CN102986086B - 具有平面导电元件的天线 - Google Patents

Abstract

一种天线，包括介电材料，该介电材料具有i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其上的导电通孔。第一平面导电元件在介电材料的第一侧上，并且具有与导电通孔的电连接。该介电材料的第一侧上还具有第二平面导电元件。第一和第二平面导电元件彼此通过间隙被电隔离。在介电材料的第二侧上的电微带馈送线与导电通孔电连接，并具有从导电通孔延伸出、跨过间隙、延伸到第二平面导电元件下方的路线。在一些实施例中，第一平面导电元件的第一和第二电磁辐射器界定出在第一平面导电元件中的开放槽。在一些实施例中，可调位柔性导体被电连接到第二平面导电元件，或者，导电元件的一部分经过曲折路径。

Description

具有平面导电元件的天线

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2011年2月14日的第13/027,022号美国专利申请、提交于2010年11月2日的第12/938,375号美国专利申请，以及提交于2010年5月10日的第12/777,103号美国专利申请的优先权，在此结合它们所揭示的全部内容作为参考。

背景技术

偶极天线是一种用于接收或发射射频辐射的有用天线。然而，偶极天线仅工作在一个频率波段上，但是，有时候需要工作在多个波段上的天线。例如，对于全球微波互联接入（WiMAX）、超宽带（UWB）、无线保真（Wi-Fi）、ZigBee，以及长期演进技术（LTE）的应用就经常会需要工作在多个波段上的天线。

在小型装置的内部通常期望能够使用高增益的天线。但是，被配置成在诸如800或900MHz的较低频率上谐振的天线都趋向于在实体上大于被配置成在（诸如2.3GHz、2.5GHz或3.5GHz）的较高频率上谐振的天线。当需要将在较低频率上谐振的天线结合到小型装置（或者用于实施或容纳天线的物理空间有限的装置）中时，这可能是成问题的。这样的情况有：需要被配置成用于包括较低谐振频率的全球互操作性标准（worldwideinteroperabilitystandards）的装置，诸如被配置成用于微波接入（WiMAX）的全球互操作或第三代无线（3G）标准的装置。

发明内容

在一个实施例中，天线包括介电材料，其包括i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其中的导电通孔。第一平面导电元件在介电材料的第一侧上，并且具有与导电通孔的电连接。第二平面导电元件也在介电材料的第一侧上，还通过间隙与第一平面导电元件电隔离。在介电材料的第二侧上具有电微带馈送线。该电微带馈送线与导电通孔电连接，并具有从导电通孔延伸出、跨过间隙、延伸到第二平面导电元件下方的路线。该第二平面导电元件为电微带馈送线和第一平面导电元件提供了参考平面。第一平面导电元件具有多个电磁辐射器。每一个辐射器具有使其能够在不同于相邻的辐射器谐振的频率范围的频率范围上谐振的尺寸。至少第一个和第二个谐振器界定出在第一平面导电元件上的开放槽。

在另一个实施例中，天线包括介电材料，其包括i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其中的导电通孔。在介电材料的第一侧上具有第一平面导电元件。该第一平面导电元件具有i)到导电通孔的电连接，以及ii)第一边和相反的第二边。第二边为阶梯状的边，其中，每一个阶梯定义了在第一平面导电元件上的电磁辐射器或开放槽。第二平面导电元件也在介电材料的第一侧上，并且通过间隙与第一平面导电元件电隔离。该第一平面导电元件的第一边与该间隙邻接。在介电材料的第二侧上具有电微带馈送线。电微带馈送线与导电通孔电连接，并具有从导电通孔延伸出、跨过间隙、延伸到第二平面导电元件下方的路线。该第二平面导电元件为电微带馈送线和第一平面导电元件提供了参考平面。

在再另一个实施例中，天线包括介电材料，其具有i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其中的导电通孔。在介电材料的第一侧上具有第一平面导电元件。该第一平面导电元件具有i)到导电通孔的电连接，ii)多个电磁辐射器，以及iii)由电磁辐射器中的至少第一和第二个界定出的开放槽。第二平面导电元件也在介电材料的第一侧上，并且其通过间隙与第一平面导电元件电隔离。电微带馈送线在介电材料的第二侧上。电微带馈送线与导电通孔电连接，并具有从导电通孔跨过间隙延伸到第二平面导电元件下方的路线。该第二平面导电元件为电微带馈送线和第一平面导电元件均提供参考平面。

在又另一个实施例中，天线包括介电材料，其具有i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其中的导电通孔。第一平面导电元件在介电材料的第一侧上，并且其具有与导电通孔的电连接。第二平面导电元件也在介电材料的第一侧上，并且其通过间隙与第一平面导电元件电隔离。在介电材料的第二侧上具有电微带馈送线。电微带馈送线电连接至导电通孔，并具有从导电通孔延伸出、跨过间隙延伸到第二平面导电元件下方的路线。该第二平面导电元件为电微带馈送线和第一平面导电元件均提供了参考平面。可调位的柔性导体被电连接到第二平面导电元件，并且从第二平面导电元件延伸出。可调位柔性导体增加了第二平面导电元件的电长度，同时使天线能够被容纳在较小的物理空间之内。

