介质衬底的第一侧上，其中在导电层中有暴露电介质衬底的第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中矩形缝隙至少具有第一侧和与第一侧相正交的第二侧；馈线，定位于电介质衬底的第二侧上，其中馈线的中心线与矩形缝隙的第一侧相平行地延伸，以及其中馈线具有近端和远端，馈线的远端恰延伸到与矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上的区域中，将矩形缝隙的第二侧平分；以及叉形调谐短截线，定位于与第一侧的矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上，叉形调谐短截线包括与矩形缝隙的第二侧相平行地从馈线的远端在任一方向横向延伸的第一支路，其中第一支路具有中间点和两个远端，第一支路的中间点与馈线的远端相对准，叉形调谐短截线还包括与矩形缝隙的第一侧相平行地从第一支路的远端横向延伸的第二支路；以及其中矩形缝隙的第一侧约为10mm，而矩形缝隙的第二侧约为28mm；第一支路具有约18mm的长度，以及其中半波长天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
在第三可选实施例的移动站的一个变形中，天线组件还包括双频带平面式倒F-天线。
本发明的第四可选实施例包括一种具有天线组件的移动站，该天线组件包括：四分之一波长缝隙天线，包括：电介质衬底，具有第一侧、第二侧和至少一个边；导电层，定位于电介质衬底的第一侧上，其中在导电层中有暴露电介质衬底的第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中矩形缝隙的第一侧与电介质衬底的至少一个边相对准；馈线，定位于电介质衬底的第二侧上，其中馈线的中心线与矩形缝隙的第一侧相平行地延伸，以及其中馈线沿电介质衬底的至少一个边延伸，以及其中馈线具有近端和远端，馈线的远端恰延伸到与矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上的区域中；以及L形调谐短截线，定位于与第一侧的矩形缝隙正相对的电介质衬底的第二侧上，L形调谐短截线包括与矩形缝隙的第二侧相平行地远离电介质衬底的第一边从馈线的远端横向延伸的第一支路，其中第一支路具有近端和远端，L形调谐短截线还包括与矩形缝隙的第一侧相平行地从第一支路的远端横向延伸的第二支路。
在第四可选实施例的移动站的一个变形中，四分之一波长缝隙天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
在第四可选实施例的移动站的另一变形中，天线组件还包括双频带平面式倒F-天线。
总而言之，根据本发明而实现的印刷UWB缝隙天线至少具有如下优点：它们薄至仅有PCB的厚度；它们抗碎；以及它们无需特殊的制作步骤并且因此制造起来便宜。
附图说明
在结合附图来阅读时的以下具体实施方式中，这些教导中的上述以及其它方面变得更为明显，在附图中：
图1A和1B描绘了根据本发明的第一可选实施例而实现的在移动终端的PCB上集成的半波长缝隙UWB天线的顶视图和侧视图；
图2是图1A和1B的半波长UWB缝隙天线的回程损耗的曲线图；
图3是根据本发明第二可选实施例的三个非限制性变形在移动终端的PCB上集成的四分之一波长缝隙UWB天线的顶视图；
图4是根据本发明第二可选实施例的三个非限制性变形在移动终端的PCB上集成的四分之一波长缝隙UWB天线的侧视图；
图5是示出了图3和图4的PCB上集成的四分之三波长缝隙UWB天线的回程损耗的曲线图；
图6A描绘了天线组件的顶视图，该天线组件包括双频带平面式倒F-天线(PIFA)天线和根据本发明第一可选实施例的变形而实现的半波长缝隙UWB天线，而图6B示出了双频带PIFA天线(S11)和半波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)；
图7A描绘了天线组件的顶视图，该天线组件包括双频带平面式倒F-天线(PIFA)天线和根据本发明第二可选实施例的变形而实现的四分之一波长缝隙UWB天线，而图7B示出了双频带PIFA天线(S11)和四分之一波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)；
图8A描绘了天线组件的顶视图，该天线组件包括双频带平面式倒F-天线(PIFA)天线和根据本发明第二可选实施例的变形而实现的四分之一波长缝隙UWB天线，而图8B示出了双频带PIFA天线(S11)和四分之一波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)；以及
图9描绘了天线组件的顶视图，该天线组件包括双频带平面式倒F-天线(PIFA)天线和根据本发明第二可选实施例的变形而实现的四分之一波长缝隙UWB天线，而图9B示出了双频带PIFA天线(S11)和四分之一波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)。
具体实施方式
在本发明的非限制性实施例中，在长度80mm、宽度40mm和厚度1mm的地平面上集成半波长和四分之一波长缝隙UWB天线，该尺寸是用于移动终端的典型PCB的尺寸。用于PCB的电介质材料是εr＝4.4的FR4，而金属的导电率是4.9×107。所有天线例子都是以IE3D(基于力矩方法的商用软件包)来仿真的。另外，UWB天线优选地在3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作，虽然这对于本发明优选实施例的实现没有限制。
