CN102760948A - 一种超薄小型双频陶瓷天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超薄小型双频陶瓷天线。所述超薄小型双频陶瓷天线包括:介电常数在30至100范围内的陶瓷块(1)及印刷在陶瓷块(1)底面的至少三个金属电极(11),其中至少一个金属电极与馈电电源连接,至少一个金属电极通过调频器件与印刷电路板(2)接地面连接;所述陶瓷块(1)为方形结构,长度为1mm至10mm,宽度为0.5mm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
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种一种超薄小型双频陶瓷天线。
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。另外一方面移动终端包含的功能越来越多,GPS导航、蓝牙、无线局域网等,这就要求天线同时支持两个或者多个频率。而目前绝大多数多频天线一旦加工好,频率就固定了,当天线频率有所偏移的时候需要重新设计天线,调整极不方便。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种基于DRA的超薄小型双频陶瓷天线,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,尺寸可以做到2012大小,可以实现双频工作,且可方便地调整两个谐振频率。
为了达到上述目的,本发明公开了一种超薄小型双频陶瓷天线。所述超薄小型双频陶瓷天线包括:介电常数在30至100范围内的陶瓷块1及印刷在陶瓷块1底面的至少三个金属电极11,其中至少一个金属电极与馈电电源连接,至少一个金属电极通过调频器件与印刷电路板2接地面连接;所述陶瓷块1为方形结构,长度为1mm至10mm,宽度为0.5mm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。
其中一个金属电极和馈电电源连接时,另外两个金属电极分别通过调频器件和印刷电路板接地面连接。
其中两个金属电极通过调频器件分别连接两个不同频率的馈电电源,另外一个金属电极通过调频器件和印刷电路板的接地面连接。
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调频器件与印刷电路板2的接地面连接。
有益效果:本发明的超薄小型双频陶瓷天线,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。金属电极用于将该天线焊接到印刷电路板上,其中电极至少包含三个,至少有一个电极直接和馈电电源连接使电流输入天线,另外至少有一个电极通过调频器件与印刷电路板的接地面连接。其中,陶瓷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。本发明天线尺寸特别小,结构简单,辐射效率高,可以实现双频工作,调整谐振频率方便。
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3 为本发明陶瓷天线结构示意图(立体图)。
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为只有一个电极和馈电电源连接时(后称单馈),谐振频率随调频器件变化对比图(第一调频器件3分别为3pF,4pF和5pF)。
图9为只有一个电极和馈电电源连接时(后称单馈),谐振频率随调频器件变化对比图(第二调频器件4分别为3.5pF,5.5pF和7.5pF)。
图10为只有一个电极和馈电电源连接时(后称单馈),谐振频率随调频器件变化对比图(第三调频器件5分别为0nH,0.2nH和0.5nH)。
图11为两个只有一个电极和馈电电源连接时(后称双馈),谐振频率随调频器件变化对比图(第一调频器件3分别为4.7pF,5.7pF和6.7pF)。
图12为两个只有一个电极和馈电电源连接时(后称双馈),谐振频率随调频器件变化对比图(第二调频器件4分别为0.7nH,1.1nH和1.6nH)。
图13为两个只有一个电极和馈电电源连接时(后称双馈),谐振频率随调频器件变化对比图(第三调频器件5分别为0.1nH,0.5nH和0.9nH)。
图14 为单馈时谐振频率随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。
图15为单馈时辐射特性随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。
图16 为双馈时谐振频率随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。
图17为双馈时辐射特性随天线顶面和侧面金属图案有无对比图。
附图标识:1陶瓷天线,2印刷电路板,3第一调频器件,4第二调频器件,5第三调频器件,6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),11金属电极,12侧面金属图案,13顶面金属图案。
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,以及金属电极11、侧面金属图案12,顶面金属图案13。其中此实施例中顶面金属图案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,至少有一个电极直接和馈电电源连接使能量馈入天线,另外至少有一个电极通过调频器件与印刷电路板的接地面连接。区域6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)。
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至图10是单馈情况下天线的谐振频率随着调频器件变化曲线图。其中图8是第一调频器件3分别为3pF,4pF和5pF时,天线谐振频率的曲线图。图9是第二调频器件4分别为3.5pF,5.5pF和7.5pF时,天线谐振频率的曲线图。图10是第三调频器件5分别为0nH,0.2nH和0.5nH时,天线谐振频率的曲线图。由此可以清楚地看出,该天线产生两个谐振频率;两个调频器件3,4分别控制两个谐振频率而几乎不影响另外一个谐振频率,第三调频器件5同时控制两个谐振频率。当天线实际应用时,可以调整三个调频器件的值,就可以得到想要的频率,方便灵活。
图11至图13是双馈情况下天线的谐振频率随着调频器件变化曲线图。其中图11是第一调频器件3分别为4.7pF,5.7pF和6.7pF时,天线谐振频率的曲线图。图12是第二调频器件4分别为0.7nH,1.1nH和1.6nH时,天线谐振频率的曲线图。图13是第三调频器件5分别为0.1nH,0.5nH和0.9nH时,天线谐振频率的曲线图。由此可以清楚地看出,该天线产生两个谐振频率;两个调频器件3,4分别控制两个谐振频率而几乎不影响另外一个谐振频率,第三调频器件5同时控制两个谐振频率。当天线实际应用时,可以调整三个调频器件的值,就可以得到想要的频率。
综合图8至图13,同一个天线,既可以选择单馈,又可以选择双馈,且两个频率可以分别控制,这极大地增加了天线调频的灵活性。
图14和图15 为单馈时,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。图16和图17 为双馈时,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。综合图14至图17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变化不大,两个频段辐射效率有增有减,可以根据实际情况来选择是否增加顶面和侧面的金属图案。
结构特点:在方形的高介电常数的陶瓷块底面印刷三个金属电极,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,至少有一个电极直接和馈电电源连接使电流输入到天线,另外至少有一个电极通过调频器件与印刷电路板的接地面连接。当只有一个电极和馈电电源连接时(后称单馈),另外两个电极需分别通过调频器件和印刷电路板接地面连接,通过这两个调频器件可以分别调整两个谐振频率。当有两个电极通过调频器件分别连接两个不同频率的馈电电源时(后称双馈),另外一个电极需通过调频器件和印刷电路板的接地面连接。所有和电极连接的传输线都可用寄生耦合传输线靠近天线来代替。
工作原理:通过调频器件与印刷电路板的接地面连接的电极(接地电极),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。电流通过和电源连接的金属电极(电源电极)输入天线,在陶瓷块内分别产生两个电磁场振荡,方向从电源电极指向接地电极,陶瓷块表面会产生感应电流,由此产生可以辐射的电磁波。
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 (6)
1.一种超薄小型双频陶瓷天线,其特征在于,所述超薄小型双频陶瓷天线包括:介电常数在30至100范围内的陶瓷块(1)及印刷在陶瓷块(1)底面的至少三个金属电极(11),其中至少一个金属电极与馈电电源连接,至少一个金属电极通过调频器件与印刷电路板(2)接地面连接;所述陶瓷块(1)为方形结构,长度为1mm至10mm,宽度为0.5mm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所述的超薄小型双频陶瓷天线,其特征在于,其中一个金属电极和馈电电源连接时,另外两个金属电极分别通过调频器件和印刷电路板接地面连接。
3. 根据权利要求1所述的超薄小型双频陶瓷天线,其特征在于,其中两个金属电极通过调频器件分别连接两个不同频率的馈电电源,另外一个金属电极通过调频器件和印刷电路板的接地面连接。
4.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)。
5.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)。
6.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调频器件与印刷电路板(2)的接地面连接。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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