在额外的实施例中，天线包括介电材料，其具有i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其中的导电通孔。第一平面导电元件在介电材料的第一侧上，并具有到导电通孔的电连接。第二平面导电元件也在介电材料的第一侧上，并通过间隙与第一平面导电元件电隔离。在介电材料的第二侧上具有电微带馈送线。电微带馈送线与导电通孔电连接，并具有从导电通孔跨过间隙延伸到第二平面导电元件下方的路线。第二平面导电元件为电微带馈送线和第一平面导电元件均提供了参考平面。第一平面导电元件和第二平面导电元件中的至少一个具有一部分经过曲折路径。

还揭示了其它实施例。

附图说明

在附图中示出了本发明的说明性实施例，其中，

图1至图3示出了具有第一和第二平面导电元件的天线的第一示范性实施例，其中的一个平面导电元件包括多个电磁辐射器和开放槽，并被电连接到电微带馈送线；

图4示出了可被电连接到图1至图3中所示出的天线的示范性同轴电缆的横截面的一部分；

图5至图7示出了图4中所示出的同轴电缆与图1至图3中示出的天线的示范性连接；

图8示出了具有第一和第二平面导电元件的天线的第二示范性实施例，其中一个平面导电元件具有多个电磁辐射器和开放槽，并被电连接到电微带馈送线；

图9示出了具有第一和第二平面导电元件的天线的第三示范性实施例，其中一个平面导电元件具有多个电磁辐射器和开放槽，并被电连接到电微带馈送线；

图10示出了具有第一和第二平面导电元件的天线的第四示范性实施例，其中一个平面导电元件包括多个电磁辐射器和开放槽，并被电连接到电微带馈送线；

图11和图12示出了具有第一和第二平面导电元件的天线的第五示范性实施例，其中一个平面导电元件包括多个电池辐射器和开放槽，并被电连接到电微带馈送线；

图13示出了在图1至图7中示出的天线的变形版本，其中第二平面导电元件的一部分被替换成可调位的柔性导体；

图14至图16示出了在不同位置处的图13中所示的可调位柔性导体；

图17示出了类似于图13示出的天线，但此外还具有第二可调位柔性导体的天线；以及

图18和图19示出了具有经过弯曲（meander）路径的电磁辐射器的天线。

在这些附图中，不同附图中相似的参考编号被用于表示在不同附图中存在相似（或类似的）元件。

具体实施方式

图1至图3示出了天线100的第一示范性实施例。天线100包括具有第一侧104和第二侧106的介电材料102（见图3）。第二侧106与第一侧104相反。作为示例，介电材料102可由（或可包括）FR4、塑料、玻璃、陶瓷，或者诸如包含硅或碳氢化合物的复合材料形成。介电材料102的厚度可以改变，但是在一些实施例中其等于（或约等于）0.060”（1.524毫米）。

在介电材料102的第一侧104上设置有第一和第二平面导电元件108、110（图1）。该第一和第二平面导电元件108、110由间隔112分隔开，该间隔112将第一平面导电元件108与第二平面导电元件110电隔离。作为示例，第一和第二平面导电元件108、110中的每一个都可以是金属的，并且由（或可包括）铜、铝或金形成。在一些情况下，可使用例如印刷电路板构建技术将第一和第二平面导电元件108、110印刷在或以其他方式形成于介电材料102上；或者，可使用例如粘合剂使第一和第二平面导电元件108、110附着到介电材料102。

在介电材料102的第二侧106上设置有电微带馈送线114（图2）。作为示例，可使用例如印刷电路板构建技术使电微带馈送线114被印刷到或以其他方式形成于介电材料102上；或者，可使用例如粘合剂将电微带馈送线附着到介电材料102。

在介电材料102上具有多个导电通孔（例如，通孔116、118），导电通孔116、118中的每一个被定位成接近在连接栈（connectionsite）120处的其它导电通孔。第一平面导电元件108和电微带馈送线114分别被电连接到多个导电通孔116、118，从而被彼此电连接。作为示例，第一平面导电元件108被直接地电连接到多个导电通孔116、118，而电微带馈送线114通过矩形导电衬垫122被电连接到多个导电通孔116、118，矩形导电衬垫122将电微带馈送线114连接到多个导电通孔116、118。在一些情况下，可除去导电衬垫122。但是，导电衬垫122一般比电微带馈送线114更宽，从而提供更大的区域，用于将电微带馈送线114连接到第一平面导电元件108。这个更大的区域使得能够通过使用比在电微带馈送线114的表面区域独自被用于将电微带馈送线114连接到第一平面导电元件108时更多的导电通孔116、118，将电微带馈送线114连接到第一平面导电元件108。使用更多的导电通孔116、118通常改善了在电微带馈送线114与第一平面导电元件108之间的电流，电流升高通常与提高的功率处理能力相关联。

正如在图2中最佳地示出的，电微带馈送线114具有从多个导电通孔116、118跨过间隙112（也就是，该路径跨越间隙112）延伸到第二平面导电元件110之下的路线。以这种方式，第二平面导电元件110为电微带馈送线114提供了参考平面。