图1A和1B描绘了根据本发明的第一可选实施例而实现的在PCB2上集成的半波长印刷缝隙UWB天线7的顶视图和侧视图。该半波长因子缝隙UWB天线构造如下。PCB 2部分地包括在半波长缝隙天线7的区域中的电介质材料3。导电层5定位于PCB 2的第一侧4上。矩形缝隙8位于PCB 2的第一侧4上。矩形缝隙8至少具有第一侧9和与缝隙8的第一侧9正交的第二侧10。馈线11印刷于PCB 2的第二侧6上。馈线11具有近端12和远端13。馈线11的远端13恰延伸到与缝隙8正相对的PCB 2的第二侧6上的区域中并且将缝隙8的第二侧10平分(bisect)。馈线11的中心线与矩形缝隙8的第一侧9基本上相平行地延伸。在PCB 2的第二侧6上也印刷有包括第一支路15和第二支路18的叉形调谐短截线14。叉形调谐短截线14的第一支路15具有与馈线11的近端13和远端17相对准的中间点16。第二支路18从第一支路15的远端17横向延伸。如上所言，PCB 2的尺度优选地是40mm×80mm×1mm，而缝隙8的尺寸优选地是28mm(1)×10mm(w)以实现在3.1GHz到4.8GHz这一范围内的工作频率。
在图2中示出了半波长缝隙天线7的回程损耗。从图2可以看出，天线7的回程损耗就2.9GHz与5.3GHz之间的频率而言是在10dB以下。缝隙天线7跨如此宽带的良好阻抗匹配是通过改变调谐短截线14的尺度来获得的。例如，在一个优选但并非限制性实施例中，短截线14的第二支路18的尺度近似地是2mm×5.5mm。从图2也可以看出，回程损耗的曲线在工作频率范围内具有两个谐振频率：一个是在约3.3GHz处而另一个是在约4.8GHz处。事实上，较低的谐振频率通过缝隙8的第二侧10的长度(28mm)来控制，而较高的谐振频率取决于叉形调谐短截线14的第一支路15的长度(18mm)。缝隙8的第二侧10的长度约为较低谐振频率的半波长，因此这一缝隙天线称之为半波长缝隙UWB天线。通过修改第一支路15和第二支路18的尺度，可以根据所需工作频率来实现天线的良好阻抗匹配。
在半波长缝隙天线7内的电场分量(Ey)有利地与缝隙的中心线(沿y轴)对称。Ey电场在缝隙18的中心线处具有它的最大值而在缝隙8的两端处具有它的最小值。因此，缝隙8的中心线是H-壁电路或者开路。半波长缝隙天线的这一有益性质如下所述对于设计四分之一波长缝隙UWB天线是重要的原理。
用于移动终端的四分之一波长印刷缝隙UWB天线
由于半波长缝隙天线的上述特殊性质，四分之一缝隙UWB天线可以通过使用缝隙的一半(其中缝隙置于PCB的一个边处)来设计。图3和图4描绘了位于PCB 20的第一边25的三个不同位置处的根据本发明的第二可选实施例而实现的四分之一波长缝隙UWB天线26。四分之一波长缝隙天线的构造如下。PCB 20部分地包括在四分之一波长缝隙天线26的区域中的电介质材料21。导电层23定位于PCB 20的第一侧22上。矩形缝隙27沿第一边25和在PCB 20的第一侧22上设置。矩形缝隙27至少具有与PCB 20的第一边25相对准的第一侧28和与缝隙27的第一侧28相正交的第二侧29。在PCB20的第二侧24上印刷有馈线30。馈线30具有近端31和远端32。馈线30的远端32恰延伸到与缝隙28正相对的PCB 20的第二侧24上的区域中。馈线30的中心线与矩形缝隙27的第一侧28基本上相平行地延伸。在PCB 20的第二侧24上也印刷有包括第一支路34和第二支路37的L形短截线33。L形短截线33的第一支路34具有近端35和远端36。第一支路34与矩形缝隙27的第二侧29相平行地从馈线30的远端32横向延伸。第二支路37从第一支路34的远端36横向延伸。在与馈线30的近端31相重合的馈点处馈送天线26。PCB 20的尺度优选地是40mm×80mm×1mm，而缝隙27和L形调谐短截线33的第一支路34的尺寸就情况1、2和3而言分别优选地是(a)12mm×4mm(缝隙27)、10.2mm×0.75mm(第一支路34)、(b)11.8mm×4mm、10.5mm×0.75mm和(c)12.75mm×4mm、10.2mm×0.75mm。L形调谐短截线33的第二支路37的尺度就情况1、2和3而言分别优选地是(a)1.5mm×1.5mm、(b)1.5mm×1.5mm和(c)1.5mm×1.75mm。
在图5中图示了位于PCB 20上的三个不同位置(情况1、情况2、情况3)处的四分之一波长缝隙UWB天线26的回程损耗。从图5可以看出，即使四分之一波长缝隙UWB天线的尺度从半波长缝隙UWB天线的原尺寸减少约80％，但是四分之一波长缝隙UWB天线的工作频率仍然在约3.1GHz到4.9GHz的范围中。这至少部分地归因于在四分之一波长缝隙UWB天线26的开放侧28处出现的较强电容效应。由于四分之一波长缝隙UWB天线的尺寸较小，四分之一波长缝隙UWB天线26因此对于移动终端而言优于半波长波长缝隙UWB天线7。半波长和四分之一波长印刷缝隙UWB天线和双频带PIFA天线的隔离
现在讨论半波长和四分之一波长缝隙UWB天线与常规双频带PIFA GSM天线(在0.9GHz和1.8GHz的频率工作)之间的隔离。具体而言，双频带PIFA天线位于PCB上方8mm处。
图6(a)图示了双频带PIFA天线40(构造于终端的顶部上)和半波长缝隙UWB天线45的位置，而在图6(b)中示出了双频带PIFA天线(S11)和半波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及隔离。从图6(b)可以看出，这两个天线之间的隔离大于20dB，这对于实际用途是充分的。
