CN102723596A - 一种超薄小型陶瓷天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超薄小型陶瓷天线。所述超薄小型陶瓷天线包括：介电常数在30至100范围内的陶瓷块（1）及印刷在陶瓷块（1）底面的两个金属电极（11），其中一个金属电极与馈电电源连接，另外一个金属电极通过第一调频器件（3）与印刷电路板（2）接地面连接；所述陶瓷块（1）为方形结构，长度为2mm至10mm，宽度为1mm至5mm，高度为0.5mm至2mm，所述超薄小型陶瓷天线的净空区尺寸W×L为2mm×5mm至10mm×30mm。

Description

一种超薄小型陶瓷天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种超薄小型陶瓷天线。

背景技术

近年来，无线通信技术迅猛发展，广泛应用于手机、笔记本电脑、蓝牙耳机、无线鼠标、无线键盘等移动终端设备。为了便于携带，电子产品低剖面小型化的需求也就成为市场的主流。目前常用的陶瓷天线主要是金属天线，包括倒F型天线或者单极子型天线。所采用的工艺通常是在陶瓷块上印刷复杂的辐射图案，或者采用LTCC（低温共烧陶瓷）工艺印刷多层金属图案，工艺复杂，且需要消耗大量的金属。目前金属天线很难做到2012（2mm×1.25mm）尺寸， 特别是天线工作于GSM（全球移动通信）和GPS（全球定位系统）等较低频率的系统时。

发明内容

[0003] 本发明的目的是：提供一种基于DRA的超薄小型陶瓷天线，只需要印刷简单的金属图案就可得到很好的特性，辐射效率高，方便调整谐振频率，尺寸可以做到2012大小且可以工作在GSM、GPS等较低频率的系统上，且可以实现双频工作。

为了达到上述目的：本发明提供了一种超薄小型陶瓷天线。所述超薄小型陶瓷天线包括：介电常数在30至100范围内的陶瓷块及印刷在陶瓷块1底面的两个金属电极11，其中一个金属电极与馈电电源连接，另外一个金属电极通过第一调频器件3与印刷电路板2接地面连接；所述陶瓷块1为方形结构，长度为2mm至10mm，宽度为1mm至5mm，高度为0.5mm至2mm，所述超薄小型陶瓷天线的净空区尺寸W×L为2mm×5mm至10mm×30mm。

所述陶瓷块1的侧面全部或部分印刷有侧面金属图案12。

所述陶瓷块1的顶面部分印刷有顶面金属图案13。

所述超薄小型陶瓷天线增加寄生耦合传输线靠近天线，寄生耦合传输线通过第二调频器件5与印刷电路板2的接地面连接，实现双频工作。

有益效果：本发明的超薄小型陶瓷天线，该陶瓷天线包含一致性好损耗低的陶瓷块，底面电极以及顶面和侧面金属图案。其中，陶天线周围一定范围内以及垂直下方，除连接焊盘的微带传输线外均不能有任何金属。金属电极用于将该天线焊接到印刷电路板上，金属图案使陶瓷块内产生振荡电磁场，陶瓷块表面产生感应电流从而产生向外辐射的电磁波。本发明天线尺寸特别小，结构简单，辐射效率高，调整谐振频率方便，频率覆盖范围大，且可以通过增加寄生耦合传输线实现双频工作。

附图说明

图1为本发明的应用示意图（俯视图）。

图2为本发明的应用示意图（立体图）。

图中1陶瓷天线，2印刷电路板，3调频器件，4净空区（即此区域内除连接焊盘的微带传输线外无任何金属，长宽分别为W和L）。

图3 为本发明陶瓷天线结构示意图（立体图）。

其中11金属电极，12侧面金属图案，13顶面金属图案。

图4 为本发明陶瓷天线结构示意图（仰视图）。

图5为本发明陶瓷天线结构示意图（主视图）。

图6 为本发明陶瓷天线结构示意图（侧视图）。

图7 为本发明陶瓷天线结构示意图（俯视图）。

图8为谐振频率随调频器件变化对比图。

图9为谐振频率随净空区大小变化曲线图（净空区尺寸W×L=7mm×4mm）。其中a)净空区尺寸W×L=7mm×4mm，b) 净空区尺寸W×L=8mm×5mm,c) 净空区尺寸W×L=30mm×10mm。

图10为谐振频率随净空区大小变化曲线图（净空区尺寸W×L=8mm×5mm）。

图11为谐振频率随净空区大小变化曲线图（净空区尺寸W×L=30mm×10mm）。

图12 为谐振频率随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。

图13辐射特性随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。

图14为本发明另外一个实施例的整体结构示意图（俯视图），增加了寄生耦合传输线靠近陶瓷天线。图中1陶瓷天线，2印刷电路板，3第一调频器件，4净空区，5第二调频器件。

