CN101459277A

CN101459277A - 一种晶片型超宽频天线

Info

Publication number: CN101459277A
Application number: CNA2007101720989A
Authority: CN
Inventors: 李德威
Original assignee: RAINSUN (YANGZHOU) MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: RAINSUN (YANGZHOU) MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-06-17

Abstract

本发明公开了用于消费性电子产品的一种晶片型超宽频天线，该天线本体以铁氧磁体及玻璃粉材料为主，加上平板状多层式金属电路所组成。此天线具有体积小、适用多频带及稳定性佳等优点。本天线可用于移动通信系统、无线网络、超宽频网络、802.11a及UWB高频段等频带的通信用。

Description

一种晶片型超宽频天线

技术领域

本发明涉及通信系统使用的一种晶片型超宽频天线，该天线可应用于移动通信系统、无线网络、超宽频网络、802.11a及UWB高频段及更高的频带中。

背景技术

近年来，随着各种消费性电子产品的开发，对于无线通信元件的需求发展迅速并呈现出多样化的趋势。这些电子产品包括手机、PDA、蓝牙耳机、车用电视及导航系统、无线鼠标、无线键盘、无线网络卡等，各种消费性电子产品使用的通信频率大多不同，故适用于不同频带或系统的天线也被陆续开发出来。目前主要的产品包括：1.移动通信系统，主要应用频率范围为824—1990MHz。2.无线网络，主要应用频率范围为2.4G±100MHz。3.超宽频网络，主要应用频率范围为3GHz—4.2GHz。4.802.11a，主要应用频率范围为5.2GHz—5.8GHz。5.UWB高频段，主要应用频率范围为6GHz-8GHz。目前已开发的天线产品大都只适用于某频带，而无法涵盖所有频带，且目前已开发的天线产品主要适用于3.0GHz以下，如美国专利US7176838、US20070069954；某些天线产品只适用于单一频带，如美国专利US7119747。而使用于消费性电子产品中天线的尺寸也很重要，目前大部分高频天线均有尺寸过大整合不易等缺点。目前众多的无线产品，如使用频率不同，就需要使用各种不同的天线，并且，如果某电子产品需涵盖多种通信系统，就需要内建多种天线，因此造成组件困难度及制造成本的增加。

其次，利用介电材料制作成的电容结构，早已被广泛运用在各类型的产业上，凡是与半导体相关的运算处理元件、记忆相关元件、或是高频通信元件，都需要大量的电容结构。而在高频元件部分，依赖电磁波的传播来做信号的传输，其传播特性深受媒介物质的材料特性或传播结构影响。因此，有大量的研究集中在探讨及开发适当的材料上。目前应用于微波通信中而广泛被研究的介电材料，包括了钛酸锶(SrTiO₃)、钛酸钡(BaTiO₃)、钛酸锶钡(BaSrTiO₃)及锆钛酸铅(PbZrTiO₃)等等。钛酸锶钡虽然在美国专利US5,427,998中已被应用在微波元件上，但是介电损耗及其它性质仍有改善空间；而美国专利US5,427,988提出同时混合钛酸锶钡及氧化镁(MgO)可具有低的介电损耗以及高的调变性质，但介电常数不高。综观而言，此类介电性质的改善，通常都会伴随着另一性质的劣化，因此如何降低材料的介电损耗、稳定并提高材料的调变性，是当前研究开发所需克服的一大难题。

近年来由于无线传输功能大量应用在各种消费性电子产品上，市场需求不断扩大，在各种电子产品尺寸缩小、价格普及化及组件集成度提高的要求下，为适应消费性电子产品这一发展趋势，急需研发一种尺寸体积小、适用于多频带及稳定性高的通信天线，以满足目前消费性电子产品无线传输的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种尺寸体积小、适用于多频带及稳定性高的晶片型超宽频天线。

本发明所采用的技术方案是：一种晶片型超宽频天线，天线本体以铁氧磁体及玻璃粉材料为主，加上平板状多层式金属电路所组成。

上述的一种晶片型超宽频天线，其中，平板状多层式金属电路的结构为四层或四层以上，利用多层平面式共振原理，于每一层各谐振于不同频带。

上述的一种晶片型超宽频天线，其中，天线本体的材料为选自镍锌铁氧磁体、镍铜锌铁氧磁体、铜锌铁氧磁体、镁铜锌铁氧磁体、锰镁锌铁氧磁体、玻璃粉、氧化铝粉、氧化锆粉中的一种或一种以上的陶瓷材料所组成。

本发明的晶片型超宽频天线是将各种频段整合在一起，可涵盖各种频带的晶片型天线，而非只工作在单一频段的天线，此天线具有体积小、适用多频带及稳定性佳等优点，可用于移动通信系统、无线网络、超宽频网络、802.11a及UWB高频段等频带的通信用。

附图说明

图1为本发明晶片型超宽频天线的结构示意图；

图2为实施例1于0.1-8GHz全频段的测试图；

图3为实施例2于0.1-8GHz全频段的测试图；

图4为实施例2于0.1-20GHz全频段的测试图；

图5为实施例2于0.1-40GHz全频段的测试图。

图中，1—平板状金属电路；2-各层连接金属线路；3-输出入端金属电极

L1—第一层陶瓷本体示意图；L2—第二层陶瓷本体示意图；L3—第三层陶瓷本体示意图；L4—第四层陶瓷本体示意图；L5—第五层陶瓷本体示意图；L6—第六层陶瓷本体示意图；L7—第七层陶瓷本体示意图；L8—第八层陶瓷本体示意图。