图7图示了双频带PIFA天线和第一四分之一波长缝隙UWB天线的隔离。在图7a中示出了双频带PIFA天线40和四分之一波长缝隙UWB天线50的位置，而在图7b中示出了双频带PIFA天线(S11)、四分之一波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)。
图8图示了双频带PIFA天线和第二四分之一波长缝隙UWB天线的隔离。在图8a中示出了双频带PIFA天线40和四分之一波长缝隙UWB天线50的位置，而在图8b中示出了双频带PIFA天线(S11)、四分之一波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)。
图9图示了双频带PIFA天线和第三四分之一波长缝隙UWB天线的隔离。在图9a中示出了双频带PIFA天线40和四分之一波长缝隙UWB天线50的位置，而在图9b中示出了双频带PIFA天线(S11)、四分之一波长缝隙UWB天线(S22)的回程损耗以及它们之间的隔离(S21)。
从这些图可以看出，用于各上述四分之一波长缝隙UWB天线例子的隔离也是充分的。此外，在上述三个四分之一波长缝隙UWB天线例子中，图7的第一四分之一波长缝隙UWB天线呈现最佳的隔离。这归因于在第一四分之一波长缝隙UWB天线例子中两个天线间隔以最大的距离并且因此出现最佳的隔离这一事实。
从上述分析可以明显地观察到，从紧凑性和小轮廓的观点来看，四分之一波长缝隙UWB天线适合于在移动终端和其它小外形规格的带内之设备中使用。
使用四分之一波长缝隙UWB天线相较于半波长缝隙UWB天线而言的优点在于尺寸减少，这使四分之一波长缝隙UWB天线更适合于移动终端。对于四分之一波长和半波长缝隙UWB天线以下做出结论：
尺寸：半波长缝隙UWB天线的尺寸是28mm×10mm，而四分之一波长缝隙UWB天线的(最大)尺寸是12.75mm×4mm。因此，与半波长缝隙UWB天线相比，如果使用四分之一波长缝隙UWB天线则可以实现约80％的尺寸减少；
辐射模式：PCB支配了移动终端应用中的辐射模式，因此半波长和四分之一波长缝隙UWB天线具有相似的辐射模式；
辐射效率：半波长缝隙UWB天线的最小(在较高频率出现)辐射频率约为75％，而对于四分之一波长缝隙UWB天线，它约为65％。辐射效率的减少归因于四分之一波长缝隙UWB天线的小尺度。
此外，当PIFA天线40和四分之一波长缝隙UWB天线50具有最大的间距时获得(双频带PIFA天线40与四分之一波长缝隙UWB天线50之间的)最佳的隔离性能。
以上描述已经通过示例性和非限制性例子提供了对发明人当前构思用于实现本发明的最佳方法和装置的既完全又具启发性的描述。然而，鉴于在结合附图和所附权利要求来阅读时的以上描述时，各种修改和适应对于相关领域技术人员可以变得明显。然而，对本发明的教导的所有这样的修改和相似的修改仍然落入本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种四分之一波长缝隙天线，包括：
电介质衬底，具有第一侧、第二侧和至少一个边；
导电层，定位于所述电介质衬底的所述第一侧上，其中在所述导电层中有暴露所述电介质衬底的所述第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中所述矩形缝隙的第一侧与所述电介质衬底的所述至少一个边相对准；
馈线，定位于所述电介质衬底的所述第二侧上，其中所述馈线的中心线与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地延伸，以及其中所述馈线沿所述电介质衬底的所述至少一个边延伸，以及其中所述馈线具有近端和远端，所述馈线的所述远端恰好延伸到与所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上的区域中；以及
L形调谐短截线，定位于与所述第一侧的所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上，所述L形调谐短截线包括与所述矩形缝隙的第二侧相平行地远离所述电介质衬底的所述第一边从所述馈线的所述远端横向延伸的第一支路，其中所述第一支路具有近端和远端，所述L形调谐短截线还包括与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地从所述第一支路的所述远端横向延伸的第二支路。
2.根据权利要求1所述的四分之一波长缝隙天线，其中所述馈线是微带线。
3.根据权利要求1所述的四分之一波长缝隙天线，其中所述天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
4.根据权利要求1所述的四分之一波长缝隙天线，其中所述四分之一波长天线的回程损耗在所述工作频率范围内具有至少两个谐振频率。
5.根据权利要求4所述的四分之一波长缝隙天线，其中所述至少两个谐振频率包括：第一谐振频率，其中所述第一谐振频率是所述矩形缝隙的所述第二侧的长度的函数；以及第二谐振频率，其中所述第二谐振频率是所述L形调谐短截线的所述第一支路的长度的函数。
6.一种用于在移动终端中使用的天线组件，包括：
四分之一波长缝隙天线，包括：
电介质衬底，具有第一侧、第二侧和至少两个边，其中所述两个边包括第一边和与所述第一边相正交的第二边；
导电层，定位于所述电介质衬底的所述第一侧上，其中在所述导电层中有暴露所述电介质衬底的所述第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中所述矩形缝隙的第一侧与所述电介质衬底的所述第一边相对准；