图15为本发明另外一个实施例的整体结构示意图（立体图）

图16 增加寄生耦合传输线时，分别调整两个调频器件，天线的谐振频率变化曲线图（0.5pF、0.7pF、0.9pF）。

图17增加寄生耦合传输线时，分别调整两个调频器件，天线的谐振频率变化曲线图（0.7nF、0.9nF、1.1nF）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

图3至图7是本发明实施例中陶瓷天线结构示意图。陶瓷天线包括一致性好损耗低的陶瓷块，以及底面电极11、侧面金属图案12，顶面金属图案13。其中此发明中顶面金属图案13和侧面金属图案12配合使陶瓷块内产生振荡电磁场，陶瓷块表面产生感应电流从而产生向外辐射的电磁波。

如图1及图2所示，陶瓷天线通过底面电极与印刷电路板连接，其中一个电极与馈电电源连接，另外一个电极通过调频器件与印刷电路板接地面连接。区域4称为净空区（即此区域内除连接焊盘的微带传输线外无任何金属，长宽分别为W和L）。

以下参考附图8至图17说明本发明的实际实施例，用于说明本发明在不同参数时的特性。

图8是天线调频器件分别为2.2pf,3.2pF和5.2pf时，天线谐振频率的曲线图。有此可以看出，应用调频器件调整频率的范围非常大。当天线实际应用时，如果发生频率偏移，只需调整调频器件的值就可以调整谐振频率，方便灵活。

图9至图11为谐振频率随净空区大小变化曲线图。其中图9净空区面积W×L=7mm×4mm，图10净空区面积W×L=8mm×5mm,图11净空区面积W×L=30mm×10mm。从图上我们可以清楚的看出，只要优化净空区面积的大小，天线就可以工作在GSM（全球移动通信系统），GPS（全球定位系统），蓝牙以及无线局域网系统中，频率范围跨越非常大。

图12及图13 为谐振频率及辐射特性随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。从图中不难看出，当天线的顶面和侧面有无金属图案，天线的谐振频率和辐射效率几乎没有变化，这样天线只要保留底面电极即可获得很好的辐射特性，结构更加简单。

如图14及图15所示，陶瓷天线通过底面电极与印刷电路板连接，其中一个电极与馈电电源连接，另外一个电极通过调频器件与印刷电路板接地面连接。增加了寄生耦合传输线，耦合传输线靠近陶瓷天线并通过另外一个调频器件与印刷电路板接地面连接。区域4同样为净空区（即此区域内除连接焊盘的微带传输线及耦合传输线外无任何金属）。

图16至图17是增加寄生耦合传输线时，其中一个调频器件分别为0.5pf，0.7pf, 0.9pf；另外一个调频器件分别为0.7nH，0.9nH，1.1nH时，天线的谐振频率曲线图。从图中不难看出，增加寄生耦合传输线可以产生两个谐振频率；两个调频器件分别控制两个谐振频率而几乎不影响另外一个谐振频率。这样的特性对于双频工作的天线来说非常的方便灵活。 

结构特点：在方形的高介电常数的陶瓷块底面印刷两个金属电极，顶面和侧面印刷简单的矩形金属图案。金属电极用于将该天线焊接到印刷电路板上，其中一个电极直接和馈电电源连接使电流输入到天线，另外一个电极通过调频器件与印刷电路板的接地面连接，一方面减小了天线的尺寸，另一方面可以通过调整调频器件的值来调整谐振频率。

工作原理：电流通过金属电极输入天线，在陶瓷块内产生电磁场振荡，方向从一个电极指向另外一个电极，陶瓷块表面会产生感应电流，由此产生可以辐射的电磁波。另一方面，增加一条寄生耦合传输线靠近天线，就会产生另外一个场从电源输入电极指向寄生耦合传输线，来实现双频工作，且可以通过调整两个调频器件分别对两个频率进行调整。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超薄小型陶瓷天线，其特征在于，所述超薄小型陶瓷天线包括：介电常数在30至100范围内的陶瓷块（1）及印刷在陶瓷块（1）底面的两个金属电极（11），其中一个金属电极与馈电电源连接，另外一个金属电极通过第一调频器件（3）与印刷电路板（2）接地面连接；所述陶瓷块（1）为方形结构，长度为2mm至10mm，宽度为1mm至5mm，高度为0.5mm至2mm，所述超薄小型陶瓷天线的净空区尺寸W×L为2mm×5mm至10mm×30mm。

2.根据权利要求1所述的超薄小型陶瓷天线，其特征在于，所述陶瓷块（1）的侧面全部或部分印刷有侧面金属图案（12）。

3.根据权利要求1或2所述的超薄小型陶瓷天线，其特征在于，所述陶瓷块（1）的顶面部分印刷有顶面金属图案（13）。

4.根据权利要求1或2所述的超薄小型陶瓷天线，其特征在于，所述超薄小型陶瓷天线增加寄生耦合传输线靠近天线，寄生耦合传输线通过第二调频器件（5）与印刷电路板（2）的接地面连接，实现双频工作。

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