具体实施方式

本发明的天线制作方式是利用多层铁氧磁体及玻璃粉等材料为主，经由适当粉末调配、浆体研磨、烘干、刮刀成型及打孔制作成生胚，铁氧磁体可为镍锌铁氧磁体、镍铜锌铁氧磁体、铜锌铁氧磁体、镁铜锌铁氧磁体、锰镁锌铁氧磁体、玻璃粉、氧化铝粉、氧化锆粉等陶瓷材料，必要时可添加各种助烧剂，如氧化钼、氧化钨、氧化钴、氧化铋、氧化钙、氧化铜、氧化钒或氧化矽等来降低烧结温度。利用多层平面式(Planar)共振原理，使每一层各谐振于不同频带，针对各种通信元件的需求，层数主要以4层(含)以上为主，在各层网印不同谐振的平面状金属电路，此电路组成可以一种或一种以上添加选自金、银、钯、铜、钼、钨、镍、铬、铝、钽、铂、碲、锑、锶、钒、铟、锡、锌、钛、磷、铌、钡、铑、钌、钪、锆、铁、铪、铼、镁、铋、碳等不同元素所形成的单一金属或合金，在元件中经由适当连结匹配而成，多层陶瓷生胚及平板状电路，经由低温共烧(LTCC)方式，压合烧结成型，形成单一的无源元件，通常烧结温度介于800℃—1100℃。此天线不需以接头连接，可以表面黏着(SMD)方式内建在各种母板上。本发明的晶片型超宽频天线经由全频段的测试显示，能适用于0.1—40GHz范围。例如，无线产品有多种通信系统，过去需使用多种天线，使用本发明的晶片型超宽频天线，仅需一种天线，即可涵盖全部频带，大幅降低通信组件设计困难度及制造成本。

实施例1

本发明利用铁氧磁体及玻璃粉等材料为例，陶瓷胚体以(CuO₂₀NiO₁₇ZnO₆₄)_0.50(Fe₂O₃)_0.5加10％玻璃粉经由适当粉末调配，湿式浆体研磨20小时混合均匀后，于200℃以下温度烘干及过筛备用，最后刮刀成型及打孔制作成生胚，生胚尺寸为5×12×0.5mm。本发明基本架构如图1所示，共八层(L1-L8)，每一层陶瓷胚体均以铁氧磁体加玻璃粉为主，在各层网印不同谐振的平面状金属电路，此电路组成以银胶为主，在元件中经由如图1所示的连结匹配而成，多层陶瓷生胚及平板状电路经由叠压及网印成型，经由低温共烧方式，压合烧结成型，烧结温度为850℃，形成单一的无源元件。L1—L5层为谐振于各频带平板层，L6—L7为匹配电路，L8为底层的连接层，基本上各有3个输入及输出端，可以不需以接头连接而内建在PCB板及其他母板上。此天线经由全频段的测试，如图2显示，此天线在0.1-8GHz均能正常运作。

实施例2

本发明利用铁氧磁体及玻璃粉等材料为例，陶瓷胚体以(CuO₁₀NiO₂₈ZnO₆₂)_0.50(Fe₂O₃)_0.5加10％玻璃粉经由适当粉末调配，湿式浆体研磨20小时混合均匀后，于200℃以下温度烘干及过筛备用，最后刮刀成型及打孔制作成生胚，生胚尺寸为5×15×0.5mm。本发明基本架构如图1所示，共八层(L1-L8)，每一层陶瓷胚体均以铁氧磁体加玻璃粉为主，在各层网印不同谐振的平面状金属电路，此电路组成以银胶为主，在元件中经由如图1所示的连结匹配而成，多层陶瓷生胚及平板状电路经由叠压及网印成型，经由低温共烧方式，压合烧结成型，烧结温度为850℃，形成单一的无源元件。L1—L5层为谐振于各频带平板层，L6—L7为匹配电路，L8为底层的连接层，基本上各有3个输入及输出端，可以不需以接头连接而内建在PCB板及其他母板上。此天线经由全频段的测试，如图3、图4及图5显示，此天线在0.1—8GHz、0.1—20GHz及0.1—40GHz均能正常运作。

Claims

1.一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线本体以铁氧磁体及玻璃粉材料为主，加上平板状多层式金属电路所组成。

2.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述平板状多层式金属电路的结构为四层或四层以上，利用多层平面式共振原理，于每一层各谐振于不同频带。

3.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线本体的材料为选自镍锌铁氧磁体、镍铜锌铁氧磁体、铜锌铁氧磁体、镁铜锌铁氧磁体、锰镁锌铁氧磁体、玻璃粉、氧化铝粉、氧化锆粉中的一种或一种以上的陶瓷材料所组成。

4.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线本体的材料利用粉末固相法、共沈法、溶胶—凝胶法、水热法等合成粉末，再配合陶瓷成形技术如干压法、刮刀成形等制作天线胚体。

5.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述平板状多层式金属电路，其组成为一种或一种以上添加选自金、银、钯、铜、钼、钨、镍、铬、铝、钽、铂、碲、锑、锶、钒、铟、锡、锌、钛、磷、铌、钡、铑、钌、钪、锆、铁、铪、铼、镁、铋、碳元素所形成的单一金属或合金。

6.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线本体烧结时添加一种或一种以上助烧剂，所述助烧剂选自氧化钼、氧化钨、氧化钴、氧化铋、氧化钙、氧化铜、氧化钒或氧化矽等氧化物。

7.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线以低温共烧方式成型，烧结温度少于1200℃。

8.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线的尺寸可根据各种通讯系统的设计需求进行调整。

9.如权利要求1所述的一种晶片型超宽频天线，其特征在于，所述天线可应用于0.1—40GHz频带范围，以表面黏着方式内建在各种材质的母板上，符合移动通信系统、无线网络、超宽频网络、802.11a及UWB高频段频带的通信需求。