第一平面导电元件108具有多个电磁辐射器。作为示例，第一平面导电元件108被示出为具有三个电磁辐射器130、132、134。在其它实施例中，第一平面导电元件108可具有两个或更多的任意个数的电磁辐射器。

每一个辐射器130、132、134具有的尺寸使其能够在不同于一个或多个相邻辐射器谐振的频率范围的频率范围上谐振。每一个频率范围中的至少一些频率不同于在一个或多个其它频率范围中的至少一些频率。以这种方式，在操作过程中，每一个辐射器130、132、134能够接收不同的频率信号，并能够响应于这些接收的信号使电微带馈送线114通电（在接收模式下）。辐射器的组合可有时同时地使电微带馈送线114通电。以类似的方式，被连接到电微带馈送线114的无线电装置可取决于在发射模式下无线电装置工作的频率（或多个频率），使辐射器130、132、134中的任意一个（或多个）通电。

作为示例，在图1和图2中所示出的这些辐射器130、132、134中的每一个具有长度、宽度和矩形的形状。这些辐射器130、132、134的长度被定向成与间隙112垂直，并且在第一平面导电元件108的第一和第二相反边136、138之间延伸。由于相邻的辐射器具有不同的长度，第二边具有阶梯状的配置（即，形成阶梯状边）。如图1和图2所示，阶梯状边138可由多个平坦边线段组成。在其它实施例中，辐射器130、132、134可具有其它的形状，并且阶梯状边138可采用其它的形式。例如，其边线段中的每一个可以是凸起的或者凹进的，或者阶梯状边138的转角可以是无棱角的或被斜削的。边136与间隙112邻接。

在第一平面导电元件108上，第一和第二个辐射器130、132界定出开放槽140。开放槽140具有垂直于间隙112的定向，并且开放槽140在背向间隙112的方向开放。

作为示例，在图1和图2中示出的第二和第三辐射器132、134彼此邻接（即，它们之间没有槽）。在其它实施例中，在每一对相邻的辐射器之间（例如，辐射器130和辐射器132之间，以及辐射器132和辐射器134之间）可提供有槽。

辐射器130、132、134的宽度和长度可选择成使每一个辐射器130、132、134能够在特定频率范围上谐振。作为示例，在天线100中，第二辐射器132的长度大于第一辐射器130的长度，并且第三辐射器134的长度大于第二辐射器132的长度。

第二平面导电元件110为电微带馈送线114和第一平面导电元件108都提供了参考平面，并且在一些实施例中，可具有矩形的周边142。

如图1和图2所示，在第二平面导电元件110上具有孔124。在介电材料102上也具有孔126。作为示例，孔124、126被示出为同心的并且是圆形的。在第二平面导电元件110上的孔124大于介电材料102上的孔126，从而在介电材料102上的孔126的相邻区域中暴露出介电材料102的第一侧104。

图4示出了可附着到天线110上的示范性同轴电缆400的一部分的横截面，如图5至图7所示。同轴电缆400（图4）具有中心导体402、导电性护皮404，以及将中心导体402与导电性护皮404分离开的电介质406。同轴电缆400还可包括外绝缘护套408。中心导体402的一部分410从导电性护皮404和电介质406延伸出。通过将同轴电缆400定位成邻近于天线100的第一侧104，并将其中心导体402的一部分410插入穿过孔124、126，可将同轴电缆400电连接到天线100（见图5和图7）。于是通过例如将中心导体402的一部分410软焊（solder）、硬焊（braze）或导电粘接到电微带馈送线114，中心导体402被电连接到电微带馈送线114（见图6和图7）。同轴电缆400的导电性护皮404被电连接到第二平面导电元件110（也是例如通过将导电性护皮404软焊、硬焊或导电粘接到第二平面导电元件110；见图5和图7）。暴露出的与介电材料102中的孔126相邻的介电材料102的环是有用的，因为其阻止了同轴电缆400的中心导体402与同轴电缆400的导电屏蔽404短接。在一些实施例中，同轴电缆400可以是50Ohm(Ω)同轴电缆。

天线100具有从第一平面导电元件108延伸到第二平面导电元件110的长度L。该长度L跨过间隙112。天线100具有与该长度垂直的宽度W。同轴电缆400沿着与天线100的宽度平行的路线而行。通过同轴电缆400的导电性护皮404与第二平面导电元件110的电连接，或者通过同轴电缆400的中心导体402与电微带馈送线114的电连接，同轴电缆400沿路线被推进。

在图1至图3以及图5至图7中示出的天线中，电微带馈送线114的路线在第二平面导电元件110的下面改变方向。更为具体地，电微带馈送线114的路线跨过平行于天线100长度的间隙112，然后改变方向，平行于天线100的宽度延伸。电微带馈送线114可大体上从多个导电通孔116、118延伸到与介电材料102中的孔126相邻的终止点128。

正如以上所提及的，第一平面导电元件108的辐射器130、132、134中的每一个具有使其能够在一定频率范围上谐振的尺寸。每一个频率范围的中心频率和带宽可通过调节例如每一个辐射器130、132、134的长度和宽度配置。虽然第一平面导电元件108的周边被示出为具有多个直的边，但是这些边中的一些或所有可备选地为弯曲的，或者第一平面导电元件108的周边可以具有连续弯曲的形状。还可通过配置辐射器130、132、134相对于彼此，或者相对于一个或多个开放槽140的位置和关系，来配置每一个频率范围的中心频率和带宽。