馈线，定位于所述电介质衬底的所述第二侧上，其中所述馈线的中心线与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地延伸，以及其中所述馈线沿所述电介质衬底的所述至少一个边延伸，以及其中所述馈线具有近端和远端，所述馈线的所述远端恰好延伸到与所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的第二侧上的区域中；以及
L形调谐短截线，定位于与所述第一侧的所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上，所述L形调谐短截线包括与所述矩形缝隙的第二侧相平行地远离所述电介质衬底的所述第一边从所述馈线的所述远端横向延伸的第一支路，其中所述第一支路具有近端和远端，所述L形调谐短截线还包括与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地从所述第一支路的所述远端横向延伸的第二支路；以及
双频带平面式倒F-天线，从所述电介质衬底的所述第二边向内地定位于所述电介质衬底上。
7.一种半波长缝隙天线，包括：
电介质衬底，具有第一侧和第二侧；
导电层，定位于所述电介质衬底的所述第一侧上，其中在所述导电层中有暴露所述电介质衬底的所述第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中所述矩形缝隙至少具有第一侧和与所述第一侧相正交的第二侧；
馈线，定位于所述电介质衬底的所述第二侧上，其中所述馈线的中心线与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地延伸，以及其中所述馈线具有近端和远端，所述馈线的所述远端恰好延伸到与所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上的区域中，将所述矩形缝隙的所述第二侧平分；以及
叉形调谐短截线，定位于与所述第一侧的所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上，所述叉形调谐短截线包括与所述矩形缝隙的所述第二侧相平行地从所述馈线的所述远端在任一方向横向延伸的第一支路，其中所述第一支路具有中间点和两个远端，所述第一支路的所述中间点与所述馈线的所述远端相对准，所述叉形调谐短截线还包括与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地从所述第一支路的所述远端横向延伸的第二支路；以及其中
所述矩形缝隙的所述第一侧约为10mm，而所述矩形缝隙的所述第二侧约为28mm；所述第一支路具有约18mm的长度，以及其中所述半波长天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
8.根据权利要求7所述的天线，其中所述半波长天线包括半波长缝隙超宽带天线。
9.根据权利要求7所述的天线，其中所述半波长天线的所述馈线包括微带线。
10.根据权利要求7所述的天线，其中所述半波长天线的回程损耗在所述工作频率范围具内有至少两个谐振频率。
11.根据权利要求10所述的天线，其中第一谐振频率是所述缝隙的所述第二侧的长度的函数，而第二谐振频率是所述半波长天线的所述叉形调谐短截线的所述第一支路的长度的函数。
12.一种用于在移动终端中使用的天线组件，包括：
半波长缝隙天线，包括：
电介质衬底，具有第一侧和第二侧；
导电层，定位于所述电介质衬底的所述第一侧上，其中在所述导电层中有暴露所述电介质衬底的所述第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中所述矩形缝隙至少具有第一侧和与所述第一侧相正交的第二侧；
馈线，定位于所述电介质衬底的所述第二侧上，其中所述馈线的中心线与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地延伸，以及其中所述馈线具有近端和远端，所述馈线的所述远端恰好延伸到与所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上的区域中，将所述矩形缝隙的所述第二侧平分；以及
叉形调谐短截线，定位于与所述第一侧的所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上，所述叉形调谐短截线包括与所述矩形缝隙的所述第二侧相平行地从所述馈线的所述远端在任一方向横向延伸的第一支路，其中所述第一支路具有中间点和两个远端，所述第一支路的所述中间点与所述馈线的所述远端相对准，所述叉形调谐短截线还包括与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地从所述第一支路的所述远端横向延伸的第二支路；以及其中所述天线组件还包括：
双频带平面式倒F-天线，定位于所述电介质衬底上。
13.一种具有天线组件的移动站，其中所述天线组件包括：四分之一波长缝隙天线，包括：
电介质衬底，具有第一侧、第二侧和至少一个边；
导电层，定位于所述电介质衬底的所述第一侧上，其中在所述导电层中有暴露所述电介质衬底的所述第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中所述矩形缝隙的第一侧与所述电介质衬底的所述一个边相对准；
