CN102420347B - 印刷电路板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印刷电路板，其包括：芯片天线的安装区域，所述芯片天线设置在所述印刷电路板的一个表面上；以及调谐接地图案，形成在所述印刷电路板的与所述一个表面相对的表面上，以使得一个端部连接至接地部，从而用于调谐所述芯片天线的频率特性。

Description

印刷电路板

本申请是申请日为2007年11月22日、申请号为200710194810.5、发明名称为“芯片天线及具有该芯片天线的移动通信终端”的专利申请的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

相关申请交叉引证

本发明要求于2006年11月22日向韩国知识产权局提交的第2006-115951号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引证整体结合于此。

技术领域

本发明涉及一种芯片天线及具有该芯片天线的移动通信终端，更具体地，涉及具有多个导电图案的芯片天线，其中，所述导电图案电容地耦合至连接于供给部的导电图案，还涉及具有该芯片天线的移动通信终端、以及用在该移动通信终端中的印刷电路板。

背景技术

在移动通信领域中，天线是无源装置，其特性容易受到周围环境的影响。天线安装在基站中或连接于继电器装置或无线通信装置。天线接收来自外界的电波，或者将从通信装置产生的电信号传播到外界。

装配在移动通信终端内部的芯片天线要求每个终端在特性(诸如驻波比(SWR))的匹配方面得到优化。带宽较窄的芯片天线需要更多次数的试验来进行优化。另一方面，带宽较宽的芯片天线减少了试验的次数，从而缩短了研发时间。

在传统芯片天线中，辐射图案形成在绝缘块(dielectric block)上以连接至供给部和接地部，因而需要将电磁耦合供给结构和辐射器(radiator)设计成用于特定频带。但是，由于这样的供给结构的存在，在设计具有宽带特性的芯片天线的过程中具有一些限制。

另外，当被组装到移动通信终端内部时，芯片天线的频率特性会发生改变，这不可避免地使其经历调谐(tuning)处理。这种调谐处理在天线图案或绝缘块的设计中引起变化，从而降低了生产效率。

发明内容

本发明的一方面提供了具有宽带频率特性以及宽带频率范围内的良好驻波比(SWR)的芯片天线。

本发明的一方面还提供了移动通信终端，该移动通信终端包括具有图案的板，所述图案用于在芯片天线被组装到移动通信终端内部时对共振频率进行调谐。

本发明的一方面还提供了印刷电路板，该印刷电路板能够对将被组装到移动通信终端内部的芯片天线的共振频率进行调谐。

根据本发明的一方面，提供的芯片天线包括：绝缘块，具有相对的顶表面和底表面以及连接顶表面和底表面的多个侧表面；第一导电图案，形成在绝缘块的至少一个表面上以连接至外部供给部；第二导电图案，形成在绝缘块的至少一个表面上，该第二导电图案与第一导电图案隔开特定距离以便电容地耦合至第一导电图案，从而起到辐射器的作用，该第二导电图案的一端连接至外部接地部；以及第三导电图案，形成在绝缘块的至少一个表面上，该第三导电图案与第一导电图案隔开特定距离以便电容地耦合至第一导电图案，从而使得天线的阻抗匹配，该第三导电图案具有连接至外部接地部的下端部，其中，第一与第二导电图案之间的耦合电容大于第一与第三导电图案之间的耦合电容。

绝缘块的形状可以被制成为长方体。第一和第二导电图案可通过电容耦合来限定辐射器，其中，辐射器以穿过(across)绝缘块的平行于纵向的第一侧表面、绝缘块的顶表面以及与第一侧表面相对的第二侧表面的方式而形成。