虽然第二平面导电元件110的周边142被示出为具有多个直的边，但这些边中的一些或所有可备选地为弯曲的，或者第二平面导电元件110的周长142可具有连续弯曲的形状。

在图1至图3以及图5至图7中所示出的天线100的优点在于，天线100工作在多个频带上，并且具有全向方位角、较小的大小以及较高的增益。作为示例，在图1至图3以及图5至图7中所示出的天线100已经被构造成具有大约7毫米（7mm）的宽度和大约38mm的长度的形状因素。具有这样的形状因素，并具有被配置成如图1至图3以及图5至图7所示的第一和第二平面导电元件108、110，第一辐射器130已经被配置成在从大约3.3千兆赫（GHz）延伸至3.8GHz的第一频率范围上谐振，并且第二辐射器132已经被配置成在从大约2.5GHz延伸至2.7GHz的第二频率范围上谐振，第三辐射器134已经被配置成在从大约2.3GHz延伸至2.7GHz的第三频率范围上谐振。因此这样的天线能够作为WiMAX或LTE天线工作，在共同使用的2.3GHz、2.5GHz以及3.5GHz的中心频率上或周围谐振。

在图1至图3以及图5至图7中所示出的天线100可以为了不同的目的以不同的方式被改变。例如，第一和第二平面导电元件108、110的周边可采用备选的形式，诸如具有：比图1、图2、图5和图6中所示出的更多或更少的边；直的或弯曲的边；或者连续弯曲的周边的形式。在一些实施例中，平面导电元件108、110中的一个或两者的形状、平面导电元件108、110中一部分的形状，或者槽140的形状，可通过一个或多个互联的矩形导电部分或槽部分来定义。在一些实施例中，第一平面导电元件108可被改变成具有更多或更少的槽（或者不包括槽）。

对于在图1至图6中所示出的天线100，电磁辐射器130、132、134的尺寸使得这些辐射器能够在非重叠（或基本上非重叠）的频率范围上谐振。但是，在一些实施例中，可调整这些辐射器130、132、134的大小和形状以能够在重叠的频率范围上谐振。

在一些实施例中，可将第二平面导电元件110和介电材料102上的孔124、126的大小、位置和对准关系调整成如图1、图2、图5和图6中所示出的那样。在其它实施例中，可通过不同的方式调整孔124、126的大小、位置或对准关系。正如在此所限定的，“对准”的孔是指至少部分重叠的孔，以便可将物体插入穿过这些对准的孔。尽管图1示出，将孔124、126的大小和对准关系调整成使得，在介电材料102上的孔126邻近处暴露出介电材料102的第一侧104，但并不必须在孔126邻近处暴露出介电材料102的第一侧104。

在一些实施例中，在图1、图2、图5和图6中所示出的多个导电通孔116、118可包括更多或更少的通孔；并且在一些情况下，多个导电通孔116、118可仅由一个导电通孔组成。不论在连接部位128处提供的导电通孔116、118的个数是多少，矩形导电衬垫122都可由具有其它形状的导电衬垫来替换；或者，可将一个或多个导电性通孔116、118直接电连接到电微带馈送线114上（即，并不使用衬垫130）。在一些实施例中，通孔116、118位于开放槽140和间隙112之间（但是在其它实施例中，通孔116、118可位于其它位置）。

在图1、图2、图5和图6中，作为示例，在第一和第二平面导电元件108、110之间的间隙112被示出为矩形的并具有统一的宽度。备选地，间隙112可具有其它的配置，正如在例如图8至图10、图18和图19中所示出的。

作为示例，图8和图9示出了间隙112，其中，天线的第一平面导电元件802、902的导电凸起818、914延伸到间隙112中。如所示出的，这些凸起818、914可采用三角形凸起的形式（即，凸起818、914是小三角形）。但是，在备选实施例中，凸起818、914可采用其它的形式，并具有矩形或椭圆形的形状。电微带馈送线114可在凸起818、914处跨过间隙112（即，跨过凸起818、914）。凸起818、914的大小和形状，以及电微带馈送线1106跨过凸起818、914的方式，就是确定天线800和900进行LC谐振的因素，并因此是确定天线800和900的谐振频率的因素。对凸起818、914的配置还可用于调节天线800、900的回波耗损（returnloss）以及带宽。使用凸起818、914比实施独立电容器更具有优势，这是因为它们不会导致明显的电力消耗，并且它们可消除对于额外组件（即，单独的电容器）的需要。虽然在图8和图9中凸起818和914被示出为仅在天线800、900的间隙112中，但是可注意到，也可将在图1、图2、图18和图19中所示出的平面导电元件108改变成包括延伸到间隙112中的凸起。

如在此所说明的那样构造的天线的工作频带可以是连续的也可以是非连续的。在一些情况下，每一个工作频带可覆盖标准工作频带或者多个标准工作频带的一部分或全部。但是，可注意到，使工作频带的范围增加在某些情况下可能使该工作频带的增益缩小。