馈线，定位于所述电介质衬底的所述第二侧上，其中所述馈线的中心线与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地延伸，以及其中所述馈线沿所述电介质衬底的所述至少一个边延伸，以及其中所述馈线具有近端和远端，所述馈线的所述远端恰好延伸到与所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上的区域中；以及
L形调谐短截线，定位于与所述第一侧的所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上，所述L形调谐短截线包括与所述矩形缝隙的第二侧相平行地远离所述电介质衬底的所述第一边从所述馈线的所述远端横向延伸的第一支路，其中所述第一支路具有近端和远端，所述L形调谐短截线还包括与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地从所述第一支路的所述远端横向延伸的第二支路。
14.根据权利要求13所述的移动站，其中所述四分之一波长缝隙天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
15.根据权利要求13所述的移动站，其中所述天线组件还包括双频带平面式倒F-天线。
16.一种具有天线组件的移动站，该天线组件包括：
半波长缝隙天线，包括：
电介质衬底，具有第一侧和第二侧；
导电层，定位于所述电介质衬底的所述第一侧上，其中在所述导电层中有暴露所述电介质衬底的所述第一侧的一部分的矩形缝隙，以及其中所述矩形缝隙至少具有第一侧和与所述第一侧相正交的第二侧；
馈线，定位于所述电介质衬底的所述第二侧上，其中所述馈线的中心线与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地延伸，以及其中所述馈线具有近端和远端，所述馈线的所述远端恰延伸到与所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上的区域中，将所述矩形缝隙的所述第二侧平分；以及
叉形调谐短截线，定位于与所述第一侧的所述矩形缝隙正相对的所述电介质衬底的所述第二侧上，所述叉形调谐短截线包括与所述矩形缝隙的所述第二侧相平行地从所述馈线的所述远端在任一方向横向延伸的第一支路，其中所述第一支路具有中间点和两个远端，所述第一支路的所述中间点与所述馈线的所述远端相对准，所述叉形调谐短截线还包括与所述矩形缝隙的所述第一侧相平行地从所述第一支路的所述远端横向延伸的第二支路；以及其中
所述矩形缝隙的所述第一侧约10mm，而所述矩形缝隙的所述第二侧约28mm；所述第一支路具有约18mm的长度，以及其中所述半波长天线在约3.1GHz到4.9GHz的频率范围工作。
17.根据权利要求16所述的移动站，其中所述天线组件还包括双频带平面式倒F-天线。
CNA2004800444543A 2004-10-13 2004-10-13 用于移动终端的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(uwb)天线 Pending CN101084604A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2004/003343 WO2006040609A1 (en) 2004-10-13 2004-10-13 Half-and quarter-wavelength printed slot ultra-wideband (uwb) antennas for mobile terminals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101084604A true CN101084604A (zh) 2007-12-05

Family

ID=36148080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800444543A Pending CN101084604A (zh) 2004-10-13 2004-10-13 用于移动终端的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(uwb)天线

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090002248A1 (zh)
EP (1) EP1803189A4 (zh)
CN (1) CN101084604A (zh)
WO (1) WO2006040609A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101740856A (zh) * 2008-11-06 2010-06-16 启碁科技股份有限公司 槽孔天线
CN106450671A (zh) * 2015-08-12 2017-02-22 青岛大学 一种宽频带缝隙型手机天线
WO2017113270A1 (zh) * 2015-12-31 2017-07-06 华为技术有限公司 天线装置和终端
CN107887690A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 仁宝电脑工业股份有限公司 天线结构
CN109546292A (zh) * 2018-11-12 2019-03-29 广州三星通信技术研究有限公司 移动通信终端的天线模块及移动通信终端
CN112673523A (zh) * 2018-09-13 2021-04-16 恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司 用于从至少部分金属性的外壳传送信号的装置