第一导电图案可形成在绝缘块的平行于纵向的第一侧表面上。第一导电图案可形成为使得第一导电图案与绝缘块的顶表面之间的间隔小于第一导电图案与绝缘块的底表面之间的间隔。

第一导电图案可以是L形的。第一导电图案的上端部可以与绝缘块的第一侧表面与顶表面之间的交界线相接触。

第二导电图案可以经过(越过)绝缘块的与第一侧表面相对的第二侧表面以及其顶表面而形成。第二导电图案的另一端部可以与绝缘块的顶表面与第一侧表面之间的交界线相隔开。

第三导电图案可形成在绝缘块的底表面上。第三导电图案的下端部可以与绝缘块的底表面与第一侧表面之间的交界线相接触，第三导电图案具有至少一个折弯。

第一导电图案可形成在绝缘块的第一侧表面上并具有L形状，从而第一导电图案的上端部与绝缘块的第一侧表面与顶表面之间的交界线相接触，第二导电图案经过绝缘块的与第一侧表面相对的第二侧表面以及绝缘块的顶表面而形成，第二导电图案的另一端部与绝缘块的顶表面与第一表面之间的交界线隔开特定距离，并且第三导电图案可形成在绝缘块的底表面上并且其下端部与绝缘块的底表面与第一侧表面之间的交界线相接触，所述第三导电图案具有至少一个折弯。

根据本发明的另一方面，提供的移动通信终端包括芯片天线，芯片天线包括：绝缘块，具有相对的顶表面和底表面以及连接顶表面和底表面的多个侧表面；第一导电图案，形成在绝缘块的至少一个表面上以连接至外部供给部；第二导电图案，形成在绝缘块的至少一个表面上，该第二导电图案与第一导电图案隔开特定距离以便被电容地耦合至第一导电图案，从而起到辐射器的作用，该第二导电图案的一端连接至外部接地部；以及第三导电图案，形成在绝缘块的至少一个表面上，该第三导电图案与第一导电图案隔开特定距离以便被电容地耦合至第一导电图案，从而使得天线的阻抗匹配，该第三导电图案具有连接至外部接地部的下端部，所述移动通信终端还包括印刷电路板，所述印刷电路板具有安装在其一个表面上的芯片天线，所述印刷电路板包括形成在与所述印刷电路板的所述一个表面相对的表面上的调谐接地图案以使一个端部连接于接地部，从而用于调谐芯片天线的频率特性。

调谐接地图案可具有方形开口(open-square)形状，沿与芯片天线的安装区域相对应的部分的边缘限定了该方形开口形状。调谐接地图案可具有标尺标记以利于进行调谐。

根据本发明的再一方面，提供的印刷电路板包括：板，具有提供芯片天线的安装区域的第一表面以及与第一表面相对的第二表面；供给信号线，形成在第一表面上以延伸至芯片天线的安装区域；以及调谐图案，形成在可以与待安装的芯片天线的导电部件进行电容耦合的区域上，调谐图案至少部分地可以移除以使调谐图案与导电部件之间的耦合电容被改变以调谐芯片天线的频率特性。

调谐图案可形成在第二表面的与芯片天线安装区域相对应的部分上。调谐图案可以被线性折弯至少一次。

调谐图案可以是方形开口形状，所述方形开口形状是沿与芯片天线的安装区域相对应的部分的表面被限定的。

板可以具有接地部，并且调谐图案可以连接至接地部。

接地部可以包括形成在板的第一表面上的第一接地部以及形成在第二表面上的第二接地部，以连接至调谐图案，其中，板进一步包括至少一个接地部线路，所述接地部线路形成在第一表面上以从第一接地部延伸至芯片天线的安装区域。

附图说明

本发明的上述和其它方面、特征和其它优点，通过下述结合附图的详细描述将更变得更容易理解，附图中：

图1A和1B分别是示出了根据本发明示例性实施例的芯片天线的透视图和横截面视图；

图2是示出了图1的芯片天线的驻波比特性的图表；

图3A和3B是示出了根据本发明示例性实施例的其中形成有包含在移动通讯终端中的调谐接地图案的板的透视图和后视图；

图4是示出根据图3移动通讯终端中调谐接地图案的长度变化而在天线特性方面的变化的图表。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1A和1B分别是示出了根据本发明示例性实施例的芯片天线的透视图和横截面视图。