图8示出了具有第一和第二平面导电元件802、110的天线（即，天线800）的第二示范性实施例。对于大多数部分，天线800的元件可采用与天线100的元件（图1）相同或相似的形式，并且，可以与改变天线100的元件的方式相同或相似的方式改变天线800的元件。但是，天线800与天线100的不同在于，其第一导电元件802的形状不同于第一导电元件108的形状。

类似于天线100的第一导电元件108，天线800的第一导电元件802包括三个电磁辐射器804、806、808，并且这些电磁辐射器804、806、808中的每一个在阶梯状的边810处终止（在一个端部处）。但是，除具有被定向成与间隙112垂直的部分814的槽812以外，槽812还具有被定向成与间隙112平行的部分816。平行部分816，与部分814相结合，使辐射器804、806能够具有更长的电长度（例如长度“l2”），同时仍被包含在相对紧凑的区域中。平行部分816还增加了辐射器804相对于辐射器806和808的电磁隔离以及独立性，从而在辐射器804和806之间提供了较大的电“阶梯”。

在天线800的一个实施例中，第一辐射器804的尺寸可被调整成使其能够在从约4.9GHz到5.9GHz的第一频率范围上谐振。第二辐射器806的尺寸可被调整成使其能够在从约2.5GHz到2.7GHz的第二频率范围上谐振。第三辐射器134的尺寸可被调整成使其能够在从约2.3GHz到2.7GHz的第三频率范围上谐振。这样的天线800因此能够像例如在中心频率2.4GHz和5.0GHz处或附近谐振的双波段Wi-Fi天线那样工作。

图9示出了具有第一和第二平面导电元件902、110的天线（即天线900）的第三示范性实施例。对于大多数部分，天线900的的元件可采用与天线100的元件（图1）相同或相似的形式，并且，可以与改变天线100的元件的方式相同或相似的方式改变天线900的元件。但是，天线900与天线100的不同在于，第一导电元件902的形状不同于第一导电元件108的形状。

天线900的第一导电元件902包括两个电磁辐射器904、906和一个开放槽908。开放槽908朝向间隙112开口，并具有被定向成垂直于间隙112的部分910，和被定向成平行于间隙112的部分912。开放槽908的这种配置使辐射器906能够具有更长的电长度，同时仍被包含在相对紧凑的区域中。开放槽908的这种配置还增加了辐射器904和906之间的电磁分离以及不相关性。

在天线900的一个实施例中，第一辐射器904的尺寸可被调整成使其能够在从大约1.8GHz到2.2GHz的第一频率范围上谐振，并且第二辐射器906的尺寸可被调整成使其能够在从大约870MHz到960MHz的第二频率范围上谐振。这样的天线900因此能够作为3G天线（即，作为支持由国际移动电信-2000（IMT-2000）标准规定的第三代服务的天线）工作。

在具有第一和第二平面导体的其它天线实施例中，其中第一平面导体具有多个电磁辐射器和开放槽，并且其中，这些天线的辐射器中至少第一和第二个界定出开放槽，该开放槽可以1)朝向第一和第二平面导体之间的间隙开口，或者2)朝向第一平面导电元件的任意一侧、边或边界开口。电磁导体和开放槽还可具有多种配置或形状中的任意种。例如，图10示出了天线1000，其配置类似于图8所示出的天线800的配置，但其第一平面导电元件1002的配置是不同的。详细地说，第一平面导电元件1002包括具有弯曲部分1006和大体上直的部分1008的开放槽1004。第一平面导电元件1002还包括具有的一个或多个弯曲的边的第一、第二和第三电磁辐射器1008、1010、1012。

图11和图12示出了图1至图3以及图5至图7中所示出的天线100的变形1100，其中，已经消除了在第二平面导电元件1102和介电材料1104上的孔，以及穿过这些孔的同轴电缆。延长了电微带馈送线114，或加入另一条馈送线（例如，另一条微带馈送线），以将电微带馈送线114电连接到无线电装置1106。该第二平面导电元件1104可被连接到接地电位，诸如由无线电装置1106共用的系统或本地接地。

在一些情况下，无线电装置1106可与天线1100被安装在同一个介电材料1104上。为了避免使用额外的导电通孔或其它电连接元件，无线电装置1106可被安装在介电材料1104的第二侧118（即，与电微带馈送线114安装在介电材料1104的同一侧）。无线电装置1106可包括集成电路。

在图8、图9和图10中示出的天线800、900、1000，以及具有其它电磁辐射器配置的天线，还可被连接至同轴电缆（如图4和图5所示）或连接至与该天线被安装在同一个电介质上的无线电装置1106（如图11和图12所示）。

虽然在图1至图3以及图5至图12中所揭示的天线可在实体上被制造得较小，但是还可能存在期望进一步减少它们所占用的物理空间的应用。在这点上，图13至图19示出了不同的节省空间的特征，这些特征可被结合到图1至图3以及图5至图12中所示出的天线（或其它天线）中。