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007019033U1 (de) 2007-04-10 2010-04-22 Nokia Corp. Antennenanordnung und Gerät mit einer Antennenanordnung
TWI388086B (zh) * 2008-10-28 2013-03-01 Wistron Neweb Corp 槽孔天線
CN102025022B (zh) * 2009-09-11 2013-07-31 联想(北京)有限公司 一种移动电子设备
US8711044B2 (en) 2009-11-12 2014-04-29 Nokia Corporation Antenna arrangement and antenna housing
US8489162B1 (en) * 2010-08-17 2013-07-16 Amazon Technologies, Inc. Slot antenna within existing device component
CN102736686B (zh) * 2011-04-15 2015-06-03 联想(北京)有限公司 一种移动电子设备
TWI488356B (zh) * 2011-08-05 2015-06-11 Acer Inc 通訊電子裝置及其天線結構
EP2907078B1 (en) * 2012-10-11 2019-06-12 Tagsys Uhf rfid reader with improved antenna system
US10135125B2 (en) * 2012-12-05 2018-11-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Ultra-wideband (UWB) antenna
TWI531122B (zh) * 2013-04-24 2016-04-21 宏碁股份有限公司 通訊裝置
CN105872873B (zh) * 2016-04-14 2019-02-12 北京科睿科技有限公司 一种终端的耳机插座
US10109925B1 (en) * 2016-08-15 2018-10-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Dual feed slot antenna
CN109411882B (zh) * 2018-11-19 2024-03-12 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种用于5g金属边框手机终端的双频天线结构
US11239551B2 (en) * 2020-01-13 2022-02-01 Dell Products, Lp System and method for an antenna system co-located at a speaker grill
US10938113B1 (en) * 2020-01-29 2021-03-02 Dell Products, Lp System and method for a slot antenna element co-located at a speaker grill with parasitic aperture
TWI806241B (zh) * 2021-11-16 2023-06-21 和碩聯合科技股份有限公司 天線模組及電子裝置
US11777218B2 (en) * 2021-12-27 2023-10-03 Google Llc Antenna design with structurally integrated composite antenna components

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757344A (en) * 1971-09-03 1973-09-04 E Pereda Slot antenna having capacitive coupling means
US4197545A (en) * 1978-01-16 1980-04-08 Sanders Associates, Inc. Stripline slot antenna
US6043786A (en) * 1997-05-09 2000-03-28 Motorola, Inc. Multi-band slot antenna structure and method
KR100312364B1 (ko) * 1997-05-30 2001-12-28 가나이 쓰도무 동조형 슬롯안테나
US6130648A (en) * 1999-06-17 2000-10-10 Lucent Technologies Inc. Double slot array antenna
US6664932B2 (en) * 2000-01-12 2003-12-16 Emag Technologies, Inc. Multifunction antenna for wireless and telematic applications
US6539207B1 (en) * 2000-06-27 2003-03-25 Symbol Technologies, Inc. Component for a wireless communications equipment card