参照图1A和1B，该实施例的芯片天线包括：绝缘块11、第一导电图案12、第二导电图案13和第三导电图案14。

绝缘块11可形成为长方体形状。绝缘块11具有：相互面对的顶表面11a和底表面11b，以及连接顶表面11a和底表面11b的第一至第四侧表面11c、11d、11e和11f。当天线安装在板上时，绝缘块的底表面11b与该板相接触。

绝缘块11可由陶瓷材料形成。

第一导电图案12形成在绝缘块11的第一侧表面11c上，而第二导电图案13形成在绝缘块11的顶表面11a和第二侧表面11d上。第一导电图案12和第二导电图案13相互间隔一定距离，以相互电容耦合。

第一导电图案12的一个端部连接至外部供给部，以向天线提供信号。第二导电图案13与第一导电图案12间隔一定距离，以便与第一导电图案12电容耦合。第二导电图案13的一个端部连接至外部接地部。第一导电图案12和第二导电图案13彼此电容耦合以用作天线的辐射器。

为了最大效率地利用长方体形状的绝缘块的外表面，通过第一导电图案12与第二导电图案13之间的电容耦合而限定的辐射器可以穿过绝缘块的第一侧表面11c、顶表面11a和第二侧表面11d而形成。

在该实施例中，第一导电图案12形成在绝缘块的平行于纵向的第一侧表面11c上，而第二导电图案13经过绝缘块的第二侧表面11d和顶表面11a形成。

第一导电图案12呈L形。第一导电图案12可以与板上的接地部间隔一定距离，所述板中安装有芯片天线以便连接至外部供给部。第一导电图案12具有与位于绝缘块的第一侧表面11c和顶表面11a之间的交界线相接触的上端部。

第一导电图案12分别与第二导电图案13和第三导电图案14电容耦合，这将在下面描述。但是，第一导电图案12与第三导电图案14之间的耦合电容比第一导电图案12与第二导电图案13之间的耦合电容相对较弱。

因此，第一和第二导电图案12和13用作天线辐射器，而第三导电图案14用于改变天线的阻抗特性。

通过调节导电图案彼此之间的间距或者彼此邻接的面积，可以控制电容耦合的大小。

在该实施例中，为了调节第一至第三导电图案的耦合电容，第一导电图案12呈L形并且具有与位于绝缘块的第一侧表面11c和顶表面11a之间的交界线相接触的上端部。

第二导电图案13形成在第二侧表面11d上，以延伸至绝缘块11的顶表面11a上。第二导电图案的形成在绝缘块11的第二侧表面11d上的一部分与第一导电图案12相对应。而且，第二导电图案的形成在绝缘块11的顶表面11a上的一部分与绝缘块11的第一侧表面11c和顶表面11a之间的交界线间隔一定距离，并且形成为与第一导电图案12的宽度相对应。

第一导电图案12具有连接至供给部的一个端部以从外部接收信号，而第二导电图案13具有连接至接地部的一个端部。

从外部输入的信号被供给到第二导电图案13，该第二导电图案与第一导电图案12间隔一定距离以便彼此电容耦合。因此，第一导电图案12和第二导电图案13作为天线辐射器。

形成在长方体绝缘块的三个侧表面上的第一导电图案和第二导电图案可以多种形式构造。即，第一和第二导电图案可以在绝缘块的顶表面11a或者第二侧表面11d上彼此间隔一定距离。

第三导电图案14形成在绝缘块11的底表面11b上并且具有连接至外部接地部的下端部。

第三导电图案14与第一导电图案12电容耦合以能够使得天线的阻抗匹配。

可以改变第三导电图案14的长度以调节整个天线的阻抗匹配。即，在第三导电图案14具有较短的长度的情况下，天线具有较高的共振频率。另一方面，在第三导电图案14具有较长的长度的情况下，天线具有较低的共振频率。