图13示出了在图1至图7中示出的天线100的变形版本1300，其中，第二平面导电元件110的一部分已经被替换成可调位的柔性导体1302。为了揭示的目的，“可调位的柔性导体”被定义成这样一种导体，其1)能够被移到不同的位置，并且2)能够弯折而不会折断。作为示例，在图13中示出的这种可调位的柔性导体1302为导线。但是，这种可调位的柔性导体1302备选地也可采用其它形式，诸如柔性电路（例如，在柔性塑料衬底、聚酰亚胺、或者聚醚酮醚（PEEK）上形成的电路）或导电箔。许多形式的可调位柔性导体1302可位置保持（position-retaining）。但是，某些形式（例如导线）可能比其它形式（例如柔性电路）更加可位置保持。

可调位柔性导体1302可通过例如焊料或导电粘合剂被电连接到第二平面导电元件110。优选地，可调位柔性导体1302被附着到（或接近于）第二平面导电元件110的距间隙112最远的末端1304。而且，优选地，可调位柔性导体1302从第二平面导电元件110以大于或等于90度的角度（α）延伸。

第二平面导电元件110和可调位柔性导体1302，组合起来，可提供天线信号参考1306（例如接地）。该天线信号参考1306具有等于图1中示出的第二平面导电元件110电长度的电长度M。但是，天线1300优于天线100（图1）的优点在于，天线1300的刚性部分适合比天线100的刚性部分更小的物理空间。于是，可按需要以多种方式中的任一种定位可调位柔性导体1302，以将整个天线1300装入在特定应用中可用的物理空间中。

作为示例，图14示出了被弯折一次之后的可调位柔性导体1302。在此，将电长度M1和M2合并以提供电长度M。作为进一步的示例，图15示出了被弯折两次之后的可调位柔性导体1302。在此，电长度M3、M4和M5合并以提供电长度M。图16示出了被弯折多次之后的可调位柔性导体1302，其被弯折多次以定义出电长度为M的较为不规则的蛇形路径。可调位柔性导体路径的每一次弯折（或改变方向）都形成角度。优选地，1)这些角度中的每一个都等于或大于90度，并且2)对于沿该可调位柔性导体1302的任意的第一和第二点（例如，点P1和P2，图13、图14和图15），其中第二点（P2）在电气上比第一点（P1）离第二平面导体110更远，与第一点（P1）相比，第二点（P2）在物理上距第二平面导体110的距离相同或更远处。如果前述两种情况并不满足，则弯折（或改变方向）可能妨碍天线信号参考的谐振。

图17示出了天线1700，除增加第二可调位柔性导体1702以外，其与图13中示出的天线1300相似。第二可调位柔性导体1702可具有与第一可调位柔性导体1302的电长度M不同的电长度N。较长的可调位柔性导体1702支持多次弯折的天线1700的最低谐振频率。

被构建成如图17所示的天线1700可在某些情况下在多个谐振频率处提供更好的工作（例如，与天线1300（图13）相比较时）。

正如本领域普通技术人员可理解的，在阅读本揭示内容之后，可将天线的信号参考构建成具有从其延伸出的任意个数的可调位柔性导体1302、1702。这些可调位柔性导体1302、1702可以是相同类型的也可以是不同类型的（例如，两者都是可以是导线，或者一个可以是导线而一个可以是导电箔）。

图18和图19示出了节省空间的特征，其可以与在图13至图17中所示出的节省空间特征中的一个或多个分开实施，也可以结合起来实施。节省空间特征是指经过曲折路径的电磁辐射器1802。为了本说明书的目的，术语“曲折路径”被定义成为沿着单条蜿蜒路径而行的路径，该单条蜿蜒路径具有两次或多次方向的改变。方向的改变典型地是指方向改变90度。然而，以其它角度改变方向是包含在曲折路径的定义之内的。

天线1800的电磁辐射器1802不仅经过了曲折路径，而且其还经过了曲折路径内的弯曲处。

作为示例，天线1800的第一平面导电元件1804包括两个电磁辐射器1802、1806，其中一个沿着曲折路径中的弯曲处而行，而其中的另一个朝向第二平面导电元件1808延伸。沿着曲折路径中的弯曲处行进的电磁辐射器1802提供了天线1800的最低谐振频率。

作为进一步的示例，在图18和图19中示出的天线1800是使用具有约8.8毫米（8.8mm）宽度和约73.9mm长度的介电材料1820，以及具有约73.25mm长度的可调位柔性导体构建成。导线的规格可以不同，并且导线的规格对结合起来的第二平面导电元件1808和可调位柔性导体1810的谐振频率的影响，远小于第二平面导电元件1808和可调位柔性导体1810的合并长度对其的影响。

利用以上所描述的形式因素，并利用如图18和图19所示那样配置的第一和第二平面导电元件1804、1808，电磁辐射器1802的布局和尺寸使其能够在从约824MHz到960MHz的第一频率范围上谐振，并且电磁辐射器1806的布局和尺寸使其能够在从约1.8GHz到2.2GHz的第二频率范围上谐振。因此这样的天线1800能够作为3G天线工作。

在某些情况（未示出）下，电磁辐射器1806还可按需要沿着曲折路径或曲折路径之内的弯曲处行进。电磁辐射器1806的路径可被修改成沿着例如曲折路径而行，以节省天线1800所占用的表面积，或者修改天线1800占用的表面积足印。