US6618020B2 (en) * 2001-12-18 2003-09-09 Nokia Corporation Monopole slot antenna

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101740856A (zh) * 2008-11-06 2010-06-16 启碁科技股份有限公司 槽孔天线
CN101740856B (zh) * 2008-11-06 2013-09-18 启碁科技股份有限公司 槽孔天线
CN106450671A (zh) * 2015-08-12 2017-02-22 青岛大学 一种宽频带缝隙型手机天线
CN106450671B (zh) * 2015-08-12 2019-06-18 青岛大学 一种宽频带缝隙型手机天线
WO2017113270A1 (zh) * 2015-12-31 2017-07-06 华为技术有限公司 天线装置和终端
US11264725B2 (en) 2015-12-31 2022-03-01 Huawei Technologies Co., Ltd. Antenna apparatus and terminal
CN107887690A (zh) * 2016-09-29 2018-04-06 仁宝电脑工业股份有限公司 天线结构
CN112673523A (zh) * 2018-09-13 2021-04-16 恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司 用于从至少部分金属性的外壳传送信号的装置
CN109546292A (zh) * 2018-11-12 2019-03-29 广州三星通信技术研究有限公司 移动通信终端的天线模块及移动通信终端

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006040609A1 (en) 2006-04-20
EP1803189A1 (en) 2007-07-04
US20090002248A1 (en) 2009-01-01
EP1803189A4 (en) 2009-03-18
WO2006040609A8 (en) 2007-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101084604A (zh) 用于移动终端的半波长和四分之一波长印刷缝隙超宽带(uwb)天线
KR100707242B1 (ko) 유전체 칩 안테나
FI114254B (fi) Tasoantennirakenne
US6268831B1 (en) Inverted-f antennas with multiple planar radiating elements and wireless communicators incorporating same
US8203489B2 (en) Dual-band antenna
US7081854B2 (en) Printed built-in antenna for use in a portable electronic communication apparatus
CN102394361B (zh) 一种超宽带天线及终端
CN102549839B (zh) 超宽带副天线和使用超宽带副天线的无线装置
US7800543B2 (en) Feed-point tuned wide band antenna
CN100369323C (zh) 超宽带梯形地板印刷单极天线
CN100428566C (zh) 小型超宽带渐变单极缝隙天线
EP2381529B1 (en) Communications structures including antennas with separate antenna branches coupled to feed and ground conductors
US20090051614A1 (en) Folded dipole antenna
KR20050042076A (ko) 소형, 저 프로파일, 단일 피드, 다중-대역, 인쇄형 안테나
CN1910787A (zh) 多频带天线系统
CN104393407A (zh) 基于超材料的小型化双频mimo天线
CN2770115Y (zh) 平面倒f型天线
US7742001B2 (en) Two-tier wide band antenna
US20020177416A1 (en) Radio communications device
CN114389020A (zh) 天线结构
CN101364664B (zh) 立体式多频天线
CN204333258U (zh) 一种基于超材料的小型化双频mimo天线
CN101505000A (zh) 多频带天线及使用其的无线通信终端
Kulkarni et al. Low-profile, multiband & wideband ‘c-shaped’monopole antenna for 5G and WLAN applications
US8416138B2 (en) Multiband antenna including antenna elements connected by a choking circuit

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20071205