第三导电图案14可以具有与位于绝缘块的底表面11b和第一侧表面11c之间的交界线相接触的下端部。第三导电图案14上可以形成有至少一个折弯以保持一定的长度。

图2是示出了根据本发明示例性实施例的芯片天线的驻波比(SWR)的图表。

在图2的图表中，x轴表示频率(MHz)，y轴表示SWR。

此处，SWR是指天线的输出信号与反射信号之间的比率。SWR最优选为1，其中没有反射波。同时，SWR等于或大于3不能确保天线特性。

在该实施例中，尺寸为40×40×1.0[mm³]的其上形成有第一至第三导电图案的芯片天线安装在由FR4材料形成的印刷电路板(PCB)上，以测量其SWR。

根据该实施例，如图2所示，在2520至2850[MHz]频带中SWR在3或小于3处绘制，从而在330[MHz]的相对宽的带宽中示出较好的SWR。

在该实施例的天线采用图1的天线并且所述天线上没有设置第三导电图案14的情况下，SWR特性与该实施例相比较可能降低。即，在SWR图表中，曲线可能整体向上移动，从而在相同SWR的情况与该实施例相比频带变窄。

在该实施例中，第三导电图案形成为与天线的辐射图案电容耦合。这确保整个天线的较容易的阻抗匹配，从而实现了具有宽带特性和宽带频率范围中的天线特性的芯片天线。

而且，尽管没有示出，关于根据该实施例的增益和辐射图案特性，在2485MHz至2885MHz的频带范围内平均增益在-3[dBi]绘出，从而确保可使用的天线。而且，当共振频率为2645MHz时天线表现出较高的特性：具有80％的效率、-0.98[dBi]的平均增益、3.02[dBi]的峰值增益以及4.0[dBi]的方向性。

图3A和3B分别是示出了根据本发明示例性实施例的其中形成有包含在移动通讯终端中的调谐接地图案的印刷电路板的透视图和后视图。

参照图3A和3B，其上安装有芯片天线的印刷电路板35包括由典型PCB板材料制成的板35c以及形成在板两个表面上上的接地部35a和35b。接地部35a和35b通过多个导孔36彼此连接。

芯片天线10安装在板35c的一个表面上，具体地，安装在板35c的未形成接地部35a的部分上。

在芯片天线10为图1所示的芯片天线的情况下，芯片天线10的第一导电图案连接至板上的供给信号线32以接收信号。而且，第二和第三导电图案可以分别通过第一和第二接地部线路33和34连接至接地部35a。

在PCB 35的与待安装芯片天线10的表面相对的后表面上，接地部35b不是形成在对应于芯片天线10的安装表面的一部分上，因此板35c可以直接暴露。调谐接地图案38沿着与暴露的板35c上的芯片天线的安装表面相对应的部分的边缘形成。调谐接地图案38可以具有连接至接地部35b的一个端部。

调谐图案38可以具有至少一个折弯以保持一定长度。调谐接地图案38与安装在印刷电路板35的相对表面上的芯片天线10电容耦合，从而根据接地图案38的长度改变天线的频率特性。

在该实施例中，接地图案38沿着与板35c上的芯片天线的安装表面相对应的部分的边缘形成为方形开口形状，以便具有连接至接地部35b的一个端部。可以着手切割接地图案的一个开口端部，以调整调谐接地图案38的长度。

为了便于调谐接地图案，可以在调谐接地图案38上形成标尺标记。在该实施例中，标尺标记具有1mm的间距。

该调谐接地图案38能够较容易地调谐基本上为将其上形成有芯片天线10的板装入移动通讯终端内部所需的频率特性。即，在不重新设计形成在芯片天线10上的导电图案或绝缘块的情况下，可以调整调谐接地图案38的长度，从而改变芯片天线10的共振频率。