第二平面导电元件1808中的一部分或全部也可使用曲折路径（或者曲折路径之内的弯曲处）来实施。备选地，并且如图18所示，可通过将可调位柔性导体1810电连接到第二平面导电元件1808来将第二平面导电元件1808的电长度延长成在与电磁辐射器1802相同的频率上谐振。以这种方式，可以一种使天线1800能够适合于所分派的物理空间的方式调整可调位柔性导体1810的路线。

在设计像天线1800那样的天线时，可通过改变电磁辐射器1802的每一个部分（例如部分1812、1814、1816）的长度和宽度来调谐天线1800。部分的个数，以及部分之间的间隔也可以改变。在某些情况下，电磁辐射器1802的部分可例如通过使电磁辐射器1802的一个“形”的部分缩短的部分1818而被截短，正如所示出的。

可将天线1800的其它方面实施成如在本揭示内容中所描述的其它天线的内容中所讨论的那样。例如，构成第一和第二平面导电元件1804、1808、介电材料1820，和微带馈送线1900的材料，可以与构成第一和第二平面导电元件108、110（图1）、介电材料102，和微带馈送线114的材料相同或近似。同样地，可使孔1822和孔1824形成为与孔124、126相同或近似。

具有可调位柔性导体、曲折的电磁辐射器，或者其它节省空间特征的天线较为有用的应用包括，但不限于，以下应用：移动电话、移动计算机（例如，膝上型电脑、笔记本电脑、平板式和笔记本计算机）、电子书（e-book）阅读器、个人数字助手、无线路由器，以及其它需要工作在较低频率（或在多个较低或较高的频率）上的小型或移动装置。

Claims (31)

1.一种天线，包括：

介电材料，其具有i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其上的导电通孔；

第一平面导电元件，其在所述介电材料的第一侧上，所述第一平面导电元件具有到所述导电通孔的电连接；

第二平面导电元件，其在所述介电材料的第一侧上，其中，所述第一和第二平面导电元件被间隙分隔开，该间隙将所述第一平面导电元件和所述第二平面导电元件电隔离；以及

电微带馈送线，其在所述介电材料的第二侧上，所述电微带馈送线被电连接至所述导电通孔并具有从所述导电通孔延伸出、跨过所述间隙在所述介电材料的第二侧上的投影部分、延伸到所述第二平面导电元件下方的路线，所述第二平面导电元件为所述电微带馈送线和所述第一平面导电元件均提供参考平面；

其中，所述第一平面导电元件具有多个电磁辐射器，每一个电磁辐射器的尺寸使其能够在与相邻辐射器谐振的频率范围不同的频率范围上谐振，并且，所述辐射器中的至少第一个和第二个界定出在所述第一平面导电元件中的开放槽；并且

其中，所述第一平面导电元件具有延伸到所述间隙中的导电凸起，并且所述电微带馈送线在所述导电凸起处跨越所述间隙。

2.如权利要求1所述的天线，其中，所述开放槽具有垂直于所述间隙的定向。

3.如权利要求1所述的天线，其中，所述开放槽具有垂直于所述间隙的第一部分，以及与所述间隙平行的第二部分。

4.如权利要求1所述的天线，其中，所述开放槽具有弯曲的边。

5.如权利要求1所述的天线，其中，每个辐射器都具有长度和宽度，所述辐射器的长度具有垂直于所述间隙的定向。

6.如权利要求1所述的天线，其中，所述辐射器中的第三个与所述辐射器中的第二个邻接。

7.如权利要求6所述的天线，其中，所述第二辐射器的长度大于所述第一辐射器的长度，并且其中，所述第三辐射器的长度大于所述第二辐射器的长度。

8.如权利要求1所述的天线，其中，所述第一平面导电元件与在所述开放槽和所述间隙之间的所述导电通孔电连接。

9.如权利要求1所述的天线，其中，所述第一平面导电元件具有第三辐射器。

10.如权利要求1所述的天线，其中，所述第二平面导电元件具有矩形周边。

11.如权利要求1所述的天线，其中，所述辐射器中的每一个都具有矩形形状。

12.如权利要求1所述的天线，其中，所述介电材料包括FR4。

13.如权利要求1所述的天线，其中，在所述第二平面导电元件上具有孔，并且在所述介电材料上具有孔，在所述第二平面导电元件上的孔和在所述介电材料上的孔对准。

14.如权利要求13所述的天线，其中，在所述第二平面导电元件上的孔大于在所述介电材料上的孔，从而暴露出在所述介电材料上的孔附近的所述介电材料的第一侧。

15.如权利要求13所述的天线，其进一步包括同轴电缆，所述同轴电缆具有中心导体、导电护皮，以及将所述中心导体与所述导电护皮分隔开的电介质，其中，所述中心导体延伸穿过所述第二平面导电元件上的孔以及所述介电材料中的孔，其中，所述中心导体与所述电微带馈送线电连接，并且其中，所述导电护皮被电连接到所述第二平面导电元件。

16.如权利要求15所述的天线，其中：

所述天线具有从所述第一平面导电元件延伸至所述第二平面导电元件的长度，所述长度跨过所述间隙；

所述天线具有垂直于所述长度的宽度；并且

所述同轴电缆沿着与所述天线的宽度平行的路线而行，通过所述导电护皮到所述第二平面导电元件的电连接，所述同轴电缆沿所述路线被推进。

17.如权利要求1所述的天线，其中，所述电微带馈送线的所述路线在所述第二平面导电元件下方改变方向。

18.如权利要求1所述的天线，其中：

所述天线具有从所述第一平面导电元件延伸到所述第二平面导电元件的长度，所述长度跨过所述间隙；

所述天线具有垂直于所述长度的宽度；并且

所述电微带馈送线的路线跨过与所述长度平行的所述间隙，然后改变方向，并平行于所述宽度延伸。

19.如权利要求1所述的天线，其中：

在所述介电材料上具有多个导电通孔，并且其中，所述多个导电通孔中的每一个被定位成接近于连接部位处的其它所述导电通孔；并且

所述电微带馈送线和所述第一平面导电元件中的每一个被电连接到所述多个导电通孔中的每一个。

20.如权利要求1所述的天线，进一步包括在所述介电材料上的无线电装置，其中，所述电微带馈送线被电连接到所述无线电装置。

21.如权利要求20所述的天线，其中，所述无线电装置位于所述介电材料的第二侧上。

22.如权利要求20所述的天线，其中，所述无线电装置包括集成电路。

23.如权利要求1所述的天线，其中，所述导电凸起为三角形的。

24.如权利要求1所述的天线，其中，所述开放槽朝向所述间隙开口。

25.一种天线，包括：

介电材料，其包括i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其上的导电通孔；

第一平面导电元件，其在所述介电材料的所述第一侧上，所述第一平面导电元件具有i)到所述导电通孔的电连接，以及ii)第一边和相对的第二边，所述第二边为阶梯状边，其中，每一个阶梯定义出电磁辐射器或在所述第一平面导电元件中的开放槽；

第二平面导电元件，其在所述介电材料的所述第一侧上，其中，所述第一个和第二平面导电元件被将所述第一平面导电元件与所述第二平面导电元件电隔离的间隙分隔开，并且其中，所述第一平面导电元件的所述第一边与所述间隙邻接，其中，所述第一平面导电元件具有延伸到所述间隙中的导电凸起；以及

电微带馈送线，其在所述介电材料的所述第二侧上，所述电微带馈送线电连接至所述导电通孔，并具有从所述导电通孔延伸出、跨过所述间隙在所述介电材料的第二侧上的投影部分、延伸到所述第二平面导电元件下方的路线，所述第二平面导电元件为所述电微带馈送线和所述第一平面导电元件都提供了参考平面，并且所述电微带馈送线在所述导电凸起处跨越所述间隙。

26.如权利要求25所述的天线，其中，在所述第二平面导电元件上具有孔，并且在所述介电材料上具有孔，所述第二平面导电元件上的所述孔和所述介电材料上的所述孔对准。

27.如权利要求26所述的天线，进一步包括同轴电缆，所述同轴电缆具有中心导体、导电护皮，以及将所述中心导体与所述导电护皮分隔开的电介质，其中，所述中心导体延伸穿过所述第二平面导电元件上的所述孔和所述介电材料上的所述孔，其中，所述中心导体被电连接到所述电微带馈送线，并且其中，所述导电护皮被电连接到所述第二平面导电元件。

28.如权利要求25所述的天线，其中，所述电微带馈送线的所述路线在所述第二平面导电元件下方改变方向。

29.如权利要求25所述的天线，其中，

在所述介电材料上具有多个导电通孔，并且其中，所述多个导电通孔中的每一个被定位成接近于连接部位处的其它所述导电通孔；并且

所述电微带馈送线和所述第一平面导电元件中的每一个被电连接到所述多个导电通孔中的每一个。

30.如权利要求25所述的天线，进一步包括在所述介电材料上的无线电装置，其中，所述电微带馈送线被电连接到所述无线电装置。

31.一种天线，包括：

介电材料，具有i)第一侧和相反的第二侧，以及ii)在其上的导电通孔；

第一平面导电元件，在所述介电材料的所述第一侧上，所述第一平面导电元件具有i)到所述导电通孔的电连接，ii)多个电磁辐射器，以及iii)由所述电磁辐射器中的至少第一个和第二个界定出的开放槽；

第二平面导电元件，在所述介电材料的所述第一侧上，其中，所述第一和第二平面导电元件被将所述第一平面导电元件和所述第二平面导电元件电隔离的间隙分隔开，其中，所述第一平面导电元件具有延伸到所述间隙中的导电凸起；以及

电微带馈送线，在所述介电材料的所述第二侧上，所述电微带馈送线被电连接到所述导电通孔，并具有从所述导电通孔延伸出、跨过所述间隙在所述介电材料的第二侧上的投影部分、延伸到所述第二平面导电元件下面的路线，所述第二平面导电元件为所述电微带馈送线和所述第一平面导电元件均提供参考平面，并且所述电微带馈送线在所述导电凸起处跨越所述间隙。