图4是示出了根据图3移动通讯终端中调谐接地图案的长度变化而在天线特性方面的变化图表。

根据该实施例，其上形成有第一至第三导电图案的尺寸为6×2×1.5[mm³]的芯片天线安装在由FR4材料制成的检测板上，并且15mm的调谐接地图案形成在板的后表面上。在图4的图表中，随着调谐接地图案的长度的逐渐变小，绘出天线的共振频率的改变。

参照图4，调谐接地图案的长度的改变导致天线共振频率的改变。

即，当调谐接地图案具有8mm(D)的长度时，共振频率大概是2.8GHz。另外，当长度是大约6mm、4mm和0mm时，共振频率分别大约是2.55GHz(C)、2.4GHz(B)和2.25GHz(A)。基于这些实验获得的结果，根据该实施例，调谐接地图案每变化1mm，频率改变大约65MHz。根据该实施例，单个芯片天线能够覆盖2GHz频带。因此，芯片天线可以用作工业、科技和医药(ISM)频带以及数字卫星多媒体广播(S-DMB)芯片天线。

更进一步，随着调谐接地图案的长度的变化，天线具有变化的共振频率但是保持恒定的SWR比率。

尽管没有示出，关于根据该实施例的增益和辐射图案，在接地图案被去除之前和之后，天线在共振频率周围的84MHz的带宽处显示了至少-3dBi的平均增益。

如上所述，本发明不应局限于前述的实施例和附图。即，可以对绝缘块的形状以及导电图案的形状和布置进行各种修改。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，芯片天线显示出宽带特性以及在宽带频率范围中良好的天线特性。而且，移动通讯终端包括板，其中当芯片天线安装在终端中时，可以轻易地调谐天线的频率特性。

尽管已经结合示例性实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不背离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和变化。

Claims (9)

1.一种印刷电路板，包括：

芯片天线的安装区域，所述芯片天线设置在所述印刷电路板的一个表面上；以及

调谐接地图案，形成在所述印刷电路板的与所述一个表面相对的后表面中的暴露部分上，并且使得一个端部连接至所述印刷电路板的接地部，从而用于调谐所述芯片天线的频率特性，

其中，所述接地部形成在所述印刷电路板的两个表面上并且通过多个导孔彼此连接，所述调谐接地图案与所述接地部直接连接。

2.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述调谐接地图案具有方形开口形状，所述方形开口形状是沿与所述芯片天线的所述安装区域相对应的部分的边缘被限定的。

3.根据权利要求1所述的印刷电路板，其中，所述调谐接地图案具有标尺标记以利于进行调谐。

4.一种印刷电路板，包括：

板，具有提供芯片天线的安装区域的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面为所述第一表面的后表面；

供给信号线，形成在所述第一表面上以延伸至所述芯片天线的所述安装区域；以及

调谐图案，形成在允许与待安装的所述芯片天线的导电部件进行电容耦合的第二表面的暴露部分上，所述调谐图案至少部分地能移除，从而改变所述调谐图案与所述导电部件之间的耦合电容以调谐所述芯片天线的频率特性，

其中，在所述板的所述第一表面上形成第一接地部，并且在所述板的所述第二表面上形成第二接地部，并且所述第一接地部与所述第二接地部通过多个导孔彼此连接，所述调谐图案在所述第二表面上与所述第二接地部直接连接。

5.根据权利要求4所述的印刷电路板，其中，所述调谐图案形成在所述第二表面的与所述芯片天线的所述安装区域相对应的部分上。

6.根据权利要求5所述的印刷电路板，其中，所述调谐图案为被折弯至少一次的线路。

7.根据权利要求6所述的印刷电路板，其中，所述调谐图案具有方形开口形状，所述方形开口形状是沿与所述芯片天线的所述安装区域相对应的部分的边缘被限定的。

8.根据权利要求4所述的印刷电路板，其中，所述调谐图案具有标尺标记以利于进行调谐。

9.根据权利要求4所述的印刷电路板，其中，所述板进一步包括至少一个接地部线路，所述接地部线路形成在所述第一表面上以从所述第一接地部延伸至所述芯片天线的所述安装区域。